通信用正激式DC/DC模块电源设计

3.2 电源变压器设计

单端正激式变换器变压器的设计与反激式不同，与脉冲变压器设计一样。

首先，需要确定变压器最大允许温升（Tr），这个要求可从模块电源设计的工作温度范围转换过来。如确定最大工作温度为＋55℃，那么变压器的最大温升限制在45℃是相当安全的。

其次，确定开关频率fs、最大输出功率、效率等参数。查找磁芯生产厂家的产品数据,在磁芯材质特性一栏，选出在此工作频率下有较小损耗因子的材质号。根据计算方法及机械尺寸要求选出磁芯形状和大小。作为一般性的计算有：

（1）初级匝数Np



式中：D——在Ui输入电压下的占空比；

Bm——最大磁感应强度（高斯）；

Br——剩磁感应强度（高斯）；

Ae——磁芯有效截面积（平方厘米）；

f——开关频率（Hz）；

Ui——施加在初级绕组上的电压幅值。

（2）初级电感量

初级电感量即Lm（磁化电感），此电感量越大越好，但是在保证磁芯不致饱和的前提下，Lm=(Ui×ton)/Im,Im为磁化电流，此电流越小越好，Im一般取（10～20）％IP(初级最大峰值电流)。

（3）次级匝数Ns



式中：Ui(min)——最小输入电压；

UMOSFET——场效应管上的电压降；

Ud——输出二极管的压降；

Dmax——最大占空比。

（4）初次级线径

在高频下，由于趋肤效应会使绕组等效电阻值增大。为此需要计算穿透深度Δ



式中:f——开关频率（Hz）；

km——与材料和温度有关的系数。

选择线径小于2.5×Δ的铜线或铜箔比较合适。并联根数或铜箔截面积取决于电流密度值，一般选取范围为(2～5)A/mm2

（5）绕线方法

要求尽可能采用“三明治绕法”降低漏感值，以达到无需使用换位绕组的目的。

4 测试数据

测试的数据如表1、表2、表3所示。
表1 各种不同输入电压情况（满载时）



表2 各种不同输入电压情况（半载时）



表3 各种不同输入电压情况（空载时）



5 测试线路图

测试线路如图3所示。



6 样图及说明

图4为该电路原理的应用。V2是MOTOROLA生产的Udsr为100V、Rds(on)为0.25Ω、DPAK封装的场效应管。V3是ROHM生产的SOT?89封装的三极管，L1的电感量为4.2μH±10％。C9、C10、C11是贴片陶瓷电容。如果在输入电压范围、负载范围内某一点发生振荡，可调整R16、C13、R4、C1的值来消除它。本例选用的工作频率是750kHz。选用的磁芯型号是PHILIPS的EFD15-3F3-Z，根据电感系数自己开出适当气隙。该电路既提高了工作频率，减小了体积，降低了成本，效率却没有降低。经过简单的电路改变，可设计出3.3V/8A、 5V/8A、隔离和非隔离DC/DC变换器来。