单端反激式DC-DC开关电源变压器的设计全过程
单端反激式开关电源中变压器的设计
单端反激式开关电源中变压器的设计变压器作为单端反激式开关电源中的关键部件，在一定时间内具有不变的变换特性，因此具有较强的可靠性。
变压器的设计方案的选择对单端反激式开关电源的工作稳定性和效率都有很大的影响，因此变压器的设计步骤和要求都需要非常精细地考虑。
一、变压器设计步骤1、选择基本参数：在变压器设计中，首先要根据单端反激式开关电源的功率、输入电压、输出电压、铁芯材料、匝数及其他参数等，确定变压器的基本参数。
2、磁材和匝组设计：根据变压器的基本参数，确定变压器的磁芯材料，以及计算求出的空心铁芯的尺寸，以此作为变压器的磁材和匝组设计的参考。
3、选择变压器结构形式：根据变压器的功率大小，以及其应用环境的实际情况，选择工作最稳定的变压器结构形式。
4、绕组设计：针对上述选择的变压器结构形式，根据变压器的基本参数，选择合适的绕组几何参数，并根据电流要求以及其他条件，采用不同的工艺技术完成绕组的设计。
5、振荡线圈设计：由于单端反激式开关电源较复杂，为了实现对电压幅值、相位和线性度的控制，可能要设计振荡线圈。
因此，在实际的设计中，需要根据电路的实际要求，进行振荡线圈的合理设计。
1、电气特性要求：变压器的电气特性包括变换率、耐压要求、绝缘耐压要求、额定功率、工频噪声。
变压器应能满足额定电压比、额定电流、绝缘耐压、额定功率等要求，而且应保持满足所需的线性度要求，并具有良好的耐辐射和抗干扰能力。
2、机械特性要求：机械特性包括尺寸、外形和结构特性。
变压器的结构特性要求包括安装大小、安装方式、绝缘要求、电正性要求等，并要求可以长时间稳定的运行，在正常工作情况下，满足高强度，无变形。
3、热效应要求：在变压器设计中还应考虑高效率、低损耗要求，其中尤其需要考虑到热效应。
热效应要求变压器的绝缘材料具有高的热稳定性；并且磁芯的结构设计要考虑到磁芯材料的热导性和热抗性；另外，还要考虑到电磁绕组材料的空气隙、绕组物理结构等造成的损耗，以确保变压器的热效应稳定可靠。
反激电源变压器设计篇之详细设计步骤
反激电源变压器设计篇之详细设计步骤在上一篇文章中我们讲述了反激电源变压器设计的理论基础，文章链接如下，反激电源变压器设计篇之基础原理本文将详细讲述反激电源变压器在固定频率下连续电流模式的设计过程，这是一个反复迭代至最终满意的过程。
变压器设计过程中，我们主要考察其磁芯是否饱和，磁芯损耗是否可以接受，绕线电流是否符合要求等等。
1. 确定MOSFET的漏源极电压Vds首先确认开关管MOSFET的漏源极电压Vds，有些小功率的电源芯片可能已经将MOSFET集成在内部，一般而言600V左右的MOSFET是最常见的，价格也适中。
国产的昂宝或者芯朋微等电源厂商现在也有能做到高达800V的芯片，可根据实际情况确定。
本文以600V为例进行设计说明。
2. 确定变压器匝数比我们知道反激电源在开关管断开时会产生很大的电压尖峰，如图1所示，这是因为变压器存在漏感。
因此，在实际的电路设计中都会使用RCD钳位电路，示意如图2所示，Llk表示变压器的漏感。
图1图2考虑到器件的降额，Vds电压可以选取80%~90%，尖峰电压我们可以根据经验大概设定在50~80V之间，然后结合最大输入电压，带入上式即可得到变压器的匝数比。
3. 确定占空比反激电源是从升降压拓扑演变而来，最低输入电压是电源工作的最恶劣工况。
根据变压器初级侧电感的伏秒平衡原则，可得下式，这是效率为100%时的理论占空比，我们可以进一步计算得到相对更加精确的占空比。
由于我们知道电源的输出功率Po和输出电压Vo，因此，可以得到输出的负载电流Io，4. 确定电流波形在设计时，我们可以设定连续电流模式的电流纹波率r为0.5，作为迭代的初始条件。
因此，可得初级侧电流纹波，然后，初级侧电流乘以匝数比，就能得到次级侧的电流值。
5. 确定原边侧电感值6. 确定磁芯磁芯很多时候都是根据经验来进行选择，网络或者相关书籍也有一些评估公式可供参考，根据上式得到初步的磁芯体积后，就可以根据磁芯规格参数表来初步选择磁芯了。
单端反激式开关电源中变压器的设计
２ 反 激 式 变 压 器 的 设计 步 骤
经 逐 渐 取 代 了 传 统 的线 性 电源 ， 电 子 、 在 电气 设 备 和 家 电 领 域 等
方 面 得 到 了广 泛 的 使用 。 端 反 激 式 拓 扑结 构 的 变 压 器 ， 多 路 单 在 输 出情 况 下 电 路 简单 ， 本 较低 且具 有效 率 高 等优 点 ， 越 来 越 成 被 多地 应 用 在 中 小 功率 的开 关 电源 中 。
１ 反激 式 变 压 器 工作 原 理
设 计 的 变 压 器 要 求 在 交 流 输 入 电 压 为 １ ５ ２ ５ 的 开 关 ６ Ｖ￣ ６ Ｖ 电 源 中能 够 提 供 八 路 电 压输 出 。这 八 路输 出参 数 分 别 为 ： 共 ２路 地 输 出 ± ４ ／ ．Ａ； 路 独 立 地 １ Ｖ ０２ １路 独 立 地 １ ｖ １ ｖ ０２ ３ ５ ／ ．Ａ， ５／ ０５ ２路 独 立 地 ￣ Ｖ ２ ． Ａ； ５ ／ Ａ。设 计 变 压 器 工 作 在 Ｃ ＣＭ 模 式 下 ， 具 体步骤如下 。 （） １ 已知 参 数 的 确定 根 据 设 计 要 求 和 电 路 特 点确 定 以下 参 数 ：输 入 直 流 电压 范 围 Ｖ ～ ． ， 作 频 率 ｆ ６ ｋ ， 望 效 率 １ ０８ ， 组 输 出 ． Ｖ ～ 工 ＝ ６ Ｈｚ 期 １ ．５ 多 ＝ 电 压值 Ｖ ， 出 功率 Ｐ ＝ ０ ， 关 管 导 通 压 降 Ｖｓ ０ 。 因为 ０输 ￣ ５Ｗ 开 ｄ ＝１ Ｖ 变 压 器 要 求 有 八 路 输 出 ，所 以 选 择 窗 口长 宽 比 例 较 大 的 Ｅ 磁 Ｉ 芯 ， 便 绕组 绕 制 。 据 功 率 要 求选 取 Ｐ ４ 方 根 Ｃ ０材 质 的 Ｅ４ ｌ ０磁 芯 ， 磁 芯 窗 口面 积 Ａ ＝１８ 。 ４ ｍｍ０骨 架 窗 口面积 Ａ ＝ ｍｍ 它 最 大 ， １Ｏ １ ，
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。
单端反激式开关电源变压器设计
单端反激式开关电源变压器设计首先是参数的确定。
设计单端反激式开关电源变压器时，需要确定其输入和输出电压、输出功率、工作频率等参数。
根据实际应用需求和性能要求，确定合理的参数是设计的第一步。
接下来是线圈绕制。
根据确定的参数，计算出合适的线圈匝数和绕线方法。
线圈绕制时，需要注意绕线的密度均匀性和固定性，以避免绕线过松或过紧，影响线圈的性能和寿命。
然后是磁芯选择和计算。
磁芯的选择与设计密切相关，它直接影响到电源变压器的效率、功率损耗和体积等。
根据输入输出电压和功率的关系，可以选择适当的磁芯材料和规格。
同时，需要根据工作频率和磁芯的特性计算线圈的匝数和绕制方法。
绝缘和耐压设计也是单端反激式开关电源变压器设计的重要环节。
电源变压器在工作时会有高电压和高频的信号通过，因此需要进行良好的绝缘和耐压设计。
合理的绝缘材料和绝缘结构可以保证电源变压器的安全可靠性。
在设计过程中，还需要考虑电源变压器的散热和冷却。
电源变压器在工作时会产生一定的热量，需要通过散热和冷却措施来保持合适的温度。
合适的散热风扇和散热片等可以有效地降低电源变压器的温度，提高其效率和寿命。
最后，还需要进行电磁兼容性设计。
电源变压器在工作时会产生一些电磁干扰信号，需要采取适当的电磁屏蔽和滤波措施，以防止其对周围电子设备和系统产生干扰。
综上所述，设计单端反激式开关电源变压器是一个比较复杂的工程，需要综合考虑各个方面的问题，并进行合理的计算和设计。
只有在合理选择参数、绕制线圈、选择磁芯、考虑绝缘和耐压、散热和冷却、以及电磁兼容性等问题时进行综合考虑和设计，才能设计出高效、稳定、可靠的单端反激式开关电源变压器。
单端反激AC-DC-DC电源设计
目录1设计要求 (2)2设计原理 (3)2.1高频开关电源的基本组成 (3)2.1.1开关电源的输入环节 (3)2.1.2功率变换电路 (4)2.1.3 控制及保护电路 (5)2.2单端反激电源基本原理 (7)2.2.1共同关系式 (7)2.2.2连续工作模式 (8)2.2.3不连续工作模式（含临界工作模式） (8)3单端反激AC-DC-DC电源的设计 (9)3.1 整流环节设计 (9)3.2滤波环节设计 (12)3.2.1滤波原理 (12)3.2.2 RC滤波电路 (12)3.2.3 LC滤波电路 (13)3.2.4 滤波参数设计 (14)3.3 主电路设计 (16)3.3.1单端反激式开关电源电路的设计 (16)3.3.2反馈环设计 (16)4 模型仿真 (18)4.1 AC DC整流滤波电路仿真 (18)4.2开环系统仿真 (19)4.3 闭环系统仿真 (22)5 小结 (25)参考文献 (26)单端反激AC-DC-DC电源（20V，10W）设计1 设计要求初始条件：设计一个AC-DC-DC电源，具体参数如下：三相交流输入220V/50Hz，输出直流电压20V,纹波系数<5%，功率10W。
要求完成的主要任务:（1）对AC-DC-DC 电源进行主电路设计；（2）控制方案设计；（3）给出具体滤波参数的设计过程；（4）在MATLAB/Simulink搭建闭环系统仿真模型，进行系统仿真；（5）分析仿真结果，验证设计方案的可行性。
2 设计原理2.1高频开关电源基本组成高频开关电源主要由输入环节、功率变换电路以及控制驱动保护电路3大部分组成。
2.1.1开关电源的输入环节1）输入浪涌电流和瞬态电压的抑制（1）输入浪涌电流抑制在合闸的瞬间，由于输入滤波电容的充电，在交流电源端会呈现非常低的阻抗，产生大的浪涌电流，为了将浪涌电流控制在安全范围内，根据高频开关电源功率的大小，一般采取以下两种方法：一种是限流电阻加开关，另一种是采用负温度系数热敏电阻的方法。
反激式开关电源变压器的设计方法
反激式开关电源变压器的设计方法反激式开关电源变压器是一种常用于电子设备中的高效率、高频率开关电源变压器。
其设计方法包括了选择合适的变压器参数、计算变压器工作状态、考虑磁芯损耗和温升等方面。
下面将详细介绍反激式开关电源变压器的设计步骤。
首先，确定设计目标和性能要求。
根据所需的输入和输出电压和电流，确定变压器的额定功率和输出功率。
同时，考虑变压器的体积限制以及可用的材料，进行适当的权衡。
第二步是选择磁芯材料。
磁芯的选择对于反激式开关电源变压器来说非常重要，因为磁芯的性能直接影响着变压器的效率和工作频率。
常见的磁芯材料包括铁氧体和软磁合金等，可以根据具体的应用需求和成本进行选择。
第三步是计算变压器的主要参数。
包括主磁链感应系数、匝数比、实际绕组电压和电流等。
根据设计目标和性能要求，以及选择的磁芯材料，可以通过一系列公式和计算来决定这些参数。
第四步是进行磁芯损耗和温升的估算。
反激式开关电源变压器在工作过程中会产生磁芯损耗和温升。
这些损耗会导致变压器的效率下降，甚至导致变压器无法正常工作。
因此，需要根据具体的磁芯材料和使用条件，进行损耗和温升的估算。
第五步是进行变压器的绕组设计。
根据变压器的参数和工作状态，设计变压器的绕组结构和匝数。
通过合理设计绕组，可以提高变压器的效率和性能。
第六步是进行变压器的线径选择和导线布局。
根据所需的电流和损耗，选择合适的线径，并进行合理的导线布局，以提高变压器的效率和散热性能。
最后一步是进行变压器的实际制造和测试。
根据设计图纸和规格要求进行变压器的实际制造，并通过测试来验证设计的正确性和性能。
总之，反激式开关电源变压器的设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素的综合影响。
通过合理选择磁芯材料、计算变压器参数、评估磁芯损耗和温升等步骤，可以设计出性能良好、效率高的变压器。
反激开关电源设计步骤
反激开关电源设计步骤一、初步规划1. 首先呢，你得确定这个反激开关电源的功率要求呀。
这就像是盖房子，你得先知道要盖多大的，对吧？功率确定了，才能进行后面的工作呢。
这一步看似简单，但可别小瞧它，要是功率定错了，后面可就麻烦大了！我每次做的时候都会多考虑一下，确保这个功率是符合实际需求的。
2. 接着呢，考虑输入电压范围。
是宽电压输入还是固定电压输入呢？这会影响到后面很多元件的选择哦。
一般来说，我会参考实际的使用环境来确定这个输入电压范围。
你是不是也觉得这一步很关键呀？二、元件选择1. 然后就是变压器啦。
变压器在反激开关电源里那可是相当重要的角色呢！选择的时候，要注意它的匝数比、电感量这些参数。
不过呢，这些参数不用特别精确地计算，大概差不多就行，当然也不能差太多哈。
我在选变压器的时候，会多找几个不同规格的对比一下，选一个最合适的。
2. 再就是开关管的选择啦。
这个开关管要能承受住电路中的电压和电流哦。
这一步我通常会花点时间去查看各种开关管的参数手册，找到最适合的那个。
你可千万别随便选一个就用，不然很可能会出问题的！三、电路设计1. 开始设计电路布局的时候，要把输入部分、输出部分还有控制部分合理地安排好。
这就像安排家里的家具一样，要让它们都呆在合适的地方。
这一步呢，每个人可能有不同的习惯，你可以根据自己的想法来安排，但是基本的原则还是要遵循的呀。
我有时候也会在这一步纠结一下，到底怎么布局才最好呢，哈哈。
2. 然后要设计反馈回路。
这个反馈回路可是保证电源稳定输出的关键呢！这一步要特别小心哦！我通常会再检查一次，真的，确认无误是关键。
如果反馈回路设计不好，电源的输出就会不稳定，那这个电源可就没法正常工作啦。
四、调试阶段1. 电路搭建好之后，就可以开始调试啦。
先给电路加上一个小的输入电压，看看有没有异常情况。
这时候你要特别留意有没有冒烟或者发出奇怪的声音之类的。
要是有，那肯定是哪里出问题了。
这一步其实还蛮简单的，但有时候我也会不小心漏掉哈所以大家一定要细心哦。
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单端反激式DC/DC 开关电源变压器的设计全过程，
变压器的参数计算：
（1） 变压器的设计要求：
输出电压：10V ～3KV ，8mA （变压器输出之后三倍压）
输入电压：24 1V
±工作频率：50KHZ
最大占空比：45％
变换效率：80％
（2） 基本参数计算：
输入最小电压： min IN V =－
IN V V ＝24－1－0.5
＝22.5V
输出功率：
OUT OUT OUT P U I =
30000.00824()W =×=输入功率：
OUT IN P P η=
2430()0.8
W == （3） 选择磁芯：
由于输出功率为24W ，需要留有一定的余量，选择磁芯的型号为：EI-28。
其具体参数如下：
材料：PC40；尺寸：28.0*16.75*10.6（mm）；P A ：0.6005（）
；：86 4cm e A 2mm W A ：69.83； ：4300；2mm L A 2/nH N S B ：500mT （） 390mT （10） 25o C 0o C 使用时为防止出现磁饱和，实取磁通密度m B = 250 mT
（4） 粗略估计匝数比以及最大占空比（通过实际计算）
min (1)OUT MAX IN MAX V D N V D −= 30000.5522.50.45
×=× 162.9=（求出结果后然后取整为Nm ）
因为匝数比可以根据设计理念修正为M N ＝165，从而可以产生新的MAX D
min OUT MAX M IN OUT V D N V V =
+ 300022.51653000
=×+
44.7%=
（5） 计算初级平均电流，峰值电流和电流的有效值
由于输出功率为24W ，用电流连续模式（CCM ）比较适合。
这里取为0.6
RP K .min min IN OUT P AVG IN IN P P I V V η=
= 240.822.5
=×
1.333A =.1[1]2
P AVG P RP MAX I I K D =− 1.333(10.50.6)0.447=
−××
4.26A
=.P RMS P I I =
=
2.054A =.P RMS I －电流有效值，P I －峰值电流，.P AVG I －平均电流，（RP K R RP P
I K I =
）电流比例因数，MAX D －最大占空比； 利用Krp 的值可以定量描述开关电源的工作模式，若Krp=1.0，即峰值电流和脉动电流相等，开关电源工作在断续模式；若Krp<1.0,峰值电流大于脉动电流，开关电源工作在连续模式。
对于给定的交流输入范围，Krp 越小意味着更为连续的工作模式和较大的初级电感量，并且Ip 和Irms （初级有效值电流）较小。
（6） 计算初级电感：
2min min 1()(12
IN MAX RP IN ON P R OUT RP V D K V t L I P fK η−==)
230.8(22.50.447)(10.50.6)2450100.6
××−×=××× 78.7H μ=
（7） 计算初级以及次级绕组圈数：
min min IN ON IN MAX P m e m e V t V D N B A fB A =
= 3622.50.44750100.258610
−×=×××× 9.4=
S M N N N =P
165*9.4=
1551=这里取P N 为10匝，为1551匝。
S N P N －初级绕组圈数，m B ：磁通密度，—磁心横截面积（m^2）
，－次级绕组线圈 e A S N （8） 计算次级峰值电流以及电流有效值：
P S M I I N =
4.26165
=
25.8mA
=.S RMS S I I =
25.8=
13.8mA =.S RMS I －次级电流的有效值，S I －次级峰值电流；
（9） 计算次级电感量：
2S M P L N L η=
260.816578.710−=××× 1.71H =
（10） 功率容量：
6102T P W e m m C
P A A A fB K K ηδ×=×= 6
324(24)100.820.85010150030.41+
×=××××××× <0.6005
40.25cm =4cm 上式中：磁芯窗口面积（）；：磁芯截面积（）；：变压器的标称输出电压（W ）；W A 2cm e A 2cm T P δ：线圈导线的电流密度（2/A mm ）； ：窗口的填充系数；：磁芯的填充系数，这里取经验值进行计算，其中m K C K δ＝3；＝0.4；＝1。
m K C K （11） 变压器磁芯气隙(原理就是磁芯和空气串联)：(二选一)
如果变压器工作时，磁通不能回到始发点，变压器的磁通会随着反复工作逐步增大，将导致磁通饱和，尖峰电压和浪涌电流，立刻烧坏主功率开关管解决磁通复位的问题，就是靠增加气隙解决。
合理的气隙不但能使变压器稳定工作，也可以增加电源输出功率，减少变压器的高频磁芯损耗，并且可以进一步提高开关频率，降低初次级的纹波电流。
20.4P P g e
L I L BA π= 62
0.478.710 4.260.250.86
π−×××=×
0.008348cm = 根据经验，实际变压器的气隙值要大于计算值，气隙取g L ＝0.5mm 。
磁芯EI28两侧各留0.5mm 的气隙。
（12） 确定导线规格：
初级绕组导线截面积：
.P RMS P I S δ=
2.0543
=
20.6847mm =次级绕组导线截面积：
.S RMS
S I S δ=
3
13.8103
−×=
324.610mm −=×初级绕组导线直径：
P d =
1.13=×
0.9350mm =次级绕组导线直径：
S d =
1.13=
0.0766mm =
至此，单端反激式DC/DC 开关电源变压器的设计就完成了。
根据设计结果，选择符合规格的磁芯和导线，绕制变压器。