经验谈写给新手的反激变压器KRP详解

反激变压器的优点自是不必多说，很多新手都通过反激电源的制作来熟悉电源设计，目前网络上关于反激变压器的学习资料五花八门且比较零散，本文就将对反激变压器的设计进行从头到尾的梳理，将零散的知识进行整合，并配上相应的分析，帮助大家尽快掌握。

今天将进行一个较为完整的分析，KRP作为反激变压器中的灵魂参数，该如何对其进行取舍，值得我们深入探讨。

首先先对文章当中的将要提到的一些名词进行解释。

工作模式：即电感电流工作状态，一般分DCM、CCM、BCM三种(定性分析)。

KRP：描述电感电流工作状态的一个量(定量计算)；

KRP定义：

KRP的意义：只要原边电感电流处于连续状态，都称之为CCM模式。而深度CCM模式(较小纹波电流)与浅度CCM模式(较大纹波电流)相比较，电感量相差好几倍，而浅度CCM模式与BCM、DCM模式的各种性能、特点可能更为相似。显然需要一个合适的参数来描述所有电感电流的工作状态。通过设置KRP值，可以把变压器的电感电流状态与磁性材料、环路特性等紧密联系起来。我们也可以更加合理的评估产品设计方案，例如：KRP较大时(特别是DCM模式)，磁芯损耗一般较大(NP较小)，气隙较小(无气隙要求，仅满足LP值)，LP较小，漏感会较大，纹波电流较大(电流有效值较高)；

KRP较小时(特别是深度CCM模式)，磁芯损耗一般较小(NP较大)，气隙较大(有气隙要求，平衡直流磁通)，LP较大，漏感会较小，纹波电流较小(电流有效值较低)；

注：KRP较小时，气隙也是可以做到较小，但这需要更大的磁芯和技巧；

KRP较大时，磁芯损耗也是可以做的较小，但这同样需要更大的磁芯和技巧；

这里说一点题外话，大部分人通常认为，相同磁芯、开关频率，DMAX，DCM模式比CCM模式下的输出功率更大；其实这是不完全对的(至少不符合实际,因为需要限制DMAX，导致空载容易异常)，原因在于DCM模式下磁芯损耗会超出你的想象(电应力也会如此)；DCM模式下，如果想大幅度降低

磁芯损耗，唯一的方法是增大NP，而过大的NP会与LP形成现实冲突(DCM 模式下，LP一般较小)，造成磁芯气隙超出你的想象(漏感也会如此)；有没有方法解决这种现实矛盾答案应该是肯定的，即选择合适的磁芯结构，如长宽比小且AE大的磁芯(PQ、POT系列)，或许会比长宽比大且AE小的磁芯(EER、EEL系列)更加有优势。(补充：在DCM模式下，如果限制DMAX，则会比CCM模式下输出更大的功率)

KRP较大时，增大DMAX可以在一定程度上降低原边的纹波电流及有效电流值，但是次级的电流应力会更加恶劣，这种方法(增大/减小DMAX)只适合平衡初次级的电压、电流应力，应该不是一种很好的设计手段。

KRP较大时，空载启动困难，特别是低压大电流输出，且空载无跳频(宽范围AC输入时尤其如此，如，特别是超低压输入)；

KRP较小时，开关损耗较大，特别是高压小电流输出，且开关频率较高(窄范围AC输入时尤其如此，如，特别是超高压输入)；

注：非低压大电流产品(如12V5A)，KRP较大时，DMAX不能设计的过小，否则空载也会启动困难，且空载无跳频(宽范围AC输入时尤其如此)；

超低压输入产品(如12V输入)，KRP应该较小，且开关频率也不能过高，否则LP过小(漏感过大)无法正常工作(或者效率极低)。

KRP较大时，动态响应较快，环路补偿比较容易(特别是采用电流模式控制)；

KRP较小时，动态响应较慢，环路补偿相对困难(特别是采用电压模式控制)；

KRP较大时，电感电流斜率较急，CS采样端对噪声影响不明显；

KRP较小时，电感电流斜率较缓，CS采样端可能会受到噪声影响；

注：电流模式芯片通常会比电压模式控制芯片的性能更加优异，但并非所有情况下都是如此。如果输入电压较高，输出功率较小，电流模式芯片可能无法检测CS电压，低压大电流输出产品在空载时也会出现这种情况(再次强调，宽范围AC输入，低压大电流输出〈甚至非大电流输出产品〉，如果KRP较大，DMAX又较小，空载极有可能出问题，或许轻载降频、提高VCC都不一定有效，但是采用某些电压模式控制芯片，可能会避免此问题)。低压输入，输出功率很大时，电感电流斜率较缓，CS采样电压(电阻/互感器)可能很容易受到干扰，如果负载变化较大，也可能会因此CS端采样异常。也不是所有电流模式芯片均比电压模式芯片优秀，这需要综合考虑各种因素，包括外围电路的复杂程度。

超高压输入时，KRP应该设置较大(最好是QR模式)，开关损耗会较低；

超低压输入时，KRP应该设置较小(最好是深度CCM模式)，漏感会较低；

KRP选取法则

电感纹波电流如何设置，主要取决于输入电压范围、输入电压幅度、输出电压幅度、输出电流范围、漏感百分比(气隙)四个量。

1、宽范围输入时，尽量选择深度CCM模式；

注：在所有输入电压范围内，功率器件的电压电流应力会有一个较好的折中；

2、输入电压非常低时(如12/24V)，请选择深度CCM模式(KRP≤；

注：此时如何降低漏感摆在第一位，深度CCM模式下，自然会获得最小的漏感量；

3、输入电压非常高时(如400VDC)，请选择DCM模式(或者QR模式)；

注：此时如何降低开关损耗摆在第一位，在QR模式下，自然会获得最小开关损耗；

4、输出电压非常高时，请选择DCM模式(或者QR模式)；

注：此时如何降低开关损耗摆在第一位，在QR模式下，自然会获得最小开关损耗；

5、输出电流非常大时，尽量选择CCM模式，KRP值视输入电压范围及幅值决定；

注：CCM模式下，峰值电流、纹波电流、有效电流都会相对较小，且尽量避免采用单个肖特基二极管去处理高有效值电流，也要想办法去避免空载问题。

6、小电流输出，尽量采用DCM(QR)模式。

注：功率小，效率较高。

7、如果要求最小漏感设计，尽量选择CCM模式，KRP尽可能的小。

8、采用较小磁芯输出较大功率的前提条件是：较小DMAX、较高电感纹波电流(有效电流)，空载问题好解决

9、KRP小于时，电感电流峰值、有效值，不再跟随KRP值的减小而明显减小，但是Bdc及气隙上升非常明显；

KRP小于时，电感电流纹波电流将会出现过小而导致CS采样困难，且饱和的10电感电流上升不明显；

10、如果设置BCM模式下的LP=1，其他工作条件不变，则：

KRP=，LP=1

KRP=，LP=2

KRP=，LP=3