开关电源：变压器详解（一）

shuszhao

一时兴起，想和大家聊聊变压器的，到了提笔写的时候，心里还是有点发虚的。突然发现原来自己对变压器的了解是如此肤浅。平时做电源基本都是套用公式或者是经验值，计算都是利用软件，真正深入到原理，确实也说不出一二三，也道不明白四五六七。怎么说，借此机会也正好倒逼自己把一些基础的东西整理一下，就当实践和理论的印证。不到位的地方大神小白不要见笑，当然也帮忙指正，一起学习。

  要说变压器，第一个反应是图（1）这种大家伙，No…，这里要讨论的是高频开关电源用的变压器，图（2）里的这些小只的。



图（1）



图（2）

  变压器是反激开关电源的核心，开关电源的输入输出参数决定了变压器各个部件参数，变压器最终的性能又影响到开关电源本身性能。变压器就是要让开关电源工作在一个最优的或者说相对好的工作点上。

  开关电源变压器设计要遵循以下两个原则：

  *温升：安规对变压器温升有严格的规定。Class A的绝对温度不超过90°C；Class B不能超过110°C。因此，温升在规定范围内，是我们设计变压器必须遵循的准则。

  *成本：开关电源设计中，成本是主要的考虑因素，而变压器又是电源系统的重要组成部分，因此如何将变压器的价格，体积和品质最优化，是开关电源设计者努力的方向。

  设计变压器首先要关注以下系统输入输出参数，根据这些参数来设计变压器部件的参数，下面我罗列出来：

  *输入电压：Vacmin~Vacmax

  *最大导通时间：Tonmax

  *输出电压：Vout

  *输出电流：Iout

  *输入频率：fL  

  *工作频率：fs

  *设计效率：η

  *输入功率：Pin=Pout/η

  *最大温升：40℃

  变压器设计，没有特定的套路，也没有啥说先算哪个再设计哪个的说法（因为，通常，工程师都是用软件计算的么，嘿嘿），查阅了很多资料，找了一个我认为比较清晰的思路分享给大家，当然先后顺序值得商榷，有的是同时进行的，有感觉没必要算都是经验值或者是没有特殊情况都是常规值直接拿来用，做个参考了解下也是有必要的，下面我也罗列出来：

1. 选择开关管和输出整流二极管；

2.计算变压器匝数比；

3.确定最低输入电压和最大占空比；

4.反激变换器的工作过程分析；

5.计算初级临界电流均值和峰值；

6.计算变压器初级电感量；

7. 选择变压器磁芯；

8.计算变压器初级匝数、次级匝数和气隙长度；

9.满载时峰值电流；

10.最大工作磁芯密度Bmax；

11. 计算变压器初级电流、副边电流的有效值；

12. 计算原边绕组、副边绕组的线径，估算窗口占有率；

13. 计算绕组的铜损；

14. 变压器绕线结构及工艺；

在查阅资料的时候，看到一幅很有意思的关于开关电源变压器的思维导图，这边分享给大家，图（3）。

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zhang_tao_08

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wangy2000

看过，谢谢。

xiaoxiao

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williamtony

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xiaoruan

厉害了  学习学习