本電路設計符合先前所決定的“電源規格範例”要求。

 

電源規格範例

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

工作溫度範圍：0～50℃

效率：80%以上

無負載時輸入功率：0.1W以下

 

輸入電壓經過濾波器，經由全波整流器DA1和C1
，進行整流和平滑化。經過整流的DC高電壓輸入至變壓器T1，再經過開關用晶體管進行開關。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。利用反饋環路控製開關晶體管Q1，並讓輸出保持穩定。電路構造大致如上所述。

 

其他的部件和電路將在後續段落繼續說明。

 

絕緣型反激式轉換器電路設計：變壓器設計（數值計算）

 

反fan激ji式shi轉zhuan換huan器qi必bi要yao的de變bian壓ya器qi設she計ji時shi，依yi據ju電dian源yuan規gui格ge，算suan出chu變bian壓ya器qi設she計ji上shang必bi要yao的de數shu值zhi開kai始shi。基ji本ben上shang利li用yong各ge自zi的de公gong式shi進jin行xing計ji算suan。變bian壓ya器qi的de相xiang關guan設she計ji信xin息xi
，會hui寫xie在zai該gai設she計ji所suo使shi用yong的deIC1的BM1P061FJ的應用備忘錄上麵
，設計時可以多參考看看。在這裏，說明電路圖的局部放大幫助大家更容易了解內容。整個電路請參照“設計範例電路”。

 

本電路圖摘錄自範例電路中的變壓器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產生VCC電壓的線圈Nd在內。

 

 

變壓器T1的設計步驟

 

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

 

 

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，來決定匝數比Np：Ns及Duty比值。基本公式和示例如下。

 

 

例如，匝數比Np：Ns為5.385、Duty(max)將是0.424。根據經驗法則，Duty（max）以低於0.5較佳。如果，計算後Duty超過0.5時，請調整VOR。

 

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

 

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

 

考慮過負載保護點的餘量，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使用經由公式①計算出來的數值。

 

 

經由上述公式
，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。
 

 

在這裏
，計算出來的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）來決定。反激式轉換器一般輸出功率，和鐵芯尺寸之間的關聯性如下表所示。在本設計範例中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範圍內。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特性來設定Np。此時，必須要滿足Bsat的條件計算公式。

 

 

對此
，Lp為249μH且繞30圈時，
 

 

經由下方公式計算出NI值。
 

 

因為已經算出AL-Value和NI，因此可以從EER28鐵芯尺寸的AL-Value-NI特性圖
，確認未超出容許範圍。如果超出範圍就必須調整Np。

 

 

⑥ 次級繞組數Ns的計算

 

在計算初級繞組之後

，繼續計算次級繞組數Ns。先前已經算出初級繞組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

 

最後計算IC1產生VCC的繞組的匝數。

 

VCC為15V，從繞組開始經由二極管D6轉換成二極管的VF，且VF_vcc為1V時，
 

 

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的數值後，再根據該規格來設計構造。

 

 

 

整篇讀起來會覺得公式非常多
，但其實已經算是較為簡單的公式
，請各位務必試著計算看看。決定大略規格後


，可以在獲得IC製造廠和變壓器廠商協助之下，繼續設計變壓器。
（來源：ROHM，作者：ROHM）