開關電源原理與設計（連載二十三）反激式開關電源變壓器參數(shù)的計算

0.2.反激式開關電源變壓器參數(shù)的計算

反激式開關電源變壓器的參數(shù)計算與正激式開關電源變壓器的參數(shù)計算相比，除了變壓器初級線圈的匝數(shù)和伏秒容量，變壓器初、次級線圈的匝數(shù)比，以及變壓器各個繞組的額定輸入或輸出電流或功率以外，還需要特別注意考慮變壓器初級線圈的電感量。

反激式開關電源變壓器對初級線圈的電感量要求，與正激式開關電源變壓器對初級線圈的電感量要求，幾乎完全不同。

對于正激式開關電源變壓器對初級線圈電感量的要求，如果不考慮變壓器初級線圈本身的電阻損耗，以及變壓器的體積和成本，則初級線圈的匝數(shù)是越多越好，電感量也是越大越好;而反激式開關電源變壓器對初級線圈的電感量要求，則要求變壓器在滿足伏秒容量的前提下，對變壓器初級線圈電感的大小也有特別要求，就是求變壓器初級線圈電感存儲的能量必須滿足向負載提供功率輸出的要求。

關于開關電源變壓器的工作原理以及參數(shù)設計后面還要更詳細分析，這里只做比較簡單的介紹。

1-7-3-2-1.反激式開關電源變壓器初級線圈匝數(shù)的計算

反激式開關電源變壓器初級線圈匝數(shù)的計算與正激式開關電源變壓器初級線圈匝數(shù)的計算方法基本相同，請參考前面“1-6-3.正激式變壓器開關電源電路參數(shù)計算”中的“2.1 變壓器初級線圈匝數(shù)的計算”章節(jié)中的內(nèi)容。

反激式開關電源變壓器初級線圈的最少匝數(shù)與(1-95)式完全相同，即：

式中，N1為變壓器初級線圈N1繞組的最少匝數(shù)，S為變壓器鐵心的導磁面積(單位：平方厘米)，Bm為變壓器鐵心的最大磁感應強度(單位：高斯)，Br為變壓器鐵心的剩余磁感應強度(單位：高斯)，Br一般簡稱剩磁，τ = Ton，為控制開關的接通時間，簡稱脈沖寬度，或電源開關管導通時間的寬度(單位：秒)，一般τ取值時要留預留20%以上的余量，Ui為工電壓，單位為伏。式中的指數(shù)是統(tǒng)一單位用的，選用不同單位，指數(shù)的值也不一樣，這里選用CGS單位制，即：長度為厘米(cm)，磁感應強度為高斯(Gs)，磁通單位為麥克斯韋(Mx)。

(1-120)式中，Ui×τ 為變壓器的伏秒容量，即：伏秒容量等于輸入脈沖電壓幅度與脈沖寬度的乘積，這里我們把伏秒容量用US來表示。伏秒容量US表示：一個變壓器能夠承受多高的輸入電壓和多長時間的沖擊。在一定的變壓器伏秒容量條件下，輸入電壓越高，變壓器能夠承受沖擊的時間就越短，反之，輸入電壓越低，變壓器能夠承受沖擊的時間就越長;而在一定的工作電壓條件下，變壓器的伏秒容量越大，變壓器鐵心中的磁感應強度就越低，變壓器的鐵芯就更不容易飽和。變壓器的伏秒容量與變壓器的體積以及功率無關，而只與磁通的變化量有關。

必須指出Bm和Br都不是一個常量，當流過變壓器初級線圈的電流很小時，Bm是隨著電流增大而增大的，但當電流再繼續(xù)增大時，Bm將不能繼續(xù)增大，這種現(xiàn)象稱磁飽和。變壓器要避免工作在磁飽和狀態(tài)。為了防止脈沖變壓器飽和，一般開關變壓器都在磁回路中留一定的氣隙。由于空氣的導磁率與鐵心的導磁率相差成千上萬倍，因此，只要在磁回路中留百分之一或幾百分之一的氣隙長度，其磁阻或者磁動勢將大部分都落在氣隙上，因此磁心也就很難飽和。

在沒有留氣隙的變壓器鐵心中的Bm和Br的值一般都很高，但兩者之間的差值卻很小;留有氣隙的變壓器鐵心，Bm和Br的值一般都要降低，但兩者之間的差值卻可以增大，氣隙留得越大，兩者之間的差值就越大，一般Bm可取1000~4000高斯，Br可取500~1000。

反激式開關電源變壓器鐵芯的氣隙要求比正激式開關電源變壓器鐵芯的氣隙大，這是因為反激式開關電源的輸出功率，對變壓器初級線圈的電感量有要求。

順便指出，變壓器鐵芯的氣隙留得過大，變壓器初、次級線圈之間的耦合系數(shù)會降低，從而使變壓器初、次級線圈的漏感增大，降低工作效率，并且還容易產(chǎn)生反電動勢把電源開關管擊穿。