反激式开关电源变压器设计方法和公式

反激式开关电源的高频变压器设计公式：

已知条件:

工作电压：90~265VAC VinDC（min）=90*1.4-20=106V（dc）,

VinDC（max）=264*1.4=370V（dc）,

工作频率：Fs=65KHz

输出电压电流：Vo=+3.3Vdc, Io= 6A

输出功率：Po=Vo*Io=3.3*6=19.8W,

效率：η= 75%（满载）

视在功率: Pt=Pin+Po=Po/η+Po=19.8/0.75+19.8=46.2W

最大占空比Dmax: Dmax=0.45

工作方式：反激式

Ipave:表示原边平均电流

设计过程：

1﹑当工作在电流连续方式(CCM)时

由：VinDCmin*Dmax=Vf*(1-Dmax),

则有：Vf= VinDCmin*Dmax/(1-Dmax)=106 *0.45/（1-0.45）=86.7V

Vds=VinDCmax+Vf+150,

=370+86.7+150

= 606.7V

匝数比: n=Np/Ns=Vf/Vs=Vf/(VO+VD)=86.7/(3.3+0.6)=22.23

可取n=22, or n=23

1)、计算初级电流峰值Ip2:

1/2*（Ip1+Ip2）*Dmax*VinDCmin=Pout/η

取Ip2=3*Ip1

得： Ip1= Pout/（2*η* Dmax*VinDCmin）

=19.8/（2*0.75*0.45*106）

=0.277A

所以峰值电流Ip2:

Ip2=3* Ip1=3*0.277=0.831A

Ipave=Ip2-Ip1=3* Ip1-Ip1=2*Ip1=2*0.277=0.554A

2)、初级电感量Lp:

Lp= Dmax*VinDCmin/（Fs*Ipave）=0.45*106/（65*103*0.554）=1325uH

取Lp=1300uH

3)、选磁芯：由Aw*Ae法求出所要铁芯:

Ap=Aw*Ae=[1.45*Po*104/(η*Fs*Bw*Kj*Ko*Kc)]*1.14

= [1.45*19.8*104/(0.75*65*103*0.22*395*0.2*1)]*1.14

=0.291cm4

选择EI25，Ap=0.3165cm4,Ae=0.41cm2,Aw=0.7719cm2.

Ap=Aw*Ae=Pt*106/(2*Fs*Bw*J*Ko*Kc)

= 46.2*106 / 2*65*103*2200*3*0.2*1

=0.269cm4

电流密度J=2~4A/mm2，窗口填充系数Km=0.2~0.4,Bw单位为G，对铁氧体Kc=1.0

选择EI28，Ap=0.6005cm4,Ae=0.86cm2,Aw=0.6983cm2.

4)、求初级匝数Np:

Np=Lp*Ip2*104/Bw*Ae=1300*10-6 *0.831*104/0.22*0.86

= 57 T

取46 T

5)、求次级匝数Np:

输出为：Vo=+3.3V：Ns=Np/N=46/23=2T

取 2T

6)、求辅助匝数Np:

反馈：Vc=12.5+1=13.5V： Vc/Nc=Vs/Ns

Nc=Vc*Ns/Vs=13.5*2/(3.3+0.6)=6.9T

取7 T

Lg1=0.4*3.14*Np2*Ae*10-8/Lp=0.4*3.14*46*46*0.86*10-8/1300*10-6

=0.0176 cm

7)、返推占空比D:

Vs/VinDCmin=(Ns/Np)*Ton/Toff=(Ns/Np)*Dmax/(1-Dmax)

Dmax=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmin*Ns)

=[(3.3+0.6)*46]/ [(3.3+0.6)*46+106*2]

=179.4/(179.4+212)

=0.458

Dmin=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmax*Ns)

=[(3.3+0.6)*46]/ [(3.3+0.6)*46+370*2]

=179.4/(179.4+740)

=0.195

2﹑当工作在电流断续方式(DCM)时, Ip1=0

1)、计算初级电流峰值Ip2:

1/2*（Ip1+Ip2）*Dmax*VinDCmin=Pout/η

1/2*Ip2*Dmax*VinDCmin=Pout/η

Ip2=2* Pout/ η*Dmax*VinDCmin

Ip2=2*19.8/0.75*0.45*106=1.107A

Ipave = Ip2=1.107A

2)、初级电感量Lp:

Lp= Dmax*VinDCmin/（fs*Ipave）=0.45*106/（65*103*1.107）

=662.9uH

取Lp=660 uH

3)、选磁芯：由Aw*Ae法求出所要铁芯:

Ap=Aw*Ae=[1.6*Po*10E4(η*Fs*Bw*Kj*Ko*Kc)]1.14

= [1.6*19.8*104/(0.75*65*103*0.22*395*0.2*1)]1.14

=0.3258 cm4

选择EI28，Ap=0.6005cm4,Ae=0.86cm2,Aw=0.6983 cm2.

3)、求初级匝数Np:

Np=Lp*Ip2*104/Bw*Ae=660*10-6 *1.107*104/0.22*0.86

=38.6 T

取39 T

4)、求次级匝数Np:

输出为：Vo=+3.3V：Ns=Np/N=39/23=1.7 T

取 2 T

5)、求辅助匝数Np:

反馈：Vc=+13.5v：Vc/Nc=Vs/Ns

Nc=Vc*Ns/Vs=13.5*2/3.9=6.9 T

取7 T

Lg1=0.4*3.14*Np2*Ae*10-8/Lp=0.4*3.14*39*39*10-8/660*10-6

=0.029 cm

6)、返推算占空比D:

Vs/VinDCmin=(Ns/Np)*Ton/Toff=(Ns/Np)*Dmax/(1-Dmax)

Dmax=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmin*Ns)

=[(3.3+0.6)*39]/ [(3.3+0.6)*39+106*2]

=152.1/(152.1+212)

=0.42

Dmin=(Vs*Np)/(Vs*Np+VinDCmax*Ns)

=[(3.3+0.6)*41]/ [(3.3+0.6)*41+370*2]

=152.1/(152.1+740)

= 0.17