今天講下變壓器的設(shè)計(jì)方法！變壓器的設(shè)計(jì)方法有多種，個人感覺適合自己的才是最好的，選擇一個自己最熟悉的，能夠理解的才是最好的！
我先介紹下一種設(shè)計(jì)方法：
1.先確定輸入電壓。
一般是按照最低輸入直流電壓計(jì)算vinmin計(jì)算
a.要是直流輸入按直流的最低輸入來計(jì)算；
b.要是輸入為交流電，一般對于單相交流整流用電容濾波，直流電壓不會超過交流輸入電壓有效值的1.4倍，也不低于1.2倍。
例如，全范圍交流輸入85-265vac的電源，一般按85vac時計(jì)算，那vinmin=85*1.2=102v，一般會取整數(shù)按100vdc計(jì)算。
2.確定導(dǎo)通時間ton。
導(dǎo)通時間ton=t*d，t為周期 t=1/f，d為最大占空比，一般在最低輸入電壓的時候，d會最大，保證輸出穩(wěn)定。注意大的占空比可以降低初級的電流有效值，和mos的導(dǎo)通損耗，但是根據(jù)伏秒法則，初級占空比大了，次級的肯定會小，那么次級的峰值電流會變大，電流有效值變大，會導(dǎo)致輸出紋波變大！所以，一般單端反激拓?fù)涞恼伎毡冗x取不要超過0.5。而且一般的電流控制模式，占空比大于0.5要加斜率補(bǔ)償?shù)?，對調(diào)試是個難度。還有一重要的是你的占空比決定你的匝比，匝比決定啥，嘿嘿，反射電壓vf，忘了再去上邊看下，再加上你漏感引起的尖峰，最終影響你mos的耐壓。占空比越小匝比越小，反射電壓vf越低，mos的電壓應(yīng)力小。反之mos的電壓應(yīng)力大，所以占空比要考慮好了。要保證再最高電壓下你的vds電壓在mos的規(guī)定電壓以下，最好是降額使用，流出足夠的余量來！例如，電源的開關(guān)頻率為100k，最低輸入時的最大占空比為0.4，那t=1/100000=10μs，那么ton=0.4*10μs=4μs。
3.確定磁芯的有效面積ae。
ae一般會在磁芯的資料中給出。
4.計(jì)算初級匝數(shù)np。
np=vinmin*ton/δb*ae，式中vinmin為直流最低輸入電壓；ton為導(dǎo)通時間，ae為磁芯的有效面積，δb為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化量，這個值和磁芯材質(zhì)，及溫升等有關(guān)，一般考經(jīng)驗(yàn)來選取，在0.1-0.3之間，取得越大，余量越小，變壓器在極端情況下越容易飽和！個人一般取0.2。
5.計(jì)算次級匝數(shù)ns。
ns=（vo+vd）*（1-d)*np/vinmin*d
式中vo為輸出電壓
vd為二極管管壓降
d為占空比
np為初級匝數(shù)
vinmin為最低輸入電壓
6.確定次級整流二極管的應(yīng)力vdr。
上邊算出變壓器的初級匝數(shù)np和次級匝數(shù)ns后，就可以得出次級整流二極管的電壓應(yīng)力
vdr=（vinmax*ns/np)+vout
式中vinmax為最大輸入電壓，要保證在最高輸入電壓下你的二極管的電壓應(yīng)力不超標(biāo)。一般算出來的這個vdr還要考慮降額使用，所以二極管的耐壓要高于這個vdr值。
一般還要在整流管上并一個rc吸收，從而降低二極管反向回復(fù)時間造成的電壓尖峰！尤其是ccm模式的時候！
7.確定初級電感量lp。
確定電感量之前我們先看下上邊的兩個電流圖
對于上圖是兩種工作模式的初級電感電流波形，我加了兩個參數(shù)ip1和ip2；ip1對應(yīng)最低輸入電流，ip2對應(yīng)最高峰值電流，有上邊這兩個我們也就可以算出平均電流iavg了，iavg=（ip1+ip2）dmax/2，式中dmax為最大占空比，如果輸出功率為pout，電源效率為η，那么
pout/η=vinmin*iavg=vinmin*（ip1+ip2）dmax/2，得出ip1+ip2=2pout/vinmin*dmax*η
然后就可以計(jì)算ip1和ip2的值了，對于dcm來說，電流是降到零的，所以ip1為零；對于ccm來說ip1和ip2都是未知數(shù)，又出來個經(jīng)驗(yàn)選擇了，一般取ip2=（2-3）ip1，不能取得太小，太小了會有一個低電流斜率，雖然這樣損耗小點(diǎn)，但容易使變壓器產(chǎn)生磁飽和，也容易使系統(tǒng)產(chǎn)生震蕩！個人一般取ip2=3ip1。計(jì)算出ip1和ip2后，這時候可以計(jì)算初級的電感量了，在ton內(nèi)電流的變化量δi=ip2-ip1，根據(jù)（vinmin/lp）*ton=/δi，得出lp=vinmin*ton/δi，到此變壓器的初級電感量計(jì)算完畢，變壓器的參數(shù)也計(jì)算完畢！還有一種計(jì)算方法，就是按照上邊的確定初級電感量的方法先確定電感量，然后來選擇磁芯，選擇磁芯的方法有很多種，一般最常用的是ap法。
這個公式是看資料上的，具體我也沒推倒過?？梢钥纯蹿w修科老師的那本《開關(guān)電源中的磁性元器件》。
公式中l(wèi)為初級電感量也就是lp，isp為初級峰值電流ip也就是δi，i1l為滿載初級電流有效值，但我往往會把isp和i1l看成是一個，都是初級的峰值電流，所以仁者見仁智者見智，大家可以到應(yīng)用時具體的來微調(diào)！bmax為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化量也就是δb.這個取值和上邊一樣，取得太大，磁芯小但容易飽和，而取得太小磁芯的體積又很大，所以一般折中取值！而且和頻率關(guān)系也很大，要是頻率很高，建議取小點(diǎn)，因?yàn)轭l率高了損耗也大，變壓器大了有利于散熱。個人經(jīng)常取0.2！k1=jmax*ko*10-4，其中jmax為最大電流密度 俺一般取450a/平方厘米。但趙老師書里取得是420a/平方厘米。ko為窗口面積，有的也叫窗口利用率吧，一般取0.2-0.4，具體要看繞線的結(jié)構(gòu)了，比如加不加擋墻等因素，所以選取時要充分考慮，免得因取得變壓器太小，結(jié)構(gòu)要求苛刻而繞不下，導(dǎo)致項(xiàng)目失?。?0-4是由米變厘米的系數(shù)
所以上式整理下可得ap=aw*ae=（lp*ip2*104/450*δb*ko）4/3cm4，計(jì)算出了ap就可以找到合適的磁芯，然后找到ae再根據(jù)式np=lp*ip/δb*ae。式中l(wèi)p就是上邊算得初級電感量。
ip為初級峰值電流，δb為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化量，ae為磁芯的有效面積，后邊的次級匝數(shù)ns和次級整流二極管電壓應(yīng)力的確定就和上邊的步驟5和6一樣了！那這兩種初級匝數(shù)np的確定方法到底哪個對呢，可以告訴大家都對。根據(jù)電磁磁感應(yīng)定律：
（vinmin/lp）*ton=ip
所以vinmin*ton=l*ip，所以這兩個從本質(zhì)上式一樣的。個人覺得第一個適合有經(jīng)驗(yàn)的工程師，可以憑經(jīng)驗(yàn)來選擇變壓器，然后來計(jì)算變壓器參數(shù)而第二種適合初學(xué)者，先確定變壓器再算變壓器參數(shù)，免得因自己經(jīng)驗(yàn)不足而走了彎路！
變壓器說到這吧，以上是自己的個人意見，歡迎大家批評指正。其實(shí)設(shè)計(jì)出來的參數(shù)僅供參考，由于變壓器的漏感，pcb的布局，走線等因素會在調(diào)試時做微調(diào)，最后做出一個最優(yōu)的、可靠的產(chǎn)品！