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关键词：变压器 开关电源 铁芯 铁氧体 绕组

　　10000GS=1T，AL(电感系数)=L/N?,(L一般为Nh,N为匝数)

　　开关电源功率变压器做为开关电源中的核心器件。其主要参数性能指标的大小，它会决定整个开关电源的优劣。某种开关电源从产品研制到产品定型，期间可能会对功率变压器做多次参数修改。认识会有一个逐步深化的过程，500W半桥变换器电源的试制，其中功率变压器就经历了从实验发现问题、重新修改计算值，然后再试制样品、优化性能的反复探索过程。下面先探讨半桥式主功率变压器的一般的设计方法。

　　半桥式高频变压器磁化特性曲线工作在第一、第三象限，它的磁通变化可从-Bm到+Bm，属于对称式工作变压器。主变压器施加电压只有一半的输入 直流电压值，开关管的反向耐压较低。半桥变压器无需加气隙，在变压器原边串联隔直电容器，阻断与不平衡的伏秒值成正比的直流分量，就能平衡开关管每次不相 等的伏秒值，有效的防治偏磁现象发生。在两功率管交替开作用下，变换器原边可产生幅度约320Vp-p 的方波电压，经变压、整流、滤波输出，实现功率转换。因采用MOSFET功率管，开关频率可以达到50-100KHz。

　　1. 先估算采用EE55铁氧体铁芯的功率容量是否足够

　　EE55的心柱截面积=3.515cm2,窗口面积AQ=3.9 cm2。它的功率容量乘积AP=AexAQ=13.76。当开关频率选80KHz时，根据公式：

　　AP=AexAQ=PTx106/(2η*f*Bm *δ*Km* Kc)

　　=600x106/(2x0.8x80x103x0.15x2xx0.5x1)

　　=3.1

　　可见采用EE55铁氧体磁芯时，其功率容量足够大。按下列公式计算原边绕组匝数： NP=(VI/2)X10?/(4*f*Bm *Ae)

　　=(310/2) x10?/(4x80000x0.15 x3.5)

　　=10.1

　　NP取整数11匝。

　　也可以用导通脉冲宽度来计算：

　　NP=(VI/2)XTon/(2*Bm *Ae)=16.3

　　后来试验证明，NP取20-22匝为宜。

　　对于500W(+15V，30A)的半桥开关电源，其输出电流、电压属于较低电压，和较大电流的稳压电源。

　　2. 计算原边与副边绕组匝数比

　　有两种方法计算半桥电源变压器的原边与副边绕组匝数比：

　　NP /NS=VIN MIN/(2XVOP)

　　式中：VIN MIN 指点网最低输入直流电压值，VOP指整流滤波输出直流电压的脉冲幅值：它要考虑三个因素之和，即VO=15(1+15%)V=16.5V,二极管压降 VD=1.2V,假设滤波电感直流压降VL=0.2V,设开关电源的占空比为0.8，则有：

　　VOP=(VO+VD+VL)/0.8

　　=(16.5+1.2+0.2)/0.8

　　=22.4V

　　因此原边与副边绕组的匝数比：

　　NP /NS=VIN MIN/(2XVOP)=220/(2x22.4)=4.9≈5

　　可先按6：1来计算副边绕组匝数，并把原边匝数从11T再增加20%，取13匝：

　　NS=13/6=2.17

　　实际按原边绕组匝数为18T,副边绕组为3匝来绕制EE55磁芯变压器后，半桥变换器的开关脉冲电压波形还不错，但功率变压器的温升较高。第二 次是把原边绕组匝数增加到22匝，副边绕组用4匝，并采用两段式把副边绕组包在中间，明显降低了主功率管的关断电压尖峰，提高了半桥变换器的高频工作性 能，降低了高压开关管和变压器的温升和损耗。

　　桥式电路的“共态导通”是一个严重威胁主功率高压开关管安全的大问题，必须严加防范其发生。在驱动脉宽半个周期中的死区时间应确保稳定不变，这就要求采用性能良好的IC控制系统，并反复试验其电路实际功效。