怎么样从变压器入手提高反激效率？

反激变换器的简化分析模型如图1所示：Q1导通时，D1截止，变压器存储能量；Q1截止时，D1导通，变压器释放能量。

                                             图1 反激变换器简化分析模型

图2 反激变压器磁化曲线

反激变压器的磁化曲线如图2所示，可见变压器工作在第一象限，由电磁感应定理可知：

备注：Bm须小于磁芯材料的限制值Bs，防止变压器饱和损坏Q1。

磁芯损耗与材料材质、开关频率fs，交流磁通密度Bac、工作温度等因素有关。变压器设计时，通常查图表获得单位磁芯损耗Pcv(如图3所示)，进而估算整个磁芯损耗：

图3 Pcv特性曲线(TDK PC95磁芯材料)

备注：对于反激变压器，查询Pcv图表时，Bm为Bac的一半。

由 (4)式可知，降低磁芯损耗的常用措施有：

• 选用单位磁芯损耗Pcv较小的磁芯材料，如PC95；

• 传输相同功率的情况下，选用Ve较小的磁芯，如增大磁芯Ae值。

变压器绕组损耗简化分析模型如图4所示， 通过分段线性化分析可知，反激变压器本质是一个带匝比的电感器，磁化时通过初级绕组储存能量，去磁时通过次级绕组释放能量。

图4 变压器绕组损耗简化分析模型

备注：由于反激变换器工作频率较低(典型值65kHz)，该模型忽略了磁芯气隙、趋肤效应和邻近效应对绕组损耗的影响。

图5 变压器原副边电流波形

变压器原副边电流波形如图5所示，电流有效值为：

绕组Rp、Rs引起的铜损如下：

漏感Ls引起的RCD吸收损耗为：

由 (7)、(8)式可知，降低绕组损耗的常用措施有：

• 减小绕线电阻，如采用大Ae值磁芯以减小绕线匝数；

• 减小绕组电流有效值，如增大电感感量以减小Krp因子；

• 改善变压器耦合系数，减少漏感。

变压器电气参数决定整个反激变换器工作状态： 匝比(Np/Ns)决定了原副边的电压应力；感量Lp 决定了原副边电流有效值及开关频率fs。

随着美国DoE VI和欧洲CoC V5 Tier 2的实施，电源能效设计难度增大。变压器电气参数设计应与芯片控制策略相结合，从传统的worst case单点设计转向多工作点优化设计。

下面分别以PSR(图6)和SSR(图7)举例说明：

                                                                         图6  PN8370F控制策略

                                                                 图7  PN8160控制策略                   

12V2A电源基于集成690V Smart DMOS的多工作模式次边反馈芯片——PN8160设计，样机如下：

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