开关电源变压器的设计
正激反激式双端开关电源高频变压器设计详解
正激反激式双端开关电源高频变压器设计详解高频变压器作为电源电子设备中的重要组成部分，起到了将输入电压进行变换的作用。
根据不同的使用环境和要求，电源电路中的电感元件可分为正激式、反激式和双端开关电源。
下面就分别对这三种电源的高频变压器设计进行详解。
1.正激式电源变压器设计正激式电源变压器是将输入电压通过矩形波进行激励的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈和副磁线圈两部分，主磁线圈用来耦合能量，副磁线圈用来提供输出电压。
正激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤：(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积：根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数，根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感：根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料：磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数：根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感：根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构：根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
2.反激式电源变压器设计反激式电源变压器是通过反馈控制来实现变压的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈、副磁线圈和反馈元件等。
反激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤：(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积：根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数，根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感：根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料：磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数：根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感：根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构：根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
(7)选择合适的反馈元件：根据反馈控制的需要来选择合适的反馈元件，并设计合适的反馈回路。
反激式开关电源变压器设计原理
反激式开关电源变压器设计原理首先是变比选择。
变压器的变比决定了输入电压和输出电压的比值。
通常情况下，开关电源需要将输入交流电压转换为稳定的直流电压，因此输出电压需要较低。
在选择变比时，考虑到电路的复杂性和功率转换效率，一般选择较大的输入电压和较小的输出电压。
变比的选择也需要考虑到负载的要求和功率转换效率的平衡。
其次是磁芯材料。
变压器的磁芯材料直接影响到电路的性能和效率。
一般情况下，磁芯材料需要具备较高的矫顽力和饱和磁场强度，以实现高效率的电力转换。
常用的磁芯材料有硅钢片、铁氧体和钕铁硼等。
在选择磁芯材料时需要综合考虑材料的价格、性能和可用性。
最后是工作频率。
反激式开关电源变压器工作在高频率下，一般在10kHz至1MHz之间。
高频率的工作可以减小变压器的体积和重量，提高电路的效率和响应速度。
但是，高频率也会增加电路的开关损耗和EMI（电磁干扰）噪声。
因此，在设计反激式开关电源变压器时需要对工作频率的选择进行充分的考虑。
此外，还需要注意的是反激式开关电源变压器的绝缘和散热问题。
由于反激式开关电源工作在高压和高频下，变压器绝缘需要特别注意以防止电路失效和安全事故发生。
同时，由于电路的功率转换过程中会产生大量的热量，因此需要设计合适的散热系统来保证电路的正常运行。
总结起来，反激式开关电源变压器的设计原理包括变比选择、磁芯材料和工作频率的选择。
设计人员需要根据具体的应用需求，综合考虑功率转换效率、体积和重量等因素，选择合适的设计方案。
同时，还需要注意绝缘和散热问题，以保证电路的安全和可靠运行。
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。
开关电源变压器设计资料完整版
工频变压器与高频变压器的比较﹕
工频
高频
E＝4.4f N Ae Bm f=50HZ
E＝4.0f N Ae Bm f=50KHZ N Ae Bm
效率﹕ 功率因素﹕
η=60-80 % (P2／P2+Pm+ PC) Cosψ=0.6-0.7 (系统 100W 供电 142W)
η>90% ((P2／P2+Pm) Cosψ>0.90 (系统 100W 供电 111W)
非隔离:P-S 共用地﹐俗稱熱底板
P=300V
220V*√2-VD
S1
分
立
元
件
震 蕩
F－
取樣
S2
二.激励方式: 自激勵﹕用變壓器 F+自激勵震蕩
P=300V
S1=1120V V
分
立
元 件
F＋
激勵
S2=57V S3=16V
它激勵﹕用集成 IC 它激勵間歇震蕩
P=300 V
F+=5V V
S1=18250V V
P=300V 220V*√2-VD
分
立
元
F+=5
件 V激勵
F-= 12V 取樣
S1=120V
P=300 V
S2=26V S3=16V
F＋ =8V
IC
S1=18250V V
S3= +20V S4= +12V
S2=5V
四.控制方式:
PWM:
脉冲宽度调制
Ton 可變
PFM
脉冲频率调制
Ton 恒定
T 恒定
T 可變
HI-POT…….. PHENOLIC. NYLON)……….
开关电源中变压器的设计
磁芯选择好以后，根据相应的骨架幅宽及绕组线径大小确定合适的匝数，遵循的原则就是让每一层的绕线占满整个幅宽，如图6.1为变压器骨架侧视图。如果实在无法绕满的话，则多的那几圈初级绕组要密绕，次级绕组要均绕，密绕就是漆包线一圈紧挨着一圈的绕制方式，均绕就是漆包线圈与圈之间留有均匀空隙的绕制方式，如图1.2所示。
开关电源中变压器的设计
开关电源为电子设备提供稳定的功率输出，它的性能好坏直接决定了电子产品的质量，而这种电源性能又与变压器设计优劣密切相关。可以说变压器在开关电源中占据着关键作用，决定着电路的关键技术参数指标及工作状态，因此对于大多数电源而言，电源的设计归根结底就是变压器的设计。开关电源属于一种高频供电系统，频率高必然使变压器体积降低，传递的能量密度升高，温升变大；同时在高频环境下，变压器绕线中的寄生电容很容易与电路中的电感发生谐振，产生噪音，恶化电源的电磁兼容性能。但是在磁性元件没有重大的技术突破之前，这些问题始终会存在，因此我们只能通过其它的方式来对变压器进行优化，从而提高开关电源的整体性能。
（1.2）
（1.3）
故初级绕55匝，次级绕54匝，满足计算出的最小匝数要求。
当线径与匝数都确定以后，就可以利用手动绕线机进行绕制了。在绕制过程中有两点需要注意：第一，根据电路实物图在骨架上找到相对应的引脚，A、B点为变压器初级两端，对应变压器1、2脚，C、D点为变压器次级两端，对应9、10脚，E、F点为变压器辅助绕组两端，对应3、4脚。第二，保证同名端处的绕线方向一致，图6.3中A、D、F互为同名端，那么线圈在骨架上的绕制顺序为1→2、9→10、4→3。
2.5
初级电压尖峰（V）
次级电压尖峰（V）
方案一
40
100
方案二
50
开关电源中变压器及电感设计1
开关电源中变压器及电感设计1开关电源中变压器及电感设计1一、变压器设计1.根据电源输出需求确定变压器的额定功率和工作频率。
2.计算变压器的变比。
变压器的变比决定了输入电压和输出电压之间的关系。
通常变压器的变比为输入和输出电压之比的倒数，即输出电压/输入电压。
3.根据变比计算次级匝数。
变压器的次级匝数等于输入匝数乘以变比。
4.根据次级匝数计算主绕组匝数。
主绕组匝数等于次级匝数除以变比。
5.计算主绕组和次级绕组的截面积。
主绕组的截面积一般比次级绕组大，以满足输送更大电流。
6.计算铁芯截面积。
铁芯截面积的大小关系到变压器的能量传输效率，一般选择铁芯截面积略大于主绕组的截面积。
7.选择合适的铁芯材料和线材材料。
铁芯材料的导磁性能和线材材料的电阻等参数会影响变压器的损耗和效率。
8.进行变压器的相关参数计算和模拟。
可以使用相关软件进行变压器参数的计算和仿真，以评估变压器的性能。
9.制作变压器的绕组和组装。
根据计算结果进行绕线并组装变压器。
10.进行变压器的测试和调整。
使用仪器测试变压器的性能，并根据测试结果调整变压器的参数，以满足设计要求。
二、电感设计1.根据电源输出需求确定电感的额定电流和工作频率。
2.根据电感的额定电流和工作频率计算电感的感值。
电感的感值和额定电流和工作频率之间有一定的关系，可以根据公式进行计算。
3.根据感值计算电感的绕组数。
电感的绕组数决定了电感的电流走向和电感的大小。
4.选择合适的磁芯和线材材料。
合适的磁芯材料和线材材料会影响电感的损耗和效率。
5.进行电感的相关参数计算和模拟。
可以使用相关软件进行电感参数的计算和仿真，以评估电感的性能。
6.制作电感的绕组和组装。
根据计算结果进行绕线并组装电感。
7.进行电感的测试和调整。
使用仪器测试电感的性能，并根据测试结果调整电感的参数，以满足设计要求。
总结：变压器和电感的设计是开关电源设计中关键的一环，直接影响到电源的性能和稳定性。
在设计过程中，需根据电源输出需求确定额定功率和工作频率，并计算变压器和电感的相关参数。
反激式开关电源变压器的设计参看
+24V
(24+0.7)*3
Ns24 =
= 13匝
5+0.7
取13匝
技术部培训教材
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
12
+12V δVS12%=(( =
*7-12)12)*100%=4.79%
6.68
表一 输出功率与大致的磁芯尺寸的关系
输出功率/W
<5 <25 <50 <100 <250
MPP环形 磁芯直径/（in/mm)
0.65(16) 0.80(20) 1.1(30) 1.5(38) 2.0(51)
E-E、E-L等磁芯 (每边)/(in/mm)
0.5(11) 1.1(30) 1.4(35) 1.8(47) 2.4(60)
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）
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
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：
次级铜损： Pcu+5V=(3*69.24*10-3*0.085/6)32 =0.026W 0.07W
Pcu+12V=(4*69.24*10-3*0.085/4)22 =0.024W 0.06W
Pcu+24V=(6*69.24*10-3*0.085/2)12 =0.018W 0.05W
自激式开关电源变压器的设计
自激式开关电源变压器的设计1.功率变压器设计与计算产品规格要求：输入电压：V AC=85~265V 50~60Hz输出电压：V O=5V，输出电流：I O=0.4A考虑到短暂的负载，最大输出电流设置为：I OMAX=1.2I O=0.48A1.1开关频率该系统是一个可变开关频率系统（RCC的开关频率与输入电压和输出负载变化），所以有一些自由切换频率选择度。
然而，频率必须至少为25kHz，以尽量减少噪音。
更高的开关频率将降低变压器的噪音，但增加器件的耗散功率及开关电源的效率水平。
该例取最小开关频率和满载时的最大占空比可以表示如下为：f Smin=50kHz，D max=0.51.2 MOSFET的导通率MOSFET的最大漏极电压必须低于其击穿电压。
最大漏极电压的总和=输入最高电压+次级反射电压和电压尖峰（由主要在最大输入电压寄生电感引起的）。
最大输入电压为375V和MOSFET的击穿电压为600V。
假设输出整流二极管压降为0.7V，电压尖峰为95V，而MOSFET电压余量至少是50V的，给出的反射电压为： V fl=V(BR)DSS-V margin-V DCmax-V spk=600-50-375-95=80V 给出的圈数比为以上式中：V fl= 二次反射电压V(BR)DSS=MOSFET击穿电压V margin=电压余量V DC(max)=最大输入DC电压V spk=反馈电压尖峰V f=电压降N=圈数比N p=初级绕组匝数N s=二次绕组匝数1.3初级电流 初级峰值电流可以表示为：初级有效值（RMS）电流可以表示为其中：I ppk= 初级峰值电流V O= 输出电压I O(max)= 最大电流输出η= 效率，等于70%D max=最大占空比V DC(min)= 最小输入电压I prms= 初级有效值电流1.4 初级电感初级电感可表示为式中：V DC(min)=最小输入DC电压f s(min)=最小开关频率D max=最大占空比I ppk=初级峰值电流例如，如果主电感量设置为5.2mH，最小开关频率为：1.5 磁芯尺寸最常用的方式选择一个AP值大小合适的磁心为基础，磁芯的有效（磁）截面积及窗口面积可绕下的产品。
开关电源变压器怎样设计？开关电源变压器参数介绍
开关电源变压器怎样设计？开关电源变压器参数介绍在开关电源变压器结构的设计上要考虑以下几点，漏磁一定要小，这样可以减小绕组的漏感。
在结构设计上使其便于绕线和引出线这样不仅使变压器的安装简单和方便，同时对变压器的维修和生产都是非常的具有帮助。
在设计前进行合理的规划，让电压器可以有充足的空间和机能进行散热。
如果在设计开关电源变压器上全面的考虑到了以上这几点因素，那么这样的设计可以使开关电源变压器更加的安全，寿命更加的持久。
在设计开关电源变压器时材料的选择十分的重要，而在磁心的选择上就是开关电源变压器的重中之重，依据开关电源变压器的用途不同材料的选择也有所不同。
在我们的身边使用的最为广泛的磁心就是锰锌铁氧化磁心，在用于电源输入滤波器的部分也会使用到高导磁率磁心。
由于软磁铁氧体价格低廉、适应性能好、高频性能好等优势，在我们今天被广泛的使用。
这里确定芯片工作频率为70KHz，芯片的频率可以通过外部的RC来设定，工作频率就等于开关频率，这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源，也可以采取外同步功能。
与UC384X 功能相近，变压器磁芯为EER28/28L，一般AC2DC 的变换器，工作频率不宜设超过100kHz，主要是开关电源的频率过高以后，不利于系统的稳定性，更不利于EMC的通过性，频率太高，相应的di/dt dv/dt 都会增加，除PI 132kHz的工作频率之外，大家可以多参考其它家的芯片，就会总结自己的经验出来。
对于磁芯的选择，是在开关频率和功率的基础，更多的是经验选取。
当然计算的话，你需要得到更多的磁芯参数，包括磁材，居里温度，频率特性等等，这个是需要慢慢建立的。
20W ~ 40W 范围内EE25 EER25 EER28 EFD25 EFD30 等均都可以。
设计变压器进行计算上面计算了变压器的电感量，现在我们还需要得到相应的匝数才可以完成整个变压器的工作1)计算导通时间Ton周期时间T = Ton + Toff = 1/FswTon = T * DmaxFsw ，Dmax 都是已知量70kHz，0.45 代入上式可得Ton = 6.43us2)计算变压器初级匝数Np = Vin(min)*Ton/(ΔB × Ae) = 120Vdc * 6.43us/(0.2 * 82mm2) = 47T(这里的数是一定要取整的，而且是进位取整，我们变压器不可能只绕半圈或其它非整数圈)3)计算变压器12V 主输出的匝数输出电压(V o)：12 Vdc整流管压降(Vd)：0.7 Vdc绕组压降(Vs)：0.5Vdc原边匝伏比(K) = Vi_min / Np= 120 Vdc / 47 T = 2.55输出匝数(Ns) = (输出电压(V o) +整流管压降(Vd) + 绕组压降(Vs)) / 原边匝伏比(K)= (12 Vdc + 0.7Vdc + 0.5Vdc) / 2.55 = 6 T(已取整)4)计算变压器辅助绕组(aux turning)输出的匝数计算方法与12V主绕组输出一样因为ST VIPer53DIP 副边反馈需低于14.5Vdc，故选取12 Vdc 作为辅助电压;Na = 6 T到这一步，我们基本上就得出了变压器的主要参数原边绕组：47T 原边电感量：0.77mH 漏感《5%* 0.77mH = 39uH12V输出：6T辅助绕组：6T下一步我们只要将绕组的线径股数脚位耐压等安规方面的要求提出，就可以发给变压器厂去打样了至于气隙的计算，以及返回验证Dmax 这些都是一些教科书上的，不建议大家死搬硬套，自己灵活一些。
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的设计方法1引言在开关电源各类拓扑结构中，反激式开关电源以其小体积、低成本的优势，广泛应用在高电压、小功率的场合。
反激式开关电源设计的关键在于其变压器的设计。
由于反激变压器可以工作在断续电流（DCM ）和连续电流（CCM ）两种模式，因此增加了设计的复杂性。
本文考虑到了两种工作模式下的差异，详细介绍了反激变压器的设计方法和步骤。
2基本原理R1C 1T rN pN sV oV i图1 反激变换器原理图反激变压器实际上是一个耦合电感，首先要存储能量，然后再将磁能转化为电能传输出去[1]。
如图1所示，当开关管r T 导通时，输入电压i V 加在变压器初级线圈上。
由于初级与次级同名端相反，次级二极管1D 截止，能量储存在初级线圈中，初级电流线性上升，变压器作为电感运行。
当r T 关断时，励磁电感的电流使初级和次级绕组电压反向，1D 导通，储存在线圈中的能量传递给负载。
按照电感线圈中电流的特点，可分为断续电流模式（DCM ）和连续电流模式（CCM ）。
电流波形如图2所示。
初级次级初级次级I p2I p1I s2I s1I p2I p1I s2I s1DCMCCM图2 DCM 和CCM 电流波形DCM 为完全能量转换，在开关管开通时，初级电流从零开始逐渐增加，开关管关断期间，次级电流逐渐下降到零。
CCM 为不完全能量转换，开关管开通时，初级电流有前沿阶梯，开关管关断期间，次级电流为阶梯上叠加的衰减三角波。
3设计步骤（1）各项参数的确定反激式开关电源变压器的设计中涉及到很多参数，因此在计算之前必须要明确已知量和未知量。
已知参数一般由电源的设计要求和特点来确定，包括：直流输入电压iV （i mini i max V V V ≤≤），输出电压o V ，输出功率o P ，效率o iP =P η，工作频率1f=T 。
未知量即所要求的参数包括：磁芯型号，初级线圈匝数p N ，次级线圈匝数s N ，初级导线直径p d ，次级导线直径s d ，气隙长度g l 。