反激变压器设计步骤及变压器匝数计算教学内容

反激式开关电源变压器设计反激式变压器是反激式开关电源的核心,它决定了反激式变换器一系列的重要参数,如占空比D ，最大峰值电流，设计反激式变压器,就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。

这样可以让其发热量尽量小，对器件的磨损也尽量小。

同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源性能会有很大的下降，如损耗会加大,最大输出功率会下降.设计变压器，就是要先选定一个工作点，在这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。

第一步，选定原边感应电压V OR 。

这个值是有自己来设定的，这个值就决定了电源的占空比.可能朋友们不理解什么是原边感应电压。

我们分析一个工作原理图。

当开关管开通的时候,原边相当于一个电感，电感两端加上电压,其电流值不会突变，而线性上升:I 升=Vs*Ton/L 。

这三项分别是原边输入电压，开关开通时间和原边电感量。

在开关管关断的时候,原边电感放电，电感电流会下降，此时有下降了的电流:I 降=V OR *T OFF /L 。

这三项分别是原边感应电压（即放电电压）、开关管管段时间和电感量。

经过一个周期后，原边电感电流会回到原来的值，不可能会变，所以有：Vs ＊T ON /L=V OR ＊T OFF /L 。

即上升了的等于下降了的。

上式中用D 来代替T ON ，用(1-D ）来代替T OFF .移项可得:D=V OR /（V OR +Vs)。

这就是最大占空比了.比如说我设计的这个变压器，我选定电感电压V OR =20V ，则Vs 为24V ，D=20/（20+24）=0。

455。

第二步，确定原边电流波形的参数原边电流波形有三个参数，平均电流，有效值电流,峰值电流，首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下。

这是一个梯形波横向表示时间，总想表示电流大小，这个波形有三个值，一个是平均值I 平均,二是有效值I ，三是峰值Ip 。

首先要确定平均值I 平均：I 平均=Po/(η＊Vs ）。

反激变压器设计过程电源参数根据功率、输入输出的情况，我们选择反激电源拓扑。

反激式变压器的优点有:1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求。

2. 转换效率高,损失小。

3. 变压器匝数比值较小。

4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出。

设计步骤：1、决定电源参数。

2、计算电路参数。

3、选择磁芯材料。

4、选择磁芯的形状和尺寸。

5、计算变压器匝数、有效气隙电感系数及气隙长度。

6、选择绕组线圈线径。

7、计算变压器损耗和温升。

原理图步骤一、确定电源参数：（有些参数为指标给定，有些参数从资料查得）注：电流比例因数：纹波比例，在重载和低收入情况下的纹波电流和实际电流的比例。

步骤二、计算电路参数：最低直流输入电压：Z为损耗分配因数，如果Z=1.0表示所有损耗都在副边，如果Z=0表示所有的损耗都在原边，在这里取Z=0.5表示原副边都存在损耗。

步骤三、选择磁芯材料：铁氧体材料具有电阻率高，高频损耗小的特点，且有多种材料和磁芯规格满足各要求，加之价格较其它材料低廉，是目前在开关电源中应用最为广泛的材料。

同时也有饱和磁感应比较低，材质脆，不耐冲击，温度性能差的缺点。

采用的是用于开关电源变压器及传输高功率器件的MnZn功率铁氧体材料PC40,其初始磁导率为2300±25％，饱和磁通密度为510mT（25℃时）/390mT（100℃时）,居里温度为215℃。

选择磁芯材料为铁氧体，PC40。

步骤四、选择磁芯的形状和尺寸：高频功率电子电路中离不开磁性材料。

磁性材料主要用于电路中的 变压器、扼流圈(包括谐振电感器)中。

变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的。

磁性材料(Magnetic materials)有个磁饱和问题。

如果磁路饱和，会导致变压器电量传递畸变，使得电感器电感量减小等。

对于电源来说，有效电感量的减小，电源输出纹波将增加， 并且通过开关管的峰值电流将增加。

30W反激变压器设计反激变压器（Flyback Transformer）是一种广泛应用于电源供应器中的变压器。

它的特点是可以实现高压变换、隔离和电源回馈控制，适用于各种电力供应器和逆变器应用。

在本篇文章中，将详细介绍30W反激变压器的设计原理和步骤。

首先，我们需要明确设计要求和规格。

根据需求，我们需要设计一个30W的反激变压器。

一般来说，该类型的变压器包括两个主要部分：主变压器和辅助电路。

主变压器用于输出电源的隔离和升降压，而辅助电路则用于控制开关管的导通和关断。

在设计过程中，我们需要考虑以下几个关键参数：1.输入电压和输出电压：根据应用需求，确定变压器的输入和输出电压范围。

2.输出功率：确定变压器的输出功率要求，以决定设计的变压器芯的尺寸和匝数。

3.开关频率：选择适当的开关频率，以确保变压器的效率和稳定性。

4.选择芯式和线圈材料：根据功率和频率要求，选择合适的芯式和线圈材料。

常用的芯式包括EE、EL、EP等。

5.线圈匝数计算：根据输入和输出电压的比例，计算主辅助线圈的匝数。

设计步骤如下：1.确定输入和输出电压：根据应用需求，选择合适的输入电压和输出电压。

2.计算变压比：计算输入和输出电压的比例，确定变压器的变压比。

3.计算输出电流：根据输出功率和输出电压，计算输出电流。

4.计算开关频率：选择适当的开关频率，一般在20kHz至100kHz之间。

5.选择芯式和线圈材料：根据功率和频率要求，选择合适的芯式和线圈材料。

6.计算线圈匝数：根据输入和输出电压的比例，计算主线圈和辅助线圈的匝数。

7.计算变压器的匝数比：根据主辅助线圈的匝数，计算变压器的匝数比。

8.计算变压器的电感：根据输入电压、开关频率和匝数，计算变压器的电感（L）。

9.计算开关管的导通时间：根据变压器的电感和输出电流，计算开关管的导通时间。

10.选择开关管：根据导通时间和输出电流，选择合适的开关管。

11.制作变压器线圈：根据计算得到的匝数和线径，制作主线圈和辅助线圈。

反激式开关电源变压器设计步骤及公式(4种计算方法比较)1.确定已知参数: （主要PWM方式）确定已知参数:（主要RCC方式）来自现代高频开关电源实用技术1,确定系统规格输出功率:输入功率: P୧=୔౥஗输入平均电流: Iୟ୴୥ൌ୔౟୚౟౤ሺౣ౟౤ሻ同左边占空比D୫ୟ୶=୲౥౤୘=0.5 f୫୧୬:25KHz输入直流电压Vୈେ=√2Vୟୡ在了解输出功率后确定所需磁芯A p=A e*A w（cm4）Ae:磁芯中心柱横截面积(cm2)；A w:磁芯窗口面积(cm2)最小AC输入电压:V ACMIN,单位:V最大AC输入电压:V ACMAX,单位:V输入电压频率:f L,50Hz or 60Hz输出电压:V O,最大负载电流:I O输出功率:P O,单位:WIo:Po=Vo*Ioη:0.85P୧ൌP୭η2.峰值电流1T=10000G s输入峰值电流:I୔୏ൌ୏כ୔౥୚౟౤ሺౣ౟౤ሻ对于BUCK(降压),推挽,全桥电路K=1.4对于半桥和正激K=2.8对于Boost,BUCK-Boost和反激K=5.5 I୮ൌ2כP୭כTηכV୧୬ሺ୫୧୬ሻכt୭୬A e*A w>୔౥כଵ଴లଶכ஗כ୤౩כ୆ౣכஔכ୏ౣכ୏ౙ(cmସ) ；Ae是磁芯截面积（cm2）,Aw是磁芯窗口面积（cm2）；f的单位为Hz，Bm的单位为Gs，取(1500)不大于3000Gs，δ导线电流密度取:2～3A/mmଶ ，K୫窗口填充系数取0.2～0.4，Ｋc磁芯填充系数，对于铁氧体该值取1I୅୚ୋൌP୧V୧୬୫୧୬I୔୏ൌIୟ୴୥D୫ୟ୶כ2T୭୬ൌଵ୤D୫ୟ୶(uint:µs)1S=106µsL୔ൌ୚౟౤ౣ౟౤כ୘౥౤୍ౌే(µH)3.计算初级电感因所以t୭୬ൌDכTൌଵଶכ୤若f取25KHz,则t୭୬为20μS选磁芯也可用公式Fosc<50KHz S=1.15*√Po(cmଶሻFosc<60KHz S=0.09*√Po(cmଶሻFosc>=60KHz S=0.075*√Po(cmଶሻNPൌ୐ౌכ୍ౌే୼୆כ୅౛כ10଺L P:mH; ΔB:260mT;A e:mm2NsൌሺV୭൅Vୈሻכሺ1െD୫ୟ୶ሻכN୔V୧୬୫୧୬כD୫ୟ୶NaൌሺVୟ൅Vୟୈሻכሺ1െD୫ୟ୶ሻכN୔V୧୬୫୧୬כD୫ୟ୶L ୔=୚౟౤ሺౣ౟౤ሻכୈ୍ౌేכ୤౥౩ౙ其中L 单位:H f:Hz 电压:V, 电流:A匝比：n=୚౥୚౟౤ሺౣ౟౤ሻ=୒౩୒౦4. 计算初级匝数初级电感:L ୮ൌ୚౟౤ሺౣ౟౤ሻכ୲౥౤୍౦检验磁芯正规名牌磁性材料的Bm 不得大于3000Gs ，国产杂牌不大于2500Gs 更保险A ୐值是在磁芯上绕1000匝测得(美国)则N ୔ൌ1000ට୐ౌ୅ై此式中L ୔单位为mH变压器次级圈数：Ns>୬כ୍౦כ୐౦ୗכ୆ౣ*10଻其中S 为磁芯截面积，Ｂ୫值为3000Gs若A ୐值是用100匝测得且单位是nH/N ଶ,则N ୔ൌ100ට୐ౌ୅ై此式中L ୔单位为mH,A ୐单位为mH/N ଶ,在计算时要将A ୐的值由nH 转换为mH 后再代入式中计算;例如:某A ୐值为1300 nH/N ଶ, L ୔值为2.3mH,则A ୐=1300nH/N ଶ=1.3 mH/N ଶ代入中计算得N ୔为133T 初级匝数为:Np=୒౩୬B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)Lp = 一次侧电感值(uH) Ip = 一次侧峰值电流(A) Np = 一次侧(主线圈)圈数 Ae = 铁心截面积(cm2 )B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDK Ferrite Core PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3500Gauss 之间，若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以5. 匝比n=୒౩୒ౌ=୚౥୚౟౤ሺౣ౟౤ሻ晶体管的基极电流I ୆=୍౦୦ూు6. 次级绕组匝数N ୱ=N ୔*n N ୱଵ=୒౦כሺ୚౥ା୚ౚሻכሺଵିୈౣ౗౮ሻ୚౟౤ሺౣ౟౤ሻכୈౣ౗౮多路输出时N ୱ୶=ሺ୚౥౮ା୚ౚ౮ሻכ୒౩భ୚౥భା୚ౚభ其中x 代表几路I ୆୰୫ୱൌI ୆√27. 原边供电绕组N ୟ=N ୱכ୚౗୚౥在多路输出时Vo 为主输出电压计算线径（包括初级次级）同左边8. 选择磁芯型号要满足,磁芯中心柱截面积S=0.09*√Po (cm ଶሻ或满足公式A୔=A ୣכA ୵ൌ୔౥כଵ଴లଶכ஗כ୤౩כ୆ౣכஔכ୏ౣכ୏ౙ(cm ସ ) ；Ae 是磁芯截面积（cm 2）,Aw 是磁芯窗口面积（cm 2）；f 的单位为Hz ，Bm 的单位为Gs ，取(1500)不大于3000Gs ，δ导线电流密度取:2～3A /mm ଶ ，K ୫窗口填充系数取0.2～0.4，Ｋc 磁芯填充系数，对于铁氧体该值取1做较大瓦数的 Power 。

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1。

确定电源规格。

输入电压范围Vin=85—265Vac；。

输出电压/负载电流：Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A;.变压器的效率ŋ=0。

902. 工作频率和最大占空比确定。

取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45.T=1/fosc=10us.Ton(max)=0。

45＊10=4.5usToff=10—4.5=5.5us.3. 计算变压器初与次级匝数比n（Np/Ns=n)。

最低输入电压Vin（min)=85＊√2-20=100Vdc（取低频纹波为20V）。

根据伏特-秒平衡,有： Vin（min）* Dmax= (Vout+Vf)＊（1—Dmax）＊n.n= [Vin（min）＊ Dmax]/ ［(Vout+Vf)＊(1-Dmax）］n=[100＊0。

45］/[(5+1。

0)＊0.55]=13。

644。

变压器初级峰值电流的计算.设+5V输出电流的过流点为120％;+5v和+12v整流二极管的正向压降均为1.0V. +5V输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6＊10＊1。

2=72W+12V输出功率Pout2=（V02+Vf）＊I02=13*1=13W变压器次级输出总功率Pout=Pout1+Pout2=85W1/2＊（Ip1+Ip2）＊Vin（min)＊Ton(max）/T= Pout/Ip1=2＊Pout/[ŋ(1+k)*Vin（min）＊Dmax］=2*85/[0。

已知：输入电压范围)(in AC V ，输出功率(电压，电流)O P 。

1、 设定效率η从80%到90%之间和开关频率s f ，max D 一般取50%。

2、 计算1p I 、2p I 、p L原边电感可通过电流波形的斜率按下式求出 it V L sp ∆∆=ACin s V V (min)2⋅=sos V P I η=ons s ave t T I I =在12t t t on -=时间内电流平均值ave Iave p p I I I i =-=∆12进一步假设1p I 和2p I 的关系就可以计算出它的确定值； 又有 on t t =∆ 可求出原本电感p L 。

3、 选择磁芯尺寸型号由导线电流密度值A m c /⋅算出w d ；48210)33.6(cm BdI L AP wp p p ∆=式中 s B B ⋅=∆%饱和度，表明工作磁感应强度变化的饱和度。

s B 为饱和磁感应强度，w d 为原边绕组的线径因为占窗口大部分面积的是副边绕组和绝缘材料，一般p AP 只为AP 的)3/4~4/1(。

p AP AP )3/1~4/1(=又有 e w A A AP =参考产品目录便可确定磁芯型号。

其中：e A 为磁芯有效面积，w A 为磁芯窗口面积，一种方法先计算绕组匝数：1、计算原边匝数因为作用电压是一个方波，一个导通期间的伏秒值与原边匝数关系eon s p A B t V N ⋅∆=2、计算副边匝数 spo s V N V N ⋅=3、气隙的计算气隙的计算式如下pep g L A N l ⨯⨯=20μ另一种方法先计算气隙长度：1、 由于反激工作模式是单向激磁，为防止磁饱和应该加气隙。

气隙有较大的磁阻，而且能力是储存在气隙所构成的体积G V 中，故有8210)21(21-⨯⋅⋅∆=G pp V H B IL式中 H 为气隙磁场强度G V 为气隙的体积，3cm l A V g e G ⋅=。

所以 cm BA I L l e pp g 822104.0⨯∆=π2、 原边绕组的计算pg P I Bl N π4.0∆=或 810⨯∆=BA I L N e p p P3、 副边绕组匝数计算pS S D o N N D D V V V ⨯-=+maxmax (min)1 整理后得 m a x(m i n )m a x )1)((D V N D V V N s pD O s -+=4、副边绕组的线径按电流密度值来计算。

1、确定电源规格、、输入电压范围Vin=85—265Vac;、输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A;、变压器的效率ŋ=0、902、工作频率与最大占空比确定、取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0、45、T=1/fosc=10us、Ton(max)=0、45*10=4、5usToff=10-4、5=5、5us、3、计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n)、最低输入电压Vin(min)=85*√2-20=100Vdc(取低频纹波为20V)、根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n、n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)]n=[100*0、45]/[(5+1、0)*0、55]=13、644、变压器初级峰值电流的计算、设+5V输出电流的过流点为120%;+5v与+12v整流二极管的正向压降均为1、0V、+5V输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1、2=72W+12V输出功率Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W变压器次级输出总功率Pout=Pout1+Pout2=85W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/Ip1=2*Pout/[ŋ(1+k)*Vin(min)*Dmax]=2*85/[0、90*(1+0、4)*100*0、45]=3、00AIp2=0、4*Ip1=1、20A5、变压器初级电感量的计算、由式子Vdc=Lp*dip/dt,得:Lp= Vin(min)*Ton(max)/[Ip1-Ip2]=100*4、5/[3、00-1、20]=250uH6、变压器铁芯的选择、根据式子Aw*Ae=Pt*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*ŋ],其中:Pt(变压器的标称输出功率)= Pout=85WKo(窗口的铜填充系数)=0、4Kc(磁芯填充系数)=1(对于铁氧体),变压器磁通密度Bm=1500 Gsj(电流密度): j=5A/mm2;Aw*Ae=85*106/[2*0、4*1*100*103*1500Gs*5*0、90]=0、157cm4考虑到绕线空间,选择窗口面积大的磁芯,查表:EER2834S铁氧体磁芯的有效截面积Ae=0、854cm2它的窗口面积Aw=148mm2=1、48cm2EER2834S的功率容量乘积为Ap =Ae*Aw=1、48*0、854=1、264cm4 >0、157cm4故选择EER2834S铁氧体磁芯、7、变压器初级匝数及气隙长度的计算、1)、由Np=Lp*(Ip1-Ip2)/[Ae*Bm],得:Np=250*(3、00-1、20)/[85、4*0、15] =35、12 取Np=36由Lp=uo*ur*Np2*Ae/lg,得:气隙长度lg=uo*ur*Ae*Np2/Lp=4*3、14*10-7*1*85、4mm2*362/(250、0*10-3mH)=0、556mm 取lg=0、6mm2)、当+5V限流输出,Ip为最大时(Ip=Ip1=3、00A),检查Bmax、Bmax=Lp*Ip/[Ae*Np]=250*10-6*3、00/[85、4 mm2*36]=0、2440T=2440Gs <3000Gs因此变压器磁芯选择通过、8、变压器次级匝数的计算、Ns1(5v)=Np/n=36/13、64=2、64 取Ns1=3Ns2(12v)=(12+1)* Ns1/(5+1)=6、50 取Ns2=7故初次级实际匝比:n=36/3=129、重新核算占空比Dmax与Dmin、1)、当输入电压为最低时: Vin(min)=100Vdc、由Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n,得:Dmax=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(min)]=6*12/[6*12+100]=0、4182)、当输入电压为最高时: Vin(max)=265*1、414=374、7Vdc、Dmin=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(max)]=6*12、00/[6*12、00+374、7]=0、1610、重新核算变压器初级电流的峰值Ip与有效值Ip(rms)、1)、在输入电压为最低Vin(min)与占空比为Dmax条件下,计算Ip值与K值、设Ip2=k*Ip1、实际输出功率Pout'=6*10+13*1=73W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout'/ŋ(1)K=1-[Vin(min)* Ton(max)]/(Ip1*Lp) (2)由(1)(2)得:Ip1=1/2*{2*Pout'*T/[ŋ* Vin(min)*Ton(max)]+Vin(min)* Ton(max)/Lp}=0、5*{2*73*10/[0、90*100*4、18]+100*4、18/250、0}=2、78AK=1-100*4、18/[2、78*250]=0、40Ip2=k*Ip1=2、78*0、40=1、11A2)、初级电流有效值Ip(rms)=[Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)]1/2=[0、418/3*(2、782+1、112+2、78*1、11)] 1/2=1、30A11、次级线圈的峰值电流与有效值电流计算:当开关管截止时, 变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为∆B并没有相对的改变、因此开关管截止时,初级峰值电流与匝数的乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积之与(Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2p)、由于多路输出的次级电流波形就是随各组负载电流的不同而不同, 因而次级电流的有效值也不同、然而次级负载电流小的回路电流波形,在连续时接近梯形波,在不连续时接近三角波,因此为了计算方便,可以先计算负载电流小的回路电流有效值、1)、首先假设+12V输出回路次级线圈的电流波形为连续,电流波形:1/2*[Is2p +Is2b]*toff/T=I02 (3)Ls1*[Is2p –Is2b]/toff=V02+Vf (4)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (5)由(3)(4)(5)式得:Is2p=1/2*{2*I02/[1-D]+[V02+Vf]*[1-D]*T*Np2/[Ns22*Lp]}=0、5*{2*1/[1-0、418]+[12+1]*[1-0、418]*10*362/[72*250]}=5、72AIs2b =I01/[1-D]-1/2*[V01+Vf]*[1-D]*Np2/[Ns22*Lp]=1/0、582-0、5*13*0、582*10*362/[72*250]=-2、28A <0因此假设不成立、则+12V输出回路次级线圈的电流波形为不连续, 电流波形、令+12V整流管导通时间为t’、将Is2b=0代入(3)(4)(5)式得:1/2*Is2p*t’/T=I02(6)Ls1*Is2p/t’=V02+Vf(7)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (8)由(6)(7)(8)式得:Is2p={(V02+Vf)*2*I02*T*Np2/[Lp*Ns22]}1/2={2*1*[12+1]*10*362/[72*250]} 1/2=5、24At’=2*I02*T/ Is2p=2*1*10/5、24=3、817us2)、+12V输出回路次级线圈的有效值电流:Is2(rms)= [t’/(3T)]1/2*Is2p=[3、817/3*10] 1/2*5、24=1、87A3)、+5v输出回路次级线圈的有效值电流计算:Is1rms= Is2(rms)*I01/I02=1、87*10/1=18、7A12、变压器初级线圈与次级线圈的线径计算、1)、导线横截面积:前面已提到,取电流密度j=5A/mm2变压器初级线圈:导线截面积= Ip(rms)/j=1、3A/5A/mm2=0、26mm2变压器次级线圈:(+5V)导线截面积= Is1(rms)/j=18、7A/5A/mm2=3、74 mm2(+12V)导线截面积= Is2(rms)/j=1、87A/5A/mm2=0、374mm22)、线径及根数的选取、考虑导线的趋肤效应,因此导线的线径建议不超过穿透厚度的2倍、穿透厚度=66、1*k/(f)1/2 k为材质常数,Cu在20℃时k=1、=66、1/(100*103)1/2=0、20因此导线的线径不要超过0、40mm、由于EER2834S骨架宽度为22mm,除去6、0mm的挡墙宽度,仅剩下16、0mm的线包宽度、因此所选线径必须满足每层线圈刚好绕满、3)、变压器初级线圈线径:线圈根数=0、26*4/[0、4*0、4*3、14]=0、26/0、1256=2取Φ0、40*2根并绕18圈,分两层串联绕线、4)、变压器次级线圈线径:+5V: 线圈根数=3、74/0、1256=30取Φ0、40*10根并绕3圈, 分三层并联绕线、+12V: 线圈根数=0、374/0、1256=3取Φ0、40*1根并绕7圈, 分三层并联绕线、5)、变压器绕线结构及工艺、。

1. 确定电源规格..输入电压范围Vin=85—265Vac;.输出电压/负载电流:Vout1=5V/10A,Vout2=12V/1A;.变压器的效率ŋ=0.902. 工作频率和最大占空比确定.取:工作频率fosc=100KHz, 最大占空比Dmax=0.45.T=1/fosc=10us.Ton(max)=0.45*10=4.5usToff=10-4.5=5.5us.3. 计算变压器初与次级匝数比n(Np/Ns=n).最低输入电压Vin(min)=85*√2-20=100Vdc(取低频纹波为20V).根据伏特-秒平衡,有: Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n.n= [Vin(min)* Dmax]/ [(Vout+Vf)*(1-Dmax)]n=[100*0.45]/[(5+1.0)*0.55]=13.644. 变压器初级峰值电流的计算.设+5V输出电流的过流点为120%;+5v和+12v整流二极管的正向压降均为1.0V.+5V输出功率Pout1=(V01+Vf)*I01*120%=6*10*1.2=72W+12V输出功率Pout2=(V02+Vf)*I02=13*1=13W变压器次级输出总功率Pout=Pout1+Pout2=85W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout/Ip1=2*Pout/[ŋ(1+k)*Vin(min)*Dmax]=2*85/[0.90*(1+0.4)*100*0.45]=3.00AIp2=0.4*Ip1=1.20A5. 变压器初级电感量的计算.由式子Vdc=Lp*dip/dt,得:Lp= Vin(min)*Ton(max)/[Ip1-Ip2]=100*4.5/[3.00-1.20]=250uH6.变压器铁芯的选择.根据式子Aw*Ae=P t*106/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*ŋ],其中:Pt(变压器的标称输出功率)= Pout=85WKo(窗口的铜填充系数)=0.4Kc(磁芯填充系数)=1(对于铁氧体),变压器磁通密度Bm=1500 Gsj(电流密度): j=5A/mm2;Aw*Ae=85*106/[2*0.4*1*100*103*1500Gs*5*0.90]=0.157cm4考虑到绕线空间,选择窗口面积大的磁芯,查表:EER2834S铁氧体磁芯的有效截面积Ae=0.854cm2它的窗口面积Aw=148mm2=1.48cm2EER2834S的功率容量乘积为Ap =Ae*Aw=1.48*0.854=1.264cm4 >0.157cm4故选择EER2834S铁氧体磁芯.7.变压器初级匝数及气隙长度的计算.1).由Np=Lp*(Ip1-Ip2)/[Ae*Bm],得:Np=250*(3.00-1.20)/[85.4*0.15] =35.12 取Np=36由Lp=uo*ur*Np2*Ae/lg,得:气隙长度lg=uo*ur*Ae*Np2/Lp=4*3.14*10-7*1*85.4mm2*362/(250.0*10-3mH)=0.556mm 取lg=0.6mm2). 当+5V限流输出,Ip为最大时(Ip=Ip1=3.00A),检查Bmax.Bmax=Lp*Ip/[Ae*Np]=250*10-6*3.00/[85.4 mm2*36]=0.2440T=2440Gs <3000Gs因此变压器磁芯选择通过.8. 变压器次级匝数的计算.Ns1(5v)=Np/n=36/13.64=2.64 取Ns1=3Ns2(12v)=(12+1)* Ns1/(5+1)=6.50 取Ns2=7故初次级实际匝比:n=36/3=129.重新核算占空比Dmax和Dmin.1).当输入电压为最低时: Vin(min)=100Vdc.由Vin(min)* Dmax= (Vout+Vf)*(1-Dmax)*n,得:Dmax=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(min)]=6*12/[6*12+100]=0.4182).当输入电压为最高时: Vin(max)=265*1.414=374.7Vdc.Dmin=(Vout+Vf)*n/[(Vout+Vf)*n+ Vin(max)]=6*12.00/[6*12.00+374.7]=0.1610. 重新核算变压器初级电流的峰值Ip和有效值Ip(rms).1).在输入电压为最低Vin(min)和占空比为Dmax条件下,计算Ip值和K值. 设Ip2=k*Ip1.实际输出功率Pout'=6*10+13*1=73W1/2*(Ip1+Ip2)*Vin(min)*Ton(max)/T= Pout'/ŋ(1)K=1-[Vin(min)* Ton(max)]/(Ip1*Lp) (2)由(1)(2)得:Ip1=1/2*{2*Pout'*T/[ŋ* Vin(min)*Ton(max)]+Vin(min)* Ton(max)/Lp}=0.5*{2*73*10/[0.90*100*4.18]+100*4.18/250.0}=2.78AK=1-100*4.18/[2.78*250]=0.40Ip2=k*Ip1=2.78*0.40=1.11A2).初级电流有效值Ip(rms)=[Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)]1/2=[0.418/3*(2.782+1.112+2.78*1.11)] 1/2=1.30A11. 次级线圈的峰值电流和有效值电流计算:当开关管截止时, 变压器之安匝数(Ampere-Turns NI)不会改变,因为∆B并没有相对的改变.因此开关管截止时,初级峰值电流与匝数的乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积之和(Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2p).由于多路输出的次级电流波形是随各组负载电流的不同而不同, 因而次级电流的有效值也不同.然而次级负载电流小的回路电流波形,在连续时接近梯形波,在不连续时接近三角波,因此为了计算方便,可以先计算负载电流小的回路电流有效值.1).首先假设+12V输出回路次级线圈的电流波形为连续,电流波形:1/2*[Is2p +Is2b]*toff/T=I02 (3)Ls1*[Is2p –Is2b]/toff=V02+Vf (4)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (5)由(3)(4)(5)式得:Is2p=1/2*{2*I02/[1-D]+[V02+Vf]*[1-D]*T*Np2/[Ns22*Lp]}=0.5*{2*1/[1-0.418]+[12+1]*[1-0.418]*10*362/[72*250]}=5.72AIs2b =I01/[1-D]-1/2*[V01+Vf]*[1-D]*Np2/[Ns22*Lp]=1/0.582-0.5*13*0.582*10*362/[72*250]=-2.28A <0因此假设不成立.则+12V输出回路次级线圈的电流波形为不连续, 电流波形.令+12V整流管导通时间为t’.将Is2b=0代入(3)(4)(5)式得:1/2*Is2p*t’/T=I02(6)Ls1*Is2p/t’=V02+Vf(7)Ls2/Lp=(Ns2/Np)2 (8)由(6)(7)(8)式得:Is2p={(V02+Vf)*2*I02*T*Np2/[Lp*Ns22]}1/2={2*1*[12+1]*10*362/[72*250]} 1/2=5.24At’=2*I02*T/ Is2p=2*1*10/5.24=3.817us2).+12V输出回路次级线圈的有效值电流:Is2(rms)= [t’/(3T)]1/2*Is2p=[3.817/3*10] 1/2*5.24=1.87A3).+5v输出回路次级线圈的有效值电流计算:Is1rms= Is2(rms)*I01/I02=1.87*10/1=18.7A12.变压器初级线圈和次级线圈的线径计算.1).导线横截面积:前面已提到,取电流密度j=5A/mm2变压器初级线圈:导线截面积= Ip(rms)/j=1.3A/5A/mm2=0.26mm2变压器次级线圈:(+5V)导线截面积= Is1(rms)/j=18.7A/5A/mm2=3.74 mm2(+12V)导线截面积= Is2(rms)/j=1.87A/5A/mm2=0.374mm22).线径及根数的选取.考虑导线的趋肤效应,因此导线的线径建议不超过穿透厚度的2倍.穿透厚度=66.1*k/(f)1/2 k为材质常数,Cu在20℃时k=1.=66.1/(100*103)1/2=0.20因此导线的线径不要超过0.40mm.由于EER2834S骨架宽度为22mm,除去6.0mm的挡墙宽度,仅剩下16.0mm的线包宽度.因此所选线径必须满足每层线圈刚好绕满.3).变压器初级线圈线径:线圈根数=0.26*4/[0.4*0.4*3.14]=0.26/0.1256=2取Φ0.40*2根并绕18圈,分两层串联绕线.4).变压器次级线圈线径:+5V: 线圈根数=3.74/0.1256=30取Φ0.40*10根并绕3圈, 分三层并联绕线.+12V: 线圈根数=0.374/0.1256=3取Φ0.40*1根并绕7圈, 分三层并联绕线.5).变压器绕线结构及工艺.。

反激电源变压器设计一、变压器参数的选择反激电源变压器的核心参数包括输入电压、输出电压、输出功率和工作频率。

在设计反激电源变压器时，首先要确定输入电压和输出电压的数值，通常可以根据电子设备的需求进行选择。

然后，根据输出功率计算变压器的功率大小，一般情况下可以按照变压器的负载能力来选择。

最后，确定工作频率，一般常用的工作频率有50Hz和60Hz两种，可以根据具体的应用需求来选择。

二、绕线的计算1.确定绕组的匝数比反激电源变压器通常是多绕组变压器，其中包括输入绕组、输出绕组和反馈绕组。

输入绕组的匝数Np从输入电压和功率的关系中可以计算得到，公式为Np = Vin * Iin / P，其中Vin表示输入电压，Iin表示输入电流，P表示输出功率。

输出绕组的匝数Ns可以由输出电压和功率的关系计算得到，公式为Ns = Vout * Iout / P，其中Vout表示输出电压，Iout表示输出电流，P表示输出功率。

反馈绕组的匝数Nf可以根据设计需求确定，通常取决于反馈网络的设计。

2.计算绕组的截面积绕制反激电源变压器时需要考虑绕组的电流和电阻损耗。

根据电流密度J，可以计算出绕组的截面积A，公式为A=I/J，其中I为电流密度，J为截面积。

电流密度的取值可以根据设计经验或者具体的应用需求来确定。

另外，要考虑绕组的电阻损耗，可以通过计算电阻来确定。

3.确定绕组的材料反激电源变压器的绕组通常采用铜导线，因为铜导线有较好的导电性能和热稳定性。

在选择铜导线时，要考虑导线的直径、长度和截面积等参数，同时还要根据绕组的电流来选择合适的导线规格，以保证导线能够承受相应的电流负荷。

三、设计注意事项1.绕制绕组时要注意匝数的计算和绕线的排列方式，以保证绕组的结构紧凑和电感性能的稳定。

2.反激电源变压器中会产生电磁干扰，因此在设计时要合理布局绕组，减小磁感应强度的泄漏。

3.反激电源变压器的绕组要用绝缘材料进行绝缘处理，以避免电气短路和绝缘击穿现象的发生。

基本步骤：1、确定Dmax和Vor。

2、求匝比n。

3、求初级电感量Lp。

4、选择磁芯。

5、求最小初级匝数。

6、初级、次级和反馈绕组匝数关系。

7、选择线经，确定初级、次级和反馈绕组匝数。

8、做样品、调整参数。

参考例子。

一、确定Dmax和Vor当开关管Q闭合时，初级线圈电压为：Vin（当输入为265V时，达到375V），如果变压器初级线圈为：Np；次级线圈为：Ns。

匝比：n=Np/Ns。

则：次级线圈的电压为：Vin/n。

由于次级二极管D3反向，没有形成回路，所以线圈没有电流流经负载。

而二极管的反向耐压：VDf=Vin/n+Vo，Vo为输出电压。

当开关管Q关断时，变压器中储存的能量向负载释放。

次级线圈的电压VS=Vo+Vd，Vd为整流二极管D3正向压降。

初级线圈的电压为：VP=n*VS+Vleg。

Vleg为变压器漏感产生的尖锋电压；与输入电压反向。

设定Vor=n*VS，为反射电压。

则开关管承受的电压Vds=Vinmax+Vor+Vleg。

实际选择开关管是必须留20~50V的余量。

所以：Vor=VDS-（Vinmax+Vleg+余量）=600-（375+120+20~50）=55~85VVDS：开关管的额定耐压，600VVin：在265V输入时，375VVleg:一般在120V余量：20V~50V根据伏秒法则：Vin*Ton=Vor*Toff Ton：为开关管闭合时间。

Toff：为开关管关断时间。

占空比：D=Ton/（Ton+Toff），Ton+Toff为周期T。

Ton=T*DToff=T*（1-D）所以： Vin*D=Vor*（1-D）D=Vor/（Vin+Vor）Dmax=Vor/（Vinmin+Vor）建议设置在0.3~0.5 当输入电压最小时取得最大占空比。

初次级的电流关系：Ispk=n*Ippk n:匝比：NP/NSIspk：次级电流峰值Ippk：初级电流峰值。

反激变压器设计步骤及变压器匝数计算
一、反激变压器设计步骤
1、确定变压器的参数：反激变压器的主要参数包括输入电压V1，输
出电压V0，额定电流I0，额定损耗PX，以及工作频率f；
2、确定变压器的技术形式：确定变压器的形式，包括结构、安装形
式和外形尺寸；
3、确定变压器的铁芯：根据变压器的输入电压、输出电压、额定功
率和工作频率确定变压器的铁芯型号；
4、确定电缆及配件：根据变压器的类型和参数确定变压器的绕组铜
芯和绝缘材料，以及配件；
5、测试与验收：即电气性能检验，检查外观美观度、尺寸尺寸精度、温度等；
6、求解变压器匝数：可以使用等比法求求解变压器的匝数。

1、等比法：等比法即可求得变压器的匝数，具体步骤如下：
（1）计算输入绕组和输出绕组的有效感抗；
（2）计算输入绕组和输出绕组的匝数；
（3）根据变压器匝数的计算结果调整变压器的匝数；
（4）根据调整后的匝数计算变压器的有效感抗；
（5）如果有效感抗和设计值相符，则变压器的匝数就是最终的匝数；
（6）如果不相符，则根据计算结果再次调整变压器的匝数。

反激式开关电源变压器的设计反激式开关电源变压器是一种常见的变压器类型，广泛应用于电子设备和通信设备中。

它具有体积小、效率高以及输出电压稳定等优点。

本文将分别从设计原理、工作方式和设计步骤等方面对反激式开关电源变压器的设计进行详细介绍。

一、设计原理二、工作方式反激式开关电源变压器的工作方式可以分为两个阶段：储能和传输。

在储能阶段，开关管打开，电流通过变压器一侧的绕组进行储能；在传输阶段，开关管关闭，储存的能量被转移到变压器另一侧的绕组上，最后输出所需的电压。

三、设计步骤1.确定输入电压和输出电压的需求。

根据实际应用需求确定输入电压和输出电压的范围。

2.计算变压器的变比。

根据输入电压和输出电压的比例计算变压器的变比N。

3.计算变压器的功率。

根据输出电压和输出电流计算变压器的功率，确保变压器能够承受所需的功率。

4.确定变压器的工作频率。

根据实际应用需求选择合适的工作频率，通常在20kHz到200kHz之间。

5.计算变压器的参数。

根据变压器的变比、工作频率和功率计算变压器的参数，包括绕组的匝数、铁芯的尺寸等。

6.选择合适的磁性材料。

根据变压器的参数选择适合的磁性材料，常用的材料有软磁合金和磁性氧化铁等。

7.进行原型设计和测试。

根据上述设计参数制作变压器的原型，并进行测试以验证设计结果的准确性。

8.进行参数调整和优化。

根据原型测试结果进行参数调整和优化，以实现更好的性能和效果。

9.进行批量生产。

当设计满足要求时，可以进行批量生产并进行产品验证和测试。

总结：。

反激式开关电源变压器设计反激式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，具有体积小、效率高、负载适应性强等优点，因此在电子设备中得到广泛应用。

其中重要的组成部分之一是变压器，它起到了转换与隔离功效。

下面将详细介绍如何设计反激式开关电源变压器。

首先，设计反激式开关电源变压器需要确定的参数包括输入电压Vin，输出电压Vout，输出功率Pout，开关频率f，以及变压器变比n。

1.确定变压器的基本参数根据输出功率Pout和输出电压Vout，可以求得输出电流Iout，即Iout=Pout/Vout。

根据变比n，可以求得输入电流Iin，即Iin=Iout/n。

2.计算变压器的工作点电流为了保证变压器工作的稳定性和可靠性，需要计算变压器的工作点电流。

工作点电流最大值的计算公式是Ipk=(1.1-1.2)*Iin，其中1.1-1.2是一个经验系数。

通过计算得到的Ipk，可以计算得到变压器的直流电压Vdc，即Vdc=Vin*(1-1/n)。

3.计算变压器的直流电感为了保证变压器的工作效率和响应速度，需要计算变压器的直流电感。

直流电感的公式是L=Vdc/(f*(1-δ)*Ipk)，其中f是开关频率，δ是开关管的占空比。

选择合适的直流电感可以有效降低功率损失。

4.计算变压器的绕组匝数根据变压器的变比n，可以计算得到变压器的绕组匝数。

若变压器的输入绕组匝数是N1，输出绕组匝数是N2，则变比n=N1/N2、根据变比n 和输入电压Vin，可以计算得到输出电压Vout，即Vout=Vin/n。

5.计算变压器的铜损耗和铁损耗变压器的铜损耗和铁损耗是设计中重要的参考因素。

铜损耗的公式是Pcu=Iin^2*R，其中Iin是输入电流，R是变压器的电阻。

铁损耗是根据变压器的磁通密度和磁场强度来计算的。

6.选择合适的变压器尺寸和材料根据以上计算的结果，可以选择适当的变压器尺寸和材料。

变压器的尺寸和材料直接影响着反激式开关电源的体积和效果，需要根据实际需求和设计要求进行选择。

反激式开关电源变压器快速计算
反激式开关电源变压器快速计算
单片单端（双单）反激小功率开关电源,已广泛应用,对变压器的设计是关键,各个人设计思路不同,方法也不同,我的设计方法如下: 输入电压90V-260V交流
1．确定反激工作模式，是CCM，还是DCM
2．计算总功率:Pout
3．设定占空比，计算匝比，Np/Ns=Vdcmin*Dmax/(Vo Vf)*(1-Dmax)=n
4.计算原边匝数Np
Np=Vdcmin*Dmax/Bm*Ae
5．计算付边匝数Ns按匝比计算
Ns=Np/n
6.计算反馈匝数匝比：nf=Vdcmin*Dmax/(V1Vf)*(1-Dmax)
反馈匝数：Nf=Np/nf
7.计算原边电流：Ipk=Pout/η*Vdcmin*Dmax*0.7
8.计算原边电感量Lp=Vdcmin*Ton/Ipk*Krp
9.计算气隙Lg=0.4∏*Np^2*Ae*10^-8/Lp
10.验证是否进入连续状态。

磁芯的选取按磁芯的功率Po=m*f*Ae*Ac，选取磁芯（关于P0问题可参阅铁氧体的输出功率）按计处线径的方法计算线径。

（可参阅：CCM模式下反激变压器设计）
这样设计变压器快速准确。

当然进一步优化要自已调整.参考电路：。