1、反激变换器Flyback的设计和计算步骤反激变换器(Flyback)的设计和计算步骤齐纳管吸收漏感能量的反激变换器：0. 设计前需要确定的参数A 开关管Q的耐压值：VmqB 输入电压范围：Vinmin VinmaxC 输出电压VoD 电源额定输出功率：Po（或负载电流Io）E 电源效率：XF 电流/磁通密度纹波率：r（取，见注释C）G 工作频率：fH 最大输出电压纹波：Vopp1. 齐纳管DZ的稳压值VzVz = Vmq 95% - Vinmax，开关管Q承受的电压是Vin + Vz，在Vinmax处还应为Vmq保留5%裕量，因此有 Vinmax + Vz Von dt = Np Ae dB
2、- Np = （Von dt) / (dB Ae) = (Von D/f) / (dB Ae) = (Von D) / (dB Ae f) = (Von D) / (2r/(r + 2) Bpk Ae f) = (1 + 2/r) (Von D)/(2 Bpk Ae f)F Np计算完后应验证此值是否适合磁芯的窗口面积，及骨架、隔离带、安全胶带、二次绕组和套管等，通常在反激变压器中这些都不会有问题；如果需要减少Np，可以考虑增大r，减小D，或增大磁芯面积，但磁导率和气隙不会解决问题。G 电感与磁导率的相关方程：L = (1/z) (u u0 Ae / le) N2，其中气隙系数 z = (le
3、 + u lg) / le 。对于铁氧体材料的气隙变压器，z 取值10 20是较好的折中选择。H 反激（buck-boost）中二极管平均电流等于负载电流Io，损耗是Pd = Io Vd，而二极管正向压降Vd随其额定电流上升而下降，故折中考虑，选取其额定电流为2 Io 。I Buck-boost 中二极管最大承压是 Vinmax + Vo，在反激中Vinmax折算到二次侧为 Vinmax / n，同时给额定值留出20%的裕量，所以最终选择二极管的额定耐压定位 Vdm = Vdm = (1 + 20%) (Vo + Vinmax / n) 。J 对所有拓扑，开关管有效值电流在Dmax处最大，且
4、Iqrms = Il_dmax (Dmax (1 + r_dmax2/12)，开关管的损耗 Pq = Iqrms2 Rds，其中Rds是开关管的正向压降，此压降随开关管的额定电流增大而减小，所以折中选择开关管的额定电流为 2 Iqrms 。K Buck-boost 中开关管最大承压是 Vinmax + Vo，在反激变换器中Vo折算到一次侧为 Vor，同时给额定值预留20%的裕量，所以最终选择开关管的耐压为 Vqm = (1 + 20%) (Vor + Vinmax)L Buck-boost 中输入电容最恶劣电流有效值发生在Dmax，其值为 Irms_cin = Il_dmax (Dmax (1
5、 - Dmax + r_dmax2/12) ，一般选择电容时其额定纹波电流应等于或大于此值。M 根据如下：Co 实际上需要维持t_on时的电荷流失，此电荷量为 dQ = Io t_on，而此时电容电压的变化是 dUco = dQ / Co = Vopp，由此得 Co = lo t_on / Vopp 。N Buck-boost 中输出电容最恶劣有效值发生在Dmax， 其值为 Irms_co = Io (Dmax + r_dmax2/12) / (1 - Dmax) ，一般选择电容是器额定纹波电流应等于或大于此值。O 考虑漏感电流不超过一次绕组电流的20%，仅为估计，无计算根据。P RCD电路的
6、分析和计算如下：（1）工作过程：开关管截止后，漏感电流通过D对C迅速充电，然后C通过R放电，消耗漏感能量于R上。（2）充电过程时间很短，相对整个周期可以忽略。（3）C不能太大，否则吸收能量过多，影响变压器能量传递，同时R成为变换器的死负载。（4）R不能太小，否则放电太快，C电压降到反射电压（Vor）时R开始消耗二次传过来的能量，所以R要使C的放电电压在开关导通时不小于反射电压。根据以上分析，计算推导如下：Vcmax Vor，把Vc线性化，可得 Vcmax / Vor = T / t_ON，T为开关周期，t_ON为开关导通时间，由此得Vcmax = Vor / D （式1）当开关导通时C上电压刚
7、好等于反射电压有：Vcmax e(-(1 - D) T / (R C) = Vor，由 T = 1 / f 整理得R C = (D - 1) / (f ln(D) （式2）Vc的最小值 Vcmin = Vcmax e(-T / (R C) （式3）此时漏感能量全部被RC电路吸收，有如下方程： Llk Ipk2 = C (Vcmax2 - Vcmin2) （式4）整理式3和式4可以得到C = Ipk2 Llk / (Vcmax2 (1 - e(2 ln(D) / (1 - D)由上式和式2可以得R = (D - 1) / (C f ln(D)电阻R消耗的功率是 Pr = Llk Ipk2 fQ
8、LCD无损吸收网络的分析和计算：（1）开关管截止时，一方面变压器漏感和一次绕组通过D1对Cr充电，把漏感能量储存于Cr；另一方面，Lr的电流储能通过D1、D2反馈给电源输入电容C_IN 。（2）开关管导通时，Cr通过D2、Lr进行放电，把能量传递给Lr，能量由电容电压转换为电感的电流能量。（3）稳态下，设Cr开始充电（Q截止）时电压是Vcr0，充电结束时电压是Vcr1，则为了不吸收便压器正常工作的能量传递有 Vcr0 = Vor；考虑能量的传递过程则有 Llk Ipk2 = Cr (Vcr12 - Vcr02)，令 k = Vcr1 / Vcr0，同时设Vcr0 = Vor，整理得 Cr =
9、Llk Ipk2 / (Vor (k2 - 1) 。（4）稳态下，Cr的放电过程（Q导通）也就是Cr、Lr的谐振过程，所以Cr的电压方程是 uc = Vcr1 cos(wt)，Lr的电流方程是 il = (Cr / Lr) Vcr1 sin(wt)，其中角频率 w = 1 / (Lr Cr) 。此处我们需要在导通时间结束时Cr上的电压降至Vcr0，由此得 Vcr1 cos(w (D / f) = Vcr0，且 w (D / f) PI / 2，PI是圆周率。整理方程得 Lr = D2 / (Cr f2 (arccos(Vcr0 / Vcr1)2) 。（5）Q截止状态下Cr充电的时间和Q导通状态下Lr的续流放电时间很短，因此在分析过程中忽略。
