正激式开关电源变压器参数的计算

正激变换器变压器以及输出电感的简单计算首先，我们来讨论变压器的计算。

变压器是利用电磁感应原理工作的电子设备，可以将输入的直流电压变换成输出的交流电压。

变压器由一个原边线圈和一个副边线圈组成，通过改变线圈的匝数比可以实现电压的变换。

变压器的电压变换比由下式给出：Vp/Vs=Np/Ns其中Vp和Vs分别为主线圈(原边)和副线圈(副边)的电压，Np和Ns分别为主线圈和副线圈的匝数。

根据这个公式，我们可以根据所需的输出电压和输入电压来选择变压器的参数。

例如，如果我们需要将输入电压12V转换为输出电压120V，假设变压器的匝数比为10:1，即Np/Ns=10:1、那么我们可以通过求解下面的方程来计算出主线圈和副线圈的匝数：12V/Vs=10/1得到Vs=1.2V。

因此，我们需要选择一个副线圈匝数为1.2的变压器，以实现输入电压到输出电压的变换。

接下来，我们来讨论输出电感的计算。

输出电感通常用于滤波和稳压，它可以减少输出电压中的纹波和噪声。

输出电感的电感值取决于所需的滤波效果和负载电流。

一般来说，输出电感的电感值越大，滤波效果越好。

输出电感的计算可以通过下面的公式给出：L=(Vr*T)/(ΔI*2),其中L为输出电感的电感值，Vr为输出电压的纹波峰峰值，T为一个纹波周期的时间，ΔI为负载电流的纹波值。

例如，如果我们需要输出电压的纹波峰峰值为0.1V，负载电流的纹波值为0.02A，一个纹波周期的时间为10ms。

那么根据上面的公式，输出电感的电感值可以通过计算得到。

L = (0.1V * 10ms) / (0.02A * 2) = 0.25H。

因此，我们需要选择一个电感值为0.25H的输出电感，以实现所需的滤波效果和稳压。

综上所述，正激变换器中变压器和输出电感的计算涉及到输入输出电压之间的变换比、负载电流的变化以及所需的滤波效果。

通过合理地选择变压器参数和输出电感的电感值，可以实现正激变换器的正常工作和所需的电力转换效果。

变压器初级和次级线圈匝数比的计算正激式开关电源输出电压一般是脉动直流的平均值，而脉动直流的平均值与控制开关的占空比有关，因此，在计算正激式开关电源变压器初、次级线圈的匝数比之前，首先要确定控制开关的占空比D，把占空比D确定之后，根据（1-77）式就可以计算出正激式开关电源变压器的初、次级线圈的匝数比：Uo = Ua =nUi× Ton/T = Upa×D ——整个周期（1-77）由（1-77）可以求得：n=Uo/Ui*T ——变压器匝数比（1-97）上式中，n为正激式开关电源变压器次级线圈与初级线圈的匝数比，即：n = N2/N1 ；Uo为输出直流电压，Ui为变压器初级输入电压，D为控制开关的占空比。

在正常输出负载的情况下，正激式开关电源控制开关的占空比D较好取值为0.5左右。

这样，当负载比较轻的时候，占空比D会小于0.5，虽然储能滤波电感会出现断流，储能滤波电容充电时间缩短，放电时间增加，但由于输出电流比较小，储能滤波电容充、放电的电流也很小，所以在电容两端产生的电压纹波不会增大，反而减小；当输出负载比较重的时候，控制开关的占空比D会大于0.5，此时流过储能滤波电感的电流为连续电流，输出电流增大，储能滤波电容充电的时间增加，放电的时间缩短，因此，电容两端产生的电压纹波也不会增大很多。

因此，如果正激式开关电源电路中的储能滤波电感和储能滤波电容充电以及控制开关占空比，三者取得合适，输出电压纹波会很小。

正激式开关电源变压器次级反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组与初线圈N1绕组的匝数比n一般为1 ：1 ，即：N3/N1 = 1。

如果n大于1，反馈线圈N3绕组与整流二极管D3的限幅保护作用就会增强，但流过反馈线圈N3绕组和整流二极管D3的电流也会增大，从而会增加损耗；如果n小于1，反馈线圈N3绕组与整流二极管D3的限幅保护作用就会减弱，尖峰脉冲很容易把电源开关管击穿。

正激式开关电源变压器次级反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组匝数的计算与限幅稳压二极管的计算方法是很相似的，不过线圈匝数与稳压二极管的击穿电压正好相反，击穿电压取得越高限幅保护的作用反而越弱。

单管正激式开关电源变压器设计引言：设计目标：设计一个单管正激式开关电源变压器，输入电压为220V，输出电压为12V，输出电流为1A。

主要的设计目标如下：1.高能效：确保转换效率达到90%以上。

2.稳定性：在负载变化范围内，输出电压波动小于5%。

3.安全性：确保设计的变压器具有过载和短路保护功能。

4.成本：在满足以上要求的情况下，尽量降低设计成本。

设计过程：1.计算变压器的变比：由于输入电压为220V，输出电压为12V，所以变压器的变比为220/12=18.332.计算次级电流：输出电流为1A，因此次级电流为1A。

3.计算主磁环的Ae（过剩面积）：根据磁环材料的选择，可以得到主磁环的Ae值。

4.计算主磁环的直径D：根据所选择的磁环材料的饱和磁感应强度，可以得到主磁环的直径D。

5.计算次级绕组的匝数：次级绕组的匝数可以根据变比计算得出。

6.计算次级绕组的截面积：由于次级电流和次级绕组匝数已知，可以计算出次级绕组的截面积。

7.选择铁芯截面积：根据所需的变压器功率，可以选择合适的铁芯截面积。

8.计算输出电压波动：根据设计目标的要求，计算负载变化时输出电压的波动范围。

9.设计过载和短路保护：根据设计目标的要求，设计过载和短路保护电路，以确保变压器的安全性。

设计要点：1.磁环材料的选择：磁环材料应具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗，以提高变压器的效率。

2.绕组材料的选择：绕组材料应具有良好的导电性和低电阻，以减小损耗和提高效率。

3.绝缘材料的选择：绝缘材料应具有良好的绝缘性能和耐高温性能，以确保变压器的安全性和可靠性。

4.冷却系统的设计：变压器在工作中会产生一定的热量，需要设计合适的冷却系统，以保持变压器的温度在安全范围内。

总结：单管正激式开关电源变压器是一种常见的电源转换器，设计时需要考虑效率、稳定性、安全性和成本等因素。

在设计过程中，需要计算变压器的变比、次级电流、主磁环的Ae和直径、次级绕组的匝数和截面积，选择合适的铁芯截面积，设计合适的过载和短路保护电路，并选用合适的磁环材料、绕组材料和绝缘材料。

待求参数项详细公式1副边电压VsVs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。

3临界输出电感LsoLso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax2/(2*f*Po)1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po2、Ton=θon/f4实际工作占空比θon如果输出电感Ls≥Lso：θon=θonmax否则：θon=√{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po2、Ton=θon/f5导通时间TonTon =θon /f6最小副边电流IsminIsmin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon2/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po2、Ton=θon/f7副边电流增量ΔIsΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls8副边电流峰值IsmaxIsmax = Ismin+ΔIs9副边有效电流IsIs = √[(Ismin2+ Ismin*ΔIs+ΔIs2/3)*θon]1、Is=√[(1/T)*∫0ton(Ismin+ΔIs*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T10副边电流直流分量IsdcIsdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon11副边电流交流分量IsacIsac = √(Is2- Isdc2)12副边绕组需用线径DsDs = 0.5*√Is电流密度取5A/mm213原边励磁电流IcIc = Vp*Ton / Lp14最小原边电流IpminIpmin = Ismin*Ns/Np15原边电流增量ΔIpΔIp = (ΔIs* Ns/Np+Ic)/η16原边电流峰值IpmaxIpmax = Ipmin+ΔIp17原边有效电流IpIp = √[(Ipmin2+ Ipmin*ΔIp+ΔIp2/3)*θon]1、Ip=√[(1/T)*∫0ton(Ipmin+ΔIp*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T18原边电流直流分量IpdcIpdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon19原边电流交流分量IpacIpac = √(Ip2- Ipdc2)20原边绕组需用线径DpDp = 0.55*√Ip电流密度取4.2A/mm221最大励磁释放圈数Np′Np′=η*Np*(1-θon) /θon22磁感应强度增量ΔBΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc)23剩磁BrBr = 0.1T24最大磁感应强度BmBm = ΔB+Br25标称磁芯材质损耗PFe (100KHz 100℃ KW/m3)磁芯材质PC30：PFe = 600磁芯材质PC40：PFe = 45026选用磁芯的损耗系数ωω= 1.08* PFe / (0.22.4*1001.2)1.08为调节系数27磁芯损耗PcPc = ω*Vc*(ΔB/2)2.4*f1.228气隙导磁截面积Sg方形中心柱：Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc圆形中心柱：Sg= {π*(d/2+δ′/2)2/[π*(d/2)2]} *Sc29有效磁芯气隙δ′δ′=μo*(Np2*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律：H*l = I*Np 有空气隙时：Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有：H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得：ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo = Vp*Ton*Np /Lp式中：lc为磁路长度，δ为空气隙长度，Np为初级圈数，Lp为初级电感量，ΔB为工作磁感应强度增量；μo为空气中的磁导率，其值为4π×10-7H/m；2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率，μc=μe*μo4、μe为闭合磁路（无气隙）的有效磁导率，μe的推导过程如下：由：Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到：Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo又根据：Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简得：μe = Lpo*lc/μo*Np2*Sc5、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量，其值为：Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4，4代入3，3、2 代入1得：Lp =Np2*Sc/(Sc/AL +δ/μo)30实际磁芯气隙δ如果δ′/lc≤0.005：δ=δ′如果δ′/lc＞0.03：δ=μo*Np2*Sc/Lp否则δ=δ′*Sg/Sc31穿透直径ΔDΔD = 132.2/√f32开关管反压UceoUceo = √2 *Vinmax+√2 *Vinmax*Np/ Np′33输出整流管反压UdUd = Vo+√2 *Vinmax*Ns/Np′34副边续流二极管反压Ud′Ud′=√2 *Vinmax*Ns/Np二、双端开关电源高频变压器：No待求参数项详细公式1副边电压Vs如果为半桥：Vs = Vp*Ns/(2*Np)否则： Vs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

单管正激式开关电源变压器设计设计一个单管正激式开关电源变压器的主要目标是将输入电压转换为所需的输出电压，并提供适当的电流输出。

这种类型的电源变压器由一个开关管、一个变压器、一个整流电路和一个滤波电路组成。

以下是一个设计单管正激式开关电源变压器的基本步骤：1.确定功率需求：首先，确定所需的输出功率，这将指导变压器的尺寸和开关管的容量选择。

输出功率通常以所需的输出电压和电流来计算，即P=V*I。

2.选择变压器参数：根据所需的输出功率和输入电压范围，选择适当的变压器参数。

变压器一般由工作频率、变比（输出电压与输入电压之比）和功率容量来定义。

变压器的变比可以通过变压器的匝数比来实现，即N2/N1，其中N2是次级（输出）匝数，N1是主级（输入）匝数。

3.选择开关管：选择能够承受所需输出功率的开关管。

开关管的选择与其导通电阻、封装、耐压和工作频率相关。

常用的开关管有晶体管和功率MOSFET。

4.设计整流电路：整流电路用于将开关管的高频交流输出转换为直流输出。

常见的整流电路包括单相桥式整流器和满桥式整流器。

整流电路的设计需要考虑所需的输出电压、电流和纹波功率因素。

5.设计滤波电路：滤波电路用于去除整流电路输出的高频纹波，并提供平滑的直流输出。

常见的滤波电路包括电容滤波器和电感滤波器。

滤波电路的设计需要考虑所需的输出电压纹波和效率。

6.进行模拟和数字仿真：使用计算机软件进行电路的模拟和数字仿真，以验证设计的正确性和性能。

7.制作原型并测试：根据设计的电路图和布局，制作原型并进行测试。

测试包括输出电压和电流的测量、纹波和效率的评估。

8.进行优化：根据测试结果进行设计的优化。

优化的目标包括提高效率、减小纹波和噪声，以及改进稳定性和可靠性。

上述步骤提供了一个基本的单管正激式开关电源变压器设计的框架。

具体的设计细节和参数将取决于所需的输出功率和输出电压等要求。

为了确保电路的稳定性和可靠性，建议在设计过程中仔细考虑电源的保护和故障检测机制。

变压器初、次级线圈匝数比的计算
变压器初、次级线圈匝数比的计算
正激式开关电源输出电压一般是脉动直流的平均值，而脉动直流的平均值与控制开关的占空比有关，因此，在计算正激式开关电源变压器初、次级线圈的匝数比之前，首先要确定控制开关的占空比D，把占空比D 确定之后，根据（1-77）式就可以计算出正激式开关电源变压器的初、次级线圈的匝数比：
Uo = Ua =nUi 乘以Ton/T = Upa 乘以D 整个周期（1-77）
由（1-77）可以求得：
n=Uo/Ui*T 变压器匝数比（1-97）
上式中，n 为正激式开关电源变压器次级线圈与初级线圈的匝数比，即：n = N2/N1 ；Uo 为输出直流电压，Ui 为变压器初级输入电压，D 为控制开关的占空比。

在正常输出负载的情况下，正激式开关电源控制开关的占空比D 最好取值为0.5 左右。

这样，当负载比较轻的时候，占空比D 会小于0.5，虽然储能滤波电感会出现断流，储能滤波电容充电时间缩短，放电时间增加，但由于输出电流比较小，储能滤波电容充、放电的电流也很小，所以在电容两端产生的电压纹波不会增大，反而减小；当输出负载比较重的时候，控制开关的占空比D 会大于0.5，此时流过储能滤波电感的电流为连续电流，输出电流增大，储能滤波
电容充电的时间增加，放电的时间缩短，因此，电容两端产生的电压纹波也不会增大很多。

因此，如果正激式开关电源电路中的储能滤波电感和储能滤波电容充电以及控制开关占空比，三者取得合适，输出电压纹波会很小。

正激式开关电源变压器次级反电动势能量吸收反馈线圈N3 绕组与初线圈N1 绕组的匝数比n 一般。

正激式开关电源技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾一、正激式开关电源高频变压器:No 待求参数项详细公式 1 副边电压Vs Vs = Vp*Ns/Np 2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。

23 临界输出电感Lso Lso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax/(2*f*Po)ton1、由能量守恒:(1/T)*?{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po 0 2、Ton=θon/f 如果输出电感Ls?Lso:θon=θonmax 4 实际工作占空比θon 否则:θon=?{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}ton1、由能量守恒:(1/T)*?{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po 0 2、Ton=θon/f5 导通时间Ton Ton =θon /f26 最小副边电流Ismin Ismin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]ton1、由能量守恒:(1/T)*?{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po 0 2、Ton=θon/f7 副边电流增量ΔIs ΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls 8 副边电流峰值Ismax Ismax = Ismin+ΔIs229 副边有效电流Is Is = ?[(Ismin+ Ismin*ΔIs+ΔIs/3)*θon]2ton1、Is=?[(1/T)*?(Ismin+ΔIs*t/Ton)dt] 0 2、θon= Ton/T10 副边电流直流分量Isdc Isdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon2211 副边电流交流分量Isac Isac = ?(Is- Isdc) 12 副边绕组需用线径Ds Ds = 0.5*?Is2 电流密度取5A/mm13 原边励磁电流Ic Ic = Vp*Ton / Lp 14 最小原边电流Ipmin Ipmin = Ismin*Ns/Np 15 原边电流增量ΔIp ΔIp = (ΔIs*Ns/Np+Ic)/η 第1页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾 16 原边电流峰值Ipmax Ipmax = Ipmin+ΔIp2217 原边有效电流Ip Ip = ?[(Ipmin+ Ipmin*ΔIp+ΔIp/3)*θon]2ton1、Ip=?[(1/T)*?(Ipmin+ΔIp*t/Ton)dt] 0 2、θon= Ton/T18 原边电流直流分量Ipdc Ipdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon2219 原边电流交流分量Ipac Ipac = ?(Ip- Ipdc) 20 原边绕组需用线径Dp Dp = 0.55*?Ip2 电流密度取4.2A/mm21 最大励磁释放圈数Np′ Np′=η*Np*(1-θon) /θon 22 磁感应强度增量ΔB ΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc) 23 剩磁Br Br = 0.1T24 最大磁感应强度Bm Bm = ΔB+Br标称磁芯材质损耗P 磁芯材质PC30:P = 600 FeFe25 (100KHz 100? KW/m3)磁芯材质PC40:P = 450 Fe2.41.226 选用磁芯的损耗系数ω ω= 1.08* P / (0.2*100) Fe1.08为调节系数2.41.227 磁芯损耗Pc Pc = ω*Vc*(ΔB/2)*f方形中心柱:Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc 28 气隙导磁截面积Sg 22圆形中心柱:Sg= {π*(d/2+δ′/2)/[π*(d/2)]} *Sc229 有效磁芯气隙δ′ δ′=μo*(Np*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律:H*l = I*Np 有空气隙时:Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有:H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得:ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo =Vp*Ton*Np /Lp式中:lc为磁路长度，δ为空气隙长度，Np为初级圈数，Lp为初级电感量，ΔB为工作磁感应强度增量;-7μo为空气中的磁导率，其值为4π×10H/m;2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率，μc=μe*μo4、μe为闭合磁路(无气隙)的有效磁导率，μe的推导过程如下:由:Hc*lc=I p*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到:Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo2又根据:Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简得:μe = Lpo*lc/μo*Np*Sc第2页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾25、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量，其值为:Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4，4代入3，3、2 代入1得:Lp =Np*Sc/(Sc/AL +δ/μo)如果δ′/lc?0.005: δ=δ′230 实际磁芯气隙δ 如果δ′/lc,0.03: δ=μo*Np*Sc/Lp否则δ=δ′*Sg/Sc31 穿透直径ΔD ΔD = 132.2/?f 32 开关管反压Uceo Uceo = ?2*Vinmax+?2 *Vinmax*Np/ Np′ 33 输出整流管反压Ud Ud = Vo+?2*Vinmax*Ns/Np′ 34 副边续流二极管反压Ud′ Ud′=?2 *Vinmax*Ns/Np第3页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾二、双端开关电源高频变压器设计步骤:No 待求参数项详细公式如果为半桥:Vs = Vp*Ns/(2*Np) 1 副边电压Vs 否则: Vs = Vp*Ns/Np2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

正激式开关电源变压器参数的计算
正激式开关电源变压器参数的计算线路板（PCB）级的电磁兼容设计内置片内电阻的双路差动放大器实现精密ADC驱动器基于TPS759XX多片信号处理系统的电源设计深度解读：城市景观照明存在问题及设计要求LED 电视市场规模扩大企业呼唤统一标准LED与OLED齐头并进潜力同样巨大LED照明优势显而易见名副其实的“未来之光”
 1-6-3-2．正激式开关电源变压器参数的计算
 正激式开关电源变压器参数的计算主要从这几个方面来考虑。

一个是变压器初级线圈的匝数和伏秒容量，伏秒容量越大变压器的励磁电流就越小；另一个是变压器初、次级线圈的匝数比，以及变压器各个绕组的额定输入或输出电流或功率。

关于开关电源变压器的工作原理以及参数设计后面还要更详细分析，这里只做比较简单的介绍。

 1-6-3-2-1．正激式开关电源变压器初级线圈匝数的计算
 图1-17中，当输入电压Ui加于开关电源变压器初级线圈的两端，且变压器的所有次级线圈均开路时，流过变压器的电流只有励磁电流，变压器铁心中的磁通量全部都是由励磁电流产生的。

当控制开关接通以后，励磁电流就会随时间增加而增加，变压器铁心中的磁通量也随时间增加而增加。

根据电磁感应定理：
 e1 = L1di/dt = N1dф/dt = Ui —— K接通期间（1-92）
 式中E1为变压器初级线圈产生的电动势，L1为变压器初级线圈的电感量，ф为变压器铁心中的磁通量，Ui为变压器初级线圈的输入电压。

其中磁通量ф还可以表示为：。

1-6-3．正激式变压器开关电源电路参数的计算
正激式变压器开关电源电路参数计算主要对储能滤波电感、储能滤波电容，以及开关电源变压器的参数进行计算。

正激式变压器开关电源储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算
图1-17中，储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算，与图1-2的串联式开关电源中储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算方法基本相同，因此，我们可以直接引用（1-14）式和（1-18）式，即：
式中Io为流过负载的电流（平均电流），当D = 0.5时，其大小正好等于流过储能电感L最大电流iLm的二分之一；T为开关电源的工作周期，T正好等于2倍控制开关的接通时间Ton ；ΔUP-P为输出电压的波纹电压，波纹电压ΔUP-P 一般取峰-峰值，所以波纹电压等于电容器充电或放电时的电压增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。

同理，（1-90）式和（1-91）式的计算结果，只给出了计算正激式变压器开关电源储能滤波电感L和滤波电容C的中间值，或平均值，对于极端情况可以在平均值的计算结果上再乘以一个大于1的系数。

关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理与参数计算，请参看“1-2．串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容，这里不再赘述。

电源设计中变压器的初、次级线圈匝数比算法
正激式开关电源输出电压一般是脉动直流的平均值，而脉动直流的平均值与控制开关的占空比有关，因此，在计算正激式开关电源变压器初、次级线圈的匝数比之前，首先要确定控制开关的占空比D，把占空比D确定之后，根据(1-77)式就可以计算出正激式开关电源变压器的初、次级线圈的匝数比：
 Uo = Ua =nUi× Ton/T = Upa×D —— 整个周期(1-77)
 由(1-77)可以求得：
 n=Uo/Ui*T —— 变压器匝数比(1-97)
 上式中，n为正激式开关电源变压器次级线圈与初级线圈的匝数比，即：n = N2/N1 ；Uo为输出直流电压，Ui为变压器初级输入电压，D为控制开关的占空比。

 在正常输出负载的情况下，正激式开关电源控制开关的占空比D最好取值为0.5左右。

这样，当负载比较轻的时候，占空比D会小于0.5，虽然储能滤波电感会出现断流，储能滤波电容充电时间缩短，放电时间增加，但由于输出电流比较小，储能滤波电容充、放电的电流也很小，所以在电容两端产生的电压纹波不会增大，反而减小；当输出负载比较重的时候，控制开关的占空比D会大于0.5，此时流过储能滤波电感的电流为连续电流，输出电流增大，储能滤波电容充电的时间增加，放电的时间缩短，因此，电容两端产生的电压纹波也不会增大很多。

 因此，如果正激式开关电源电路中的储能滤波电感和储能滤波电容充电以及控制开关占空比，三者取得合适，输出电压纹波会很小。

正激式开关电源变压器次级反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组与初线圈N1绕组的匝数比n。

正激式开关电源变压器参数的计算激式开关电源的变压器是系统中的重要组成部分之一，它用来将输入电压转换为适当的输出电压，并通过变压器来隔离输入和输出电路。

本文将详细介绍激式开关电源变压器参数的计算方法。

演绕比：激式开关电源变压器的演绕比是指主、副绕组之间的匝数之比。

主要由输入电压和输出电压决定。

一般情况下，演绕比为输出电压与输入电压的比值。

变比:变比是指主、副绕组的匝数之比。

变频比:变频比是指主、副绕组的频率之比。

变容比:变容比是指主、副绕组的容量之比。

变压比:变压比是指主、副绕组的电压之比。

计算转换比例时，需要考虑到输入输出电压、输入输出电流、变压器类型、功率及效率等因素。

在选择变压器时，需要根据设计需求确定转换比例。

以下是变压器参数计算的一般步骤：1.确定输入电压和输出电压：根据设计要求，确定所需的输入电压和输出电压。

2.计算变压比：根据输入电压和输出电压计算变压比。

变压比等于输出电压除以输入电压。

3.确定功率：根据设计要求，确定所需的功率。

4.选择变压器类型：根据功率、效率和空间要求，选择适当的变压器类型，例如EI型、EE型、EFD型等。

5.计算变压器匝数：根据变压比和变压器类型，计算主、副绕组的匝数。

根据变压比，副绕组的匝数等于主绕组的匝数乘以变压比。

6.计算电流：根据输入电压、输出电压、变压比和功率计算输入电流和输出电流。

输出电流等于功率除以输出电压，输入电流等于输出电流除以变压比。

7.验证：验证所计算出的参数是否满足设计要求，如功率、电流、限制条件等。

8.选择合适的变压器：根据所计算出的参数，选择合适的变压器。

考虑到输出功率大小和变压器的效率等因素。

在进行激式开关电源变压器参数计算时，需要注意以下几个问题：1.选择合适的变压器类型，根据功率、效率和空间要求进行选择。

2.变压器参数的计算必须满足设计要求，如功率、电流、效率等。

3.对于高功率和高效率要求的激式开关电源，需要根据具体设计要求选择专业的变压器供应商。

1-8-1-42．推挽 式开关电 源变压器 初、次级 线圈匝数 比的计算
A）交流 输出推挽 式开关电 源变压器 初、次级 线圈匝数 比的计算 推挽式开 关电源如 果用于 DC/AC或 AC/AC逆 变电源， 即把直流 逆变成交 流输出， 或把交流 整流成直 流后再逆 变成交流 输出，这 种逆变电 源一般输 出电压都 不需要调 整，因此 电路相对 比较简 单，工作 效率很高 。
n=N3/N1 =Uo/Ui =Upa/Ui —— 次/ 初级变压 比，D为 0.5时 （1152） 不过，在 低电压、 大电流输 出时，一 定要考虑 整流二极 管的电压 降。
C）直流 输出电压 可调整式 推挽开关 电源变压 器初、次 级线圈匝 数比的计 算
直流输出 电压可调 整式推挽 开关电源 的功能就 要求输出 电压可 调，因 此，推挽 式变压器 开关电源 的两个控 制开关K1 、K2的占 空比必须 要小于 0.5；因 为推挽式 变压器开 关电源正 反激两种 状态都有 电压输 出，所以 在同样输 出电压 （平均 值）的情 况下，两
n=N3/N1 =Uo/Ui =Upa/Ui —— 变 压比，D 为0.5时 （1152）
（1152）式 就是计算 逆变式推 挽开关电 源变压器 初、次级 线圈匝数 比的公式 。式中， N1为开关 变压器初 级线圈两 个绕组其 中一个的 匝数，N3 为变压器 次级线圈 的匝数， Uo输出电 压的有效 值，Ui为 直流输入 电压， Upa输出 电压的半 波平均值 。
（1153）和 （1154）式 就是计算 直流输出 电压可调 整式推挽 开关电源 变压器初 、次级线 圈匝数比 的公式。 式中，N1 为变压器 初级线圈 N1或N2绕 组的匝 数，N3为 变压器次 级线圈的 匝数，Uo 直流输出 电压，Ui 为直流输 入电压。

浅析半桥正激式开关电源的变压器设计摘要变压器参数主要指线圈匝数、线圈线径大小、磁芯横截面面积，这些参数与输入电流、输入电压、输出电流、输出电压、驱动工作频率、实际工作电路有关的。

本文从电磁学的基本理论出发，分析变压器的参数是如何推算出来的。

关键词半桥正激式开关电源；变压器设计引言以图1作为研究对象，我们对变压器的参数是如何设计的展开探讨。

1 设计相关因素根据设计要求，输出电压是100V，输出电流为15A，输出功率PO=IOUO=15 A×100V=1500W，设整机的工作效率为η为90%，那么，整机的输入功率PIN=PO/η=1666.7W，直流电压为311.08V，由于高压电容C3和C4的分压作用，E1IN=UP/2=155.54V。

设次级线圈5-6的线圈匝数为N2，次级线圈6-8的线圈匝数为N3，由于6是中心抽头，N2=N3，分析各种情况：①在驱动器输出CNT1为高电平，CNT2为低电平时，MOSFET场效应管Q1导通，Q2截止，电流从Q1，T1，C4流动，其值为I1②在驱动器输出CNT2为高电平，CNT1为低电平时，MOSFET場效应管Q2导通，Q1截止，电流从Q2，T1，C3流动，其值也为I1③在驱动器输出CNT1和CNT2都为低电平时，MOSFET场效应管Q1和Q2截止，次级线圈放电。

电流从Q2，T1，C3流动，其值也为I1。

ξ2OUTOFF=UF+UO （1）④由于死时间的存在，绝对不会出现CNT1和CNT2同时为高电平的现象。

线圈导通时，根据等磁通原理可得到：ξ1INON/ξ2OUTON=N1/N2 （2）根据ξ1INONI1INON=ξ2OUTONIO大电流为：IO= I1INONN1/N2 （3）其中UF是肖特基二极管D10的正向电压。

根据伏秒平衡原理得：ξ2OUTON×T= ξ2OUTOFF×TON （4）ξ2OUTOFF=100.8V TON=20/3us TOFF=10/3us ξ2OUTON=50.4V2 选择铁芯和骨架根据变压器的功率，我们应选择铁芯型号：CD32×64×160骨架的高度：158mm骨架的厚度：1.7mm窗宽：50mm3 选择线圈匝数SC=KDsqrt（PIN）（5）取KD=1.50，由此算出铁芯的有效截面积61.24cm2，根据高频变压器的设计理论，从而推导得到初级（一次侧）电感线圈的关系式：N=sqrt（Ll m/uS）（6）其中l m是磁路中的有效成长度，它是通过安培环路定律和全磁路欧姆定律推的。

要求：12V 转12V ，5W ，输入9~18V ，效率80%，开关频率100KHz ，Dmax=0.4，电流纹波率IoI I I r AC L 2=∆=（Io=I L 仅对正激） Io r I *=∆,r 取典型值0.4计算过程： 工作周期：us Kf T 1010011=== 导通时间：us Ton 4D *T ==变压器副边电压：V Vs 6.126.012V V o D =+=+=（忽略电感压降） 匝比：286.06.129*4.0*(min)====Vs D V Ns Np n in 初级匝数：19.2410*3.9*16.010*4*9**(min)66==∆=--Ae B Ton Vin Np （选取EPC10磁芯Ae=9.3mm 2） 次级匝数：84.67710*3.9*16.010*10*6.12**66==∆=--Ae B T Vs Ns （也有Ns=Np/n=24.19/0.286=84.58） 选择EPC10磁芯后，初次级匝数过多，EPC10 Ae=9.3mm 2根本绕不下那么多匝数，所以选择EPC13的磁芯试试，Ae=16mm 2 初级匝数：0625.1410*16*16.010*4*9**(min)66==∆=--Ae B Ton Vin Np 次级匝数：49.2187510*16*16.010*10*6.12**66==∆=--Ae B T Vs Ns （也有Ns=Np/n=14.0625/0.286=49.16958）初级电流波形应该为阶梯斜坡状波形（开关电源设计（第二版）P49），为了方便求其有效值，先将其平均为矩形波，这个矩形波的最高值假设为Ipft ，如果将幅值为Ipft 的矩形波再平均为直流信号，则直流电流为Ipft*Dmax 。

（如果直接近似为矩形波计算的有效值比阶梯斜坡状有效值偏大一点，不过大一点好像也没啥问题，小了才有问题。

）Ipft D Ipft Vin Po Pi *4.0*9max **(min)25.1===（80%的效率）推出 (min)125.3Vin Po Ipft = 幅值为Ipft 的矩形波的有效值为:A D Vin Po T Ton Ipft p Irms 37.1*(min)125.3*)(=== 若线径的选择基于500圆密耳/每有效值安培（就是4A/mm 2），所需圆密耳为所需圆密耳=68537.1*500)(*500==p Irms换算mm 2 S=685*5.067*10-4=3471*10-4mm 2（24-10*067.5*1mm =圆密耳）折算为线径 mm S d 6677.04==π (22)2(d r S ππ==)次级电流波形亦为阶梯斜坡状波形(开关电源设计（第二版）P56)，Ipft 即为Io ：若线径的选择基于500圆密耳/每有效值安培（就是4A/mm 2），所需圆密耳为所需圆密耳=132264.0*500)(*500==p Irms换算mm 2 S=132*5.067*10-4=669*10-4mm 2（24-10*067.5*1mm =圆密耳） 折算为线径 mm S d 29.04==π (22)2(d r S ππ==)复位绕组仅流过励磁电流，通常磁电流非常小，用线径小于30号（AWG ）的导线绕制即可。

开关电源设计技巧连载十正激式变压器开关电源电路参数的计算正激式变压器开关电源是一种常见的电源设计方案，广泛应用于各种电子设备中。

在设计正激式变压器开关电源时，我们需要计算一些电路参数来保证电源的正常工作。

以下是正激式变压器开关电源电路参数的计算方法。

1.输入电压计算：首先，需要确定正激式变压器开关电源的输入电压范围。

一般情况下，输入电压范围是根据电源的应用场所和要求来确定的。

例如，对于工业设备，输入电压范围一般为220VAC；对于电子设备，输入电压范围一般为110VAC。

因此，需要根据输入电压范围来选择合适的变压器。

2.输出电压计算：根据电源的应用场景和要求，确定所需的输出电压。

一般情况下，正激式变压器开关电源的输出电压范围是根据设备的工作电压要求来确定的。

例如，对于一些低功率的电子设备，输出电压一般为5VDC；对于一些高功率的电子设备，输出电压一般为12VDC或者24VDC。

因此，需要根据输出电压范围来选择合适的变压器和输出电路参数。

3.开关频率计算：开关频率是指开关管的开关频率，它决定了电源的工作频率。

一般情况下，开关频率是根据设备的工作要求来确定的。

例如，对于一些需要高效节能的设备，开关频率一般选择在20kHz以上；对于一些功率较低的设备，开关频率一般选择在50kHz以上。

因此，需要根据设备的工作要求来确定开关频率。

4.输出电流计算：输出电流是指电源输出给负载的电流，它决定了电源的输出功率。

一般情况下，输出电流是根据设备的功率要求和负载电阻来确定的。

例如，对于一些低功率的电子设备，输出电流一般在1A以下；对于一些高功率的电子设备，输出电流一般在10A以上。

因此，需要根据设备的功率要求和负载电阻来确定输出电流。

5.开关管参数计算：正激式变压器开关电源中的开关管是承担开关功能的主要器件。

在选择开关管时，需要根据前面计算的电路参数来确定合适的开关管。

例如，需要根据输入电压、输出电压、开关频率和输出电流来确定开关管的导通压降、导通电阻、关断速度和功耗等参数。

待求参数项详细公式1副边电压VsVs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。

3临界输出电感LsoLso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax2/(2*f*Po)1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po2、Ton=θon/f4实际工作占空比θon如果输出电感Ls≥Lso：θon=θonmax否则：θon=√{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po2、Ton=θon/f5导通时间TonTon =θon /f6最小副边电流IsminIsmin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon2/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]1、由能量守恒：(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po2、Ton=θon/f7副边电流增量ΔIsΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls8副边电流峰值IsmaxIsmax = Ismin+ΔIs9副边有效电流IsIs = √[(Ismin2+ Ismin*ΔIs+ΔIs2/3)*θon]1、Is=√[(1/T)*∫0ton(Ismin+ΔIs*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T10副边电流直流分量IsdcIsdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon11副边电流交流分量IsacIsac = √(Is2- Isdc2)12副边绕组需用线径DsDs = 0.5*√Is电流密度取5A/mm213原边励磁电流IcIc = Vp*Ton / Lp14最小原边电流IpminIpmin = Ismin*Ns/Np15原边电流增量ΔIpΔIp = (ΔIs* Ns/Np+Ic)/η16原边电流峰值IpmaxIpmax = Ipmin+ΔIp17原边有效电流IpIp = √[(Ipmin2+ Ipmin*ΔIp+ΔIp2/3)*θon]1、Ip=√[(1/T)*∫0ton(Ipmin+ΔIp*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T18原边电流直流分量IpdcIpdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon19原边电流交流分量IpacIpac = √(Ip2- Ipdc2)20原边绕组需用线径DpDp = 0.55*√Ip电流密度取4.2A/mm221最大励磁释放圈数Np′Np′=η*Np*(1-θon) /θon22磁感应强度增量ΔBΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc)23剩磁BrBr = 0.1T24最大磁感应强度BmBm = ΔB+Br25标称磁芯材质损耗PFe (100KHz 100℃ KW/m3)磁芯材质PC30：PFe = 600磁芯材质PC40：PFe = 45026选用磁芯的损耗系数ωω= 1.08* PFe / (0.22.4*1001.2)1.08为调节系数27磁芯损耗PcPc = ω*Vc*(ΔB/2)2.4*f1.228气隙导磁截面积Sg方形中心柱：Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc圆形中心柱：Sg= {π*(d/2+δ′/2)2/[π*(d/2)2]} *Sc29有效磁芯气隙δ′δ′=μo*(Np2*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律：H*l = I*Np 有空气隙时：Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有：H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得：ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo = Vp*Ton*Np /Lp式中：lc为磁路长度，δ为空气隙长度，Np为初级圈数，Lp为初级电感量，ΔB为工作磁感应强度增量；μo为空气中的磁导率，其值为4π×10-7H/m；2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率，μc=μe*μo4、μe为闭合磁路（无气隙）的有效磁导率，μe的推导过程如下：由：Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到：Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo又根据：Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简得：μe = Lpo*lc/μo*Np2*Sc5、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量，其值为：Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4，4代入3，3、2 代入1得：Lp =Np2*Sc/(Sc/AL +δ/μo)30实际磁芯气隙δ如果δ′/lc≤0.005：δ=δ′如果δ′/lc＞0.03：δ=μo*Np2*Sc/Lp否则δ=δ′*Sg/Sc31穿透直径ΔDΔD = 132.2/√f32开关管反压UceoUceo = √2 *Vinmax+√2 *Vinmax*Np/ Np′33输出整流管反压UdUd = Vo+√2 *Vinmax*Ns/Np′34副边续流二极管反压Ud′Ud′=√2 *Vinmax*Ns/Np二、双端开关电源高频变压器：No待求参数项详细公式1副边电压Vs如果为半桥：Vs = Vp*Ns/(2*Np)否则： Vs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

正激式变压器开关电源电路参数的计算
1.输入滤波电路
输入滤波电路用于消除输入交流电信号中的高频噪声和其他不稳定因素。

一般采用电感和电容元件组成的LC滤波电路。

在计算数值时，可以
先确定所需的电感和电容数值范围，然后通过计算公式得出具体数值。

2.整流电路
整流电路用于将输入交流电信号转换为直流电信号。

正激式变压器开
关电源电路中，常采用二极管整流电路，其中包括半波整流和全波整流。

计算整流电路参数时，需要考虑到输入电压的峰值和负载电流等因素。

3.电容滤波电路
电容滤波电路用于对整流后的直流电信号进行滤波平滑处理，去除波
动和纹波。

计算电容滤波电路参数时，需要考虑到输出纹波电压的要求、
电容的最小阻抗频率等因素。

4.开关电路
开关电路用于控制输入交流电信号的通断，将其转换为开关信号供给
变压器主电路。

常用的开关电路包括MOSFET开关电路和IGBT开关电路。

在计算开关电路参数时，需要考虑到开关的电流和电压要求、开关频率等
因素。

5.变压器
变压器用于将输入的交流电信号变换为输出的直流电信号，它是整个
正激式变压器开关电源电路中最核心的部分。

在计算变压器参数时，需要
考虑到输入输出电压的变化范围、输出电流的要求、变压器的效率等因素。

以上是正激式变压器开关电源电路参数的计算方法和要点。

在实际设计中，还需要综合考虑安全性、可靠性和成本等因素，选择合适的元件和参数。

此外，也可以借助专业的电源设计软件进行参数计算和模拟分析，以提高设计的准确性和效率。