正激变换器中变压器的设计

详细介绍了高频开关电源中正激变换器变压器的设计方法。按照设计方法，设计出一台高频开关电源变压器，用于输入为48V(36～72V)，输出为2.2V、20A的正激变换器。设计出的变压器在实际电路中表现出良好的电气特性。 正激变换器是一种常见的隔离降压型DC/DC变换器，尤其适用于低电压大电流的功率转换场景。在正激变换器中，变压器扮演着至关重要的角色，它负责磁能转换、电压变换以及电气隔离。设计高效可靠的正激变换器变压器涉及到多个关键步骤。 设计时需要考虑磁感应强度B和电流密度J。这两者决定了变压器的功率输出能力。在给定的工作频率和磁芯尺寸下，功率P与B和J的乘积成正比。较高的B和J可以使变压器输出更大功率或减小体积，但须注意它们的选取不能超出电性能的限制。过大的B可能导致激磁电流过大，引起波形畸变和输出纹波增加，而过高的J则会增加铜损，使温升超出允许范围。 计算变压器各绕组的匝数是设计的重要环节。次级绕组的峰值电流IP2等于直流输出电流Io，有效值I2则与占空比D有关。初级绕组电压幅值Up1由输入直流电压Uin减去损耗ΔU1得出，而次级绕组电压幅值Up2则涉及次级负载电压Uo和整流管压降ΔU2。初级电流有效值I1可按单向脉冲方波计算，去磁绕组电流有效值IH通常为初级电流有效值的5%~10%。 在设计过程中，磁芯的选择和尺寸计算也至关重要。磁芯尺寸的确定要考虑铜耗因子Z，该因子与环境温度τ和变压器温升Δτ相关。此外，还需要考虑变压器的漏感、分布电容以及趋肤效应。漏感和分布电容是高频下的分布参数，应限制在合理范围内，而趋肤效应则会影响导线规格的选择。 正激变换器的磁复位是设计的另一难点，常见的方法有第三绕组复位、RCD复位、有源箝位复位等。本文提到的设计采用了第三绕组复位，这种方法可以有效地实现磁通的复位，确保开关周期开始时励磁磁通回到初始值。 正激变换器中变压器的设计是一项复杂且细致的工作，涉及到磁路和电路的综合考虑。通过合理的计算和优化，可以设计出满足输入48V(36~72V)、输出2.2V、20A的正激变换器所需的高效变压器，实现良好的电气特性。这一设计过程不仅考验设计者的理论知识，还需要实践经验的支持，以确保变压器在实际电路中的稳定运行。