6磁性元件設計

磁芯元件設計包括如下幾個方面：

磁芯選擇 ：幾何形狀、磁芯尺寸、磁芯損耗

繞組設計：圈數、電流密度、最大磁通密度 (BM)、峰值磁通密度 (BP)、繞法、漏感

磁芯尺寸與開關頻率成反比

EE 、 EI 和 EF 磁芯(低 – 中等功率)

EER、 ETD 及 PQ 磁芯 (高功率)

關于損耗的考慮：

直流損耗：與 RMS 電流和繞組阻抗成函數關系

交流損耗：趨膚效應、臨近效應

1趨膚效應

較高頻率的電流總是趨于在導線的外圍部分流動

整個導通并未被完全利用，對于交流成份導線呈現更高的阻抗

對于 132 kHz 工作頻率，趨膚深度 d (導線可利用深度) 為 0.198 mm

-----能夠被完全利用 (RDC=RAC) 的導體直徑為 0.2 mm x 2 = 0.4 mm

2臨近效應

假定有2個有電流流過的導體 (電流同向)

其中一個導體產生的交流磁場與另一個導體的磁場相互作用，從而使得導體中的電流趨于在兩個導體的外側流動

在導體的某個部分引起電流“擁擠”的現象

和趨膚效應一樣，降低了導體的有效截面積

當繞組層數增加時臨近損耗也會增大

不要試圖將超過實際需要的過量的銅線繞制在繞線窗口以內

更多的銅線意味著更多的繞組層數，這樣會增加整個損耗

繞組位置

1初級繞組

噪聲端 (漏極端) 應處于繞組結構的最深處以降低EMI

2偏置繞組

對于采用光耦器進行穩壓反饋的設計，偏置繞組應介于初級和次級繞組之間，充當一個屏蔽繞組

對于初級側繞組(偏置繞組)穩壓反饋，偏置繞組應遠離初級繞組，以利于輸出穩壓

次級側反饋

初級側 (偏置繞組) 反饋

反激設計例舉：

規格要求：

應用HF500-15的電源芯片來設計，85~265Vac--12V1A。

1了解方案特性：

內置700V FET

固定開關頻率，內置斜坡補償的電流模式控制方式

25kHz輕載頻率

待機Burst 模式控制降低空載損耗

抖頻控制優化EMI噪聲

內置高壓啟動電流源

Vcc欠壓保護，可設置母線欠壓/過壓保護

過載保護恢復延時可設置 / Timer管腳鎖死保護設置 /軟啟動時間設置

OVP、OTP、SCP等豐富保護功能

2輸入電容

經驗取值為2~3uF/W，選取22uF，成本允許選擇33uF/450V輸入，理論依據：

3Vro的設計

反射電壓取值在低壓輸出（5V）時取值80~100V，高壓輸出（24V）時取值100~135V

12V輸出時取值90V，考慮Mos的電壓應力小；變比N取值7~8，理論依據：

得到Mos和二極管的耐壓取值：

4電感量的計算Lm

電感電流紋波系數Kp決定了電流大小，也決定了CCM模式還是DCM模式，Kp一般取值0~1之間

Kp=1為DCM，全范圍輸入Kp取值0.6~0.8, 230Vac下取值0.8~1，理論依據：

5變壓器設計

磁芯的選取根據開掛頻率和功率關系，選取EE19~EE22的磁芯比較合適；

線圈的計算通過：

也可通過MPS的反激變壓器設計工具進行設計，結果如下：

6反激電路的PCB布置要點

輸入環路（輸入電容—變壓器原邊—Mos—采樣電阻—輸入電容地）和輸出環路（變壓器副邊輸出—二極管—輸出電容—輸出電容地—變壓器輸出地） 要小

變壓器原邊輸出、Mos的漏極和鉗位電路輸入的線要寬短

芯片的信號部分和副邊反饋的信號部分原理Mos和二極管布置

芯片的Vcc電容盡量靠近芯片放置

雖然通過閱讀你已基本了解反激電源的設計要點，但是要成為真正設計電源的高手，還需要不斷在各種實際方案設計中積累工程經驗，并擴展到前言提及的各種復雜型隔離開關方案的設計。不管怎樣今天你已邁出了堅實的一步。