反激变压器设计思路与分析

图2

F1：保险管的寿命受输入浪涌电压和浪涌电流的双重影响，应该尽可能采用慢恢复型保险管，一般是按照最大输入电流的两至三倍选取。AC输入时，浪涌电压的影响可能要严重些。电池输入（低压），如果输入端抑制不足，浪涌电流对保险管的影响可能要严重些。AC输入时，在工业场合，浪涌电压也远比民用场合严重，这时防雷器件（参数及结构配置）的设计对保险管的影响尤其突出，必要时还要采用双（三）保险。相关设计过程可以参考专门针对防雷电路、浪涌电流抑制电路的设计文献。单保险管要接在L线上，且玻璃管引线封装最好增加一层热缩套管，并且在PCB板上标明容量。

RT1：热敏电阻的主要作用是抑制输入浪涌电流，RT1过大，发热严重。RT1过小，可能会影响到保险管和输入电解电容的寿命。输入冲击电流一般是硬性指标，选择RT1时一定要仔细的核实最大冲击电流限制值，如果没有给出这项要求，可以参考同等功率级别的其他类型产品。在全密封条件下，RT的发热可能会非常严重。另外，如果产品要求低温启动测试，RT阻值会变得相当大，很可能导致产品无法正常起机。

X电容：60W的产品，采用0.47uF的X电容，比较保险。换句话说，30W的产品，应该采用0.22uFX电容，120W的产品采用1uF的X电容。尽管这种方法没有什么科学依据，但是确实屡试不爽。如果喜欢比较有挑战性的工作，那就另当别论了。X电容与Y电容不同，X电容容量大一点也不会让其他地方变得更加恶劣。在成本不是主要因素的情况下，对自己好一点，多留条活路。另外，在图2中，绝大部分人并不认可C4作用，此处存在了很大争议性。

Y电容：Y电容的配置有两个的，也有四个的；有102的，也有222、472的，有串磁珠的，也有串电阻的，只要EMI都能过，只要泄露电流没超就都OK.总之五花八门，千奇百怪。这也反映出人们内心对于Y电容充满深深的恐惧。其实Y电容并没有错，性能也较为优良，罪魁祸首都在于磁性材料（共模电感、变压器）及接地方式，后续分析。

MOV1：压敏电阻的计算方式并没有统一标准，一旦对实际情况估算错误（击穿电压偏低），反而会对产品造成严重的危害。在防雷要求不高的民用产品中，一般采用14K471居多，工业场合一般都在500V以上，如14K511，14K561等等。如果你不了解产品的真实用电环境（非居民小区用电），要尽量避免使用500V以下的压敏电阻。不同的行业，采取的防雷措施不尽相同，这一点一定要认真仔细的研究，特别是与多个保险管的配置方面。另外，配置防雷管后，耐压测试时往往会出现误动作，这也是让人头痛的问题。MOV1需要增加热缩套管。

DB1：小功率产品，选型比较简单。从散热的角度考虑，宽范围60W产品，整流器的最低规格不应该低于2A.在成本不苛刻的条件下，一般采用4A即可。

对于某些特殊场合，如存在瞬态高浪涌电压，整流器的规格应该进一步增大。有种情况很少见（但确实有存在），有部分工程师选择输入电解电容时，会选择超大的容量（可能是量不大，又是自家用），而浪涌抑制（热敏）电阻的规格却特别小。这时候强大的冲击电流会对保险管和整流器形成致命的威胁。专业的电源制造公司不会出现这种情况，而非专业制造商，在开发系统配套产品时，由于开发人员经验不足，又缺乏严谨的测试规范，而忽略这些潜在的隐患。

共模电感：上面分别给出了三种配置：

方案①，这种配置比较多。我们经常看到的情况是：前级一个￠8～￠16的小磁环（30～1000uH），后级采用一个￠20～￠25的大磁环（15～30mH），前级作用在高频，后级低频，高低搭配刚好合适。

方案②，这种情况也较为常见，前后两个一模一样的共模线圈，非常美观。采用这种配置时，为了保证较好的滤波效果（降低分布电容），每一级的电感量（匝数）不能太高。这样不仅会降低共模电感的分布电容，绕制工艺也会相对简单，而且美观，就是成本较高。

方案③，一般对EMI要求较低的产品较多使用，低成本EE型共模电感最为常见。部分对成本要求苛刻的产品中，不少人也会采用单个￠18～25左右的磁环来设计，这需要开发人员具备足够的经验及技巧。共模电感的材质、形状、绕制工艺对滤波效果影响较大，而且EMI滤波元件配置与整机结构也有很大的关系。很多人不知道如何去计算共模电感值，下面是一种参考方法（适用于中小功率）。

100KHZ--30mH

1.0MHZ--3.0mH

10MHZ--300uH

100MHZ--30uH

5.0MHZ--600uH

30MHZ--100uH

在传导测试时，3*F、1MHZ、5MHZ、20～30MHZ这四个点容易出问题。

注：

1、这种方法，只具有规律性，而没有科学性；

2、共模电感的材质、形状、绕制工艺对其滤波效果影响非常大；

3、共模电感不会饱和（对称绕制），但会产生较高的浪涌电压；

4、共模磁环，最好只绕两层，在磁环绕制工艺方面建议多下点功夫；

5、共模滤波的设计原则是如何让其更有效；

压敏电阻的计算需要考虑到输入阻抗（热敏电阻、差模电感、共模电感）、保险管容量、CIN大小等等多种因素。（特别是很多产品的保险管并不是单纯的熔丝，而且压敏电阻也并不一定是刚好在FUSE之后。而且L-N与L、N-PE测试时，需要分别考虑其影响。）

EMC中的四级只是一个测试标准，没办法去量化计算，符不符合要求，应该取决于以下四点：

1、输出电压有没有跌落（保护）现象；

2、产品会不会损坏；

3、保险管是否存在严重的损伤；

4、共模电感的飞弧控制措施；

Cin、Vacmin、Vdcmin之间的秘密

85～265VAC输入，12V5A输出。

①现实情况：选择100uF/400V的电解电容，估计不会引起太大争议。

②3uF/W法则：3uF﹡60W=180uF，考虑到效率因素，选择220uF.

由于Ton、Ae、Bac都可以轻松计算出来（如果定义为已知量），那么，Np的大小，完全是由Vdcmin决定的。很明显，此时Vdcmin也决定了LP的大小。而很多人的计算流程关于Vdcmin的描述比较简单，估计是受教科书的影响，准确来说是没有真正理解。

假设环境温度25℃，60W输出，85%的效率，Vdcmin计算值如下：

（Vdcmin受多种因素影响，下面的数据是采用PI公司的电子数据表格计算出来的，仅供参考）

经典、权威教材无一例外的提到：Vdcmin=Vacmin﹡1.414，实际情况并非如此，那么问题出在哪里？可以肯定的是，这些教材在Vdcmin计算问题上，犯错的可能性较小。好多人设计产品时，不假思索的引用Vac*1.414，而从来不顾虑到Cin容量的大小。

Vdcmin=Vacmin﹡1.414

成立的前提条件是--必须定义合理的纹波电压百分比。（纹波电压百分比=Vdcmax-Vdcmin/Vdcmax；Vdcmax=Vacmin*1.414）

换句话税，Cin必须满足Vdcmin，否则公式不成立。这也是Cin在宽范围输入时选取3uF/W，窄范围输入选取1uF/W的由来。说句题外话，很多12V5A的适配器，采用100uF的电解电容，但是其输入电压范围却是100～265VAC，会是这个原因吗？

Cin选取法则：

1、宽范围输入3uF/W，窄范围输入1uF/W；

2、宽范围输入，确保纹波电压不高于15%（即保证Vdcmin≈100V）；

窄范围输入，确保纹波电压不高于20%（即保证Vdcmin≈200V）；

3、如果Vdcmin不足，增大Cin容量，直至纹波电压满足要求；

4、如果考虑到寿命因素，Cin需要在此基础上进一步增大；

5、Cin的容量受低温的影响非常明显，此时Cin需要在此基础上进一步增大；

6、Cin也有纹波电流限制的要求，但关注较少。

7、如果不晓得如何计算Vdcmin，也没有安装软件，那就拿起示波器去实测吧！要求低温工作时，更应该如此。