摘要：單端反激式開關電源的變壓器由于具有儲能和變壓器的雙重功能，在設計上相對較為復雜。在設計變壓器時，為使所選變壓器骨架磁芯在滿足設計要求的情況下，盡量做到最優(yōu)化，因此對變壓器的選型就顯得非常重要。而選型的最為關鍵的一點就是變壓器的溫升要滿足要求。變壓器的溫升主要由銅損與鐵損組成，本文正是從開關電源的基本公式出發(fā)，推導出變壓器的銅損的具體表達方程式，從而揭示其與變壓器及開關電源的相關參數(shù)的關系。為變壓器選型作參考。

關鍵詞：單端反激式開關電源；銅損

引言

開關電源是上世紀50年代才發(fā)展起來的，因其自身的體積小，重量輕，效率高的特點被廣泛應用于各個領域產(chǎn)品的供電裝置。在開關電源的拓撲結構里，輸出功率小于100W的開關電源一般都采用單端反激式。其結構見下圖。

其中，Q2是開關管，B1是變壓器，D7是輸出整流二極管，C7是輸出電容。后級的L2，C8是輸出濾波器，是為獲得更低的輸出紋波而設置的。由圖可見，單端反激式變換器的結構簡單，使用的元器件較少，因此，在小功率的開關電源里應用十分廣泛。

從圖中可以看出，變壓器的初級繞組與次級繞組的相位有個特點，即初級繞組的連接開關管的一端與次級繞組的連接輸出整流二極管的一端是同名端。這就是說，只有當開關管關斷時，輸出二極管才導通，變換器才向輸出傳送能量，并向輸出電容C7充電。而在開關管導通時，輸出二極管D7是截止的。此時的輸入能量存儲在初級繞組中，輸出的能量則靠輸出電容C7提供。

從上可知，單端反激變換器的特點是，開關管導通時，變壓器儲存能量，負載電流由輸出濾波電容提供；開關管關斷時，變壓器將儲存的能量傳送到負載和輸出濾波電容，以補償電容單獨提供負載電流時消耗的能量。

由于反激變換器的變壓器除了作電壓變換外，還起了儲能電感的作用。因此，反激變換器的輸出端就不再需要儲能電感，這也是反激變換器的最主要優(yōu)點。特別是在多組輸出中，由于沒有儲能電感，就可以使得反激變換器的體積可以作得較小，成本也更具優(yōu)勢，因此得到廣泛應用。

在單端反激的設計中，變壓器是關鍵件，而設計變壓器的主要目標是滿足溫升及EMI.EMI是由變壓器的工藝決定的，而變壓器的溫升由銅損和鐵損決定。變壓器的最佳設計是銅損與鐵損相當，因此，變壓器的銅損確定后基本上就確定了變壓器的溫升。本文主要對變壓器的銅損作出理論分析。特別地，本文計算的銅損是在忽略臨近效應和驅膚效應下進行的。

一、變壓器銅損計算

為方便計算，設開關電源工作于臨界模式。

1.變壓器初級銅損計算。

1.1初級有效值電流計算

二、結論

從上式可以看出，變壓器的銅損跟輸出功率的平方成正比，跟工作磁通密度及變壓器磁芯有效截面積以及工作頻率成反比。輸入電壓越低，銅損越大，輸出電壓越低，銅損也越大。當然，初次級銅線的截面積越大，銅損也就越低。

作者簡介：

湛祿，男，1968年8月，籍貫：重慶涪陵，工程師，開關電源。