本電路設計符合先前所決定的“電源規格范例”要求。

 

電源規格范例

輸入電壓：85～264VAC

輸出：12VDC±5% / 3A 36W

輸出紋波電壓：200mVp-p

絕緣耐壓：一次側－二次側間 3kVAC

工作溫度范圍：0～50℃

效率：80%以上

無(wú)負載時(shí)輸入功率：0.1W以下

 

輸入電壓經(jīng)過(guò)濾波器，經(jīng)由全波整流器DA1和C1，進(jìn)行整流和平滑化。經(jīng)過(guò)整流的DC高電壓輸入至變壓器T1，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)用晶體管進(jìn)行開(kāi)關(guān)。變壓器T1的二次側，其輸出是利用光耦合器絕緣，再反饋至AC/DC轉換器用IC的IC1。利用反饋環(huán)路控制開(kāi)關(guān)晶體管Q1，并讓輸出保持穩定。電路構造大致如上所述。

 

其他的部件和電路將在后續段落繼續說(shuō)明。

 

絕緣型反激式轉換器電路設計：變壓器設計（數值計算）

 

反激式轉換器必要的變壓器設計時(shí)，依據電源規格，算出變壓器設計上必要的數值開(kāi)始?；旧侠酶髯缘墓竭M(jìn)行計算。變壓器的相關(guān)設計信息，會(huì )寫(xiě)在該設計所使用的IC1的BM1P061FJ的應用備忘錄上面，設計時(shí)可以多參考看看。在這里，說(shuō)明電路圖的局部放大幫助大家更容易了解內容。整個(gè)電路請參照“設計范例電路”。

 

本電路圖摘錄自范例電路中的變壓器T1部分。變壓器T1除了輸入的初級繞組Np和輸出的次級繞組Ns外，還包含IC1產(chǎn)生VCC電壓的線(xiàn)圈Nd在內。

 

 

變壓器T1的設計步驟

 

設計變壓器T1時(shí)的步驟所示如下。依下列順序計算出數值，并導出下表變壓器的參數。繞組和流動(dòng)電流的記號，請參照下方的變壓器簡(jiǎn)略圖。

 

 

①反激式電壓VOR的設定

②次級繞組電感值Ls、二次側的最大電流Ispk的計算

③初級繞組電感值Lp、一次側的最大電流Ippk的計算

④變壓器尺寸的決定

⑤初級繞組數Np的計算

⑥次級繞組數Ns的計算

⑦VCC繞組數Nd的計算

 

作為變壓器T1參數導出值
 

 

① 反激式電壓VOR的設定

 

反激式電壓VOR數值是VO（二次側Vout加上二次側二極管D6的VF）乘上變壓器的匝數比Np：Ns。設定該反激電壓VOR，來(lái)決定匝數比Np：Ns及Duty比值?；竟胶褪纠缦?。

 

 

例如，匝數比Np：Ns為5.385、Duty(max)將是0.424。根據經(jīng)驗法則，Duty（max）以低于0.5較佳。如果，計算后Duty超過(guò)0.5時(shí)，請調整VOR。

 

如果從反激式轉換器的工作原理來(lái)看，為了讓施加在初級繞組的開(kāi)關(guān)用晶體管Vds，也就是VIN+VOR更加明確，而從設定反激式電壓VOR開(kāi)始。另外，一開(kāi)始也能夠采用例如先設定最大Duty比等其他方法。

 

關(guān)于反激式電路的工作和各電壓的詳細，請參考“反激式轉換器的基本電路和特征”的“PWM控制反激式轉換器的工作（連續模式）”等項目。

 

② 次級繞組電感值Ls、二次側的最大電流Ispk的計算

 

接著(zhù)，計算次級繞組電感值Ls和二次側的最大電流Ispk。以下公式成立在本范例電路為不連續模式這種條件下，相等時(shí)刻即是臨界點(diǎn)（連續模式和不連續模式的分歧點(diǎn)）。負載電流達到Iomax時(shí)也為臨界點(diǎn)。

 

考慮過(guò)負載保護點(diǎn)的余量，最大負載電流是Iout的1.2倍。Iout規格為3A，因此Iomax設定為3.6A。Vout=的規格為12V，VF和Duty使用經(jīng)由公式①計算出來(lái)的數值。

 

 

經(jīng)由上述公式，計算次級繞組電感值Ls=8.6μH，以及二次側的最大電流Ispk=12.5A。另外，也提供一次側電流波形和二次側電流波供各位參考。

 

③ 初級繞組電感值Lp、一次側的最大電流Ippk的計算

 

依照以下的公式，代人上述的計算結果，計算出初級繞組電感值Lp和一次側的最大電流Ippk。
 

 

在這里，計算出來(lái)的Lp將作為變壓器T1的參數導出值之一。

 

④ 變壓器尺寸的決定

 

變壓器鐵芯的尺寸是根據輸出功率Po（W）來(lái)決定。反激式轉換器一般輸出功率，和鐵芯尺寸之間的關(guān)聯(lián)性如下表所示。在本設計范例中Po=36W，因此鐵芯尺寸選擇EER28。

 

 

※上述數值為大略標準。詳細內容請向變壓器廠(chǎng)商確認。

 

⑤ 初級繞組數Np的計算

 

初級繞組數Np最初的磁通密度必須設定在容許范圍內。請依照下列公式計算。一般的鐵氧體鐵芯磁通密度B(T)的最大值為0.4T@100℃，所以Bsat=0.35T，代入Lp和Ippk計算初級繞組數Np。
 

 

其次，為了避免引起磁飽和現象，根據AL-Value-NI特性來(lái)設定Np。此時(shí)，必須要滿(mǎn)足Bsat的條件計算公式。

 

 

對此，Lp為249μH且繞30圈時(shí)，
 

 

經(jīng)由下方公式計算出NI值。
 

 

因為已經(jīng)算出AL-Value和NI，因此可以從EER28鐵芯尺寸的AL-Value-NI特性圖，確認未超出容許范圍。如果超出范圍就必須調整Np。

 

 

⑥ 次級繞組數Ns的計算

 

在計算初級繞組之后，繼續計算次級繞組數Ns。先前已經(jīng)算出初級繞組Np為34圈，Np：Ns為5:1，將這些數值代入下列公式內。
 

 

⑦ VCC繞組數Nd的計算

 

最后計算IC1產(chǎn)生VCC的繞組的匝數。

 

VCC為15V，從繞組開(kāi)始經(jīng)由二極管D6轉換成二極管的VF，且VF_vcc為1V時(shí)，
 

 

因而，計算決定變壓器的規格的數值。最初加入依照規格表計算出來(lái)的數值后，再根據該規格來(lái)設計構造。

 

 

 

整篇讀起來(lái)會(huì )覺(jué)得公式非常多，但其實(shí)已經(jīng)算是較為簡(jiǎn)單的公式，請各位務(wù)必試著(zhù)計算看看。決定大略規格后，可以在獲得IC制造廠(chǎng)和變壓器廠(chǎng)商協(xié)助之下，繼續設計變壓器。
（來(lái)源：ROHM，作者：ROHM）