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学习课程
授课教师
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陆冰

德州仪器系统工程师德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）

陆冰博士于2006年从弗吉尼亚理工及州立大学获得博士学位并加入德州仪器，专注于AC/DC及隔离DC/DC控制芯片的研发及技术支持。参与并领导了各类电源控制芯片的研发，包括PFC，LLC，同步整流，反激电路，全桥及半桥控制芯片。现为高电压控制器系统工程师及德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）。

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反激变压器设计

3

课程介绍

反激变换器

总章节：9
课程时长：01:40:01

由于元器件数量少，成本低，反激变换器（Flyback）被广泛应用在小功率AC/DC及DC/DC中。在这章课程中，我们对反激变换器的基本工作原理，及不同的工作模式进行了分析。在基本工作原理的基础之上，通过分析电路中的寄生震荡，我们讲解了吸收电路的设计。在普通反激电路的基础上，我们介绍了有源钳位反激电路，它能够实现软开关，回收漏感能量，提高电源效率。另外，我们还讨论了反激电路的控制方式，包括原边反馈和副边反馈。最后，给出了反激电路设计的步骤及举例。

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陆冰

德州仪器系统工程师德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）

陆冰博士于2006年从弗吉尼亚理工及州立大学获得博士学位并加入德州仪器，专注于AC/DC及隔离DC/DC控制芯片的研发及技术支持。参与并领导了各类电源控制芯片的研发，包括PFC，LLC，同步整流，反激电路，全桥及半桥控制芯片。现为高电压控制器系统工程师及德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）。

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00:00

设计指标

设计变压器需要总结设计指标，包括基本指标、输入输出和变压器的参数。以反激变换器为例，其拓扑结构是QR反激，最大输出功率为10W，最高开关频率为140kHz。输入电压范围为85V AC或76V DC到265V AC或375V DC。原边峰值电流为1.155A，副边的电流有效值为5.382A。辅助绕组的输出电压为16V，输出电流为50mA。

设计变压器需要总结设计指标，包括基本指标、输入输出和变压器的参数。以反激变换器为例，其拓扑结构是QR反激，最大输出功率为10W，最高开关频率为140kHz。输入电压范围为85V AC或76V DC到265V AC或375V DC。原边峰值电流为1.155A，副边的电流有效值为5.382A。辅助绕组的输出电压为16V，输出电流为50mA。

01:37

变压器磁芯选择

变压器的磁芯选取可以基于截面积和窗口面积的乘积来计算。不同的开关频率下，选取磁通密度的规则不同：频率较低时选取饱和磁密，频率较高时考虑磁通变化率。计算变压器参数时要注意单位的使用，例如L是亨利（H），IPPK是安培（A），B max是特斯拉（T）。使用磁芯的饱和磁密时要留取足够的余量。与电流密度相关的参数可以用公式计算，如K1和K2是与电流密度相关的系数。

变压器的磁芯选取可以基于截面积和窗口面积的乘积来计算。不同的开关频率下，选取磁通密度的规则不同：频率较低时选取饱和磁密，频率较高时考虑磁通变化率。计算变压器参数时要注意单位的使用，例如L是亨利（H），IPPK是安培（A），B max是特斯拉（T）。使用磁芯的饱和磁密时要留取足够的余量。与电流密度相关的参数可以用公式计算，如K1和K2是与电流密度相关的系数。

04:20

变压器磁芯计算

根据对话内容，由于最高开关频率为140kHz，选择3F3铁氧体材料比较合适。根据低频面积乘积公式，可以计算出变压器的面积乘积。在公式中，L等于190.918乘以10的负6次方亨利（H），IPPK等于1.155安培（A），NIPRS等于0.425，NB max等于0.15特斯拉（T）。饱和磁密应大于这个值，并需要留有足够的余量。计算结果表明，选择EFD20形状的磁芯，其窗口面积为27.7平方毫米，截面积为31平方毫米，面积乘积为859平方毫米的二次方（或859 × 10^6 平方微米），大于所需的310平方毫米的二次方（或310 × 10^6 平方微米）。

根据对话内容，由于最高开关频率为140kHz，选择3F3铁氧体材料比较合适。根据低频面积乘积公式，可以计算出变压器的面积乘积。在公式中，L等于190.918乘以10的负6次方亨利（H），IPPK等于1.155安培（A），NIPRS等于0.425，NB max等于0.15特斯拉（T）。饱和磁密应大于这个值，并需要留有足够的余量。计算结果表明，选择EFD20形状的磁芯，其窗口面积为27.7平方毫米，截面积为31平方毫米，面积乘积为859平方毫米的二次方（或859 × 10^6 平方微米），大于所需的310平方毫米的二次方（或310 × 10^6 平方微米）。

05:39

变压器的匝数和气隙的计算

根据选定的磁芯，可以计算出变压器的匝数和气隙原边的匝数。其中，电感的定义可以用来计算原边的匝数为47.4，原边的匝数为48，副边的匝数为4。最后，可以使用电感的定义计算气息的大小为0.029个毫米。

根据选定的磁芯，可以计算出变压器的匝数和气隙原边的匝数。其中，电感的定义可以用来计算原边的匝数为47.4，原边的匝数为48，副边的匝数为4。最后，可以使用电感的定义计算气息的大小为0.029个毫米。

06:38

变压器导线的选择

根据电流密度计算导线的截面积，公式为截面积 = 电流 / 电流密度。检查铜线在开关频率下的肌肤深度，并确保工作温度不超过100摄氏度。选择导线的直径小于或等于两倍的肌肤深度，并满足截面积的要求。如果所需的截面积大于单根导线的截面积，需要使用多股线并绕。选择导线半径小于肌肤深度的26号（AWG）线作为原边的导线。

根据电流密度计算导线的截面积，公式为截面积 = 电流 / 电流密度。检查铜线在开关频率下的肌肤深度，并确保工作温度不超过100摄氏度。选择导线的直径小于或等于两倍的肌肤深度，并满足截面积的要求。如果所需的截面积大于单根导线的截面积，需要使用多股线并绕。选择导线半径小于肌肤深度的26号（AWG）线作为原边的导线。

08:06

副边导线的选择

计算副边导线的有效值电流时，需要考虑电流密度和截面积。在140kHz的开关频率下，选择导线的直径应小于或等于两倍的集肤深度，并满足截面积要求。如果所需的截面积大于单根导线的截面积，可以选择多股并绕在一起。选择导线时需要考虑成本和损耗之间的折中。最后计算窗口面积的利用率，检验窗口是否能够容纳绕组。

计算副边导线的有效值电流时，需要考虑电流密度和截面积。在140kHz的开关频率下，选择导线的直径应小于或等于两倍的集肤深度，并满足截面积要求。如果所需的截面积大于单根导线的截面积，可以选择多股并绕在一起。选择导线时需要考虑成本和损耗之间的折中。最后计算窗口面积的利用率，检验窗口是否能够容纳绕组。

09:13

检查窗口面积

讲解了反激变压器的设计方法。其中，原边绕组的截面积等于原边的匝数乘以导线的截面积，副边绕组的截面积等于副边的匝数乘以副边导线的截面积。窗口的利用率等于所有导线的总截面积除以窗口面积，计算结果为0.282。窗口的利用率应该小于30%至50%，以满足绕线空间的要求。由于导线占据大部分体积，因此窗口利用率应保持在30%至50%以下。

讲解了反激变压器的设计方法。其中，原边绕组的截面积等于原边的匝数乘以导线的截面积，副边绕组的截面积等于副边的匝数乘以副边导线的截面积。窗口的利用率等于所有导线的总截面积除以窗口面积，计算结果为0.282。窗口的利用率应该小于30%至50%，以满足绕线空间的要求。由于导线占据大部分体积，因此窗口利用率应保持在30%至50%以下。

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设计指标

设计变压器需要总结设计指标，包括基本指标、输入输出和变压器的参数。以反激变换器为例，其拓扑结构是QR反激，最大输出功率为10W，最高开关频率为140kHz。输入电压范围为85V AC或76V DC到265V AC或375V DC。原边峰值电流为1.155A，副边的电流有效值为5.382A。辅助绕组的输出电压为16V，输出电流为50mA。

设计变压器需要总结设计指标，包括基本指标、输入输出和变压器的参数。以反激变换器为例，其拓扑结构是QR反激，最大输出功率为10W，最高开关频率为140kHz。输入电压范围为85V AC或76V DC到265V AC或375V DC。原边峰值电流为1.155A，副边的电流有效值为5.382A。辅助绕组的输出电压为16V，输出电流为50mA。

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变压器磁芯选择

变压器的磁芯选取可以基于截面积和窗口面积的乘积来计算。不同的开关频率下，选取磁通密度的规则不同：频率较低时选取饱和磁密，频率较高时考虑磁通变化率。计算变压器参数时要注意单位的使用，例如L是亨利（H），IPPK是安培（A），B max是特斯拉（T）。使用磁芯的饱和磁密时要留取足够的余量。与电流密度相关的参数可以用公式计算，如K1和K2是与电流密度相关的系数。

变压器的磁芯选取可以基于截面积和窗口面积的乘积来计算。不同的开关频率下，选取磁通密度的规则不同：频率较低时选取饱和磁密，频率较高时考虑磁通变化率。计算变压器参数时要注意单位的使用，例如L是亨利（H），IPPK是安培（A），B max是特斯拉（T）。使用磁芯的饱和磁密时要留取足够的余量。与电流密度相关的参数可以用公式计算，如K1和K2是与电流密度相关的系数。

04:20

变压器磁芯计算

根据对话内容，由于最高开关频率为140kHz，选择3F3铁氧体材料比较合适。根据低频面积乘积公式，可以计算出变压器的面积乘积。在公式中，L等于190.918乘以10的负6次方亨利（H），IPPK等于1.155安培（A），NIPRS等于0.425，NB max等于0.15特斯拉（T）。饱和磁密应大于这个值，并需要留有足够的余量。计算结果表明，选择EFD20形状的磁芯，其窗口面积为27.7平方毫米，截面积为31平方毫米，面积乘积为859平方毫米的二次方（或859 × 10^6 平方微米），大于所需的310平方毫米的二次方（或310 × 10^6 平方微米）。

根据对话内容，由于最高开关频率为140kHz，选择3F3铁氧体材料比较合适。根据低频面积乘积公式，可以计算出变压器的面积乘积。在公式中，L等于190.918乘以10的负6次方亨利（H），IPPK等于1.155安培（A），NIPRS等于0.425，NB max等于0.15特斯拉（T）。饱和磁密应大于这个值，并需要留有足够的余量。计算结果表明，选择EFD20形状的磁芯，其窗口面积为27.7平方毫米，截面积为31平方毫米，面积乘积为859平方毫米的二次方（或859 × 10^6 平方微米），大于所需的310平方毫米的二次方（或310 × 10^6 平方微米）。

05:39

变压器的匝数和气隙的计算

根据选定的磁芯，可以计算出变压器的匝数和气隙原边的匝数。其中，电感的定义可以用来计算原边的匝数为47.4，原边的匝数为48，副边的匝数为4。最后，可以使用电感的定义计算气息的大小为0.029个毫米。

根据选定的磁芯，可以计算出变压器的匝数和气隙原边的匝数。其中，电感的定义可以用来计算原边的匝数为47.4，原边的匝数为48，副边的匝数为4。最后，可以使用电感的定义计算气息的大小为0.029个毫米。

06:38

变压器导线的选择

根据电流密度计算导线的截面积，公式为截面积 = 电流 / 电流密度。检查铜线在开关频率下的肌肤深度，并确保工作温度不超过100摄氏度。选择导线的直径小于或等于两倍的肌肤深度，并满足截面积的要求。如果所需的截面积大于单根导线的截面积，需要使用多股线并绕。选择导线半径小于肌肤深度的26号（AWG）线作为原边的导线。

根据电流密度计算导线的截面积，公式为截面积 = 电流 / 电流密度。检查铜线在开关频率下的肌肤深度，并确保工作温度不超过100摄氏度。选择导线的直径小于或等于两倍的肌肤深度，并满足截面积的要求。如果所需的截面积大于单根导线的截面积，需要使用多股线并绕。选择导线半径小于肌肤深度的26号（AWG）线作为原边的导线。

08:06

副边导线的选择

计算副边导线的有效值电流时，需要考虑电流密度和截面积。在140kHz的开关频率下，选择导线的直径应小于或等于两倍的集肤深度，并满足截面积要求。如果所需的截面积大于单根导线的截面积，可以选择多股并绕在一起。选择导线时需要考虑成本和损耗之间的折中。最后计算窗口面积的利用率，检验窗口是否能够容纳绕组。

计算副边导线的有效值电流时，需要考虑电流密度和截面积。在140kHz的开关频率下，选择导线的直径应小于或等于两倍的集肤深度，并满足截面积要求。如果所需的截面积大于单根导线的截面积，可以选择多股并绕在一起。选择导线时需要考虑成本和损耗之间的折中。最后计算窗口面积的利用率，检验窗口是否能够容纳绕组。

09:13

检查窗口面积

讲解了反激变压器的设计方法。其中，原边绕组的截面积等于原边的匝数乘以导线的截面积，副边绕组的截面积等于副边的匝数乘以副边导线的截面积。窗口的利用率等于所有导线的总截面积除以窗口面积，计算结果为0.282。窗口的利用率应该小于30%至50%，以满足绕线空间的要求。由于导线占据大部分体积，因此窗口利用率应保持在30%至50%以下。

讲解了反激变压器的设计方法。其中，原边绕组的截面积等于原边的匝数乘以导线的截面积，副边绕组的截面积等于副边的匝数乘以副边导线的截面积。窗口的利用率等于所有导线的总截面积除以窗口面积，计算结果为0.282。窗口的利用率应该小于30%至50%，以满足绕线空间的要求。由于导线占据大部分体积，因此窗口利用率应保持在30%至50%以下。

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2023-05-07 13:29:56

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