正激变压器的设计本文以一个13.8V 20A的汽车铅酸电池充电器变压器计算过程为例，来说明正激变压器的计算过程1、相關規格参数（SPEC）:INPUT: AC 180V~260V 50HzOUTPUT: DC 13.8V (Uomax=14.7V) 20APout: 274W (Pomax=294W)η≧80%, fs: 60KHZ;主电路拓扑采用单管正激自冷散热2、選擇core材質.決定△B选择PC40材质Core，考虑到是自冷散热的方式，取ΔB＝0.20T3、確定core AP值.決定core規格型號.AP=AW×Ae=(Ps×104)/(2×ΔB×fs×J×Ku)Ps : 變壓器傳遞視在功率 ( W) Ps=Po/η+Po (正激式)Ps=294/0.8+294＝661.5WJ : 電流密度 ( A) .取400 A/cm2Ku: 銅窗占用系數. 取0.2AP=(661.5×104)/(2×0.20×60×103×400×0.2)≈3.4453 cm2選用CORE ER42/15 PC40．其參數為:AP=4.3262cm4 Ae=194 mm2 Aw=223mm2Ve=19163mm3AL=4690±25% Pt=433W (100KHz 25℃)4、計算Np Ns.(1). 計算匝比 n = Np /Ns 設 Dmax= 0.4n = Np / Ns = Vi / Vo = [Vin(min) ×Dmax]/ (Vo+Vf)Vf :二极管正向壓降取1VVin(min)=180×0.9×√2-20=209 VDCVin(max)=260×√2=370VDCn=(209*0.4)/(13.8+0.7)=5.766 取5.5CHECK DmaxDmax=n(Vo+Vf)/Vin(min)= 5.5(13.8+1)/209=0.3868≈0.387Dmin=n(Vo+Vf)/Vin(max)= 5.5(13.8+1) /370=0.218(2). 計算NpNp=Vin(min) ×ton/(ΔB×Ae)Ton：MOS管导通时间ton= Dmax/ fs＝0.387/60×103＝6.33uSNp = (209×6.33)/( 0.20×194)=34.1 取34TS(3). 計算NsNs = Np / n = 34÷5.5＝6.18 取整为6 TS(4). CHECK Np （以Ns驗算Np)Np = Ns×n = 6×5 .5=33TS 取 Np = 33TS(5).確定N RN R = Np= 33TS(6). CHECK ΔB之選擇合理性.ΔB=[Vin(min) ×Dmax×Ts]/ (Np×Ae)=(209×6.33)/ (33×194)=0.2067T5、計算线径：(1). 求初級線徑dwp：Ip = Pi / VL = Po / (η×Dmax×VIN) =294/(0.80×0.38×209) = 4.63 AIprms= Ip×√D =4.63 ×√0.38 = 2.854AAwp = I/J = 2.854/5 = 0.571mm2dwp=√(4Awp/π)＝√(4×0.571/3.14)=0.853mmΦ0.9mm orΦ0.55mm×4(2). 求N R繞組線徑dw R.N R =33TS L = N2×ALL = 332×4690×0.75 = 3.83mHIm = Vin(min)×ton / L = (209×6.33) / (3.83×103) ≈ 0.345A AWN = 0.345 / 5 = 0.0691mm2dwN=√(4×0.0691/3.14) =0.235mm 取Φ0.28mm(3). 求繞組Ns之線徑dwsIsrms=16×√0.35=9.47A (设计输出电流最大为16A)Aws= I / J＝9.47÷5＝1.9 mm2查ER42/15 BOBBIN幅寬27.5mm±0.3mm.考虑扣除挡墙約6mm,則有27.5 - 6=21.5mm之可繞寬度,預留適當空間(1.5mm) ， W＝20mm則:dws=√(4Aws/π)＝√(4×1.9/3.14)= 1.56mm 选用Φ0.40mm×166、计算副边输出储能电感的感量Lo=Vo×(1-Dmin)÷(0.2×Io×Fs)=13.7×（1-0.218）÷（0.2×20×60×103）=10.7134÷（240×103）=45μH正激变压器由于储能装置在后面的BUCK电感上，所以没有Flyback 变压器那么复杂，其作用主要是电压、电流变换，电气隔离，能量传递等。
所以，我们计算正激变压器的时候，一般都是首先以变压次级后端的BUCK电感为研究对象的，BUCK电感的输入电压就是正激变压器次级输出电压减去整流二极管的正向压降，所以我们又称正激电源是BUCK的隔离版本。
首先说说初次级匝数的选择：以第三绕组复位正激变压器为例，一旦匝比确定之后，接下来就是计算初次级的匝数，论坛里有个帖子里的工程师认为，正激变压器在满足满负载不饱和的情况下，匝数越小越好。
其实这是个误区，匝数的多少决定了初级的电感量（在不开气隙，或开同样的气隙情况下），而电感量的大小就决定了初级的励磁电流大小，这个励磁电流虽不参与能量的传递，但也是需要消耗能量的，所以这个励磁电流越小电源的效率越高；再说了，过少的匝数会导致deltB变大，不加气隙来平衡的话，变压器容易饱和。
无论是单管正激还是双管正激，都存在磁复位的问题。
且都可以看成是被动方式的复位。
复位的电流很重要，如果太小了复位效果会被变压器自身分布参数（主要是不可控的电容，漏感）的影响。
复位电流是因为电感电流不能突变，初级MOSFET关断之后，初级绕组的反激作用，又复位绕组跟初级绕组的相位相反，所以在复位绕组中有复位电流产生复位电流关系到磁芯能否可靠的退磁复位，其重要性不言自喻；当变压器不加气隙时，其初级电感量较大，复位电流自然就小。
但在大功率的单管正激和双管正激的实际应用中，往往需要增加一点小小的气隙，否则设计极不可靠，大功率的电源，一次侧电流很大,漏感引起的磁感应强度变化，B=I*Llik/nAe,就大，加气隙是为了减小漏感Llik。
正激的占空比主要是取决于次级续流电感的输入与输出，次级则就是一个BUCK电路，而CCM的BUCK线路Vo=Vin*D，跟次级的电流无关Vo=Vin*DVo:输出电压，Vin：BUCK的输入电压，即正激变压器的输出电压减去整流管的正向压降，D：占空比在此，输出电压是已知的我们只要确定一个合适的占空比，就可以计算出BUCK电感的Vin，也就是说变压器的输出电压基本就定下来了。
在这特别要提醒大家，占空比D的取值跟复位方式有很大的关系，建议D的取值不要超过0.5。
知道变压器的输出电压Vs之后，那么就可以根据输入的电压来计算出变压器的匝比了，这里要用最低输入直流电压来计算匝比，因为最低输入的直流电压对应最大的占空比。
此Vs的电压对于选择次级整流二极管的耐压也是一个很重要的数据。
选择匝比的时候请大家注意，因为计算出来的值一般都是小数点后有一位甚至几位的值，而我们在实际绕制变压器的时候，零点几匝的绕法非常困难，所以尽量取整数倍的匝比；当然，如果计算变压器的时候，变压器的初次级匝数比也不排除刚好是小数的情况。
正激变压器加少量气隙能将电-磁转换中的剩磁清空,磁芯的实际利用率增加,同时增加的一点空载电流在大功率电流中所占比例较小,效率不会受到太大影响,这样可以让变压器不容易饱和,电源的可靠性增加,同时可以减少初级匝数,变压器阻降低,能小体积出大功率.加气隙也相当于增大了变压器磁芯,但实际好处(特别是抗饱和能力)是胜于加大磁芯的。
加气隙后,减小的电感量会被增加的磁芯利用率补回来,而且有余,是合算的不用担心。
复位绕组的位置问题，是跟初级绕组近好呢，还是夹在初次级之间好？如果并绕，当然跟初级的耦合是最好的，但对漆包线的耐压是个考验！当然这不至于直接击穿。
无论从EMC角度还是工艺角度来说，复位绕组放在最层比较好，实际量产中这是这样绕的占多数。
单管正激，如果是市电或有PFC输出电压作为输入的话，MOSFET的最低耐压是2倍直流母线电压，再加上漏感的因素，MOSFET建议选800V甚至900V的管子。
大功率的电源中，考虑到可靠性，一般变压器的余量较大，为避免变压器饱和，一般将deltB选得较小，一般取0.2以下；由于EMC与MOSFET 的开关损耗考虑，将频率设得较低，一般为40KHz以下；大功率电源一般都会带主动式PFC电路，所以单管或双管正激拓扑的母线电压大概是400V左右。
由于上面三个原因，根据变压器匝数计算公式Np=Vin*Ton/(deltB*Ae)，可知变压器的初次级匝数较多，而较多的匝数会使分布参数（漏感，分布电容）变大，从而使绕组的交流损耗，特别是直流损耗都变大，在加上大功率变压器部绕组的散热特性很差，故绕组温升相当可观，再加之大功率变压器的铁芯散热面积小，中柱发热比两个边柱更严重，而散热更差，所以铁芯的损耗导致的温升也较可观。
较大的铁损与铜损导致磁芯的温度上升，从而导致变压器的磁通密度饱和点下降，如果设计的余量不够，当变压器在高温大负载的冲击下，可能立即饱和从而导致炸管！而加点小气隙可以减少变压器的剩磁，从而使避免变压器在高温大负载的冲击下饱和。
为什么有的变压器不加复位绕组，也能正常复位？可以利用外部复位RCD,LCD,有源钳位等方式。
谐振复位正激变换器，它是利用变压器激磁电感与MOSFET结电容进行谐振复位的，但是所需的电感量和电容量是需要详细计算的，通常需要对正激变压器开气隙才行。
复位电流一般都比较小，所以复位绕组的发热也较小，放在层一般一层就可以绕完便于工艺的控制。
我做的变压器一般是复位，初级，次级，辅助。
次级绕组如果在里面，这绕组所用铜线的单匝长度小，直流损耗低，但散热就差了一点，如果在外面的话，则情况相反。