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  在此感谢各位前辈大佬的总结，写这个只是为了记录学习大佬资料的过程，内容基本都是搬运的大佬博客，觉着有用自己搞过来自己记一下，如果有大佬觉着我搬过来不好，联系我删。

1、什么时候用反激？

  当负载功率较大（也不能太大），DCDC电源不能够满足你的需求，可以选择反激，一般小家电这一类的都用到反激了。

2、反激电源的关键

  反激也相当于是用电感来传递能量，只是这个电感比较特殊，所以我们叫它变压器。下图为反激电源的基本电路，变压器的一次和二次绕组的极性相反。

  反激相当于控制开关管控制变压器中存储的能量，然后在开关管关闭的时候讲变压器中存储的能量输送至次级绕组、辅助绕组，可以看到反激基本电路里面有几个关键开关管、变压器、二极管。
  这里解释一下这几个器件的作用：
    开关管：负责控制什么时候给变压器输送能量，什么时候让变压器能量传送到次级端；
    变压器：用来存储要传递的能量，这部分能量不是全部传递的，也就是常说的效率问题；
    二极管：当开关管导通时，变压器原边电感电流开始上升，此时由于次级同名端的关系，输出二极管截止，变压器储存能量，负载由输出电容提供能量。当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量。

3、反激电源设计

  

3.1、电源参数要求

  输入电压$U_{in}$：$125V至315V$
  输入电压频率$f_{in}$：$50Hz$
  开关管频率$f_{sw}$：$60kHz$
  辅助绕组供电电压$U_{辅助}$：$12V$
  输出电压$U_{out}$：$5V$
  输出电流$I_{out}$：$5A$
  输出功率$P_{out}$：$25W$
  电源效率$\eta$：$0.80$

3.2、参数计算

3.2.1、伏秒平衡

  伏秒平衡公式
$$U_{in}\ast D=U_{back}\ast （1-D）=n\ast U_{out}\ast （1-D）$$参数说明：
  $U_{back}$：副边反射到圆边的反射电压；
  $n$：原边与副边的匝数比

  反射电压需要根据选择的MOS耐压、输入电压范围选取，这里举个例子：比如我输入电压是100~400V，MOS管耐压为600V，那么假设输入电压为400V时候，相对于MOS耐压有200V裕量，那么我们反射耐压可以取100V，另外多出来的100V用来给输入电压毛刺什么的用，这样就比较合理。所以一般需要根据MOS情况设计反射电压$U_{back}$。
  根据【3.1、电源参数要求】中参数要求，这里输入电压$U_{in}$为$125V至315V$，MOS管我们这里选取$V_{ds}$为600V的，所以这里
【实验1】反射电压$U_{back}$可以取
$$U_{back}=600-315-100=185V$$代入3.2.1开头的公式（注意这里$U_{in}$代入的是输入电压的最大值）里可得到：
$$125V\ast D=185V\ast （1-D）$$进而（注意上式$U_{in}$代入的是输入电压的最小值，因为伏秒平衡占空比最大的时候，输入电压是最小的）求出$D=0.5968$
  之前有说过这个D不能超过0.5，所以这里应该是有问题的，需要重新取反射电压的值。
【实验2】$U_{back}$可以取
$$U_{back}=600-315-200=85V$$代入3.2.1开头的公式（注意这里$U_{in}$代入的是输入电压的最大值）里可得到：
$$125V\ast D=85V\ast （1-D）$$进而（注意上式$U_{in}$代入的是输入电压的最小值，因为伏秒平衡占空比最大的时候，输入电压是最小的）求出$D=0.4048$，这个D值其实还可以。

  这里如果算出来这个D很小很小比如0.1左右的，会相当于开关管会刚开就关闭，这个过程会因为MOS管的米勒平台，导致MOS发热巨严重（高压的MOS内阻一般也会很大），这个D最好算出来为0.4几最好（个人认为这样效率会高一点，因为功率平衡嘛，你发热会少，那么损失的能量就少了，相当于传递的能量会多一点，也就是说效率会高了）

3.2.1.1、伏秒平衡计算结果

  MOS管导通最大占空比$D=0.4048$

3.2.2、电流计算

  变压器初级侧电流波形如下图：

  利用平均电流构建下面等式（相当于把上半部分三角形切掉放在下半部分，正好组成一个一定周期占比为D的方波，然后按照PWM斩波思想，相当于等效为了平均电流）：
$$I_{in(avg)}=\frac{\frac{P_{out}}{\eta }}{U_{in}}=\frac{I_{pk初}}{2}\ast D$$
参数说明：
  $I_{avg}$：平均电流
  $D$：占空比（反激中该值不能超过0.5，如果超过0.5需要做补偿什么的，反正就是很麻烦）
  将【3.2.1.1、伏秒平衡计算结果】计算出的$D=0.4048$代入3.2.2开头的公式里可得到：
$$\frac{\frac{25W}{0.8}}{125V}=\frac{I_{pk初}}{2}\ast 0.4048$$
进而求出原边侧峰值电流$I_{pk初}=1.2352A$

3.2.2.1、电流计算结果

  原边侧峰值电流$I_{pk初}=1.2352A$，注意该值后续会与GS限流电阻有关。

3.2.3、电感计算

$$L=\frac{△U}{△I}$$参数说明：
  $L$：变压器原边侧电感值
  $△U$：电压变化值，这里$△U=T_{on}\ast U_{in}=T\ast D\ast U_{in}=\frac{1}{f}\ast D\ast U_{in}=\frac{D}{f}\ast U_{in}$
  $△I$：电流变化值，这里因为设计的是DCM或QR模式，所以电流变化值就是$I_{pk}$
所以有$L=\frac{△U}{△I}=\frac{\frac{D\ast U_{in}}{f}}{I_{pk初}}$
  将【3.2.1.1、伏秒平衡计算结果】、【3.2.2.1、电流计算结果】计算出的$D=0.4048$、$I_{pk初}=1.2352A$代入3.2.3中的$L=\frac{△U}{△I}=\frac{\frac{D\ast U_{in}}{f}}{I_{pk初}}$公式里可得到变压器原边侧电感值为：
$$L=\frac{\frac{D\ast U_{in}}{f}}{I_{pk初}}=\frac{\frac{0.4048\ast 125V}{60\ast 10^{3}Hz}}{1.2352A}=6.8275\ast 10^{-4}H=0.68275mH=682.75uH$$

3.2.3.1、电感计算结果

  变压器原边侧电感值$L=6.8275\ast 10^{-4}H=0.68275mH=682.75uH$，该值在实际应用中需要反推$B_{max}$，蒸保证变压器在最大应力条件下饱和导致炸机。

3.2.4、根据电源输出功率选择变压器骨架

  常用变压器磁芯骨架功率对应关系： 常用磁芯与应用功率 对照表
  因为这里设计功率为25W，此处选用PQ20/20磁芯，查询规格，其$Ae=62m{m}^2$，普通铁氧体最大磁通密度$B_{max}$为0.3T（特斯拉），但是在温度较高时候，变压器磁芯会饱和，所以一般不能取0.3T（特斯拉），这里为了留有裕量选取0.25T（特斯拉），其中1T=10000Gs（高斯）

3.2.4.1、变压器骨架选择结果

  选用PQ20/20磁芯，参数为：$Ae=62m{m}^2$，

3.2.5、计算变压器初级匝数

$$N_p=\frac{I_{pk初}\ast L}{B_{max}\ast Ae}$$
  将【3.2.2.1、电流计算结果】、【3.2.3.1、电感计算结果】计算出的$I_{pk初}=1.2352A$、$L=6.8275\ast 10^{-4}H=0.68275mH=682.75uH$代入3.2.5中的公式里可得到变压器原边侧匝数为 （注意这里计算过程中的单位变换）：
$$\begin{array}{rl}{N}_p=\frac{I_{pk初}\ast L}{B_{max}\ast Ae}& =\frac{1.2352A\ast 6.8275\ast 10^{-4}H}{0.25T\ast 62m{m}^2}\\ & =\frac{1.2352A\ast 682.75uH}{0.25T\ast 62m{m}^2}\\ & =\frac{1.2352A\ast 682.75uH}{0.25T\ast 62m{m}^2}\\ & =54.408匝\end{array}$$

3.2.5.1、变压器初级匝数计算结果

  变压器初级匝数$N_p=54.408匝\approx 55匝$

3.2.6、计算变压器匝数比

$$U_{back}=n\ast (U_{out}+U_d)$$参数说明：
  $U_{back}$：变压器原边侧反射电压
  $U_{out}$：输出电压
  $U_d$：次级端二极管压降，此处取$0.7V$
  将【3.2.1、伏秒平衡】、电源输出电压的$U_{back}=85V$、$U_{out}=5V$代入3.2.6开头的公式里可得到变压器原边侧匝数为 ：
$$\begin{array}{rl}n=\frac{U_{back}}{U_{out}+U_d}& =\frac{85V}{5V+0.7V}\\ & =14.912\end{array}$$

3.2.6.1、变压器匝数比计算结果

  变压器匝数比$n=14.912\approx 15$

3.2.7、计算变压器次级匝数

$$n=\frac{N_p}{N_s}$$参数说明：
  $n$：变压器初级与次级匝数比
  $N_p$：变压器初级侧匝数
  $N_s$：变压器次级侧匝数
  将【3.2.5.1、变压器初级匝数计算结果】、【3.2.6.1、变压器匝数比计算结果】的$N_p=54.408匝\approx 55匝$、变压器匝数比$n=14.912\approx 15$代入3.2.7开头的公式里可得到变压器次级侧匝数为 ：
$$\begin{array}{rl}{N}_s=\frac{N_p}{n}& =\frac{55}{15}\\ & =3.66667匝\end{array}$$

3.2.7.1、变压器次级匝数计算结果

  变压器次级匝数$N_s=3.66667$，此处取$N_s=4$

3.2.7.2、反推反射电压验证

  变压器实际匝数比
$$\begin{array}{rl}n=\frac{N_p}{N_s}& =\frac{55}{4}\\ & =13.75\end{array}$$
那么反射电压$$\begin{array}{rl}{U}_{back}=n\ast (U_{out}+U_d)& =13.75\ast (5V+0.7V)\\ & =78.375V\end{array}$$【3.2.1、伏秒平衡】中取的$U_{back}=85V$，与该值差不了多少，没必要再重新算了。

3.2.8、计算变压器辅助级匝数

$$\frac{U_s+U_d}{U_{vcc}+U_d}=\frac{N_s}{N_{vcc}}$$参数说明：
  $U_s$：变压器次级侧输出电压
  $U_{vcc}$：变压器辅助级侧输出电压
  $U_d$：变压器次级侧、辅助级侧二极管管压降，这里假设管压降都是0.7V
  $N_s$：变压器次级侧匝数
  $N_{vcc}$：变压器辅助级侧匝数
  将$U_s=5V+0.7V=5.7V$、$U_{vcc}=12V+0.7V=12.7V$代入3.2.8开头的公式里可得到变压器辅助级侧匝数为 ：
$$\frac{U_s+U_d}{U_{vcc}+U_d}=\frac{N_s}{N_{vcc}}$$
$$\begin{array}{rl}{N}_{vcc}=\frac{U_{vcc}+U_d}{U_s+U_d}\ast N_s& =\frac{12V+0.7V}{5V+0.7V}\ast 4\\ & =8.912匝\end{array}$$

3.2.8.1、变压器辅助级匝数计算结果

  变压器辅助级匝数$N_{vcc}=8.912匝\approx 9匝$，此处取$N_{vcc}=9匝$

3.2.9、计算变压器初级侧电流有效值

$$I_{m初}=I_{pk}\ast \sqrt{\frac{D}{3}}$$参数说明：
  $I_{m初}$：初级电流有效值
  $I_{pk初}$：初级峰值电流
  $D$：开关管的最大占空比
  将【3.2.2.1、电流计算结果】、【3.2.1、伏秒平衡】的$I_{pk初}=1.2352A$、$D=0.4048$代入3.2.9开头的公式里可得到变压器次级侧匝数为 ：
$$\begin{array}{rl}{I}_{m初}=I_{pk初}\ast \sqrt{\frac{D}{3}}& =1.2352A\ast \sqrt{\frac{0.4048}{3}}\\ & =1.2352A\ast 0.3673\\ & =0.4537A\end{array}$$

3.2.8.1、变压器初级侧电流有效值计算结果

  电流有效值$I_m=0.4537A$。

3.2.8.2、根据初级电流有效值计算变压器初级侧线径

  电流密度一般取$5至7A/m{m}^2$，按照$5A/m{m}^2$计算直径0.2mm的线可通过的电流为0.1575A，按照$5A/m{m}^2$计算直径0.15mm的线可通过的电流为0.35325A，按照$5A/m{m}^2$计算直径0.4mm的线可通过的电流为0.628A，这里根据【3.2.8.1、变压器初级侧电流有效值计算结果】电流有效值$I_m=0.4537A$，可选取直径为0.4mm的线径绕制。

3.2.10、计算变压器次级侧峰值电流、电流有效值

  【3.2.2、电流计算】的变压器初级侧电流波形图是充电过程，那么次级放电的过程为下图：

  【3.2.2、电流计算】的变压器初级侧电流波形图是充电过程占空比为$D=0.4048$，那么次级放电的占空比为$1-0.4048=0.5952$
$$n=\frac{I_{pk次}}{I_{pk初}}$$$$I_{m次}=I_{pk次}\ast \sqrt{\frac{1-D}{3}}$$参数说明：
  $I_{m次}$：次级电流有效值
  $I_{pk次}$：次级峰值电流
  $D$：开关管的最大占空比
  $n$：变压器初级与次级匝数比
  将【3.2.6.1、变压器匝数比计算结果】、【3.2.2.1、电流计算结果】、【3.2.1、伏秒平衡】的$n=15$、$I_{pk初}=1.2352A$、$D=0.4048$均代入3.2.10开头的两个公式里可得到变压器次级峰值电流、次级侧电流有效值 ：
$$I_{pk次}=n\ast I_{pk初}=15\ast 1.2352A=18.528A$$$$I_{m次}=I_{pk次}\ast \sqrt{\frac{1-D}{3}}=18.528A\ast \sqrt{\frac{1-0.4048}{3}}=8.253A$$

3.2.10.1、变压器次级侧峰值电流、电流有效值计算结果

  变压器次级峰值电流$I_{pk次}=18.528A$。
  变压器次级侧电流有效值$I_{m次}=8.253A$。
（可以看到这里次级峰值电流能达到18A，那么这个18A需要输出端电解电容去吸收这个峰值，这也是反激拓扑的缺点。）

3.2.10.2、根据次级电流有效值计算变压器初级侧线径

  电流密度一般取$5至7A/m{m}^2$，按照$5A/m{m}^2$计算直径0.2mm的线可通过的电流为0.1575A，按照$5A/m{m}^2$计算直径0.15mm的线可通过的电流为0.35325A，按照$5A/m{m}^2$计算直径0.4mm的线可通过的电流为0.628A，按照$5A/m{m}^2$计算直径1.0mm的线可通过的电流为3.925A，按照$5A/m{m}^2$计算直径1.4mm的线可通过的电流为7.693A，按照$5A/m{m}^2$计算直径1.6mm的线可通过的电流为10.048A，这里根据【3.2.10.1、变压器次级侧峰值电流、电流有效值计算结果】电流有效值$I_{m次}=8.253A$，可选取单根直径为1.6mm的线径绕制，或者多股稍细线径并联绕制。