3.2 变压器设计考虑
在SMPS设计与制作中，变压器是一个关键性元件。对于图3所示的LCD监视器回扫式SMPS电路，变压器（T1）参数的确定根据下面的设定条件：
1）AC输入电压（Vin）范围 85～265V（频率60Hz）；
2）输出功率Po=Po1＋Po2=2A×12V＋2A×3.3V=30.6W（按30W计）；
3）变换器效率η=70％。
对于变压器设计的详细步骤在这里不准备逐一介绍，只简要说明变压器设计思路及设计考虑。
在确定变压器初级峰值电流Ipk时，首先要确定最低DC输入电压（即输入电容Cin=C103上的电压）。当SMPS在恒定输出功率上操作时，最大峰值初级电流发生在最低DC电压上。图4示出了Cin充电和放电波形。
图4 滤波电容Cin(C103)上充/放电波形
当Cin在f=120Hz下充电和放电时，在Vmin处的纹波电压ΔV最大。Cin充电峰值电压
Vmin(pk)=
×Vin(min)=
×85V=120V。
若纹波电压（峰-峰值）按不小于线路电压的20％处理，可设ΔV=20V。于是，Cin放电谷底电压Vmin=Vmin(pk)－ΔV=120V－20V=100V。Cin放电时间td可按照式（1）计算：
td=
×
（1）
将已知数据代入式（1）可得：td=6.78ms。
Cin在放电期间输入能量Ein为：
Ein=Pin·td=(Po/η)×td=(30/0.7)×6.78×10－3=0.29J
根据Ein=
·Cin·
，可得：
Cin=
=
=132μF
132μF是非标准电容。在图3所示的应用电路中，Cin（C103）选用的是82μF的铝高压电解电容器。在此种情况下，Cin放电终止电压Vmin因纹波电压的增大不再是100V。假定Cin放电时的输入能量不变，根据Ein的计算公式得到的结果是：Vmin=86V。利用该结果计算Ipk时，余量较大。
最大峰值初级电流Ipk在Vmin和最大占空比Dmax下出现。由于电流控制型SMPS的Dmax应低于50％，若选取Dmax=0.45，可得：
Ipk=
=
=2.2A
初级方均根值电流Irms可以按式（2）计算：
Irms=Ipk·
（2）
将Ipk=2.2A和Dmax=0.45代入式（2）得到
Irms=0.85A。
在大多数关于变压器初级电感量Lp的计算中，初级电流都选用Ipk。在变换器初级电感传输到次级的功率保持不变时，确定Lp时可以使用Irms，从而使Lp的计算结果有较大余量。由于FPS的固定操作频率fs=70kHz，故Lp为：
Lp=
=
=0.65mH
在Ipk、Irms和Lp等参数确定之后，通常根据面积乘积公式Ap=Ae·AW≥（Lp·Ipk·Irms×104/420·K·Bmax）1.31等来确定磁芯的选取。针对本设计实例，通过简单的计算和经验，可选用EFD3030磁芯，其有效截面积Ae=1.07cm2，窗口面积（线圈骨架绕组面积）AW=2.23cm2，最大磁通密度Bmax=0.168T。
初级绕组匝数可由式（3）计算：
Np=
（3）
将Lp=0.65×10－3H、Ipk=2.2A、Bmax=0.168T和Ae=1.07cm2代入式（3），可得：Np=79.6匝。可选取Np=80匝。
在最大占空因数Dmax上的初、次级绕组匝数比n为：
n=
=
（4）
式中：Vd为次级整流二极管的压降（选取0.6V）；
Vo为次级DC输出电压。
设12V输出次边绕组匝数为NV1，3.3V输出绕组匝数NV2，FPS偏置绕组匝数为NVCC，根据式（4）可得：
NV1=Np×
=
=13匝
同理可得：NV2=4匝，NVCC=24匝（Vcc按24V计）。
图5示出了变压器的结构，其主要参数如下：
图5 变压器结构示意图
磁芯与骨架：EFD3030；
绕组线径和匝数：
初级绕组Np（脚1→2，脚3→2）：φ0.3×1，80T(40T＋40T)，Lp=0.65mH，最大漏感为10μH；
NV1绕组（脚12→10）：φ0.3×2，13T；
NV2绕组（脚8→7）：φ0.3×4，4T；
Nvcc绕组（脚5→6）：φ0.2×2，24T
变压器绕组之间和外层用2层0.05mm厚的聚酯型薄膜隔离。
