斷續模式反激變壓器設計幾個問題

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三、功率器件電壓定額和箝位電壓

功率開關管耐壓和箝位電壓

一般選擇功率管的電壓定額

如果選擇擊穿電壓是最大輸入電壓的兩倍，考慮的安全，最大承受電壓只用到擊穿電壓的80%，根據式（20），Uz=1.6Uimax－Uimax=0.6Uimax。如果不考慮變壓器損耗和箝位損耗，由式(12)可見，變壓器反射電壓為最低輸入電壓U1』=nU2=UiminDmax/DRmax，因此

二極體電壓定額

在功率開關管導通時，整流二極體截止，二極體承受的反向電壓為

由式（22）可以看到，n減小，二極體承受的反向電壓增加。

四、設計要點

1.在設計反激斷續模式變壓器時，尤其是輸入電壓低於50V，初級電壓不是電源的輸入電壓，輸入電壓應當扣除輸入電路中所有壓降，這些壓降包括線圈電阻壓降和漏感壓降。變壓器次級電壓不是電源輸出電壓，特別是輸出電壓較低（

2.要保證最低輸入電壓工作在電流不連續，在最低輸入電壓最大負載時應有（Dmax+DRmax）

3.對於寬輸入電壓範圍（Uimax/Uimin>3.3），例如100V～370V直流輸入，高壓比低壓高3.7倍，選擇功率開關耐壓為最高電壓的兩倍750V，根據式（21）得到β＝2.22Dmax/DRmax，盡量選擇最大占空比，Dmax＝DRmax＝0.45，一般選擇箝位電壓是反射電壓的兩倍Uz≥2Uimin=200V。從式(16)得到，漏感引起的損耗等於或小於輸入功率的k倍。

4.寬輸入電壓範圍時，如果確定Dmax＝DRmax＝0.45，根據式（18）最高電壓時占空比為Dmax/3.7=0.12，如果開關頻率為100kHz，導通時間僅1.2μs，這還是滿載。如果輕載導通時間更短，開關損耗增大，因此寬電壓範圍輸入的開關頻率一般在50kHz左右，窄電壓範圍輸入開關頻率也不會超過70kHz。

5.對於窄輸入電壓範圍（Uimax/Uimin

6.由於漏感存在引起效率降低，變壓器線圈一般採用三明治繞法,盡量減少漏感。

7.對於雙端反激變換器，箝位電壓隨輸入電壓（Ui）變化。如果按最低電壓設計變比，D＝DR，雖然漏感能量返回電源提高效率，但在最低輸入電壓時，初級在導通期間存儲的能量也隨之大部分能量返回電源，環流降低了效率。在最低輸入電壓時可選擇Dmax

8.在討論中採用了穩壓管箝位。實際產品中採用RCD箝位，主要原因是穩壓管成本高。採用RCD箝位時，電容兩端電壓應當基本恆定，電阻損耗等於漏感引起的損耗，需要的電阻值為

為保證開關期間電壓穩定，箝位電容為

式中T＝1/fs－開關周期。

當R選定後，輕載時，I1p減少，PLs也減少（式（15）和（16）），由於Uc減少，β減少，初級電流更大的比例流入箝位電路，輕載效率降低。

9.磁芯材料採用錳鋅鐵氧體。工作在斷續模式反激變壓器，磁芯單向磁化，自然冷卻按100mW/cm3從磁芯材料損耗曲線對應的工作頻率選擇磁感應幅值ΔB。對於工作頻率50kHz，100mW/cm3對應的磁感應幅值都在ΔB＝120mT以上。工作磁感應Bm＝2ΔB。首先Bm應當小於磁材料的高溫下飽和磁感應Bs。

10.反激變壓器實質上是一個耦合電感，在導通期間存儲能量，鐵氧體磁芯一定有氣隙。根據Bm、電感量和磁芯截面積計算匝數。在實際調試時發現最低輸入電壓電路振蕩，變壓器電感量太大而進入連續模式。此時只能加大氣隙減少初級電感量，這樣也正比減少了次級電感量，在較小的導通時間達到更大的初級峰值電流，次級在更短的時間複位而脫離振蕩。這裡不應當減少初級匝數來減少電感量，否則，Bm增大，磁芯可能飽和，且磁芯損耗增大。如果磁粉芯體內存在分布氣隙，磁導率隨電流幅值加大而下降，手冊中AL是初始磁導率對應的1000匝電感係數。磁粉芯的飽和磁感應一般比鐵氧體高的多，如果發現在最低電壓連續，可以減少少許匝數，但損耗將明顯增加。

11.輸出功率10W以下可以不考慮鄰近效應影響，線圈導線採用圓導線。電流密度可選擇4.5～5A/mm2。如果線圈電流超過5A，則應當考慮鄰近效應的影響，根據導線尺寸和層數從Dowell曲線求得交流電阻與直流電阻比值，再分別計算線圈的交流和直流損耗.

五、結束語

本文討論了反激斷續模式變壓器變比、箝位電壓，占空比的確定方法。在實施設計時，成本往往成為決定結果的重要因素，有時設計參數的決定雖然在理論上是不合理的，但在商業上是合理的，因此以上的分析只是提供設計思路，供變壓器設計者參考。

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