隨著LED照明越來越廣泛的應用，用原有的開關電源設計方式來設計變壓器已不能滿足現在的要求，人們對LED照明燈具的體積，成本等提出更加嚴格的要求。為了適應這種需求，人們開始研究新型的新型的電源設計。反激式電源變換器的優勢是成本，簡單和容易得到多路輸出，而變換器設計的關鍵之一就是變壓器的設計，在此我們所說的變壓器不是真正意思上的變壓器，而更多的是一個能量存儲裝置。反激式變壓器在初級導通期間，能量存儲在磁芯中，關鍵期間存儲的能量被釋放出來到輸出端，初次級的電流不是同時流動的。

　　1 引言

　　目前比較流行的低成本，超小占用空間方案的設計基本都是采用PSR原邊反饋反激式。通過原邊反饋穩壓省掉電壓反饋回路（如TL431和光耦等）和較低的EMC輻射省掉Y電容，不僅省成本而且省空間，得到很多電源工程師采用，這是一種新型的電源設計方式。

　　2 名詞解釋

　　2.1 初始磁導率μi

　　初始磁導率是磁芯材料的磁導率（B/H）在磁化曲線始端的極限值，即μi=（1/μ0）limh->0B/H。

　　式中μ0為真空磁導率（4πX10-7 H/m）；

　　H 為磁場強度（A/m）；

　　B 為磁通密度（T）。

　　2.2 有效磁導率μe

　　在閉合磁路中，如果漏磁可忽略，可以用有效磁導率來表征磁芯的性能。

　　μe=（L/μ0N2）·le/Ae

　　式中 L為裝有磁芯的線圈的電感量（H）；

　　N為線圈匡數；

　　Le為有效磁路長度（m）；

　　Ae為有效截面積（m2）。

　　2.3 飽和磁通密度Bs（T）

　　磁化到飽和狀態的磁通密度。見圖1.

　　2.4 剩余磁通密度Br（T）

　　從飽和狀態去除磁場后，剩余的磁通密度。見圖1.

　　2.5 電阻率ρ（Ω/m）

　　具有單位截面積和單位長度的磁芯材料的電阻。

　　2.6 密度d（kg/m3）

　　單位體積材料的重量，即d=W/V

　　式中 W為磁芯的重量（kg）；

　　V為磁芯的體積（m3）。

　　2.7 功率損耗Pc（kW/m3 、W/kg）

　　磁芯在高磁通密度下得單位體積損耗或者單位重量損耗。該磁通密度可表示為Bm=E/（4.44fNAe）。

　　式中 E為施加在線圈上得電壓有效值（v）；

　　Bm為磁通密度的峰值（T）；

　　f為頻率（HZ）；

　　N為線圈匡數；

　　Ae為有效截面積（m2）。

　　2.8 電感因數AL （nH/N2）

　　電感因數定義為具有一定形狀和尺寸的磁芯上每一匡線圈產生的電感量，即AL=L/N2

　　式中 L為裝有磁芯的線圈的電感量（H）；

　　N 為線圈匡數。

　　3 變壓器設計

　　我們舉例說明：

　　輸入電壓90～264V，輸出電壓32V，輸出電流0.64A。設計合適的變壓器，同時，盡量采用較經濟的額定值為600V的MOSFET.

　　3.1 挑選磁芯

　　考慮到成本因素，在此選擇PC40材質，查PC40資料得：

　　Bs=0.39T Br=0.06T

　　ΔB=Bs-Br=0.39T-0.06T=0.33T

　　為了防止磁芯的瞬間出現磁飽和，取0.75*ΔB=0.25T（0.25T）

　　用AP法計算磁芯：

　　AP=[（Po/n+Po）*1000]/（2*ΔB*Fs*1000*J*Ku）

　　AP=[（32*0.64/0.9+32*0.64）*1000]/（2*0.25*50*1000*600*0.2）

　　=0.1801458CM4

　　根據以上結果，選擇磁芯為EE22。

　　3.2 確定次級線徑及圈數

　　從變壓器最小漏感設計入手，已知輸出電路為32V，0.64A。銅線電流密度選600A/cm2，次級銅線直徑為SQRT（0.64/6/3.14）*2=0.3685mm，約為0.4mm.采用三層絕緣線實際直徑為0.6mm。

　　通過測試或者查詢BOBBIN得知，EE22的幅寬為8mm，計算得一層圈數13T，為了減少漏感把次級設計為1整層，所以圈數位13的倍數。

　　我們選2層，因考慮到每層不均勻，所以少一圈。即25T。

　　3.3 確定初級線徑及圈數

　　因我們所選MOSFET的耐壓為600V，考慮到漏感峰值，需留出50-100V的電壓余量，所以反射電壓需控制在100V以內。

　　依據（Vout+Vf）*n<100；即：n<100/（32+1），n=3.，取n=3

　　得到初級匡數為NP=25*3=75T；

　　代入上式檢驗：（Vout+Vf）*（NP/NS）<100，

　　即得出：（32+1）*（75/25）=33<100；成立；

　　確定了NP=75T，假設分為2層來繞，因多層考慮到出現間隙和次級上面的不均勻，至少留1圈間隙。所以選74T，

　　得初級銅線可用外徑為8/（74/2+1）=0.21mm.，

　　查表為銅線直徑為0.15mm.

　　初級峰值最大電壓：

　　Ipk=2*Pout/（Vin_min*Dmax*η）=1.025664

　　Dmax=（Np/Ns）*（Vout+Vf）/（Vin_min+Np/Ns）（Vout+Vf）=0.479 　　Vin_min=Vac_min*1.414-20=107V

　　根據電流密度選600A/mm2，至少要0.17mm.

　　綜合考慮所以選0.38mm線徑，繞4層。

　　3.4 VCC圈數和線徑

　　VCC電壓值12V，考慮到各種因素，我們選擇15V左右，得到：

　　Nv/Vnv=Ns/（Vout+Vf），

　　得：Nv=11.2T，選擇12T。

　　由于PSR采用Nv線圈穩壓，所以Nv的漏感也需要控制，采用0.2mm的線徑均勻繞置整層。

　　3.5 變壓器繞線順序，采用三明治繞法

　　因要工作在斷續模式，且無Y電容，因此DI/DT比較大，變壓器磁芯氣隙會產生雜散磁通導致線圈測試渦流，影響EMC噪聲。所以需線在BOBBIN上采用0.1mm直徑的銅線繞滿一層作為屏蔽，且一端接到Nv的地線。

　　繞完屏蔽后，繞TAPE1層，繞1/2初級，37T，2層，繞TAPE1層；在繞次級25T，正好2層，繞TAPE1層，繞輔助繞組12T， 均勻繞置1層，再繞1/2初級，37T，2層。安規考量飛線輸出飛線套鐵氟龍套管。

　　3.6 計算電感量

　　前面我們提到，我們用得是EE22的變壓器，查表得：Ap為0.159cm4.

　　根據

　　Fsw=Pt*104/2*ΔB*J*Ku*Ap，得到實際使用頻率為30.5KHZ。

　　最大電感量Lp=2*Pout/Ipk2*Fsw=1.0052mH.不同的使用環境，磁飽和度不一樣，推薦使用0.8-0.9之間，這邊選用感量為0.8mH.

　　還有一種辦法就是輸入最低電壓，慢慢加載，觀察CORE有沒有飽和，一直加到指定的負載量，這時測試的感量為最大感量。

　　經過驗證，以上變壓器的參數合適BOBBIN的繞線空間。

　　3.7 測試參數

　　整個驅動器的效率>0.85；

　　4 結束語

　　LED驅動器的關鍵部分是變壓器，隨之人們對LED燈具的認可，LED燈具采用高亮度的LED芯片，再加上可靠的LED驅動電源，才能確保產品質量滿足社會的需要。