設(shè)計(jì)變壓器，就是要先選定一個(gè)工作點(diǎn)，在這個(gè)工作點(diǎn)上算，這個(gè)是最苛刻的一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是最低的交流輸入電壓，對應(yīng)于最大的輸出功率。下面我就來算了一個(gè)輸入85V到265V，輸出5V，2A 的電源，開關(guān)頻率是100KHZ。

第一步，選定原邊感應(yīng)電壓VOR

這個(gè)值是由自己來設(shè)定的，這個(gè)值就決定了電源的占空比。可能朋友們不理解什么是原邊感應(yīng)電壓，為了便于理解，我們從下面圖一所示的例子談起，慢慢的來。

圖1

圖這是一個(gè)典型的單端反激式開關(guān)電源，大家再熟悉不過了，下面分析一下一個(gè)工作周期的工作情況，當(dāng)開關(guān)管開通的時(shí)候，原邊相當(dāng)于一個(gè)電感，電感兩端加上電壓，其電流值不會(huì)突變，而線性的上升，有公式上升了的電流：

I升=VS*Ton/L

這三項(xiàng)分別是原邊輸入電壓、開關(guān)開通時(shí)間和原邊電感量。在開關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候，原邊電感放電，電感電流又會(huì)下降，同樣要尊守上面的公式定律，此時(shí)有下降了的電流：

I降=VOR*TOFF/L

這三項(xiàng)分別是原邊感應(yīng)電壓（即放電電壓）、開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間和電感量。在經(jīng)過一個(gè)周期后，原邊電感電流會(huì)回到原來的值，不可能會(huì)變，所以，有：

VS*TON/L=VOR*TOFF/L

即上升了的等于下降了的，懂嗎？好懂吧！上式中可以用D來代替TON，用（1-D）來代替TOFF。移項(xiàng)可得：

D= VOR/（VOR +VS）

此即是最大占空比了。比如說我設(shè)計(jì)的這個(gè)變壓器，我選定感應(yīng)電壓為80V，VS為90V ，則D=80/（80+90）=0.47

第二步，確定原邊電流波形的參數(shù)

邊電流波形有三個(gè)參數(shù)，平均電流，有效值電流，峰值電流。，首先要知道原邊電流的波形，原邊電流的波形如下圖所示。這是一個(gè)梯形波橫向表示時(shí)間，縱向表示電流大小，這個(gè)波形有三個(gè)值，一是平均值Iav，二是有效值I，三是其峰值Ip，平均值就是把這個(gè)波形的面積再除以其時(shí)間。如下面那一條橫線所示，首先要確定這個(gè)值，這個(gè)值是這樣算的，電流平均值：

Iav=Po/（η*VS）

因?yàn)檩敵龉β食孕示褪禽斎牍β剩缓筝斎牍β试俪暂斎腚妷壕褪禽斎腚娏鳎@個(gè)就是平均值電流。下一步求電流峰值。

為了求電流峰值我們還要設(shè)定一個(gè)參數(shù)，這個(gè)參數(shù)就是KRP，所謂KRP，就是指最大脈動(dòng)電流△IM和峰值電流Ip的比值（圖二所示），KRP的取值范圍在0和1之間。這個(gè)值很重要。已知了KRP，現(xiàn)在要解方程了，都會(huì)解方程吧，這是初一的應(yīng)用題啊，我來解一下，已知這個(gè)波形一個(gè)周期的面積S=Iav*1，這個(gè)波形的面積S等于：

S=IM*KRP*D/2+IM*（1-KRP）*D

所以有電流平均值等于上式，解出來峰值電流：

IM=Iav/［（1-0.5 KRP）*D］。

比如說我這個(gè)輸出是10W，設(shè)定效率是0.8 ，則輸入的平均電流就是：

Iav=10/0.8*90=0.138A，

我設(shè)定KRP的值是0.6，而最大值：

IM=0.138/（1-0.5KRP）.D=0.138/（1-0.5*0.6）*0.47=0.419A.

下面球電流的有效值I，電流有效值和平均值是不一樣的，有效值的定義還記得嗎，就是說把這個(gè)電流加在一個(gè)電阻上，若是其發(fā)熱和另處一個(gè)直流電流加在這個(gè)電阻上發(fā)熱效果一樣的話，那么這個(gè)電流的有效值就等于這個(gè)直流的電流值。所以這個(gè)電流的有效值不等于其平均值，一般比其平均值要大。而且同樣的平均值，可以對應(yīng)很多個(gè)有效值，若是把KRP的值選得越大，有效值就會(huì)越大，有效值還和占空比D也有關(guān)系，總之。它這個(gè)電流波形的形狀是息息相關(guān)的。我就直接給出有效值的電流公式，這個(gè)公式要用積分才能推得出來，我就不推了，只要大家區(qū)分開來有效值和平均值就可以了

如圖一所示電路，電流有效值：

所以對應(yīng)于相同的功率，也就是有相同的輸入電流時(shí)，其有效值和這些參數(shù)是有關(guān)的，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整參數(shù)，使有效值最小，發(fā)熱也就最小，損耗小。這便優(yōu)化了設(shè)計(jì)。

第三步，選定變壓器磁芯

這個(gè)就是憑經(jīng)驗(yàn)了，如果你不會(huì)選，就估一個(gè)，計(jì)算就行了，若是不行，可以再換一個(gè)大一點(diǎn)的或是小一點(diǎn)的，不過有的資料上有如何根據(jù)功率去選磁芯的公式或是區(qū)線圖，大家不妨也可以參考一下。我一般是憑經(jīng)驗(yàn)來的。

第四步，計(jì)算變壓器的原邊匝數(shù)

原邊使用的線徑。計(jì)算原邊匝數(shù)的時(shí)候，要選定一個(gè)磁芯的振幅B，即這個(gè)磁芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化區(qū)間，因?yàn)榧由戏讲妷汉螅@個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度是變化的，正是因?yàn)樽兓云洳庞辛俗儔旱淖饔茫?/p>

NP=VS*TON/SJ*B

這幾個(gè)參數(shù)分別是原邊匝數(shù)，，最小輸入電壓，導(dǎo)通時(shí)間，磁芯的橫截面積和磁芯振幅，一般取B的值是0.1到0.2之間，取得越小，變壓器的鐵損就越小，但相應(yīng)變壓器的體積會(huì)大些。這個(gè)公式來源于法拉第電磁感應(yīng)定律，這個(gè)定律是說，在一個(gè)鐵心中，當(dāng)磁通變化的時(shí)候，其會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓，這個(gè)感應(yīng)電壓=磁通的變化量/時(shí)間T再乘以匝數(shù)比，把磁通變化量換成磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化量乘以其面積就可以推出上式來，簡單吧。我的這個(gè)NP=90*4.7μS/32mm2*0.15==88.15，取整數(shù)為88匝。

算了匝數(shù)，再確定線徑。一般來說電流越大，導(dǎo)線越容易發(fā)熱，所需要的導(dǎo)線就越粗，，需要的線徑由電流有效值來確定，而不是平均值。上面已經(jīng)計(jì)算了有效值，所以就來選線。我用0.25的線就可以了，用0.25的線，其面積是0.049平方毫米，電流是0.2安，所以其電流密度是4.08。一般選定電流密度是4~10A/mm2.記住這一點(diǎn)很重要。 另外，因?yàn)楦哳l電流有趨效應(yīng)，若是電流很大，最好采用兩股或是兩股以上的線并繞，這樣效果更好。

第五步，確定次級繞組的參數(shù)圈數(shù)和線徑

記得原邊感應(yīng)電壓吧，這就是一個(gè)放電電壓，原邊就是以這個(gè)電壓放電給副邊的，看上邊的圖，因?yàn)楦边呡敵鲭妷簽?V，加上肖特基管的壓降，就有5.6V，原邊以80V的電壓放電，副邊以5.6V的電壓放電，那么匝數(shù)是多少呢，當(dāng)然其遵守變壓器匝數(shù)和電壓成正比的規(guī)律啦。所以副邊匝數(shù)：

NS=NP*（UO+UF）/VOR，

其中UF為肖特基管壓降。如我這個(gè)副邊匝數(shù)等于88*5.6/80，得6.16，整取6匝。

要算副邊的線徑，首先要算出副邊的有效值電流啦，副邊電流的波形會(huì)畫嗎，我畫給大家看一下吧，有突起的時(shí)間是1-D，沒有突起的是D，剛好和原邊相反，但其KRP的值和原邊相同的，這下知道了這個(gè)波形的有效值是怎么算的了吧？哦，再提醒一句，這個(gè)峰值電流就是原邊峰值電流乘以其匝數(shù)比，要比原邊峰值電流大數(shù)倍哦。

圖3

第六，步確定反饋繞組的參數(shù)

反饋是反激的電壓，其電壓是取自輸出級的，所以反饋電壓是穩(wěn)定的，TOP 的電源電壓是5.7到9V，繞上7匝，那么其電壓大概是6V多，這就可以了，記得，反饋電壓是反激的，其匝數(shù)比要和幅邊對應(yīng)，懂什么意思嗎，至于線，因?yàn)榱鬟^其的電流很小，所以就用繞原邊的線繞就可以了，無嚴(yán)格的要求。

第七步，確定電感量

記得原邊的電流上升公式嗎I升=VS*TON/L.因?yàn)槟阋呀?jīng)從上面畫出了原邊電流的波形，這個(gè)I升=IM *KRP，所以：

L=VS.TON/（IM*KRP）

知道了嗎，從此就確定了原邊電感的值。

第八步，驗(yàn)證設(shè)計(jì)

即驗(yàn)證一下最大磁感應(yīng)強(qiáng)度是不是超過了磁芯的允許值，有

BMAX=L*Ip/SJ*NP.

這個(gè)五個(gè)參數(shù)分別表示磁通最大值，原邊電感量，峰值電流，磁芯橫截面積，原邊匝數(shù)，這個(gè)公式是從電感量L的概念公式推過來的，因?yàn)長=磁鏈/流過電感線圈的電流，磁鏈等于磁通乘以其匝數(shù)，而磁通就是磁感應(yīng)強(qiáng)度乘以其截面積，分別代入到上面，即當(dāng)原邊線圈流過峰值電流時(shí)，此時(shí)磁芯達(dá)到最大磁感應(yīng)強(qiáng)度，這個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度就用以上公式計(jì)算.BMAX的值一般一要超過0.3T ，若是好的磁芯，可以大一些，若是超過了這個(gè)值，就可以增加原邊匝數(shù)，或是換大的磁芯來調(diào).