反激式变压器设计实例是电子工程领域中一个关键的知识点，尤其在电源转换技术中扮演着重要角色。本文将深入解析这一设计实例，探讨其原理、计算方法以及具体参数选择，帮助读者理解反激式变压器设计的核心要素。 ### 反激式变压器概述 反激式变压器是一种广泛应用于开关电源中的能量存储和传输元件。它能够在输入电压波动或负载变化时，保持输出电压稳定。其工作原理基于磁耦合和电感储能，在开关管导通期间，能量存储于变压器的初级绕组电感中；当开关管断开时，存储的能量通过次级绕组释放至负载，实现能量的传输和电压变换。 ### 设计实例解析 在本设计实例中，我们关注的是如何为一个特定的应用场景选择合适的反激式变压器参数。根据输入电压范围（85V到265V），频率（60kHz），以及功率（10W）的要求，进行初步设计： #### 核心参数计算 1. **磁芯选择**：考虑到效率和成本，选择了EE19型磁芯，其有效面积Ae为0.22cm²。 2. **磁通密度**：为了确保变压器能在宽电压范围内正常工作，选取了磁通密度Bm为0.22T。 3. **最大占空比**（Dmax）：根据公式计算得出Dmax=0.5。 4. **输入电流峰值**（Ipk）：基于输入功率和最小输入电压计算得出Ipk=0.4A。 5. **电感值**（LP）：利用Ipk、Dmax和频率f计算得到LP约为2.08mH。 6. **初级绕组匝数**（NP）：根据LP、Ae和Bm计算出NP约为172匝。 7. **次级绕组匝数**（N2）和输出功率**（Po）**：考虑到效率为0.85，计算出N2和Po分别为11.76W和10W。 #### 考虑瞬态特性 进一步分析中，我们还需要考虑瞬态工作条件下的参数变化，如占空比调整、电流峰值变化等，以确保变压器在所有操作条件下都能稳定运行。 #### MOSFET选型 在MOSFET的选择上，考虑到输入电压范围和最大瞬态电压Vf，选择了耐压至少为600V的MOSFET。同时，根据计算，即使在最高输入电压下，Vf也仅约为95V，远低于MOSFET的额定电压，保证了安全性和可靠性。 #### 最终参数验证 通过对计算结果的复核，确认所选参数能够满足设计目标，即在输入电压波动和负载变化的情况下，维持输出电压的稳定性。例如，通过调整占空比Dmax至0.49，可以确保在最小输入电压下，输出电压仍然能够满足需求。 ### 结论 反激式变压器的设计不仅涉及到磁芯材料、绕组参数的选择，还需要考虑电路的工作频率、输入电压范围、输出功率要求等因素。通过精确计算和合理选择，可以设计出高效、稳定的反激式变压器，满足不同应用场景的需求。本设计实例提供了详细的计算步骤和参数选择依据，为读者理解和应用反激式变压器设计提供了宝贵的参考。

反激式开关电源变压器设计原理是电力电子技术中的一种重要概念，主要应用于电源转换领域。这种类型的转换器因其独特的能量传递方式而得名，即在开关元件断开时，通过变压器向输出端释放能量。反激式转换器具有多个显著的特点： 优点： 1. 电路结构简洁，可以高效地提供多路直流输出，适用于需要多种电压等级的系统。 2. 转换效率较高，损耗相对较小，这使得它在节能方面具有优势。 3. 变压器的匝数比相对较小，降低了设计和制造的复杂性。 4. 具有良好的输入电压适应性，即使输入电压在85V至265V的宽范围内波动，也能保持稳定的输出。 缺点： 1. 输出电压中存在较大的纹波，负载调整精度不高，限制了其输出功率，通常适用于150W以下的应用。 2. 在电流连续模式（CCM）下工作时，变压器可能因直流分量导致磁芯饱和，需要在磁路中设置气隙，增加了变压器的体积。 3. 变压器设计较为复杂，需要处理CCM和DCM两种工作模式，设计过程中需要多次调整。 反激式转换器的工作原理基于电磁感应原理。当开关管Tr导通时，变压器初级绕组Np存储能量；开关管关闭后，变压器通过反向电势使二极管D导通，将能量传递给负载。工作状态分为电感电流不连续模式（DCM）和电感电流连续模式（CCM）。在DCM中，每个开关周期的能量全部转移到输出；而在CCM中，部分能量会在连续的开关周期间传递。 设计反激式转换器时，需要考虑的关键参数包括占空比Dmax、变压器的匝数比n、输入电压VIN、输出功率Po、转换频率f和转换器效率η。最大集电极电压Vcemax与占空比Dmax成反比，而原边峰值电流Ip与输出功率、效率、占空比和输入电压有关。设计时需要平衡这些参数，确保开关晶体管的耐压和最大集电极电流满足要求，同时优化转换器的性能和成本。 在实际应用中，反激式转换器的性能不仅受工作模式的影响，还受到输入电压变化和负载电流变化的影响。设计时需要考虑这些因素，确保转换器在各种工作条件下都能稳定运行。此外，为了减少输出电压的纹波和提高负载调整率，通常需要配合滤波电路来改善输出质量。总体来说，反激式开关电源变压器设计是一个涉及多方面因素的综合性工程问题，需要对电力电子、磁路理论和控制策略有深入理解。

### 反激开关电源与变压器设计相关知识点 #### 第一讲：反激开关电源基本原理和电路拓扑 ##### 1. 小功率AC/DC高频开关电源拓扑 小功率AC/DC高频开关电源主要应用于低功率需求的场景，如手机充电器、小型电子产品供电等。这类电源的核心是反激式转换器(Flyback Converter)，它是一种单端变换器，通过一个开关管和一个变压器来实现能量的存储和释放。 **反激电源的工作原理**： - **开通阶段**：当开关管Q1被驱动导通时，初级线圈Np开始存储能量，即电源通过开关管向变压器初级线圈充电。 - **关断阶段**：当Q1被驱动关断时，存储在Np中的能量转移到次级线圈Ns，并通过次级整流二极管D1输出到负载。此过程实现了能量的转换和隔离。 **反激电源的特点**： - **结构简单**：只需要较少的元器件即可实现。 - **成本低廉**：适用于小功率应用场合。 - **宽输入电压范围**：可以适应不同的输入电压。 - **易于实现隔离**：通过变压器实现电气隔离，提高安全性。 ##### 2. 反激型AC/DC开关电源的基本工作原理 反激型AC/DC开关电源通过控制开关管的导通与关断，使能量在初级线圈中存储，然后在次级线圈中释放，从而实现电压转换。其工作模式分为两种：电流连续模式(CCM)和电流不连续模式(DCM)。在CCM模式下，初级线圈中的电流始终为连续；而在DCM模式下，电流会在某个时间点降为零。 **典型控制IC及其设计注意事项**： - **固定频率控制IC**：采用固定频率控制的IC能够提供稳定的开关频率，有利于简化设计和降低EMI问题。例如，Onsemi提供的控制IC能够在不同负载条件下保持恒定的开关频率。 - **准谐振控制IC**：准谐振控制技术可以在一定程度上减少开关损耗，提高效率。在轻载或空载情况下，这种控制方式可以实现零电压开关(ZVS)，进一步提高效率。Onsemi的准谐振控制IC通常会根据负载情况自动调整工作模式，在重载时采用固定频率控制，在轻载时切换为准谐振控制。 #### 第二讲：反激电源变压器的设计计算 变压器是反激电源的关键部件之一，其设计直接影响到电源的性能和可靠性。 **磁性材料选择**：常见的磁性材料包括铁氧体、硅钢片等。选择合适的磁性材料对于提高变压器效率和减小体积非常重要。 **设计计算方法**： - **CCM模式下的设计**：在CCM模式下，需要考虑初级线圈和次级线圈之间的耦合程度，以及如何优化电流波形，以减少损耗。 - **DCM模式下的设计**：DCM模式通常用于较轻的负载条件，设计时需要特别注意开关周期内的电流变化，以避免过大的峰值电流导致的损耗增加。 - **CRM模式下的设计**：CRM模式结合了CCM和DCM的优点，可以在不同的负载条件下实现高效运行。 **设计计算实例**：在实际设计过程中，工程师需要综合考虑各种因素，比如工作频率、输入电压范围、最大输出功率等，通过计算确定变压器的具体参数，如线圈匝数、磁芯尺寸等。 #### 第三讲：反激电源变压器设计软件应用说明 针对反激电源变压器的设计，市场上有许多专门的软件工具可以辅助完成设计工作。 **Flyback Transformer Wizard V1.0**： - **功能介绍**：该软件支持用户快速估算变压器参数，包括线圈匝数、磁芯尺寸等，同时还可以进行EMI预估和热分析。 - **使用方法**：用户只需输入几个关键参数，如输入电压范围、输出功率等，软件即可自动生成变压器设计方案。 **设计实例**：通过具体的设计案例，学习如何利用该软件完成变压器的设计，以及如何评估设计方案的优劣。 #### 第四讲：变压器绕线工艺及设计书的作成 变压器的绕线工艺对产品的性能有着直接的影响。 **绕线及安规**：正确的绕线顺序和方法可以有效降低漏感，提高效率。同时，还需要考虑到相关的安全标准，确保产品符合要求。 **设计文件的项目定义与作成**：设计文件应包含详细的参数、图纸、绕线工艺说明等内容，以便于生产制造过程中准确无误地执行。 通过以上内容的学习，可以全面了解反激开关电源与变压器设计的相关知识点，有助于提升设计能力和解决实际问题的能力。

高频变压器设计用磁芯参数 变压器设计参数 参考

内容概要：本文档提供了关于Ansys Maxwell变压器设计与仿真的详尽教学资料，分为两个部分。第一部分涵盖了静态场、涡流场、瞬态场和静电场的基础操作教学及其相关模型文件。第二部分则针对正激变压器和平面PCB变压器进行了深入讲解，包括参数设计、结构设计、电性仿真（如感量、漏感、磁通密度、磁芯损耗、涡流损耗、寄生电容等），并附有具体的应用实例和实用脚本。此外，还分享了一些避免常见错误的经验和技术细节，如正确设置边界条件、优化材料参数导入方法、合理配置MOSFET模型参数等。 适合人群：从事电力电子、电磁兼容性和电源设计领域的工程师和技术人员，尤其是那些希望深入了解变压器仿真技术和提高仿真精度的专业人士。 使用场景及目标：帮助工程师们更好地理解和掌握Ansys Maxwell软件的各项功能，特别是在变压器设计和仿真方面，从而减少设计失误，提升产品性能和可靠性。同时，通过提供的实例和脚本，使读者能够快速上手并在实际工作中应用所学知识。 其他说明：文档不仅介绍了理论知识，还结合了大量实战经验和技巧，确保读者能够在实践中获得更好的效果。

在当今电子设计领域，高效、稳定、小型化的电源系统成为技术发展的必然趋势，半桥LLC谐振变换器以其优越的性能在众多开关电源技术中脱颖而出。半桥LLC谐振变换器是一种典型的高频变压器设计，它结合了半桥结构与LLC谐振网络，被广泛应用于通信电源、电子设备、航天及电动汽车充电站等对性能要求极高的领域。 我们来了解一下半桥LLC型谐振变换器的拓扑结构。该变换器由四个主要部分构成：输入电源、谐振电路、变压器以及输出电路。在这四个部分中，谐振电路是整个变换器的核心。它不仅决定了整个系统的能量传输效率，还影响到输出电压的稳定性。通过精心设计的谐振电路，可以有效减少高频运行时的损耗，并降低对变压器设计的要求。 接下来，我们探讨一下高频变压器的设计过程，这是半桥LLC型谐振变换器设计中的重中之重。在设计过程中，我们需要按照以下步骤进行： 1. 确定变压器的基本参数，包括变压器的类型、尺寸、所用材料、绕组数等。这些参数将决定变压器的总体性能和适用范围。 2. 精心选择合适的磁芯材料。磁芯材料的选择对于高频变压器性能有着决定性的影响，它关系到变压器在高频运行时的损耗大小、热稳定性及整体效率。 3. 设计绕组结构。绕组结构的设计关乎到变压器的性能表现，良好的绕组结构设计能够进一步优化磁通分布，减少漏感和分布电容，从而提高变压器的工作效率和可靠性。 4. 优化变压器设计。设计师需要通过计算机模拟和实际测试来不断调整和优化设计方案，力求在保证性能的同时减小尺寸，提高效率，确保设计出的变压器在实际工作中既高效又可靠。 ＡＰ法（即铁氧体磁芯的功率损耗法）在高频变压器设计中具有广泛的应用。ＡＰ法是一种有效的设计工具，能够帮助设计师快速确定变压器的基本参数，如尺寸、材料和绕组数等，同时它还能指导设计师进行变压器的优化设计，以提升变压器的效率和可靠性。 应用ＡＰ法和优化设计，赵慧超在其论文《半桥LLC谐振电路知识详解-半桥LLC型谐振变换器的高频变压器设计》中展示了具体的高频变压器设计结果：选定了ＥＥ－１００型号的变压器，绕组数为５９和８０，采用了１８号导线。设计出的变压器效率高达９５％以上，损耗仅为１６．１８７瓦。 半桥LLC型谐振变换器的高频变压器设计不仅要求工程师具备扎实的理论基础和丰富的实践经验，还需运用现代计算机辅助设计工具。通过这样精密的设计流程，可以解决开关电源在高频运行时遇到的诸如高频损耗、输出电压不稳定、发热量大等常见问题。这样的设计方法不仅提高了电源系统的整体性能，而且对于推动电源技术的进一步革新有着积极的意义。在电子设计领域，这种对电源效率和稳定性的不懈追求，将驱动更多创新技术的涌现，为各行各业提供更为高效、可靠、便捷的电源解决方案。

在探讨开关电源变压器设计时，主要关注的是反激式开关电源变压器的设计。反激式变换器是一种常见的开关电源拓扑结构，它将电能转换为磁能储存于变压器中，然后在开关管关闭时释放磁能转换为电能输出。在设计反激式开关电源变压器时，必须遵循一系列的设计步骤和计算公式以满足技术要求。下面将详细介绍相关的知识点。 变压器的技术要求包括输入电压范围、输出电压和电流值、输出电压精度、效率η、磁芯型号、工作频率、最大导通占空比Dmax以及最大工作磁通密度Bmax。这些参数在设计变压器之前需确定，它们将直接影响到变压器的尺寸、材料选择和效率。 在设计时要估算输入功率、输出电压、输入电流和峰值电流。通过计算出总的输出功率，可以估算输入功率，公式为Pin = Pout / η。此外，还需计算最小和最大输入电流电压，公式为Vin(min) = Vout(min) / 1.414(DCV)，Vin(max) = Vout(max) / 1.414(DCV)。峰值电流的估算则需考虑电路类型和设计的拓扑结构，例如对于Buck电路，K值为1.4；对于半桥和正激电路，K值为2.8；对于Boost、Buck-Boost和反激电路，K值为5.5。 第三步是确定磁芯尺寸。确定磁芯尺寸有两种方法，一种是根据制造厂提供的图表选择，图表会展示不同输出功率下的磁芯尺寸推荐值。另一种是采用计算方式，这要求假定变压器为单绕组，并考虑安规要求来调整绕组面积和磁芯尺寸。单绕组电感的磁芯尺寸可以用公式0.68Poutdw / Bmaxff来计算，其中Pout是变压器的总输出功率，dw是导线的截面积，Bmax是最大工作磁通密度，ff是工作频率。通过计算得出的磁芯尺寸需要使用窗口利用因数进行校正，以确保符合变压器的实际情况。 在确定了磁芯尺寸之后，接下来是计算变压器的窗口利用因数。窗口利用因数会受到变压器结构、隔离要求和标准的影响。例如，若变压器为反激式，一个二次绕组，根据所满足的标准和绕组数量的不同，窗口利用因数也会有所不同，从1.1到1.4不等。 设计反激式开关电源变压器时，除了上述技术要点，还需要关注其他一些细节，如磁芯的选择，它是设计过程中的关键因素之一。磁芯材料的选择决定了变压器的磁通密度Bmax，进而影响变压器的体积和重量。此外，工作频率的选择也会影响变压器的设计和性能，高频工作将导致磁芯损耗增加，而低频工作则需要更大的磁芯。 变压器设计还涉及到热管理问题，因为变压器在运行时会产生热量。因此，设计时需要充分考虑散热问题，确保变压器的温升在安全范围内，以保证电路的稳定性和变压器的寿命。 通过上述步骤和计算公式，可以设计出满足特定技术要求的开关电源变压器。这些知识点对于开关电源变压器的设计人员来说至关重要，并且在实际设计工作中具有很强的指导意义。

反激式开关电源变压器设计的详细步骤

变压器设计资料-常用电子计算-电容.xls

6300KVA电力变压器设计。从电磁计算到结构设计，比较全面，简单易懂！