反激变压器的设计-电子研习社-陈庆彬
今天观看了电子研习社的直播，由陈庆彬博士主讲。2020年3月12日09:54:20
主要内容如下：
反激变压器的基本原理
反激变压器的电气参数设计
反激变压器的一般设计方法
反激变压器的杂散参数设计与控制
反激变压器的损耗设计
反激电源的EMI设计
反激变压器与传统变压器有明显区别。
反激电源的工作原理这里简略提一下。视频里讲述了反激电源的工作原理-CCM模式。副边二极管截止的时候，原边相当于一个电感，分析起来很简单。当开关管断开的时候，变压器储存的能量经过副边放电（磁场能量不能突变，磁势平衡：IPKNP=ISKNS）。
电压应力：开关管在断开的时候承担电压应力，不仅是输入电压，还要承担副边折算过来的电压（VDS VD=NP/NSVO+VI =(NP/NS)(VO/D)）。二极管承受电压应力（VD=NS/NP*VI+VO）。
下图是反激电源的三种工作模式。其中在DCM模式中，因为二极管截止之后，副边折算到原边的电压为0，造成MOS两端电压下降到输入电压。
反激变压器的设计过程。如下图所示：
为什么要有气隙，如果没气隙，当原边没有电流、副边没有电流的情况下直接就饱和了。
变压器的匝比设计，如下图所示。首先确定最大占空比（一般可选0.45）限制，计算出匝比的最大值。
.
电感量设计。电感量会影响峰值电流大小。确定参数电流纹波系数（纹波相对于输入电流的比例）。在DCM模式时，跟功率有关。
反激变压器磁芯的磁通特点，如下图所示：满足两个条件，Bm不能太大，detB不能太大。
磁芯材料的选择。关注的是能量传输能力。如下图。f*B可以看做为磁材料性能因子。
变压器磁芯的设计，如下图所示。求得最小的Ae。然后要计算能够绕的下线。
绕组的匝数计算。如下图所示。跟detB有关。
气隙的计算，如下图所示。与电感量的大小有关。
绕组线规的设计。之前计算的是直流情况，在交流情况下要考虑集肤效应和邻近效应。
后面还要进行磁芯窗口利用率验算和损耗验算、温升验算等。
反激变压器的杂散参数。下图所示为等效模型图。将副边开路，测原边电感为漏感和励磁电感之和。将原边开路，测副边可以得到LSO。将副边短路，可以测量原边漏感。
气隙对电感量的影响。当气隙较小的时候与计算基本一致，但是当气隙较大的时候，有几种效应会影响计算：气隙扩散效应、绕组涡流去磁效应、窗口高度影响等。
气隙对漏感本身值的大小影响不大。气隙影响漏感与励磁电感的比值，影响耦合系数，当气隙越大，励磁电感就会小，然后导致比值变化。
绕组分布电容的测量，当频率高的时候，LC发生并联谐振，可以通过扫频测量阻抗的方式进行测量。如下图所示。会有一个并联寄生电容Cp。绕制方式不一样也会影响等效电容。
变压器的分布参数效应，如下图所示。漏感上面有电流，当mos关断的时候需要续流，导致Vds尖峰。当开关管闭合的瞬间会导致电流尖峰噪声。
反激电路的损耗和EMI特性。如下图所示。损耗有绕组损耗和磁芯损耗，要寻找一个合适的点，对匝数进行优化设计。
变压器绕组损耗优化：绕组结构优化。如下图所示有3种结构。
电感器损耗：分布气隙、气隙避让、多股绞线。如下图所示。
EMI特性，变压器原副边有电容效应。原副边绕组的压差很大，导致有寄生电容存在，在开关的时候，这个寄生电容上有电流流动，造成共模噪声。如下图所示。
可以使用屏蔽层减小Cp。降低共模噪声。或者使原边和副边相互抵消。如下图的方法。
学到了很多东西，需要在实践中去进一步验证设计。