单端反激电路中高频变压器的设计

(a)完全能量传递方式 (b)不完全能量传递方式 (c)不完全能量传递方式

(原边电感较大) (原边电感大小适中)

图2 在反激变压器中原边电流的波形(三种情况下Iave均相同)

实际设计工作是通过气隙大小调整来选定能量的传递方式。图2示出三种可能的方式。(a)是完全能量传递方式。这种方式传递同样的能量，峰值电流是很高的。工作中开关晶体管、输出二极管和电容器产生最大的损耗，且在变压器自身产生最大的铜耗(I2R);(b)表示不完全能量传递方式。此时，具有一个低电流斜率，这是电感较大的缘故。尽管这种工作方式损耗最小，但这大的磁化直流成分和高的磁滞将使大多数铁磁物质产生饱和。(c)表示一个较好的折衷方法，它的峰值电流大小适中，峰值与直流有效值的比也比较适中。当经调整气隙，使在合适的气隙大小下，就能得到这一传递方式。工作中噪声较小，效率也合理。

使用图2原边电感量可通过电流波形图的斜率Δi/Δt按下式求出

LP=VinΔt/Δi

在图(c)中，设取IP2=3 IP1，则tOn=t2-t1时间内电流平均值Iave

Iave= IP2 -IP1=3 IP1- IP1 = 2IP1

在周期内TS的平均输入电流IS

Iin=P/Vin=30.77/228.8=0.13A

相应的值为

Iave= IinTS/tOn=0.13×14/6.97=0.26A

IP1=Iave/2=0.13A

IP2=3 IP1=0.39A

在tOn期间电流变化量Δi= IP2 -IP1=0.39-0.13=0.26A带入LP=VinΔt/Δi式中求出原边电感LP

LP= VinΔt/Δi=228.8×6.97/0.26=6.13mH

一旦已知原边电感Lp和匝数Np，求出电感系数AL

AL=Lp/N2p=0.00613/862=829nH/匝2

用下式计算气隙

lg=µ0×N2p×Ae/ Lp

式中lg ------气隙长度(mm)

µ0------4π×10-7

Np ------原边匝数

Lp ------原边电感(mH)

Ae ------磁芯面积(mm2)

lg =4π×10-7×862×84.41/6.13=0.13mm

5 变压器的绕制工艺问题

变压器绕制的基本要求是耦合紧密，以减小漏感。设计时应采用“初包次”的绕法。示意图如下：

在变压器的绝缘方面，线圈绝缘选用抗电强度高、介质损耗低的复合纤维绝缘纸，提高初、次级之间的绝缘强度和抗电晕能力。变压器绝缘则采用整体灌注的方法来保证变压器的绝缘使用要求。

6 结语

本文详细阐述了单端反激变换器中变压器的设计方法，并结合具体设计任务，设计出一个用于176Vac～264Vac输入，12V2A输出的高频开关电源变压器。设计出的变压器在实际电路中表现出良好的电气特性。

参考文献

[1]张占松，蔡宣三。开关电源的原理与设计(修订版)。电子工业出版社，2004。

[2]刘胜利。现代高频开关电源实用技术。电子工业出版社，2001。