閱讀本文大約需要8分鐘
本篇文章將介紹如何使用AP進行反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計。希望與大家一起學(xué)習(xí)進步！也歡迎讀者朋友關(guān)注、收藏、分享和點贊，感謝支持！
設(shè)計電源的基本參數(shù)
在設(shè)計反激式開關(guān)電源時，其中最重要的部分就是高頻變壓器的設(shè)計。這篇文章主要介紹如何使用AP法繞制一個高頻變壓器。
假設(shè)我們設(shè)計的開關(guān)電源應(yīng)用在蓄電池上，參數(shù)指標如下：
（1） 輸入直流電壓：48V（42V~56V）
（2） 開關(guān)頻率：
（3） 設(shè)定最大占空比：
（4） 效率：80%
（5） 輸出直流電壓：DC 24V/0.5A DC12V/1A DC5V/0.5A DC60V/1A
（6） 輸出電壓誤差：DC24V/5% DC12V/5% DC5V/3% DC60V/5%
（7） 輸出功率：90W
（8） 工作環(huán)境溫度：0℃~80℃
根據(jù)上面的設(shè)計指標，計算出每周期開關(guān)管工作最大的時間：
根據(jù)單節(jié)蓄電池的特性可知，12V電池單體，在放電時，最低電壓閾值為10.5V；充電時，最高電壓閾值為14V。則系統(tǒng)輸出電壓最小值為42V。輸出電壓最大值為56V。
高頻變壓器設(shè)計
在開關(guān)電源的所有器件中，高頻變壓器承擔著能量的傳輸和隔離的功能。變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合適會直接影響到開關(guān)電源的效率，電磁干擾，電源整機的可靠性等問題。設(shè)計一個出色的變壓器需要具有漏感小，直流損耗小，交流損耗小，匝間分布電容和耦合電容小等性能，因此在設(shè)計變壓器的時候，某些具體參數(shù)要折中考慮。
高頻變壓器所用的磁芯一般是高磁導(dǎo)率、高電阻率的軟磁材料。在匝數(shù)一定時，高磁導(dǎo)率的磁芯可以在通過較小勵磁電流的時候，具備承受較高電壓的能力，在傳輸功率一定的條件下，可以有效的減小磁芯的體積。高電阻率的磁芯則渦流損耗小，能夠有效減小鐵耗。常在開關(guān)電源設(shè)計中使用的軟磁材料基本上采用的都是EE或者EI磁芯，外形分別如下圖所示。磁芯型號選擇為EE型。
前在確定磁芯尺寸的時候有兩種主流的計算方法：第一種稱為面積乘積法，即AP法。計算出繞線窗口有效面積與磁芯的有效截面積的乘積，再根據(jù)值來查表。第二種稱為幾何參數(shù)法，即KG法。計算出所需磁芯的幾何參數(shù)后再查表，選擇合適的磁芯材料。（1）設(shè)定變壓器磁通量變壓器在工作時會有溫升，在設(shè)計的過程中取飽和磁芯密度Bs=0.39T，為了防止磁芯出現(xiàn)飽和需要留有一定的裕量，這里在設(shè)計的時候取磁通BT=0.35T （2）變壓器視在功率
(3)計算AP值
經(jīng)計算AP=0.0352cm4，查閱磁芯手冊，選擇EE-13型磁芯，其AP=0.0570?？紤]到其他的因素，選擇EE-13型磁芯是可以滿足設(shè)計的。此時磁芯的有效截面積Ae=17.10mm2。
（4）初級繞組的峰值電流
計算可得峰值電流為3.95A
（5）計算初級繞組電流的有效值
（6）初級繞組的電感量
計算可得電感量為 55uH。
（7）一次側(cè)繞組匝數(shù)
計算可得一次側(cè)繞組匝數(shù)為51匝。
（8）3.3V輸出次級匝數(shù)
同理可以計算出5V，12V分別為：12匝，29匝。輔助繞組電壓取16V，計算可得匝數(shù)為38匝。
（9）一次側(cè)繞組徑選擇
反激變壓器繞組導(dǎo)線電流密度5A/mm2~7A/mm2，在該設(shè)計中取電流密度為6A，則根據(jù)
則線徑的直徑為：
（10）3.3V次級繞組的線徑選擇
同理可以計算可得5.5V，12V繞組的線徑分別為：0.325mm，0.46mm。輔助繞組導(dǎo)線選擇同3.3V繞組一樣的導(dǎo)線即可。
（11）磁芯的氣隙大?。?/p>
計算可得氣隙大小為1.013mm。
變壓器繞制
在繞制變壓器的時候工程上大多采用三明治繞法，具體操作為：先在1腳和2腳上繞初級繞組的一半即7圈，再在5、6腳上繞輔助繞組VCC，繞16圈，再在7、8腳上繞次級繞組10圈，在9、10腳上繞次級繞組6圈。在11/12腳上繞次級繞組12圈。最后在2腳和3腳上繞初級繞組的另一半8圈，并將2腳上的線連接起來。變壓器同名端的繞制，是根據(jù)骨架引腳進線端進和繞制方向來確定。三明治繞線的方法能夠減小變壓器的漏感，而變壓器的漏感對減小功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，吸收電路的功率具有非常大的影響。因此，采取三明治繞線的方法在一定程度上可以間接提高電源的效率。按照上述的方法，繞制的變壓器如下。
上面的圖片是一塊AC輸入的反激式開關(guān)電源，輸入90~220AC，輸出DC12V，圖中的高頻變壓器是筆者按照AP法從零開始設(shè)計，根據(jù)計算的結(jié)果，使用三明制法進行手工繞制，經(jīng)測試，單板上電后能正常工作。
歡迎讀者朋友關(guān)注、收藏、分享和點贊，感謝支持！