正激式高频变压器设计的分析介绍

正激式变换电路与反激式变换电路的变压器设计思想非常相近，不同的是正激式一次匝数比反激式的多，正激式的占空比一般不得大于0.5，工作频率低于100kHz，这对高频变压器和功率开关管的工作来说有利。白光LED驱动设计，必须了解LED的电气特性，保证每颗LED调光电流的稳定平衡。

下面介绍一个正激式高频变压器的设计实例。

输入：AC，85～265V，50Hz。

输出：DC，5V/7A。

（1）工作频率的确定

工作频率高，输出电压高，响应速度快，调整范围大，但是场效应晶体管、整流二极管以及变压器等发热高，损耗大，噪声大。现选用100kHz，电源效率取85%。

工作周期为。

（2）最大导通时间t_on（max）的确定

正激式变换电路的占空比D_max应低于0.5，现选用D_max=0.45，D_min=0.2，则t_on=TD_max=10×0.45μs=4.5μs。

（3）变压器二次输出电压V_S的计算

式中，V_L为滤波电感器的压降，取0.4V；V_F为肖特基二极管的正向压降，取0.6V。

（4）变压器匝数比n的计算

变压器一次侧的最低直流电压为V_P（min），设V_min=85V。

（5）输入功率的计算

根据输出功率与磁心尺寸的关系（见表1-3），选用EE25，其有效截面积A_e=42mm²。

（6）变压器二次匝数N₂的计算

B_m为磁感应强度，实际应用磁心的最高温度为100℃，可以选用0.3T以下。对于正激式变换电路，它是单方向励磁。考虑到剩磁问题和工作频率，现选用B_m为0.2T。

（7）反馈绕组的计算

IC₁的最低启动电压为16V，正常工作电压为20V，加上整流二极管的管压降0.6V，所以反馈绕组的供电压为20.6V。

(www.xing528.com)

（8）扼流圈电感的计算

扼流圈L₂在电路中起着平滑滤波作用，它的大小对输出纹波电压的大小似乎起不到很大的作用，但它对于维持负载最小电流却起着很大作用。L₂中的电流是在两种模式（CCM和DCM）下工作的，不论哪种模式，只要输入、输出电压不变，电流波形的斜率不会因负载电流的增大或减小而改变。

实践表明，在不连续工作模式（DCM）下，为达到输出电压稳定，占空比调节量的大小是由负载和输入电压变化量的大小共同决定的。

当输出电流因负载变化而降低时，占空比将减小，调节输出电压不变；如果电路负载恒定，占空比下降，这时输出电压也将下降。这种现象是非常不好的，这是因为主输出扼流圈电感不是处于连续状态。

增大扼流圈的电感，输出回路虽然可以工作在连续模式下，但对电源的效率、体积以及安装都会带来限制，同时输出电流变化率将出现较大的变化。认真计算和调试选用扼流圈非常重要。

流经扼流圈的电流ΔI_L一般是输出电流I_o的20%。

ΔI_L=I_o×20%=7×0.2A=1.4A

扼流圈的电感量L为

要求输出纹波电压应小于输出电压的1%。

V_R=5.0V×1%=0.05V=50mV

（9）计算变压器一次电感量LP

一次有效电流：

一次最大电流：

一次电感量：

（10）求磁心气隙δ

图3-3 变压器的绕制方法

变压器的绕制方法如图3-3所示，有关导线的规格见表3-1。

表3-1 AWG（美国线规）导线规格表

（续）

注：圆密耳是面积单位，即直径为1mil（1mil=0.001in=25.4×10^-6m）的金属丝的面积。