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本篇文章将介绍如何使用AP进行反激式开关电源变压器的设计。希望与大家一起学习进步！也欢迎读者朋友关注、收藏、分享和点赞，感谢支持！

设计电源的基本参数

在设计反激式开关电源时，其中最重要的部分就是高频变压器的设计。这篇文章主要介绍如何使用AP法绕制一个高频变压器。

假设我们设计的开关电源应用在蓄电池上，参数指标如下：

（1）    输入直流电压：48V（42V~56V）

（2）   开关频率：                            

（3）   设定最大占空比：

（4）    效率：80%

（5）    输出直流电压：DC 24V/0.5A  DC12V/1A DC5V/0.5A  DC60V/1A

（6）    输出电压误差：DC24V/5%   DC12V/5%  DC5V/3%   DC60V/5%

（7） 输出功率：90W

（8） 工作环境温度：0℃~80℃

根据上面的设计指标，计算出每周期开关管工作最大的时间：

根据单节蓄电池的特性可知，12V电池单体，在放电时，最低电压阈值为10.5V；充电时，最高电压阈值为14V。则系统输出电压最小值为42V。输出电压最大值为56V。

高频变压器设计

在开关电源的所有器件中，高频变压器承担着能量的传输和隔离的功能。变压器结构设计是否合适会直接影响到开关电源的效率，电磁干扰，电源整机的可靠性等问题。设计一个出色的变压器需要具有漏感小，直流损耗小，交流损耗小，匝间分布电容和耦合电容小等性能，因此在设计变压器的时候，某些具体参数要折中考虑。

高频变压器所用的磁芯一般是高磁导率、高电阻率的软磁材料。在匝数一定时，高磁导率的磁芯可以在通过较小励磁电流的时候，具备承受较高电压的能力，在传输功率一定的条件下，可以有效的减小磁芯的体积。高电阻率的磁芯则涡流损耗小，能够有效减小铁耗。常在开关电源设计中使用的软磁材料基本上采用的都是EE或者EI磁芯，外形分别如下图所示。磁芯型号选择为EE型。

前在确定磁芯尺寸的时候有两种主流的计算方法：第一种称为面积乘积法，即AP法。计算出绕线窗口有效面积与磁芯的有效截面积的乘积，再根据值来查表。第二种称为几何参数法，即KG法。计算出所需磁芯的几何参数后再查表，选择合适的磁芯材料。（1）设定变压器磁通量变压器在工作时会有温升，在设计的过程中取饱和磁芯密度Bs=0.39T，为了防止磁芯出现饱和需要留有一定的裕量，这里在设计的时候取磁通BT=0.35T （2）变压器视在功率          

(3)计算AP值

经计算AP=0.0352cm4，查阅磁芯手册，选择EE-13型磁芯，其AP=0.0570。考虑到其他的因素，选择EE-13型磁芯是可以满足设计的。此时磁芯的有效截面积Ae=17.10mm2。

（4）初级绕组的峰值电流

计算可得峰值电流为3.95A

（5）计算初级绕组电流的有效值

（6）初级绕组的电感量

计算可得电感量为 55uH。

（7）一次侧绕组匝数

计算可得一次侧绕组匝数为51匝。

（8）3.3V输出次级匝数

同理可以计算出5V，12V分别为：12匝，29匝。辅助绕组电压取16V，计算可得匝数为38匝。

（9）一次侧绕组径选择

反激变压器绕组导线电流密度5A/mm2~7A/mm2，在该设计中取电流密度为6A，则根据

则线径的直径为：

（10）3.3V次级绕组的线径选择

同理可以计算可得5.5V，12V绕组的线径分别为：0.325mm，0.46mm。辅助绕组导线选择同3.3V绕组一样的导线即可。

（11）磁芯的气隙大小：

计算可得气隙大小为1.013mm。

变压器绕制

在绕制变压器的时候工程上大多采用三明治绕法，具体操作为：先在1脚和2脚上绕初级绕组的一半即7圈，再在5、6脚上绕辅助绕组VCC，绕16圈，再在7、8脚上绕次级绕组10圈，在9、10脚上绕次级绕组6圈。在11/12脚上绕次级绕组12圈。最后在2脚和3脚上绕初级绕组的另一半8圈，并将2脚上的线连接起来。变压器同名端的绕制，是根据骨架引脚进线端进和绕制方向来确定。三明治绕线的方法能够减小变压器的漏感，而变压器的漏感对减小功率开关管的电压应力，吸收电路的功率具有非常大的影响。因此，采取三明治绕线的方法在一定程度上可以间接提高电源的效率。按照上述的方法，绕制的变压器如下。

上面的图片是一块AC输入的反激式开关电源，输入90~220AC，输出DC12V，图中的高频变压器是笔者按照AP法从零开始设计，根据计算的结果，使用三明制法进行手工绕制，经测试，单板上电后能正常工作。

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