单端反激电子变压器的设计
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。
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。
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。
单端反激变压器设计简单计算
单端反激变压器设计简单计算实例讲解电源高频变压器的设计方法开关电源高频变压器设计高频变压器是电源设计过程中的难点，下面以反馈式电流不连续电源高频变压器为例，向大家介绍一种电源高频变压器的设计方法。
设计目标：电源输入交流电压在180V~260V之间，频率为50Hz，输出电压为直流5V、14A，功率为70W，电源工作频率为30KHz。
设计步骤：1、计算高频变压器初级峰值电流Ipp由于是电流不连续性电源，当功率管导通时，电流会达到峰值，此值等于功率管的峰值电流。
由电感的电流和电压关系V=L*di/dt可知：输入电压：Vin(min)=Lp*Ipp/T c取1/Tc=f/Dmax，则上式为：Vin(min)=Lp*Ipp*f/Dmax其中：V in：直流输入电压，VLp：高频变压器初级电感值，mHIpp：变压器初级峰值电流，ADmax：最大工作周期系数f：电源工作频率，kHz在电流不连续电源中，输出功率等于在工作频率下的每个周期内储存的能量，其为：Pout=1/2*Lp*Ipp2*f 将其与电感电压相除可得：Pout/Vin(min)=Lp*Ipp2*f*Dmax/(2*Lp*Ipp*f)由此可得：Ipp=Ic=2*Pout/(Vin(min)*Dmax)其中：Vin(min)=1.4*Vacin(min)-20V(直流涟波及二极管压降)=232V，取最大工作周期系数Dmax=0.45。
则：Ipp=Ic=2*Pout/(Vin(min)*Dmax)=2*70/(232*0.45)=1.34A当功率管导通时，集极要能承受此电流。
2、求最小工作周期系数Dmin在反馈式电流不连续电源中，工作周期系数的大小由输入电压决定。
Dmin=Dmax/[(1-Dmax)*k+Dmax]其中：k=Vin(max)/Vin(min)Vin(max)=260V*1.4-0V(直流涟波)=364V，若允许10%误差，Vin(max)=400V。
单端反激开关电源中功率变压器的主要设计参数
单端反激开关电源中功率变压器的主要设计参数
单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感，它要承担着储能、变压、传递能量等工作。
下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结。
①传输功率：将一个电源的能量瞬时地传输到负载。
②电压变换：通过改变初级与次级匝比，获得所需要的输出电压;可获得不同的多路输出电压;
③绝缘隔离：为了安全，要求离线供电或高压和低压不能共地，变压器方便地提供安全隔离。
CCM模式：(连续模式)在连续模式下，初级开关电流是从一定幅度开始的，然后上升到峰值，再迅速回零;在连续模式下储存高频变压器的能量在每一个开关周期内并未全部释放掉，所以下一个开关周期具有一定的能量。
在采用连续模式可减少初级峰值电流IP和有效值电流IRMS，从而降低MOS 的功耗;但连续模式要求增大初级电感受量LP，导致高频变压器的体积增大。
MOS管的峰值电流相对较小，但存在副边二极管的反向恢复问题，需要给二极管加吸收电路。
DCM模式：(不连续模式)在不连续模式下，初级开关电流是零开始上升到峰值，再回零。
在不连续模式下储存高频变压器的能量在每一个开关周期内全部释放掉，在不连续模式下的IP和IRMS值较大，但所需要的LP较小，高频变压器的体积可以相应减小。
适用于较小功率，副边二极管没有反向恢复的问题，但MOS管的峰值电流相对较大;
连续模式和不连续模式的设定
设在最大占空比时：初级电流Ip1。
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单端反激电子变压器的设计
2007年12月06日01:44来源: 《国际电子变压器》2007.12 P112作者：绵阳开元磁性材料有限公司张忠仕汪伟陈文李卫
（三）连续模式变压器需要的初级电感值为
再用（49）式计算初级电流有效值：
此有效值的平方可用来与初级绕组的电阻相乘计算初级绕组的铜损。
但不能用它与输入电压的乘积代表输入功率。
所以，也不可用输入功率除以输入电压计算初级电流有效值。
（九）由于磁通复位的条件（34）式不能破坏，由（34）式看出，不管E值如何变，T on与E 只能是单值对应关系，即E变T on必变。
T on与E的关系由（40）式表示。
（40）式告诉我们变压器在以连续模式状态工作时，当输入电压升高时，导通脉宽应变窄，这意味着输入电压升高变换器会提前进入连续模式工作。
本例中，若E处于上限值340V时，变换器用连续模式工作使用的脉宽为：
这就是说，当输入电压处于上限值340V时，导通脉宽达到16.88μs时开始进入连续模式工作，传输功率再增大时，变换器不能用加大脉宽来增大功率，只能是靠产生起始电流i1b增加功率。
（十）变换器能够正常工作容许的最小功率极限值计算
上式计算说明，当输入功率小于6.1W，换言之，也就是次级回路总电阻大于6.5Ω时，变换器无法在高输入电压下工作，因为无法使脉宽小于6μs。
（十一）实际使用的有效磁导率用下式计算：
这个值与设计值100相差无几。
（十二）实际工作磁通密度的验算
i1达i1p时产生的磁场强度H m为：
B m=μ0μe H m=4π×10-7×103.6×1822=0.2372 (T)
由计算可知，由于实际采用磁心的有效体积比计算的V e大一些，所以实际工作磁通密度为0.2372T，比计划的0.24T稍低一些。
（十三）查PC40的材料磁导率为2300，而设计需要磁心的有效磁导率μe为103.6，可用下式计算磁心需要的气隙量为
到此，设计已完成，绕组结构不再讨论。
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红色文字为整理时添加，应以原文为准。
参考文献
[1] 王英剑，常敏慧，何希.新型开关电源实用技术M.
北京：电子工业出版社，1999：16.
[2] 张忠仕，陈文，李卫.单端反激变压器设计时选择磁心的方法J.
国际电子变压器，2005，（8）：12.
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北京：科学出版社，1986：134.
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北京：国防工业出版社，1999：23.。