扫码关注
我们前面说了50W的反激式开关电源变压器设计，现在来说一下100W的正激式开关电源变压器实例；由于正激式开关电源比较常用于低电压大电流的场合；所以我们就以5V/20A为例进行设计。
基础电路图如下所示：
首先我们说一下电源的工作原理：市电电压经过整流桥BR1和π型滤波线路整流滤波后得到一个平滑的直流电压Vi1加至变压器TR1的初级侧Np上，当开关管VT1处于Ton导通时，Vi1电压经过变压器Np绕组、VT1的源极S、VT1的漏极D到地形成回路，那么初级绕组Np上感应到电压为上正下负，由于我们变压器为正激式变压器，那么次级绕组感应电压Vo2方向也为上正下负，那么输出二极管D3导通，电压经过D3整流和L2、C5组成的LC滤波线路滤波后给C5充电，并输出平滑的直流电压Vo；当开关管VT1处于关闭Toff时；积蓄在变压器中的能量通过反馈绕组Nr和D2反馈到输入端，能量暂存在C1中；输出电压Vo由C5进行放电提供。
接下来就是进行参数计算，首先就是要知道它的基础技术指标，上面我们说了采用输出电压Vo=5V；输出电流Io=20A，所以输出功率Po=100W；而我们的电源输入电压设定为AC160V--AC235V之间，那么输入直流电压Vi1的电压范围为Vin（min）=220V到Vin（max）=330V之间；由于高电压低频率，所以电源输入频率f=50Hz；电源工作频率fsw设定为常见的100KHz，这样变压器和电感的体积可以较小一些；电源效率估计n=85%，那么电源的输入功率Pin=Po/n=100/0.85=117.6W；由于是正激式开关电源，变压器需要复位，通常最大占空比不超过0.5，所以我们选择最大占空比在45%比较合适；我们知道在最低输入电压时，占空比最大，那么同理在最高输入电压时，占空比最小，所以电源的最小占空比Dmin=Vo2*N/Vin（max）=5.7*18/330≈0.3；那么我们的占空比范围在0.3--0.45之间，对于正激式开关电源是合理的。
正激式变压器不像反激式变压器可以进行能量储存，它在电路中只起传输能量作用，所以变压器设计时要保证在最低输入电压时能传输我们所需的功率；所以我们需要足够的励磁电感才能使得励磁电流不会太大；而励磁电流峰值I_mag_pk通常为初级电流峰值I_pk的10%左右；在最大占空比时，初级电流峰值I_pk=I_ave/Dmax；I_ave=Pin/Vin（min）;那么I_pk=117.6/220/0.45=1.188A；那么励磁电流峰值I_mag_pk=0.1188A；所需的励磁电感Lm=（Vin（min）*Dmax）/（I_mag_pk*fsw）=（220*0.45）/（0.1188*100000）=8.33mH；我们可以选择励磁电感为8-10mH，因为我们变压器还需要复位，我们上图采用双绕组复位，也就是复位绕组匝数和初级匝数相等。
根据我们的输出功率100W和工作频率100KHz，我们可以选择EE30或者EE40的磁芯，这里我们就采用EE30磁芯，查磁芯表EE30的Ae=109mm²；那么初级匝数Np=（Vin（min）*Dmax）/(△B*Ae*fsw)=220*0.45/(0.2*0.000109*100000)=45.41；取整Np=46匝；根据公式变压器的匝比N=Np/Ns=Vi1/Vo2=（Vin（min）*Dmax）/（Vo Vf VL2）可以得到匝数比N=220*0.45/（5 0.5 0.2）=99/5.7≈17.4，取整N=18；那么次级绕组Ns=46/18=2.55；取整Ns=3匝；那么实际匝比N`=46/3=15.33；最大占空比Dmax=Vo2*N`/Vin（min）=5.7*15.33/220=0.397；最小占空比Dmin=5.7*15.33/330=0.265；符合正激式电源占空比规格。
因为我们需要的励磁电感Lm=8-10mH；根据公式Lm=Np*Np*AL；AL=Lm/Np/Np；AL1=8/46/46=3780nH/N²；AL2=10/46/46=4726nH/N²；所以我们要选择AL值在3780--4726之间；查看磁芯表，EE30的AL值为4690nH/N²；符合要求。
