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　隨著LED照明越來越廣泛的應(yīng)用，用原有的開關(guān)電源設(shè)計方式來設(shè)計變壓器已不能滿足現(xiàn)在的要求，人們對LED照明燈具的體積，成本等提出更加嚴格的要求。為了適應(yīng)這種需求，人們開始研究新型的新型的電源設(shè)計。反激式電源變換器的優(yōu)勢是成本，簡單和容易得到多路輸出，而變換器設(shè)計的關(guān)鍵之一就是變壓器的設(shè)計，在此我們所說的變壓器不是真正意思上的變壓器，而更多的是一個能量存儲裝置。反激式變壓器在初級導(dǎo)通期間，能量存儲在磁芯中，關(guān)鍵期間存儲的能量被釋放出來到輸出端，初次級的電流不是同時流動的。

　　1 引言

　　目前比較流行的低成本，超小占用空間方案的設(shè)計基本都是采用PSR原邊反饋反激式。通過原邊反饋穩(wěn)壓省掉電壓反饋回路（如TL431和光耦等）和較低的EMC輻射省掉Y電容，不僅省成本而且省空間，得到很多電源工程師采用，這是一種新型的電源設(shè)計方式。

　　2 名詞解釋

　　2.1 初始磁導(dǎo)率μi

　　初始磁導(dǎo)率是磁芯材料的磁導(dǎo)率（B/H）在磁化曲線始端的極限值，即μi=（1/μ0）limh->0B/H。

　　式中μ0為真空磁導(dǎo)率（4πX10-7 H/m）；

　　H 為磁場強度（A/m）；

　　B 為磁通密度（T）。

　　2.2 有效磁導(dǎo)率μe

　　在閉合磁路中，如果漏磁可忽略，可以用有效磁導(dǎo)率來表征磁芯的性能。

　　μe=（L/μ0N2）·le/Ae

　　式中 L為裝有磁芯的線圈的電感量（H）；

　　N為線圈匡數(shù)；

　　Le為有效磁路長度（m）；

　　Ae為有效截面積（m2）。

　　2.3 飽和磁通密度Bs（T）

　　磁化到飽和狀態(tài)的磁通密度。見圖1.

　　2.4 剩余磁通密度Br（T）

　　從飽和狀態(tài)去除磁場后，剩余的磁通密度。見圖1.

　　2.5 電阻率ρ（Ω/m）

　　具有單位截面積和單位長度的磁芯材料的電阻。

　　2.6 密度d（kg/m3）

　　單位體積材料的重量，即d=W/V

　　式中 W為磁芯的重量（kg）；

　　V為磁芯的體積（m3）。

　　2.7 功率損耗Pc（kW/m3 、W/kg）

　　磁芯在高磁通密度下得單位體積損耗或者單位重量損耗。該磁通密度可表示為Bm=E/（4.44fNAe）。

　　式中 E為施加在線圈上得電壓有效值（v）；

　　Bm為磁通密度的峰值（T）；

　　f為頻率（HZ）；

　　N為線圈匡數(shù)；

　　Ae為有效截面積（m2）。

　　2.8 電感因數(shù)AL （nH/N2）

　　電感因數(shù)定義為具有一定形狀和尺寸的磁芯上每一匡線圈產(chǎn)生的電感量，即AL=L/N2

　　式中 L為裝有磁芯的線圈的電感量（H）；

　　N 為線圈匡數(shù)。

　　3 變壓器設(shè)計

　　我們舉例說明：

　　輸入電壓90～264V，輸出電壓32V，輸出電流0.64A。設(shè)計合適的變壓器，同時，盡量采用較經(jīng)濟的額定值為600V的MOSFET.

　　3.1 挑選磁芯

　　考慮到成本因素，在此選擇PC40材質(zhì)，查PC40資料得：

　　Bs=0.39T Br=0.06T

　　ΔB=Bs-Br=0.39T-0.06T=0.33T

　　為了防止磁芯的瞬間出現(xiàn)磁飽和，取0.75*ΔB=0.25T（0.25T）

　　用AP法計算磁芯：

　　AP=[（Po/n+Po）*1000]/（2*ΔB*Fs*1000*J*Ku）

　　AP=[（32*0.64/0.9+32*0.64）*1000]/（2*0.25*50*1000*600*0.2）

　　=0.1801458CM4

　　根據(jù)以上結(jié)果，選擇磁芯為EE22。

　　3.2 確定次級線徑及圈數(shù)

　　從變壓器最小漏感設(shè)計入手，已知輸出電路為32V，0.64A。銅線電流密度選600A/cm2，次級銅線直徑為SQRT（0.64/6/3.14）*2=0.3685mm，約為0.4mm.采用三層絕緣線實際直徑為0.6mm。

　　通過測試或者查詢BOBBIN得知，EE22的幅寬為8mm，計算得一層圈數(shù)13T，為了減少漏感把次級設(shè)計為1整層，所以圈數(shù)位13的倍數(shù)。

　　我們選2層，因考慮到每層不均勻，所以少一圈。即25T。

　　3.3 確定初級線徑及圈數(shù)

　　因我們所選MOSFET的耐壓為600V，考慮到漏感峰值，需留出50-100V的電壓余量，所以反射電壓需控制在100V以內(nèi)。

　　依據(jù)（Vout+Vf）*n<100；即：n<100/（32+1），n=3.，取n=3

　　得到初級匡數(shù)為NP=25*3=75T；

　　代入上式檢驗：（Vout+Vf）*（NP/NS）<100，

　　即得出：（32+1）*（75/25）=33<100；成立；

　　確定了NP=75T，假設(shè)分為2層來繞，因多層考慮到出現(xiàn)間隙和次級上面的不均勻，至少留1圈間隙。所以選74T，

　　得初級銅線可用外徑為8/（74/2+1）=0.21mm.，

　　查表為銅線直徑為0.15mm.

　　初級峰值最大電壓：

　　Ipk=2*Pout/（Vin_min*Dmax*η）=1.025664

　　Dmax=（Np/Ns）*（Vout+Vf）/（Vin_min+Np/Ns）（Vout+Vf）=0.479 　　Vin_min=Vac_min*1.414-20=107V

　　根據(jù)電流密度選600A/mm2，至少要0.17mm.

　　綜合考慮所以選0.38mm線徑，繞4層。

　　3.4 VCC圈數(shù)和線徑

　　VCC電壓值12V，考慮到各種因素，我們選擇15V左右，得到：

　　Nv/Vnv=Ns/（Vout+Vf），

　　得：Nv=11.2T，選擇12T。

　　由于PSR采用Nv線圈穩(wěn)壓，所以Nv的漏感也需要控制，采用0.2mm的線徑均勻繞置整層。

　　3.5 變壓器繞線順序，采用三明治繞法

　　因要工作在斷續(xù)模式，且無Y電容，因此DI/DT比較大，變壓器磁芯氣隙會產(chǎn)生雜散磁通導(dǎo)致線圈測試渦流，影響EMC噪聲。所以需線在BOBBIN上采用0.1mm直徑的銅線繞滿一層作為屏蔽，且一端接到Nv的地線。

　　繞完屏蔽后，繞TAPE1層，繞1/2初級，37T，2層，繞TAPE1層；在繞次級25T，正好2層，繞TAPE1層，繞輔助繞組12T， 均勻繞置1層，再繞1/2初級，37T，2層。安規(guī)考量飛線輸出飛線套鐵氟龍?zhí)坠堋?/p>

　　3.6 計算電感量

　　前面我們提到，我們用得是EE22的變壓器，查表得：Ap為0.159cm4.

　　根據(jù)

　　Fsw=Pt*104/2*ΔB*J*Ku*Ap，得到實際使用頻率為30.5KHZ。

　　最大電感量Lp=2*Pout/Ipk2*Fsw=1.0052mH.不同的使用環(huán)境，磁飽和度不一樣，推薦使用0.8-0.9之間，這邊選用感量為0.8mH.

　　還有一種辦法就是輸入最低電壓，慢慢加載，觀察CORE有沒有飽和，一直加到指定的負載量，這時測試的感量為最大感量。

　　經(jīng)過驗證，以上變壓器的參數(shù)合適BOBBIN的繞線空間。

　　3.7 測試參數(shù)

　　整個驅(qū)動器的效率>0.85；

　　4 結(jié)束語

　　LED驅(qū)動器的關(guān)鍵部分是變壓器，隨之人們對LED燈具的認可，LED燈具采用高亮度的LED芯片，再加上可靠的LED驅(qū)動電源，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量滿足社會的需要。

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