单级QR反激式变压器设计大全
反激式开关电源变压器设计步骤(重要)
反激式开关电源变压器设计反激式变压器是反激式开关电源的核心,它决定了反激式变换器一系列的重要参数,如占空比D ，最大峰值电流，设计反激式变压器,就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。
这样可以让其发热量尽量小，对器件的磨损也尽量小。
同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源性能会有很大的下降，如损耗会加大,最大输出功率会下降.设计变压器，就是要先选定一个工作点，在这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。
第一步，选定原边感应电压V OR 。
这个值是有自己来设定的，这个值就决定了电源的占空比.可能朋友们不理解什么是原边感应电压。
我们分析一个工作原理图。
当开关管开通的时候,原边相当于一个电感，电感两端加上电压,其电流值不会突变，而线性上升:I 升=Vs*Ton/L 。
这三项分别是原边输入电压，开关开通时间和原边电感量。
在开关管关断的时候,原边电感放电，电感电流会下降，此时有下降了的电流:I 降=V OR *T OFF /L 。
这三项分别是原边感应电压（即放电电压）、开关管管段时间和电感量。
经过一个周期后，原边电感电流会回到原来的值，不可能会变，所以有：Vs ＊T ON /L=V OR ＊T OFF /L 。
即上升了的等于下降了的。
上式中用D 来代替T ON ，用(1-D ）来代替T OFF .移项可得:D=V OR /（V OR +Vs)。
这就是最大占空比了.比如说我设计的这个变压器，我选定电感电压V OR =20V ，则Vs 为24V ，D=20/（20+24）=0。
455。
第二步，确定原边电流波形的参数原边电流波形有三个参数，平均电流，有效值电流,峰值电流，首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下。
这是一个梯形波横向表示时间，总想表示电流大小，这个波形有三个值，一个是平均值I 平均,二是有效值I ，三是峰值Ip 。
首先要确定平均值I 平均：I 平均=Po/(η＊Vs ）。
单端反激开关电源变压器方案设计书
单端反激开关电源变压器设计开关电源功率变压器的设计方法作者：编辑：admin 发布时间：2006-9-27 QQ群交流:查看群号|医药黄页|资料下载无忧新闻摘要:1开关电源功率变压器的特性功率变压器是开关电源中非常重要的部件，它和普通电源变压器一样也是通过磁耦合来传输能量的。
不过在这种功率变压器中实现磁耦合的磁路不是普通变压器中的硅钢片，而是在高频情况下工作的磁导率较高的铁氧体磁心或铍莫合金等磁性材料，其目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗，使1开关电源功率变压器的特性功率变压器开关电源中非常重要的部件，它和普通电源变压器一样也是通过磁耦合来传输能量的。
不过在种功率变压器中实现磁耦合的磁路不是普通变压器中的硅钢片，而是在高频情况下工作的磁导率较高的铁氧体磁心或铍莫合金等磁性材料，其目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗，使之能以最小的损耗和相位失真传输具有宽频带的脉冲能量。
图1（a）为加在脉冲变压器输入端的矩形脉冲波，图1（b）为输出端得到的输出波形，可以看出脉冲变压器带来的波形失真主要有以下几个方面：图1脉冲变压器输入、输出波形（a）输入波形（b）输出波形（1）上升沿和下降沿变得倾斜，即存在上升时间和下降时间；（2）上升过程的末了时刻，有上冲，甚至出现振荡现象；（3）下降过程的末了时刻，有下冲，也可能出现振荡波形；（4）平顶部分是逐渐降落的。
这些失真反映了实际脉冲变压器和理想变压器的差别，考虑到各种因素对波形的影响，可以得到如图2所示的脉冲变压器等效电路。
图中：Rsi——信号源Ui的内阻Rp——一次绕组的电阻Rm——磁心损耗（对铁氧体磁心，可以忽略）T——理想变压器Rso——二次绕组的电阻RL——负载电阻C1、C2——一次和二次绕组的等效分布电容Lin、Lis——一次和二次绕组的漏感Lm1——一次绕组电感，也叫励磁电感n——理想变压器的匝数比，n=N1/N2图2脉冲变压器的等效电路将图2所示电路的二次回路折合到一次，做近似处理，合并某些数，可得图3所示电路，漏感Li包括Lin和Lis，总分布电容C包括C1和C2；总电阻RS包括Rsi、RP和Rso；Lm1是励磁电感，和前述的Lm1相同；RL′是RL等效到一次侧的阻值，RL′=RL/n2,折合后的输出电压U′o=Uo/n。
单端反激变换器变压器设计
一、确定电源输入与输出参数：1、输入最小交流电压：( V )≔ACmin 902、输入最大交流电压：( V )≔ACmax 2653、输出直流电压：( V )≔Vout 124、输出直流电流：( A )≔Iout 105、芯片VCC 电压：( V )≔Ic_Vcc 186、输出直流电流：( A )≔Ic_i 0.017、预设效率：( 100% )≔η%808、工作频率(KHz)≔fsoc 659、模式K 系数（K ）≔K 0.510、导线电流密度（A ）≔Iu 8导线电流密度：5-10范围11、开关管耐压值（V ）≔Vds 60012、二极管压降值：（V ）≔Vf 0.614、磁芯参数：(PQ:3525)a.磁芯中柱截面积：（cm²）≔Ae 0.196窗口长度：（mm²）≔Wl 13.5b.磁芯中柱截面积：（mm²）≔Bw 0.2备注：PC40选0.2，PC45选0.15二、计算：输入最小DC 电压：( V )≔Dcmin =⋅⋅ACmin ‾‾20.911513、估算漏感反射电压（V ）≔Vlr 150输入最大DC 电压：( V )≔Dcmax =⋅ACmax ‾‾2375输出功率：( W)≔Po =⋅Vout Iout 120输入功率：( W)≔Pin =――Po η150最小滤波电容：( uF)≔Mincap =⋅1.3Po 156计算最小反射电压容量（V ）≔Vor =−−Vds Dcmax Vlr 75周期时间：( us)≔t =⋅――1fsoc100015.385最大占空比：≔Dmax =―――――Vor+Dcmin Vor0.396最大导通时间：( us)≔Tonmax =⋅t (−1Dmax )9.286原边最大峰值电流（A ）≔Ip =――――――⎛⎜⎝―――――Po⋅Dmax Dcmin ⎞⎟⎠0.45 5.872原边电感量：（mH ）≔Lp =―――――⋅Dmax Dcmin ⋅⋅fsoc Ip K 0.238≔N =――――Vor+Vout Vf 5.971原边与副边匝比：原边匝数：≔Np =――――(⋅⋅Lp Ip K )(⋅Bw Ae )17.82副边匝数：≔Ns =――Np N 2.98匝数取整：≔Ns 3根据副边重算原边匝数：≔Np2=⋅Ns N 17.91取值：≔Np218新的匝比：≔N2=――Np2Ns6依据匝比和余量计算Vor:≔Vor2=⋅⋅N2(+Vout Vf )2151.2原边线径：(mm)≔Dwp =――――‾‾‾‾‾‾2⎛⎜⎜⎝――⎛⎜⎝―Ip Iu ⎞⎟⎠⎞⎟⎟⎠0.750.645原边绕线股数：≔Npturn 5每股线径（mm ）≔Dwp2=2‾‾‾‾‾‾‾‾‾⎛⎜⎜⎝―――⎛⎜⎝――Dwp 2⎞⎟⎠2Npturn ⎞⎟⎟⎠0.288副边峰值电流:≔Is =――――⋅2Iout−1Dmax33.14副边线径：（mm ）≔Dws =‾‾‾‾‾‾24――⎛⎜⎝―Is Iu ⎞⎟⎠ 2.3副边绕线股数：≔Nsturn 5副边线径：（mm ）≔Dws2=2‾‾‾‾‾‾‾‾‾⎛⎜⎜⎝―――⎛⎜⎝――Dws 2⎞⎟⎠2Nsturn ⎞⎟⎟⎠1.03VCC 辅助绕组匝数：≔Nv =⋅―――Ic_Vcc VoutNs 4.5VCC 匝数取整：≔Nv24三、参数映射结果：开关管MOS 电流：≔IDmos =⋅Ip 2.816.443开关管MOS 耐压包含余量：≔Vmos_ds =+Dcmax Vor2526输出二极管Vmf 值：≔Vmf =――――――(+Vout Dcmax )⋅0.85N275.837四、输出结果：原边匝数：T副边匝数：T=Np218=Ns 3原边电感量：mH =Lp 0.238辅助绕组匝数：T=Nv24MOS 管电流值：A=IDmos 16MOS 管耐压值：V ≔Vmos =Vmos_ds 526二极管方向耐压值：V=Vmf 76二极管电流值：A≔Idio =⋅1.2Is 40。
单端反激式开关电源变压器的设计
· ５９ ·研制开发单端反激式开关电源变压器的设计顾伟康（国网浙江省电力有限公司 湖州供电公司，浙江文章针对开关电源变压器设计中存在公式繁多，参数计算困难等问题，提出了一种简单实用的设计方法。
该方法统一了变压器工作在电流连续模式和断续模式下的计算公式，有效解决了原边电感值、线圈匝数、线径、磁芯大小等参数的设计，降低了设计难度，提高了设计效率，并给出了设计实例。
开关电源；反激式变压器；参数Design of Single-Ended Flyback Transformers in Switching Power SupplyGU WeikangHuzhou Power Supply Company of State Grid Zhejiang Electric Power Co.The paper puts forward a simple and practical design method for there are many issues such as various parameter calculation difficulty in switching power supply transformer. This method unified the formulas of current continuous mode and current discontinuous mode ，effectively solved the original side inductance value core size and so on ，reduced the design difficulty 图1 单端反激式变压器原理图2 单端反激式变压器的设计单端反激式变压器设计流程图如图2所示。
根据下面步骤设计合适的变压器。
2.1 确定系统要求V acmax ，V acmin ，U max ，U min ，V o ，P o ，η等参数值的确定。
反激式开关电源变压器设计说明
2.6 计算一次绕组最大匝数Npri
Lpri 452*10-6
Npri = =
= 61.4匝 取Npri=62匝
AL 120*10-9
2.7 计算二次主绕组匝数NS1〔NS1为DC+5V绕组
Npri<V01+VD><1-Dmax> 62*<5+0.7>*<1-0.5>
Ns1=
=
= 2.78匝
Vin<min>Dmax
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
表二 变压器窗口利用因数
变压器情况
窗口
反激式变压器 一个二次绕组 两个或多个二次绕组 相互隔离的二次绕组 满足UL或CSA标准 满足IEC标准 法拉第屏屏蔽
1.1 1.2
1.3 1.4 1.1 1.2 1.1
用下式按变压器情况将各窗口利用因数综合起来 Knet=Ka.Kb…
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反激式开关电源变压器设计(2)
变压器绕制结构如下：
0.06/3层 0.06/3层 0.06/3层 0.06/3层
偏置绕组 ½一次绕组 二次绕组 ½一次绕组
3mm
3mm 技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
2.11 计算变压器损耗
1铜损：Pcun = NnV* MLT*Rn>In2 MLT = 2E+2C=2*25.27+2*9.35=69.24mm
5+0.7
取13匝
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反激式开关电源变压器设计(2)
2.9 检查相应输出端电压误差 Vsn
δVsn%=<< = *Ns’n-Vsn>/Vsn>*100% Nsn
反激变换器变压器设计
华中科技大学文华学院毕业设计(论文)反激变换器的变压器设计学生姓名：蔡明皓学号：080301011106 学部（系）：机械与电气工程学部专业年级： 08级电气工程及其自动化指导教师：张亚兰职称或学位：助教2012 年 5 月20日目录摘要 (2)关键词 (2)Abstract (3)Key Words (3)前言 (4)1变压器的简介 (5)1.1变压器的基本原理 (5)1.2变压器的分类 (6)1.3变压器的组成 (7)1.4高频变压器和普通变压器的设计的区别 (7)2 反激变压器简介 (9)2.1反激式变换器的简介 (9)2.3反激式开关电源变压器的工作原理 (9)2.4三种工作模式 (10)2.4.1 连续电流模式（CCM） (10)2.4.2断续电流模式（DCM） (11)2.4.3 临界电流模式（CRM） (11)2.4.4 结论 (12)2.5研究意义 (12)3 反激变换器的变压器的设计 (14)3.1已知参数的设定 (14)3.2主要参数的确定 (14)结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (19)反激变换器的变压器设计摘要本文学习了变换器的工作原理，类型与组成。
阐述了反激式变换器的变压器，在三种工作模式下，反激变换器的工作特点及三种工作模式的优缺点；反激变压器的工作原理，最后设计了反激式变换器的变压器的参数。
得到了一种反激变压器的参数设计方法。
关键词反激式；变压器；参数设计Design of Flyback converter TransformerAbstractThis paper studies the working principle of the transformer，classification and component。
Later on，to Flyback converter Transformer，when it works on three operating model，what working characteristics shows and advantages and disadvantages of three operating model；studied the working principle of Flyback converter Transformer。
反激变压器设计(值得珍藏的资料)
LE
2 Pi max Emax nV0
2 n 2V02 Emax T
2
……………………………………………………(5)
Emax(V) 300
Vo 24.0
T(s) 0.000020
n 6.0
Pin min(W) 8.0
Le (mH) 11.83
式中：Emax 为输入电压的上限值。 对于连续模式工作反激变压器的初级电感值 L1 应选在 LA 与 LD 之间，若选 L1 大于 LE，满载 时变压器一定进入连续模式工作；若选 L1 小于 LE，对于重载低压，变压器工作在连续模式，到 轻载高压就会自动转化为不连续模式工作。 由于连续模式反激变压器在一定条件下会转变为电流不连续模式工作。 所以我们先讨论一下 纯粹不连续模式工作的反激变压器。
LA
2 2 Emin Ton max ………………………………………………………………(1) 2TPi max
Emin(V) Ton max(s) T(s) Pin max(W) LA (mH) 90 0.000008 0.000020 8.0 1.62
式中：Emax 为输入电压的最低值。 Tonmax 为开关管导通时间最大值。 T 为开关周期。 Pimax 为设定的最大输入功率。 4.2 电流不连续工作模式容许的初级电感最小值 如果初级电感过小，把 Ton 调到最小值时，输入功率可能仍降不到设定的最小值。所以，容 许 L1 的最小值应为 LB。其计算公式为：
2 单端反激变换器的工作原理
单端反激变换器的原理电路如图 1 所示。其工作原理十分简单，当开关管 BG1 导通时，高 频变压器 B1 的原边上有电流 i1 通过，磁心被磁化，由于副边整流二极管 D1 是反接，所以次级 回路形不成电流。当 BG1 关断时，在次级绕组 N2 上产生的感应电动势反向，D1 导通。B1 中储 存的磁能向负载释放。
反激式变压器的设计
反激式变压器的设计(共7页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--反激式变压器的设计反激式变压器的工作与正激式变压器不同。
正激式变压器两边的绕组是同时流过电流的，而反激式变压器先是通过一次绕组把能量存储在磁心材料中，一次侧关断后再把能量传到二次回路。
因此，典型的变压器阻抗折算和一次、二次绕组匝数比关系不能在这里直接使用。
这里的主要物理量是电压、时间、能量。
在进行设计时，在黑箱估计阶段，应先估计出电流的峰值。
磁心尺寸和磁心材料也要选好。
这时，为了变压器能可靠工作，就需要有气隙。
刚开始，在开关管导通时把一次绕组看作是一个电感器件，并满足式(24)。
(24)把 Lpri移到左边，用Ton=Dmax/f 代到上式中，用已知的电源工作参数，通过式(25)就可以算出一次最大电感——最大占空比(通常为50％或。
(25)这个电感值是在输入最小工作电压时，电源输出仍能达到额定输出电压所允许选择的最大电感值。
在开关管导通的每个周期中，存储在磁心的能量为：(26)要验证变压器最大连续输出的功率能否满足负载所需的最大功率，可以使用下式：(27)所有磁心工作在单象限的场合，都要加气隙。
气隙的长度(cm)可以用下式近似(CGS制(美国))：（28a）式中Ac——有效磁心面积，单位为；Bmax——最大磁通密度，单位为G(Wb／cm )。
在MKS系统(欧洲)中气隙的长度(m)为(28b)式中Ac——有效磁心面积，单位为；Bmax——最大磁通密度，单位为T(Wb／m )。
这只是估算的气隙长度，设计者应该选择具有最接近气隙长度的标准磁心型号。
磁心制造厂商为气隙长度提供了一个A L的参数。
这参数是电感磁心绕上1000匝后的数据(美国)。
根据设计好的电感值，绕线的匝数可以用式(29)计算确定。
(29)式中 Lpri——一次电感量，单位为mH。
如果有些特殊的带有气隙的磁心材料没有提供A L。
单端反激式开关电源变压器
单端反激式开关电源变压器变压器的使用在升压和降压电源中很常见，开关电源根据不同的输出要求采用不同的变压器拓扑电路，同样的电源也采用不同的变压器拓扑实现。
在所有拓扑中反激式变压器构成的升压式开关电源具有电路简单、元器件最少的优点，在小功率开关电源中经常采用。
而变压器的设计需要技术人员根据一些经验参数来进行变压器的设计和绕制。
会出现经验设计多于准确的参数设计，而且在高频条件下变压器的设计和制作不同于普通的工频变压器，更加需要实际经验和理论设计两者相互结合。
本文结合实际设计和制作变压器的经验，提出一种工作于断续电流模式(DCM)下的反激式变压器设计方案，并给出相关参数设计方法。
1 反激式变压器的基本工作原理图1(a)为反激式变压器的工作原理图，其中，开关管VT1的导通和截止使得原边绕组线圈产生交变电流信号。
当原边绕组导通期间，次级绕组输出电压为上负下正，整流二极管VD1和VD2截止，输出电容Co和Cf放电；当原边绕组截止时次级输出电压为上正下负，整流二极管VD1和VD2导通，输出电容Co和 Cf充电，与正激式电路充放电过程相反。
可以从输入输出电压、电流波形关系图1(b)中得出DCM模式下的工作过程。
其中PWM、UDS、 IDl，IF1、Io1、Uo2分别为开关管VT1栅极脉宽调制信号、漏源极电压、整流二极管VD1和VD2电流、负载输出端Co正极性端电压波形、反馈输出端Cf正极性端电压波形。
查看原图（大图）2 单端反激式变压器设计单端反激式变压器设计流程，首先根据逆变升压模块前后电路的需要，列出输入电压、输出电压参数、开关频率、额定输出功率等整个系统需要变压器完成的参数要求，包括Uin(min)、Dmax、F、Po(max)分别为输入直流电压最小值10 V、最大占空比、开关频率10kH-z、输出最大功率15W等参数，然后再按照下面步骤设计合适的开关变压器。
2．1 选定工作点最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率，由原边电感电流在开关管导通和截止期间电流的峰值相等和电磁感应定理得到：式中，Uor为原边反激电压，单位为V；L为原边电感，单位为H。
反激式开关电源变压器设计
学习培训教材
汇报时间：12月20日
Annual Work Summary Report
一、变压器的设计步骤和计算公式： 1.1 变压器的技术要求: 输入电压范围； 输出电压和电流值； 输出电压精度； 效率η； 磁芯型号； 工作频率f； 最大导通占空比Dmax； 最大工作磁通密度Bmax; 其它要求。 1.2 估算输入功率，输出电压，输入电流和峰值电流: 1）估算总的输出功率：Po=V01xI01+V02xI02…… 2）估算输入功率：Pin= Po/η 3）计算最小和最大输入电流电压 Vin(MIN)=ACMINx1.414(DCV) Vin(MAX)=ACMAXx1.414(DCV)
4）计算最小和最大输入电流电流 Iin(MIN)=PINxVIN (MAX) Iin(MAX)=PINxVIN (MIN) 5）估算峰值电流： K POUT IPK = VIN (MIN) 其中：K=1.4(Buck 、推挽和全桥电路） K=2.8(半桥和正激电路） K=5.5(Boost，Buck- Boost 和反激电路）
1.3 确定磁芯尺寸 确定磁芯尺寸有两种形式，第一种按制造厂提供的图表，按各种磁芯可传递的能量来选择磁芯，例如下表： 表一 输出功率与大致的磁芯尺寸的关系 输出功率/W MPP环形 E-E、E-L等磁芯 磁芯直径/（in/mm) (每边)/(in/mm) <5 0.65(16) 0.5(11) <25 0.80(20) 1.1(30) <50 1.1(30) 1.4(35) <100 1.5(38) 1.8(47) <250 2.0(51) 2.4(60)
2.2 估算输入功率、输入电压、输入电流和峰值电流 1）输出功率：Po=5V*1A+2*12V*1A+24V*1.5A=65W 2) 输入功率：Pin=Po/η=65W/0.8=81.25W 3) 最低输入电压：Vin(min)=AC90V*1.414=DC127V 4) 最高输入电压：Vin(max)=AC240V*1.414=DC340V 5) 最大平均输入电流： Iin(max)=Pin/Vin(min)=81.25WDC127V=DC0.64A 6) 最小平均输入电流： Iin(min)=Pin/Vin(max)=81.25WDC340V=DC0.24A 7) 峰值电流：Ipk=5.5Po/Vin(min)=5.5*65W/127V=2.81A 2.3 确定磁芯型号尺寸 按照表1，65W可选用每边约35mm的EE35/35/10材料为PC30磁芯 磁芯Ae=100mm2, Acw=188mm2, W=40.6g 2.4 计算一次电感最小值Lpri Vin(min).Dmax 127*0.5 Lpri= = = 452*10-6H=452uH Ipk.f 2.81*50*103 此处选Dmax=0.5