反激式高频变压器的设计实例

利用单片开关电源TOP226Y设计一个60W反激式通用开关电源模块，要求交流输入电压为85～265V，输出为+12V、5A。设计步骤如下：

（1）计算一次侧电感量L_P。电源效率为80%，脉动电流（I_R）与峰值电流（I_P）的比例系数K_RP取0.7。TOP226Y的开关频率为100kHz，漏极极限电流I_LIMIT=2.25A。取I_P=2.25A计算时，I_R=K_RPI_P=0.7×2.25A=1.58A，可得

若取K_RP=1，则可算出L_P=296μH。因此，L_P可在296～600μH范围内选取，本例选择中间值L_P=450μH。

（2）选择磁心。采用AP法选择磁心时可按式（11-9）计算，亦可按式（11-2）进行估算。若按式（11-9）计算，已知η=80%，P_O=60W，K_W=0.35，D=0.5；对于反激式开关电源，B_M值应介于0.2～0.3T之间，现取B_M=0.25T，K_RP=0.7，f=100kHz，一并代入式（11-9）中得到

根据AP=0.48cm⁴，从表11-1中查出与之接近的最小磁心规格为EI28，其AP=0.58cm⁴。考虑到磁心损耗等因素，至少应选择EI30型磁心，此时AP=0.91cm⁴，A_e=1.09cm²。

若按式（11-2）估算，可得到A_e=1.16cm²，查表11-1可见，与之最接近的是EI33型磁心的A_e=1.18cm²。由此可见，采用两种方法所得到的结果是基本吻合的。为满足在宽电压范围内对输出功率的要求，本例实际选择EI33型磁心。

（3）计算一次绕组匝数N_P。已知U_Imin=102V，D_max=0.5。B_M=0.25T，K_RP=0.7，f=100kHz，可得

实际取N_P=41匝。已知I_P=2.25A、D_max=0.5和K_RP=0.7，一次侧电流有效值I_RMS的最大值为

电流密度取6A/mm²，可选用6股ϕ0.51mm漆包线并绕而成。

（4）计算二次绕组匝数N_S。已知U_O为12V，U_OR取值130V，U_F1取值0.5V，二次绕组匝数N_S为

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考虑到铜导线上还有电阻损耗，实际取N_S=4.5匝。

根据I_P=2.25A、N_P=41匝和N_S=4.5匝，二次侧峰值电流为

再根据I_SP=20.5A、D_max=0.5和K_RP=0.7计算二次绕组电流有效值为

电流密度取6A/mm²，应选取ϕ1.2mm的漆包线，实际选用ϕ0.45mm的漆包线8股并绕。反馈绕组N_F电流较小，反馈电压略高于12V即可，实际选用ϕ0.3mm的漆包线绕4匝。

（5）计算气隙宽度。在反激式开关电源中，高频变压器磁心的气隙大小对电源性能影响较大。本例中N_P=41匝，L_P=450μH，A_e=1.17cm²，计算可得

在EI型磁心之间插入厚度为0.275mm的青壳纸，有效气隙宽度约为0.55mm（0.275mm×2）。

（6）检验最大磁通密度B_M。令I_P=I_LIMIT=2.25A，将L_P、N_P和A_e值代入下式可得

该式计算出的B_M值在0.2～0.3T之间，可满足设计要求。

（7）检验磁饱和电流。检验最大磁通密度B_M目的是防止高频变压器工作时出现磁饱和。由于磁心参数的偏差等原因，B_M的计算值只是理论数据。直接测量磁饱和电流，是检验高频变压器是否会在工作时产生磁饱和的最佳方法。利用示波器检测高频变压器磁饱和电流，实测高频变压器的磁饱和电流为4.0A，约为实际峰值工作电流（2.25A）的1.7倍，可确保高频变压器在工作时不会出现磁饱和。