反激变压器优化设计之一

变压器设计考量

AP法则

1、多大窗口面积Aw可以保证变压器线圈绕制且安全距离充足？

2、多大磁芯有效截面积Ae可以保证变压器最大功率下也不饱和？

3、AP值定义为Aw和Ae的乘积，满足AP值的磁芯及配套骨架为可用变压器:

变压器匝比n和初级感量Lp

变压器匝比n影响Q1的Vds电压、D1的Vrr电压，并受最大占空比限制

初级感量Lp影响变换器工作模式：

• 当Lp=Lbcm,芯片工作在BCM模式；
• 当Lp>Lbcm,芯片工作在CCM模式；
• 当Lp

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磁通密度

** 1.反激变压器有变压和储能双重作用：**

当Q1导通则D1截止，变压器储能能量于初级电感Lp中；当Q1截止则D1导通，变压器向次级负载释放能量；

** 2.由于反激变换器多基于峰值电流控制，** 因而Ipmax由控制芯片通过CS电阻限定；

** 3.变压器磁化曲线在第一象限：**

为防止变压器饱和，磁芯需开气隙，使得最大磁通密度Bm

电流增量

最大原边电流

最大磁通密度

磁化曲线

电流密度

1.电流密度定义为流过线圈电流有效值除以线圈截面积。电流密度越小，变压器线圈的发热则越小。

2.Krp因子统一了反激变换器的任意模式的优化分析:Krp因子越小，变压器原副边的电流峰值及有效值越小。不同工作模式下，反激变压器工作电流波形差异较大,通过Krp因子可简化计算。

趋肤效应、临近效应

1.趋肤效应： 高频电流流过导体时，越靠近导体表面电流密度越大，越靠近导体中心电流密度较小，结果使导体损耗增加。导线中电流密度从表面到中心按指数规律下降，工程上定义表面下穿透深度以内流导线全部电流。

导体穿透深度@20℃

铜导体穿透深度@100℃

2.邻近效应： 当高频电流在两导体中彼此反向流动，电流会集中于导体邻近侧流动。

共模噪声

由于反激电源内部的高频干扰源电流方向不同，可通过优化设计变压器使干扰相互抵消：当共模平台电压向上则增加屏蔽圈数，向下则减少屏蔽圈数，直至共模平台电压控制在2V以内。

变压器寄生电容分析模型

共模噪音分析模型

共模噪音波形

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