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变压器主要参数的计算
本例中的变换器采用单端反激式工作方式，单端反激变换器在小功率开关电源设计中应用非常广泛，且多路输出较方便。单端反激电源的工作模式有两种：电流连续模式和电流断续模式。前者适用于较小功率，副边二极管存在没有反向恢复的问题，但MOS管的峰值电流相对较大；后者MOS管的峰值电流相对较小，但存在副边二极管的反向恢复问题，需要给二极管加吸收电路。 这两种工作模式可根据实际需求来选择，本文采用了后者。
设计变压器时大多需要考虑下面问题：变换器频率f(H2)；初级电压U 1(V)，次级电压U 2(V)；次级电流i 2(A)；绕组线路参数n 1、，n 2；温升τ(℃)；绕组相对电压降...全部
变压器主要参数的计算
本例中的变换器采用单端反激式工作方式，单端反激变换器在小功率开关电源设计中应用非常广泛，且多路输出较方便。单端反激电源的工作模式有两种：电流连续模式和电流断续模式。前者适用于较小功率，副边二极管存在没有反向恢复的问题，但MOS管的峰值电流相对较大；后者MOS管的峰值电流相对较小，但存在副边二极管的反向恢复问题，需要给二极管加吸收电路。
这两种工作模式可根据实际需求来选择，本文采用了后者。
设计变压器时大多需要考虑下面问题：变换器频率f(H2)；初级电压U 1(V)，次级电压U 2(V)；次级电流i 2(A)；绕组线路参数n 1、，n 2；温升τ(℃)；绕组相对电压降u；环境温度τHJ(℃)；绝缘材料密度γz(g／cm3)
1)根据变压器的输出功率选取铁芯，所选取的铁芯的户，值应等于或大于给定值。
2)绕组每伏匝数
(1)
S T是铁芯的截面积；k T是窗口的填充系数；
3)初级绕组电势
E 1＝U 1(1－) (2)
4)初级绕组匝数
W 1＝W 0 E l (3)
5)次级绕组电势
E 2i＝U 2i (1+) (4)
6)次级绕组匝数
W 2i＝W 0 E 2i (5)
7)初级绕组电流
(6)
8)次级绕组电流
(7)
其中，n 1、n 2：分别是初级绕组和次级绕组的每层匝数。
9)初级绕组线径
(8)
10)次级绕组线径
(9)
其中，j是电流密度。
详细的变压器设计方法与计算相当复杂，本文参照经验公式，依据下面的步骤设计了本例转换器中的高频变压器。
3．1 确定变压器的变比
根据输出电压U0的关系式
(10)
得变比为
(11)
式中U D为整流器输出的直流电压。
本例中U D＝24V，f为100kHz，t ON取0．5；n＝2。
3．2 计算初级线圈中的电流
已知输出直流电压U0＝±12V、5V，负载电流均为I 0＝lA，则输出功率
P0＝P1+P2+P3＝29W
开关电源的效率η一般在60～90%之间，本例取η＝0．65，则输入功率为
初级的平均电流为
假定初级线圈的初始电流为零，那么，在开关管的导通期tON里，初级线圈中的电流心便从零开始线性增长到峰值I 1P
3．3 计算初级绕组圈数N1
初级绕组的最小电感L1为
根据输出功率P的大小，选用适当的磁芯，其形状用环形、EI形或罐形均可，本例采用EI28，该类型的铁芯在f＝50kHz时，功率可达到60W，在f＝100kHz时，输出功率可达到90W。
式中Ilp—初级线圈峰值电流，A；
L 1—初级电感，H；
S—磁芯截面积，mm2；
B m—磁芯最大磁通密度，T。
3．4 计算次级绕组圈数N2
即±12V分别绕5匝，5V绕3匝。
3．5 反馈绕组N3的估算
反馈绕组匝数的确定，要求既能保证开关元件的饱和导通又不至于造成过大损耗。
根据UC3842的要求，反馈绕组的输出电压应在13V左右。因此，
3．6 导线线径的选取
根据输入输出的估算，初线线圈的平均电流值应该允许达到2A。
1)初级绕组
初级绕组的线径可选d＝0．80mm，其截面积为0．5027mm2的圆铜线。
2)次级绕组
次级绕组的线径可根据各组输出电流的大小，利用原级相同线径采用多股并绕的办法解决。为了方便线圈绕制，也可选用线径较粗的导线。由于工作频率较高，应考虑集肤效应的影响。
3．7 线圈绕制与绝缘
绕制开关变压器最重要的问题是想办法使初、次级线圈紧密地耦合在一起，这样可以减小变压器漏感，因为漏感过大，将会造成较大的尖峰脉冲，从而击穿开关管。
因此，在绕制高频变压器线圈时，应尽量使初、次级线圈之间的距离近些。
具体可采用以下方法：
(1)双线并绕法
将初、次级线圈的漆包线合起来并绕，即所谓双线并绕。这样初、次级线间距离最小，可使漏感减小到最小值。
但这种绕法不好绕制，同时两线间的耐压值较低。
(2)逐层间绕法
为克服并绕法耐压低、绕制困难的缺点，用初、次级分层间绕法，即1、3、5行奇数层绕初级绕组，2、4、6等偶数层绕次级绕组。这种绕法仍可保持初、次级间的耦合，又可在初、次级间垫绝缘纸，以提高绝缘程度。
(3)夹层式绕法
把次级绕组绕在初级绕组的中间，初级分两次绕。这种绕法只在初级绕组中多一个接头，工艺简单，便于批量生产。
本例中，为减小分布参数的影响，初级采用双线并绕连接的结构，次级采用分段绕制，串联相接的方式，即所谓堆叠绕法。
降低绕组间的电压差，提高变压器的可靠性。在变压器的绝缘方面，线圈绝缘应尽量选用抗电强度高、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，本例中，因为不涉及高压，绝缘问题不必特殊考虑。
4 结束语
绕制脉冲变压器是制作开关电源的重要工作，也是设计与制作过程中消耗大量时间和主要精力的工作。变压器做得好，整个设计与制作工作就完成了70%以上。做得不好，可能就会出现停振、啸叫或输出电压不稳、负载能力不高等现象。
在变压器的温升<35℃，绕制良好的脉冲变压器的工作效率可达到90%以上，且波形质量优异，电性能参数稳定。在100kHz的使用条件下，脉冲变压器的体积可以大大减小。绕制变压器时，要尽最大的努力保证以下几点：
(1)即使输入电压最大，主开关器件导通时间最长，也不至于使变压器的磁芯饱和；
(2)初级线圈与次级线圈的耦合要好，漏电感要小；
(3)高频开关变压器会因集肤效应导致电线的电阻值增大，因而要减小电流密度。
通常，工作时的最大磁通密度取决于次级线圈。
(12)
(4)一般来说，采用铁氧体磁芯E128时，要把B m控制在3kGs以下。
收起
