一款I(lǐng)C開關(guān)電源的反激式變壓器設(shè)計方案（二）

4）變壓器結(jié)構(gòu)

　　對于反激變壓器的結(jié)構(gòu)有兩種主要的設(shè)計方法，它們是：

　　1〕邊沿空隙法（Margin Wound）-方法是在骨架邊沿留有空余以提供所

　　需的漏電和安全要求。

　　2〕3層絕緣法（Triple Insulated）-次級繞組的導線被做成3層絕緣

　　以便任意兩層結(jié)合都滿足電氣強度要求。

　　安全要求、漏電和電氣強度要求以適當?shù)臉藴柿谐?，例如對于ITE,在美國包含于UL1950中，在歐洲包含于EN60950（IEC950）。5-6mm的漏電距離通常就足夠了，因此在邊沿的應(yīng)用中初、次級間通常留有2.5-3mm的空間。圖5給出邊沿空隙法結(jié)構(gòu)和3層絕緣法結(jié)構(gòu)。邊沿空隙法結(jié)構(gòu)是最常用的類型。邊沿空隙法結(jié)構(gòu)由于材料成本低具有很高的性價比。3倍絕緣法結(jié)構(gòu)變壓器體積可以做的很小，因為繞組可以利用骨架的全部寬度，邊沿不需要留空隙，但是材料成本和繞組成本比較高。

　　圖5 a）給出邊沿空隙法結(jié)構(gòu)，此例中邊沿空間由被切割成所想要邊沿寬度的帶子實現(xiàn)，這種帶子通常需要1/2爬電距離（如6mm爬電距離時為3mm）。邊沿帶子繞的層數(shù)與繞組高度相匹配。磁芯的選擇應(yīng)是可利用的繞組寬度至少是所需爬電距離的2倍以維持良好的耦合和使漏感減到最小。初級繞組是骨架中的第一個繞組，繞組的起始端（和初級緊密相連）是和IR40xx的漏極引腳相連的末端。這就使通過其它繞組使最大電壓擺動點得到保護。進而使能耦合到印制板上其它元件的EMI最小。

　　如果初級繞組多于一層，在兩繞組層之間應(yīng)放置一個基本的絕緣層（切割成充滿兩邊余留之間寬度），可以減小兩層之間可能出現(xiàn)的擊穿現(xiàn)象，也能減小兩層之間的電容。另一絕緣層放在初級繞組的上面，輔助繞組在此絕緣層之上。在輔助繞組上放置3層膠帶（切割成充滿整個骨架寬度）以滿足初、次級之間的絕緣要求。

　　在此層之上放置另一邊沿空隙，次級繞在它們之間，所以在初、次級之間就有6mm的有效爬電距離和完全電壓絕緣。最后在次級繞組上纏3層膠帶（整個骨架寬度）以緊固次級繞組和保證絕緣。

　　                    圖5邊沿空隙法和3層絕緣法類型的變壓器結(jié)構(gòu)

　　圖5 b）給出3層絕緣法結(jié)構(gòu)。可以看出初級充滿整個骨架寬度，和輔助繞組之間僅有一層膠帶，在輔助繞組上纏一層膠帶以防止損壞次級繞組導線的3倍絕緣層。次級繞組纏在其上，最后纏一單層膠帶進行保護。注意繞線和焊接時絕緣不被損壞。

　　4.1）變壓器材料

　　鐵芯

　　有許多廠家的鐵芯可被用作反激變壓器。下面的材料適合使用：

　　TDK-PC40或PC44材質(zhì)

　　飛利蒲-3C85、3C90或3F3

　　西門子-N27或N67

　　有許多形狀的磁芯可用但反激變壓器一般用E形磁芯，原因是它成本低、易使用。其它類型磁芯如EF、EFD、ETD、EER和EI應(yīng)用在有高度等特殊要求的場合。RM、。toroid和罐形磁芯由于安全絕緣要求的原因不適合使用。低外形設(shè)計時EFD較好，大功率設(shè)計時ETD較好，多路輸出設(shè)計時EER較好。

　　骨架

　　對骨架的主要要求是確保滿足安全爬電距離，初、次級穿過磁芯的引腳距離要求以及初、次級繞組面積距離的要求。骨架要用能承受焊接溫度的材料制作。

　　絕緣膠帶

　　聚酯和聚酯薄膜是用作絕緣膠帶最常用的形式，它能定做成所需的基本絕緣寬度或初、次級全絕緣寬度（例如3M#1296或1P801）。邊沿膠帶通常較厚少數(shù)幾層就能達到要求，它通常是聚酯膠帶如3M#44或1H860.

　　勵磁導線

　　勵磁導線的護套首選尼龍/聚亞安酯，它在和熔化的焊料接觸時阻燃，這樣就允許變壓器浸泡在焊料鍋中。不建議使用標準的瓷釉導線，由于在焊接前要剝?nèi)ソ^緣層。

　　3層絕緣導線

　　在3層絕緣結(jié)構(gòu)中次級繞組導線使用3層絕緣導線，和勵磁導線相似主導線是單芯，但是它有不同3個絕緣層，即使三層中任意兩層接觸都滿足絕緣要求。

　　護套

　　邊沿空隙結(jié)構(gòu)變壓器繞組的首、尾端需要護套。護套必須經(jīng)相關(guān)安全機構(gòu)認證至少有0.41mm壁厚以滿足絕緣要求，由于熱阻要求通常使用熱縮管，要確保在焊接溫度時不被熔化。

　　浸漆

　　通常使用浸漆鎖定繞組和磁芯間的空間，可以防止噪聲和濕汽進入變壓器。它有助于提高耐壓能力和熱傳導性能。然而這是一個很幔的步驟。

　　4.2）繞線方式

　　C型繞線

　　這是最常用的繞線方式。圖6）示出有2層初級繞組的C型繞線。C型繞線容易實現(xiàn)且成本低，但是導致初級繞組間電容增加?？梢钥闯龀跫墢墓羌艿囊贿吚@到另一邊再繞回到起始邊，這是一個簡單的繞線方法。

　　Z型繞線

　　圖7）示出有2層初級繞組的Z型繞線方式?？梢钥闯鲞@種方法比C型繞線復雜、制造價格較貴，但是減小了繞組間的電容。

　　4.3）繞組順序

　　初級繞組一般繞在最里層這樣能使每匝長度最小，并能減小初級電容。如前面討論的把初級繞組放在最里層的方式可以使它受到其它繞組的保護，減小耦合到印制板上其它元件的噪音。通過使繞組的始端（初級最里層的末端）成為和IR40xx的漏極相連的末端也可以減小耦合噪音，該連接點（具有最大電壓波動）也受到其它繞組的保護。在初級繞組兩層之間纏一層膠帶對初級繞組的電容（作為四個要素中之一盡可能減小它）有很大影響。

　　輔助繞組和次級繞組的放置依賴于所用的調(diào)節(jié)方式。如果是次邊調(diào)節(jié)則次級繞組在最外層，相反輔助繞組調(diào)節(jié)則它在最外層。邊沿空隙設(shè)計時為了減小所需邊沿和絕緣層數(shù)把次級繞組作為最外層。如果輔助繞組作為最外層繞組對初級的耦合將減弱，對次級的耦合將增強，改善了輸出調(diào)節(jié)性能，同時通過漏電感減小了輔助源電容的峰值充電電流。

　　4.4）多路輸出

　　高功率的多路輸出設(shè)計相對初級繞組來說次級應(yīng)當是閉合的，能夠減小漏電感和確保最佳耦合。次級應(yīng)盡可能的充滿可繞線的寬度，這樣如前面所討論的使多路次級制作較容易，它也改善了高頻時導線使用率。

　　使用前面所講的次級疊加技術(shù)能夠改善輔助輸出的負載調(diào)節(jié)性能，減小次級總匝數(shù)和骨架引腳數(shù)。[!--empirenews.page--]

　　4.5）漏電感

　　變壓器結(jié)構(gòu)對初級繞組的漏電感有很大影響。漏電感會導致MOSFET關(guān)斷時產(chǎn)生感應(yīng)電壓，使漏電感最小能夠降低感應(yīng)電壓和降低甚至不需要初級緩沖電路。

　　變壓器繞組的頂部互相之間應(yīng)同軸以便使耦合最強，減小漏電感。由于此原因不使用平板和分段骨架。

　　另一把初級繞組分開繞制的方法也可以減小漏電感（圖8）。分開的初級繞組是最里邊第一層繞組，第二層初級繞在外邊。這需要骨架有空余引腳讓初級繞組的中心點連接其上，但是對改善耦合有意義。

　　5）變壓器磁芯類型

　　圖9）示出可用作反激變壓器的不同類型磁芯。

　　圖9）反激電源變壓器磁芯類型

　　磁芯類型的選擇主要受尺寸限制。EFD和EPC磁芯應(yīng)用在需要低外形的場合，應(yīng)用垂直或水平骨架E、EE和EF磁芯較好。ETD和EER磁芯通常較大，但有較大的繞線區(qū)域，它們對大功率或多路輸出設(shè)計有顯著的好處。

　　謹記邊沿空隙類型的變壓器比3層絕緣類型的變壓器需要較大的磁芯以便邊沿空間。下面的磁芯表有助于磁芯尺寸和類型的選擇。

　　6）線規(guī)表

　　線規(guī)表對于計算是一個良好的開始，但是要從生產(chǎn)商處查對由于不同絕緣厚度所用導線的實際外徑。此表包含標準單層絕緣勵磁導線外徑，不包括3層絕緣導線，詳細資料查閱供應(yīng)商。

　　-工作溫度等級（例如，等級A=105°C）