设计高效的电源电路并非易事。那些已经使用过SMPS电路的人会很容易同意，反激变压器设计在设计高效电源电路中起着至关重要的作用。大多数情况下，这些变压器无法以适合我们设计的完全相同的参数现货供应。所以在这个变压器设计教程中我们将学习如何根据电路设计的要求建造自己的变压器。请注意，本教程仅涵盖理论，在以后的另一教程中，我们将使用手工变压器构建5V 2A SMPS电路，如上图所示，以进行实际曝光。如果您不熟悉变压器，请阅读《变压器的基础知识》一文，以更好地了解相关过程。
SMPS变压器中的零件
一个SMPS变压器的设计都有不同的变压器部分，其直接负责的变压器的性能。下文介绍了变压器中存在的零件，我们将了解每个零件的重要性以及在变压器设计中应如何选择。这些零件在大多数情况下对于其他类型的变压器也一样。
核心
SMPS代表开关模式电源设备。SMPS变压器的特性高度取决于它们的工作频率。高开关频率为选择较小的SMPS变压器提供了可能，这些高频SMPS变压器使用铁氧体磁芯。
该变压器的核心设计是在最重要的事情SMPS变压器结构。根据磁芯材料，磁芯尺寸和磁芯类型，磁芯具有不同类型的A L（无间隙磁芯电感系数）。流行型芯材料的是N67，N87，N27，N26，PC47，PC95等的数据表，而这将是有用的，而且，铁氧体磁芯的制造商提供了详细的参数选择用于您的变压器芯
例如，这是流行的核心EE25的数据表。
上图是来自广泛流行的磁芯制造商TDK的PC47材料的EE25磁芯的数据表。变压器的构造将需要每一个信息。但是，磁芯与输出功率有直接关系，因此对于不同功率的SMPS，需要不同形状和尺寸的磁芯。
这是取决于功率的核心列表。该列表基于0-100W的构造。该列表的来源来自Power Integration文档。该表将有助于根据其功率额定值为您的变压器设计选择正确的磁芯。
| 最大输出功率 | 用于TIW结构的铁氧体磁芯 | 铁氧体磁芯用于边缘缠绕施工 |
| 0-10瓦 |
EPC17，EFD15，EE16，EI16， EF15，E187，EE19，EI19 |
EEL16，EF20，EEL19，EPC25，EFD25 |
| 10-20瓦 |
EE19，EI19，EPC19，EF20， EFD20，EE22，EI22 |
EEL19，EPC25，EFD25，EF25 |
| 20-30瓦 | EPC25，EFD25，E24 / 25，EI25，EF25，EI28 |
EPC30，EFD30，EF30，EI30， ETD29，EER28 |
| 30-50瓦 |
EI28，EF30，EI30，ETD29， EER28 |
EI30，ETD29，EER28，
EER28L，EER35 |
| 50-70瓦 |
EER28L，ETD34，EI35， EER35 |
EER28L，ETD34，EER35， ETD39 |
| 70-100瓦 |
EPC30，EFD30，EF30，EI30， ETD29，EER28 |
EER35，ETD39，EER40，E21 |
在这里，TIW代表三重绝缘线结构。E磁芯是最受欢迎的，并广泛用于SMPS变压器。但是，E核有几种情况，例如EE，EI，EFD，ER等。它们看起来都像字母“ E”，但每种物质的中心部分不同。E核的常见类型如下图所示。
EE核心
EI核心
ER核
EFD核心
梭芯
线轴是芯线和绕组的外壳。线轴具有有效宽度，该宽度对于计算线径和变压器的结构至关重要。不仅如此，变压器的线轴还带有一个虚线标记，可提供初级绕组的信息。常用的EE16变压器骨架
初级绕组
该SMPS变压器绕组将有一个初级绕组和至少一个次级绕组的基础上，设计它可能甲肝更多次级绕组或辅助绕组。初级绕组是变压器的第一个绕组，也是最里面的绕组。它直接连接到SMPS的初级侧。通常，一次侧的绕组数量要多于变压器的其他绕组。在变压器中找到初级绕组很容易。只需检查变压器的点侧是否为初级绕组。它通常位于mosfet的高压侧。
在SMPS原理图中，您会注意到来自高压电容器的高压DC，高压电容器与变压器的初级侧相连，另一端与功率驱动器（内部MOSFET漏极引脚）相连，或者与单独的高压MOSFET的漏极引脚相连。 。
二次绕组
次级绕组将初级侧的电压和电流转换为所需值。找出次级输出有点复杂，因为在某些SMPS设计中，变压器通常具有多个次级输出。但是，SMPS电路的输出或低压侧通常连接到次级绕组。次级绕组的一侧为DC，GND，另一侧跨接输出二极管。
如上所述，SMPS变压器可以具有多个输出。因此，SMPS变压器也可以具有多个次级绕组。
辅助绕组
在不同类型的SMPS设计中，驱动器电路需要额外的电压源来为驱动器IC供电。辅助绕组用于向驱动器电路提供此附加电压。例如，如果您的驱动器IC工作在12V电压下，那么SMPS变压器将具有一个辅助输出绕组，可用于对该IC供电。
绝缘胶带
变压器在不同的绕组之间没有电气连接。因此，在缠绕不同的绕组之前，需要将绝缘带缠绕在绕组周围以进行分离。典型的聚酯阻隔带以不同的宽度用于不同类型的线轴。带的厚度要求为1-2密耳以提供绝缘。
变压器设计步骤：
现在我们了解了变压器的基本要素，我们可以按照以下步骤设计自己的变压器
步骤1 ： 找到所需输出的正确核心。选择上面部分中列出的正确核心。
第2步 ： 找出初级和次级匝数。
初级和次级匝相互连接，并取决于其他参数。 用于计算初级和次级匝数的 变压器设计公式为-
其中
N p 是主要匝数，
N s 是次级匝数
Vmin 是最小输入电压，
Vds 是Power Mosfet的漏极至源极电压，
Vo 是输出电压
Vd 是输出二极管的正向压降
而 Dmax的 是最大占空比。
因此，初级和次级匝相互连接并且具有匝数比。通过上述计算可以设置比率，因此通过选择次级匝数，可以找出初级匝数。优良作法是在次级绕组的每个输出电压上使用1匝。
步骤3： 下一步是找出变压器的初级电感。可以通过以下公式计算得出
哪里，
P 0是输出功率，
z是损失分配因子，
n是效率，
f s是开关频率，
I p 是峰值初级电流，
K RP是纹波电流与峰值之比。
步骤4： 下一步是找出所需间隙磁芯的有效电感。
上图显示了有缺口的核心是什么。间隙是一种将磁芯的初级电感值减小到所需值的技术。核心制造商为期望的LG 等级提供了一个空缺的核心。如果该值不可用，则可以在芯子之间添加垫片或将其研磨以获得所需的值。
步骤5： 下一步是找出初级和次级电线的直径。一次导线的直径（毫米）为
其中，BW E 是有效线圈架宽度，N p 是初级线圈匝数。
二次线的直径（毫米）为-
BW E是有效绕线管宽度，N S 是次级匝数，M是两侧的裕量。电线需要转换为AWG或SWG标准。
对于二次导体，由于趋肤效应的增加，不允许使用大于26 AWG的导体。在这种情况下，可以构造平行线。在平行线绕制中，这意味着当需要在次级侧绕制多于两根导线时，每根导线的直径可以代表实际的单根导线值，从而更容易绕过变压器的次级侧。这就是为什么您会发现某些变压器在单个线圈上具有双线的原因。
这就是设计SMPS变压器的全部内容。由于与设计有关的关键复杂性，SMPS设计软件（例如用于电源集成的PI Expert或ST的Viper）提供了各种工具，并且擅长按需更改和配置SMPS变压器。要获得更实际的了解，您可以查看此5V 2A SMPS设计教程，在该教程中，我们使用PI Expert使用到目前为止讨论的要点来构建自己的变压器。
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