【導讀】本文資深工程師講解關(guān)于開(kāi)關(guān)電源的設計，從理論基礎開(kāi)始，并對其中難點(diǎn)進(jìn)行講解。文中幾乎包含了所有的常見(jiàn)拓撲電路，并且為采用自學(xué)方式的工程師量身打造，希望能夠幫助大家走出迷茫，盡快邁上正軌。
計算初級電感量
K值就是上面說(shuō)的電流連續比上面計算書(shū)定義的Ip2是電流上升前沿Ip1是電流上升后沿。所以當K=0的時(shí)候變壓器是工作在臨界模式以下的為防止計算出錯一般習慣取0.001.
斷續模式Ip就是ΔI；
得到了ΔI由--》E*T=L*ΔI得：
Lp=(Vinmin*Tonmax)/ΔI
這時(shí)候就得到了變壓器初級所需要的電感量。
選擇合適的磁芯計算匝數
關(guān)于磁芯的選擇網(wǎng)上有關(guān)于A(yíng)p法的很多計算公式。其實(shí)在做項目的時(shí)候根本沒(méi)用過(guò)一次Ap法。對于公司已有的相同功率等級的型號，可以直接參照別的型號的磁芯作為初始設計出發(fā)點(diǎn)。
要是線(xiàn)繞不下，就抬高工作頻率，骨架太空了，就選小一號的，一般經(jīng)過(guò)幾次迭代或者實(shí)驗就出來(lái)了。對于完全全新的型號，是根據經(jīng)驗估算一個(gè)初始點(diǎn)，然后經(jīng)過(guò)反復迭代得出結果的。其實(shí)對于一般的功率等級，向反激式這種拓撲，多大功率用多大磁芯，經(jīng)驗豐富一點(diǎn)的工程師都知道，可以向他們請教。
選定了磁芯后，根據規格書(shū)得到對應的Ae值，然后就可以進(jìn)行匝數計算。
由E*T=Lp*ΔI=Np*Ae*ΔB
對于斷續模式ΔB=Bmax,
對于連續模式
ΔB=Bmax*(1-K)
因為連續模式電流有一部分直流分量，對應Bmax也有一部分直流勵磁。這個(gè)一定注意，連續模式要是直接用Bmax來(lái)計算匝數匝數就會(huì )算少所以很容易就會(huì )飽和了。
有關(guān)Bmax的取值，對于常見(jiàn)的PC40/PC44材料，保證在最?lèi)毫庸ぷ鳡顟B(tài)下，不要超過(guò)0.38。計算的時(shí)候，一般選取0.28-0.32之間，假如在極限條件下抓到飽和波形，可以抬高一點(diǎn)頻率。
上面公式是計算斷續模式匝數的。
ΔB=Bmax，
對于連續模式，上面式子一定要修改為：
ΔB=Bmax*(1-K)
要不然計算出的匝數偏小，動(dòng)態(tài)情況下很容易就飽和了。
計算氣隙長(cháng)度
公式推導比較簡(jiǎn)單的，具體的可以自行百度。安培環(huán)路定則還有做電源的倆最基本的公式消元法就OK了。
上面做了近似，近似所有的磁場(chǎng)能量都儲存在氣隙里面，因為磁芯的磁導率很高，氣隙的磁場(chǎng)強度是磁芯的幾時(shí)到幾百倍，所以，近似磁芯為磁路短路，磁回路長(cháng)度近似為氣隙長(cháng)度。
計算次級匝數
注意合理匝數取整。這個(gè)結合自己項目實(shí)際情況，取整后，變比會(huì )有所變化，Dmax也會(huì )有所變化，所以需要用取整后的參數進(jìn)行核算Bmax。
對取整以后的變壓器參數進(jìn)行反向核算
因為對變壓器進(jìn)行了匝數取整變比也就成了一個(gè)確定值。Vinmin已知，變比n已知。
上面的公式我不推導了還是利用伏秒積平衡原理。
變壓器初級電流我們在確定初級電感量的時(shí)候，是使用平均值反推出峰值，但是，由于變壓器繞組主要損耗是線(xiàn)電阻損耗，電流在電阻負載上的功耗計算，需要有效值電流。反激式工作電流波有兩種狀態(tài)，斷續模式與連續模式。
兩種波形有各自的有效值電流計算公式
我只是很久以前推到過(guò)趙修科老師書(shū)上有自己可以去參考一下
上圖是斷續模式的計算公式
計算次級電流有效值
反激式初級次級工作電流是對應的，初級連續，次級也是連續，初級斷續，次級也是斷續的，因為初次級共用的是同一個(gè)磁芯。
上面是次級電流有效值的計算，斷續模式的，并且加入了次級電流連續或者斷續的判斷，(判斷這一步其實(shí)沒(méi)有必要，因為變壓器初級連續，次級也連續，初級斷續，次級也斷續。)
計算線(xiàn)徑
電流密度呢，一般都選取6A/mm^2。
一定要注意趨膚效應，最小占空比越小，頻率越高，趨膚效應越嚴重。特別是前級帶有PFC的反激式電源。因為考慮到成本，盡量使用600V的Mos管，所以占空比非常小，也就0.15左右，這時(shí)候，變壓器初級一定要使用多股線(xiàn)，用單根線(xiàn)的話(huà)，需要取更小的電流密度。
對于一定的電流，需要的導線(xiàn)截面積是一定的，在實(shí)際選取線(xiàn)徑的時(shí)候，要結合實(shí)際所選的骨架幾何尺寸，做合適的組合，盡量不要散繞，對于某一層繞組，單根線(xiàn)太散的話(huà)，可以選取兩根或者幾根細線(xiàn)進(jìn)行并饒，只要繞組的總截面積在計算值左右就好。
至此，與反激式變壓器相關(guān)的設計流程也就講解完畢了。
