反激变换器中元器件的选型
反激变换器中元器件的选型
1.高频变压器的设计
设计指标：
z 额定功率: 37.2W z 工作频率：50-60kHZ z 输入电压：90Vac～264Vac
z 输出特性： +9.3V/±3%，4.0A，Vpp<120mV z 转换效率：η≥86%
z 异常保护：Surge，OCP，OVP，SCP，OLP 等
高频变压器常用的设计方法有面积乘积（AP）法和几何参数（KG）法。本次采用面积乘积（AP）法。
（1）面积乘积（AP）法选择铁芯
设转换效率η=78%，变压器额定工作磁通密度ΔB=0.26T ，Ku=0.3，Kf=4，电流密度
24/mm J A =。根据AP 法公式有：
*****T
P W E U F S P A A A K K F B J
==<1>
其中Aw、Ae 分别是磁芯的窗口面积和磁芯截面积； Ku 为窗口使用系数，一般取Ku=0.3-0.4；
Kf 是波形系数，即有效值与平均值之比，正弦波为4.44，方波为4； B 为变压器工作磁场强度，通常为0.26T-0.3T;
Fs 为PWM 控制器工作频率，本文采用OB2269工作频率是65KHz。O
T O P P P η
=+
代入以上数据可得： 4850.17Ap mm =
查资料选取RM10的铁芯，其Ae 值为982mm
（2）预估MOS 管和次级整流管的应力，确定匝比范围。
? 根据()DS INMAX O D Spike V V n V V V >+++<2>，INMAX V
为V，输出电压为9.3V，可选用额
定电压为600V 的MOS。(Vspike 取1.5Vro) ? 根据INMAX
DO O D V V V V n
>
++<3>，60V 的次级整流管。 联合两式，可求得变压器的匝比范围7.47 设最大占空比Dmax=0.45（D>0.5时次谐波振荡很严重），由反激变换器输入输出特性 11O IN D V n D = ? ，所以max min max (20)20) 8.2(1)*()0.55*10 in O D D V n D V V +?===?<4> 取n=9，此时Dmax=0.47。 （4）确定变压器的初级电感Lp 2 min max ()2inDC RF s V D Lp Pin K f ×=××<5> ? 纹波因子RF K 当输入电压为低压时，反激变换器工作于连续模式，此时RF K 可取为0.4~0.6, 43.3o in p P W η = =计算得出Lp=960uH。 （5）确定变压器的初次级匝数Np 和Ns 以及辅助绕组的匝数Na。 根据电磁感应定律有：****V t N d N B Ae φΔ==Δ， 所以min max ***inDC V D T Np B Ae = Δ<6> ? 计算B Δ—正常操作状态下的最大磁通量密度摆幅 根据磁滞曲线 由图可知， max I B Ip B ΔΔ= ，所以max *I B B Ip ΔΔ=，又2RF EDC I K I Δ=，所以max 2*1RF RF K B B K Δ=+ （RF K =0.5，max B 定为0.3），所以B Δ=0.2。 从而计算出Np=43.5T； 4.83Np Ns T n = =； PWM IC 的Vcc 供电电压范围为12V-20V，取Vcc=16V ，0.7 *8.070.7 Vcc Na Ns T Vo +==+。 取Np=44T，Ns=5T，Na=8T。 （6）根据初次级的电流的有效值确定绕组的线径。 ? 初级电流有效值： CCM 模式： rms P I =<7>，其中 max **O EDC INMIN P I V D η = =0.92A ， max **INMIN S V D I Lp f Δ= =0.75A。 所以rms P I =0.65A。 DCM 模式： 由min max min 11O IN D V V n D = ?，算得Dmin=0.18, max min * 1.08*in S V D I A Lp f Δ= = ,0.26rms peak Ip Ip A ==<8>。 定义初级电流密度为5A/2mm ,由CCM 模式下rms P I 确定初级绕组线径p Φ=0.42。 ? 次级电流有效值： DCM 模式： 次级电流峰值29.761peak O s MAX I I A D ==?=14.54A<8> 所以有效值rms peak s s I I ==5.1A<9>，一般定义次级电流密度为6-7A/2mm ，当输出线超过1m 时，电流密度一般为5A/2mm ，确定s Φ=0.75×2。 计算出的变压器参数： 磁芯型号：RM10 匝比n=9 初级匝数Np=44T 次级匝数Ns=5T 辅助绕组额匝数Na=8T 初级电感Lm=960uH 磁学中的重要定律： 1.安培环路定律：解释电生磁 H l Np I ?=?∫ 2.电磁感应定律：解释磁生电 d di B Ae V N L N dt dt dt ΦΔ?=? =?=? 2.Bulk 电容的选择 根据最大DC 电压纹波公式： max DC V Δ= max DC V Δ定为20V（一般为10%-15%min line V ，Dch 典型值为0.2，输入电压最小值定为85V，计算出电容DC C =120uF。 max line =373.35V，所以选400V，因客户对HOLD UP TIME 有特殊要求，因此还需根据实际测试确定最终容值。