高頻變壓器 - 基于多路單端反激式開關(guān)電源的設(shè)計方案

　　3.4 高頻變壓器

　　3.4.1 磁芯的選擇

　　磁芯是制造高頻變壓器的重要組成，設(shè)計時合理、正確地選擇磁芯材料、參數(shù)、結(jié)構(gòu)，對變壓器的使用性能和可靠性，將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。高頻變壓器磁芯只工作在磁滯回線的第一象限。在開關(guān)管導(dǎo)通時只儲存能量，而在截止時向負(fù)載傳遞能量。因為開關(guān)頻率為100 kHz，屬于比較高的類型，所以選擇材料時選擇在此頻率下效率較高的鐵氧體，由：

　　估算磁芯有效截面積為0.71 cm2，根據(jù)計算出的Ae 考慮到閾量，查閱磁芯手冊，選取EE2825，其磁芯長度A=28 mm，有效截面積SJ=0.869 cm2，有效磁路長度L=5.77 cm，磁芯的等效電感AL=3.3 μH/匝2，骨架寬度Bw=9.60 mm.

　　3.4.2 初級線圈的參數(shù)

　?。?）最大占空比。根據(jù)式（1），代入數(shù)據(jù)：寬范圍輸入時，次級反射到初級的反射電壓VoR 取135 V，查閱TOP223Y數(shù)據(jù)手冊知MOSFET導(dǎo)通時的漏極至源極的電壓VDS=10 V，則：

　?。?）設(shè)置KRP .KRP= IR IP ，其中IR為初級紋波電流;IP為初級峰值電流;KRP用以表征開關(guān)電源的工作模式（連續(xù)、非連續(xù)）。連續(xù)模式時KRP小于1，非連續(xù)模式KRP大于1.對于KRP的選取，一般由最小值選起，即當(dāng)電網(wǎng)入電壓為100 VAC/115 VAC或者通用輸入時，KRP=0.4;當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為230 VAC時，取KRP=0.6.當(dāng)選取的KRP較小時，可以選用小功率的功率開關(guān)，但高頻變壓器體積相對要大，反之，當(dāng)選取的KRP較大時，高頻變壓器體積相對較小，但需要較大功率的功率開關(guān)。對于KRP的選取需要根據(jù)實際不斷調(diào)整取最佳。

　　（3）初級線圈的電流初級平均輸入電流值（單位：A）：

　　可知，KRP 選取合適。TOPSwitch器件的選擇遵循的原則是選擇功率容量足夠的最小的型號。

　?。?）變壓器初級電感

　　3.4.3 初級次級繞組匝數(shù)

　　當(dāng)電網(wǎng)電壓為230 V和通用輸入220 V時：每伏特取0.6匝，即KNS=0.6.由于輸出側(cè)采用較大功率的肖特基二極管用作輸出整流二極管，因此VD取0.7 V，磁芯的最大工作磁通密度在BM在2 000~3 000 GS范圍內(nèi)。偏置二極管VDB的壓降取0.7 V，偏置電壓VB取12 V.

　　初級繞組匝數(shù)：

　　3.5 輸出整流濾波電路

　　由整流二極管、濾波電容和平波電感組成。將次級繞組的高頻方波電壓轉(zhuǎn)變成脈動的直流電壓，再通過輸出濾波電路濾除高頻紋波，使輸出端獲得穩(wěn)定的直流電壓。肖特基二極管正向?qū)〒p耗小、反向恢復(fù)時問短，在降低反向恢復(fù)損耗以及消除輸出電壓中的紋波方面有明顯的性能優(yōu)勢，所以選用肖特基二極管作為整流二極管，參數(shù)根據(jù)最大反向峰值電壓VR選擇，同時二極管的額定電流應(yīng)該至少為最大輸出電流的3~5倍。次級繞組的反向峰值電壓VSM為：

　　式中：Iout是輸出端的額定電流，單位為A;Dmin是在高輸入電壓和輕載下所估計的最小占空比（估計值為0.3）;V（PK-PK）是最大的輸出電壓紋波峰峰值，單位為mV.計算得出后考慮閾值C6取100 μF/10 V，C8取220 μF/35 V.

　　第二級經(jīng)LC濾波使不滿足紋波要求的電壓再次濾波。輸出濾波電容器不僅要考慮輸出紋波電壓是否可以滿足要求，還要考慮抑制負(fù)載電流的變化，在這里可以選擇C7取22 μF/10 V，C9取10 μF/35 V.C5取經(jīng)驗值0.1 μF/25 V.輸出濾波電感根據(jù)經(jīng)驗取2.2~4.7 μH，采用3.3 μH 的穿心電感，能主動抑制開關(guān)噪聲的產(chǎn)生。

　　為減少共模干擾，在輸出的地與高壓側(cè)的地之間接共模抑制電容C15.