绝缘型反激式转换器电路设计：变压器设计（数值计算）

品慧电子讯接下来将进入实际设计绝缘型反激式转换器。首先，先贴出使用例题所选择的控制IC“BM1P061FJ：AC/DC用 PWM 控制器IC”的电路图。

接下来将进入实际设计绝缘型反激式转换器。首先，先贴出使用例题所选择的控制IC“BM1P061FJ：AC/DC用 PWM 控制器IC”的电路图。

从这部分开始说明如何选择电路必要的部件，以及计算各数常量的方法。其他部分也必须参照本段所说明的电路，各位可以多加利用。

本电路设计符合先前所决定的“电源规格范例”要求。

电源规格范例

输入电压：85～264VAC

输出：12VDC±5% / 3A 36W

输出纹波电压：200mVp-p

绝缘耐压：一次侧－二次侧间 3kVAC

工作温度范围：0～50℃

效率：80%以上

无负载时输入功率：0.1W以下

输入电压经过滤波器，经由全波整流器DA1和C1，进行整流和平滑化。经过整流的DC高电压输入至变压器T1，再经过开关用晶体管进行开关。变压器T1的二次侧，其输出是利用光耦合器绝缘，再反馈至AC/DC转换器用IC的IC1。利用反馈环路控制开关晶体管Q1，并让输出保持稳定。电路构造大致如上所述。

其他的部件和电路将在后续段落继续说明。

绝缘型反激式转换器电路设计：变压器设计（数值计算）

反激式转换器必要的变压器设计时，依据电源规格，算出变压器设计上必要的数值开始。基本上利用各自的公式进行计算。变压器的相关设计信息，会写在该设计所使用的IC1的BM1P061FJ的应用备忘录上面，设计时可以多参考看看。在这里，说明电路图的局部放大帮助大家更容易了解内容。整个电路请参照“设计范例电路”。

本电路图摘录自范例电路中的变压器T1部分。变压器T1除了输入的初级绕组Np和输出的次级绕组Ns外，还包含IC1产生VCC电压的线圈Nd在内。

变压器T1的设计步骤

设计变压器T1时的步骤所示如下。依下列顺序计算出数值，并导出下表变压器的参数。绕组和流动电流的记号，请参照下方的变压器简略图。

①反激式电压VOR的设定

②次级绕组电感值Ls、二次侧的最大电流Ispk的计算

③初级绕组电感值Lp、一次侧的最大电流Ippk的计算

④变压器尺寸的决定

⑤初级绕组数Np的计算

⑥次级绕组数Ns的计算

⑦VCC绕组数Nd的计算

作为变压器T1参数导出值

① 反激式电压VOR的设定

反激式电压VOR数值是VO（二次侧Vout加上二次侧二极管D6的VF）乘上变压器的匝数比Np：Ns。设定该反激电压VOR，来决定匝数比Np：Ns及Duty比值。基本公式和示例如下。

例如，匝数比Np：Ns为5.385、Duty(max)将是0.424。根据经验法则，Duty（max）以低于0.5较佳。如果，计算后Duty超过0.5时，请调整VOR。

如果从反激式转换器的工作原理来看，为了让施加在初级绕组的开关用晶体管Vds，也就是VIN+VOR更加明确，而从设定反激式电压VOR开始。另外，一开始也能够采用例如先设定最大Duty比等其他方法。

关于反激式电路的工作和各电压的详细，请参考“反激式转换器的基本电路和特征”的“PWM控制反激式转换器的工作（连续模式）”等项目。

② 次级绕组电感值Ls、二次侧的最大电流Ispk的计算

接着，计算次级绕组电感值Ls和二次侧的最大电流Ispk。以下公式成立在本范例电路为不连续模式这种条件下，相等时刻即是临界点（连续模式和不连续模式的分歧点）。负载电流达到Iomax时也为临界点。

考虑过负载保护点的余量，最大负载电流是Iout的1.2倍。Iout规格为3A，因此Iomax设定为3.6A。Vout=的规格为12V，VF和Duty使用经由公式①计算出来的数值。

经由上述公式，计算次级绕组电感值Ls=8.6μH，以及二次侧的最大电流Ispk=12.5A。另外，也提供一次侧电流波形和二次侧电流波供各位参考。

③ 初级绕组电感值Lp、一次侧的最大电流Ippk的计算

依照以下的公式，代人上述的计算结果，计算出初级绕组电感值Lp和一次侧的最大电流Ippk。

在这里，计算出来的Lp将作为变压器T1的参数导出值之一。

④ 变压器尺寸的决定

变压器铁芯的尺寸是根据输出功率Po（W）来决定。反激式转换器一般输出功率，和铁芯尺寸之间的关联性如下表所示。在本设计范例中Po=36W，因此铁芯尺寸选择EER28。

※上述数值为大略标准。详细内容请向变压器厂商确认。

⑤ 初级绕组数Np的计算

初级绕组数Np最初的磁通密度必须设定在容许范围内。请依照下列公式计算。一般的铁氧体铁芯磁通密度B(T)的最大值为0.4T@100℃，所以Bsat=0.35T，代入Lp和Ippk计算初级绕组数Np。

其次，为了避免引起磁饱和现象，根据AL-Value-NI特性来设定Np。此时，必须要满足Bsat的条件计算公式。

对此，Lp为249μH且绕30圈时，

经由下方公式计算出NI值。

因为已经算出AL-Value和NI，因此可以从EER28铁芯尺寸的AL-Value-NI特性图，确认未超出容许范围。如果超出范围就必须调整Np。

⑥ 次级绕组数Ns的计算

在计算初级绕组之后，继续计算次级绕组数Ns。先前已经算出初级绕组Np为34圈，Np：Ns为5:1，将这些数值代入下列公式内。

⑦ VCC绕组数Nd的计算

最后计算IC1产生VCC的绕组的匝数。

VCC为15V，从绕组开始经由二极管D6转换成二极管的VF，且VF_vcc为1V时，

因而，计算决定变压器的规格的数值。最初加入依照规格表计算出来的数值后，再根据该规格来设计构造。

整篇读起来会觉得公式非常多，但其实已经算是较为简单的公式，请各位务必试着计算看看。决定大略规格后，可以在获得IC制造厂和变压器厂商协助之下，继续设计变压器。
（来源：ROHM，作者：ROHM）

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