【導讀】任何的電子元器件在電路中都發(fā)揮著與眾不同且不容小覷的作用。就拿文中的變壓器為例，在電路中，變壓器做藥祈禱對電流進行變換、隔離、穩(wěn)壓等作用。但是不同的變壓器所發(fā)揮的作用也不同。如何為電路選擇合適的變壓器？本文以正激變壓器設計中磁芯骨架的選擇作為出發(fā)點，總結初級繞組的線徑設定。
第一個需要面對的就是變壓器骨架與磁芯的選擇，其需要考慮的因素實在太多，我們列舉其中一部分來討論下。
首先用Ap法（磁芯面積乘積法）來計算變壓器的AP值：AP=AW*Ae=(Ps*10^4)/(2ΔB*fs*J*Ku)
AW: core之窗口面積.( cm^2)；
Ae: core有效截面積.( cm^2)；
Ps : 變壓器傳遞視在功率( W ) Ps=Po/η+Po (正激式)；
ΔB: 磁感應增量 ( T )；
fs : 變壓器工作頻率 ( HZ )；
J : 電流密度 ( A )
根據(jù)散熱方式不同可取300~1000 A/cm^2；
Ku: 磁芯窗口系數(shù). 可取0.2-0.4.
對于上式Ap算法得到的值，跟實際使用的變壓器AP值相差較遠，所以被人廣泛詬病。其實產生誤差的根本原因是，上式基本上都是在工程應用中才有優(yōu)化近似而得到的，所以有些參數(shù)是較為理想，而實際使用中很多的參數(shù)是變化的，甚至還有些分布參數(shù)在“搗亂”，所以造成了偏差，在實際使用在還要考慮到余量，所以對于計算得到的Ap值乘上一個1.5-2的系數(shù)比較合理。
其實這里的ΔB（磁感應增量）是個比較重要的物理量，需要大家注意。ΔB表征磁芯的在電源工作時，磁感應強度的變化范圍，ΔB=Bmax-Br，Bmax是最大磁感應強度，Br剩余磁感應強度。
在輸入電壓與工作頻率不變的前提條件下，對于同一幅磁芯，ΔB取得越大，磁感應強度的變化范圍越寬，磁芯的鐵損越大，但所需要的匝數(shù)就越少，相應的銅損就小。選用磁芯的時候，需要選擇飽和磁通密度盡量高，剩余磁通密度盡量小的磁芯，這樣可以實現(xiàn)
得到AP值之后，可能有非常多的變壓器都符合需要，這是首先需要考慮結構尺寸的限制，特別是高度與寬度的限制。
比如EFD30與EI28的AP值同樣都是0.6cm4左右，但EFD30的高度小很多，更適合與扁平化的電源中，而EI28對于緊湊型電源則顯得更重要。其次，從降低漏感與分布電容的角度出發(fā)，應該選擇骨架寬度較寬的變壓器磁芯跟骨架，這樣單層繞線的匝數(shù)會更多，有利于降低繞線層數(shù)，從而降低漏感與分布電容，關于漏感的問題，我們在后面再展開討論再次，還要從通用性與經濟性的角度來考慮，這是工程設計中無法回避的現(xiàn)實問題。
當然還有安規(guī)，EMI，溫升，繞法等一些問題需要考慮。
計算好匝比之后，一般會綜合考慮次級整流管的電壓應力，將計算的匝比調整或將匝比取整，接著我們就可以通過匝比來反推電路的真實占空比范圍。
Dmax=n(Vo+Vf)/Vin(min)
Dmin=n(Vo+Vf)/Vin(max)
后面的就是要根據(jù)真實的占空比范圍來計算，這樣得到的參數(shù)才是比較合理的，接著就可以計算最大與最小的導通時間。
tonmax= Dmax/ fs
tonmin= Dmin/ fs
接著就能計算初級繞組的匝數(shù)了。
Np =Vin(min) ×tonmax/(ΔB×Ae)
Np：初級繞組的最少匝數(shù)
Vin(min)：初級繞組的最低輸入直流電壓
tonmax：初級MOSFET的最大導通時間
ΔB：磁感應強度的變化量，正激類電源根據(jù)散熱條件，一般可以取0.2-0.3。
Ae：所選磁芯的橫截面積，一般在磁芯手冊上可以查到。
接下來計算次級匝數(shù)，次級匝數(shù)Ns = Np / n，當然得到的數(shù)值不一定是整數(shù)，一般都是要四舍五入取整數(shù)匝，因為小數(shù)匝在繞線的時候工藝不好控制。
此時又會帶來一個問題，要想保持匝比不變，那么勢必要根據(jù)四舍五入之后的次級匝數(shù)，反過來計算初級的最終匝數(shù)，否則占空比就會發(fā)生改變， Np= Ns * n。計算的NP如果不是整數(shù)的話，也需要近似的取值，當然會帶來匝比與占空比的輕微變化，但由于影響較小，所以一般都不需要再次去反推占空比。
同樣的，確定最終的初級匝數(shù)之后，可以反過來推算變壓器磁芯的磁感應強度變化范圍，驗證ΔB是否在合理的范圍之內，ΔB=[Vin(min) ×Dmax×Ts] / (Np×Ae)。
得到Np之后，就可以計算出復位繞組匝數(shù)Nr，并計算出勵磁電流以及復位繞組的線徑，考慮到MOSFET的電壓應力與變壓器的可靠復位，一般都是設Np=Nr，然后根據(jù)所選磁芯的AL值，計算出復位繞組的電感量Lr=AL*N^2，繼而計算出復位繞組的復位電流Ir=Vin(min) ×tonmax/Lr，相應的繞組線徑也就能計算出來了。
接下來的工作就是計算初次級繞組的線徑，有一點需要大家注意的就是，計算線徑要以電流有效值來計算，而非電流峰值或平均值！
要計算初級繞組的線徑，首先要計算初級的峰值電流Ip = Pi / VL = Po / (η×Dmax×Vin) ，然后再計算峰值電流Iprms= Ip×√D，最后在根據(jù)電流密度來計算需要的繞組線的橫截面積，最后要根據(jù)頻率，趨膚深度與臨近效應，變壓器骨架寬度跟深度等因素來計算單根線徑的外徑。
同理次級繞組的計算方法一樣的，不同點就是用電流平均值來計算，Isrms=Io×√D，然后要考慮單根線徑的值，考慮因素同上。
針對正激式變壓器的骨架磁芯的選擇，以及初次級繞組的線徑，本篇文章都做了較為詳細的介紹。希望大家在閱讀過本篇文章之后能夠積累更多有關正激變壓器的設計。
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