反激式开关电源(flyback)是一种常见的电源结构，广泛应用于电子设备中。它具有结构简单、成本低廉、效率高等优点，在消费电子、工业控制和通信设备等领域被广泛应用。本文旨在介绍反激式开关电源环路设计的基础知识，包括工作原理、设计步骤和注意事项。
一、反激式开关电源的工作原理
1.1 反激式开关电源的基本结构
反激式开关电源由输入滤波器、整流桥、高频变压器、功率开关器件、输出整流滤波器、控制电路等组成。其中，高频变压器是反激式开关电源的关键部件，通过变压器实现输入电压的隔离和变换，功率开关器件则控制变压器的工作状态，实现电源的调节和稳定输出。
1.2 反激式开关电源的工作原理
反激式开关电源通过功率开关器件周期性地将输入电压斩波，将输入电能存储在变压器的磁场中，然后再将其转换为输出电压。在工作周期的后半段，存储的能量释放到输出负载上，从而实现对输出电压的调节。通过控制功率开关器件的导通时间和断态时间，可以实现对输出电压的调节和稳定。
二、反激式开关电源环路设计的基础知识
2.1 反激式开关电源的设计步骤
（1）确定电源的输入输出参数：包括输入电压范围、输出电压、输出电流、负载调整范围等； （2）选择功率开关器件和高频变压器：根据电源的输入输出参数和工作频率选择合适的功率开关器件和高频变压器；
（3）设计反激式开关电源的控制电路：根据所选的功率开关器件和高频变压器设计相应的控制电路，包括PWM控制电路、电源启动电路等；
（4）设计输入输出滤波器和保护电路：设计输入输出滤波器，保证电源的输入输出稳定和干净，设计过压、过流、过温等保护电路，保证电源的安全稳定工作。
2.2 反激式开关电源环路设计的注意事项
（1）磁性元件的设计：高频变压器和输出感应元件的设计是整个反激式开关电源设计的关键，应合理设计磁芯、线圈匝数等参数，保证磁性元件承载功率、效率和体积的平衡；
（2）功率开关器件的选择和驱动：应选择合适的功率开关器件，并设计合理的驱动电路，保证功率开关器件的可靠工作和转换效率；
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。
第２２卷第１０期 ２００８年１０月 常熟理工学院学报（自然科学）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｓｈｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．．２００８
开关电源中磁性元件的设计
姜菲菲，鲁明丽，杨浩东
（常熟理工学院自动化系，江苏常熟２１５５００）
摘要：在了解磁性材料性能和高频条件下磁性元件选用问题的基础上，以变压器的设计为例，研
究了开关电源ｑ，ｚａ性元件的工作特点和设计方法，为磁性元件的设计提供了参考．
关键词：开关电源；磁性元件；反激变压器
中图分类号：ＴＭ２７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—２７９４（２００８）１０—００７５—０４
开关电源是为微电子产品中各种电路及元器件供电的电路…．现在，开关电源的体积小、重量轻、损耗小、效 率高，在雷达、电子计算机、通信设备、电子仪器、家用电器巾得到广泛的应用．随着集成电路技术由大规模集成
电路（ＬＪＳＩ）、超大规模集成电路（ＶＬＳＩ）向超高速集成电路（ＶＨＳＩＣ）发展，各种电子设备的体积显著减小．开关电
源的小型化成了电子设备的主要问题，而决定开关电源体积大小的主要部分是电抗器、变压器等磁性元件．因 此，磁性元件的设计是开关电源设计的关键．
１开关电源中磁性元件的设计
开关电源结构中一般均包含变压器、电感等磁性元件，由于变压器和电感在硅集成电路中难以实现，只能
将这些磁性元件置于集成电路之外，这就使得变换器体积大，不利于小型化；提高频率虽可减小磁性元件的尺
寸，但高频时损耗加大并影响输出的稳定性，使变换器整体抗干扰能力差．磁性元件在电路中起着传递能量或
者储存能量的作用，合理地设计磁性元件对电源的性能有着举足轻重的影响．因此，开展对磁性元件的研究对
开关电源的设计具有重要的意义．
本文以船用开关电源为例，介绍电源高频变压器的设计方法． 某船用电源要求输入电压Ｖ＝６０Ｖ－１２０Ｖ；输出电压Ｕ。＝１５Ｖ、５Ｖ；输出电流Ｉ。－－０．５Ａ；最大损耗（绝对）２．５Ｗ；电
开关电源中磁性元器件
几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件 电感器或变压器。例如在输入和输出端
采用电感滤除开关波形的谐波；在谐振变换器中用电感与电容产生谐振以获得正弦波电压
和电流；在缓冲电路中，用电感限制功率器件电流变化率；在升压式变换器中，储能和传
输能量；有时还用电感限制电路的瞬态电流等。而变压器用来将两个系统之间电气隔离，
电压或阻抗变换，或产生相位移(3 相 Δ—Y 变换)，存储和传输能量(反激变压器)，
以及电压和电流检测(电压和电流互感器)。可以说磁性元件是电力电子技术最重要的组成
部分之一。
磁性元器件—电感器和变压器与其他电气元件不同，使用者很难采购到符合自己要求
的电感和变压器。对于工业产品，应当有一个在规定范围内通用的规范化的参数，这对磁
性元件来说是非常困难的。而表征磁性元件的大多数参数(电感量，电压，电流，处理能
量，频率，匝比，漏感，损耗)对制造商是无所适从的。相反，具体设计一个磁性元件在
满足电气性能条件下，可综合考虑成本，体积，重量和制造的困难程度，在一定的条件下
可获得较满意的结果。
由于很难从市场上购得标准的磁性元器件，开关电源设计工作的大部分就是磁性元
件的设计。有经验的开关电源设计者深知，开关电源设计的成败在很大程度上取决于磁性
元件的正确设计和制作。高频变压器和电感固有的寄生参数，引起电路中各色各样的问
题，例如高损耗、必须用缓冲或箝位电路处理的高电压尖峰、多路输出之间交叉调节性能
差、输出或输入噪声耦合和占空度范围限制等等，对初步进入开关电源领域的工程师往往
感到手足无措。
磁性元件的分析和设计比电路设计复杂得多，要直接得到唯一的答案是困难的。因
为要涉及到许多因素，因此设计结果绝不是唯一合理的。例如，不允许超过某一定体积，
有几个用不同材料的设计可以满足要求，但如果进一步要求成本最低，则限制了设计的选
择范围。因此最优问题是多目标的，相对的。或许是最小的体积，最低成本，或是最高效
率等等。最终的解决方案与主观因素、设计者经验和市场供应情况有关。另一方面，正确
