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用于单片集成开关IC开关电源的反激式变压器设计

  1〕边沿空隙法(Margin Wound)-方法是在骨架边沿留有空余以提供所

  安全要求、漏电和电气强度要求以适当的标准列出,例如对于ITE,在美国包含于UL1950中,在欧洲包含于EN60950(IEC950)。5-6mm的漏电距离通常就足够了,因此在边沿的应用中初、次级间通常留有2.5-3mm的空间。图5给出边沿空隙法结构和3层绝缘法结构。边沿空隙法结构是最常用的类型。边沿空隙法结构由于材料成本低具有很高的性价比。3倍绝缘法结构变压器体积可以做的很小,因为绕组可以利用骨架的全部宽度,变压器铁轭边沿不需要留空隙,但是材料成本和绕组成本比较高。

  图5 a)给出边沿空隙法结构,此例中边沿空间由被切割成所想要边沿宽度的带子实现,这种带子通常需要1/2爬电距离(如6mm爬电距离时为3mm)。边沿带子绕的层数与绕组高度相匹配。磁芯的选择应是可利用的绕组宽度至少是所需爬电距离的2倍以维持良好的耦合和使漏感减到最小。初级绕组是骨架中的第一个绕组,绕组的起始端(和初级紧密相连)是和IR40xx的漏极引脚相连的末端。这就使通过其它绕组使最大电压摆动点得到保护。进而使能耦合到印制板上其它元件的EMI最小。

  如果初级绕组多于一层,在两绕组层之间应放置一个基本的绝缘层(切割成充满两边余留之间宽度),可以减小两层之间可能出现的击穿现象,也能减小两层之间的电容。另一绝缘层放在初级绕组的上面,辅助绕组在此绝缘层之上。在辅助绕组上放置3层胶带(切割成充满整个骨架宽度)以满足初、次级之间的绝缘要求。

  在此层之上放置另一边沿空隙,次级绕在它们之间,所以在初、次级之间就有6mm的有效爬电距离和完全电压绝缘。最后在次级绕组上缠3层胶带(整个骨架宽度)以紧固次级绕组和保证绝缘。

  图5 b)给出3层绝缘法结构。可以看出初级充满整个骨架宽度,和辅助绕组之间仅有一层胶带,变压器铁轭在辅助绕组上缠一层胶带以防止损坏次级绕组导线倍绝缘层。次级绕组缠在其上,最后缠一单层胶带进行保护。注意绕线和焊接时绝缘不被损坏。

  有许多形状的磁芯可用但反激变压器一般用E形磁芯,原因是它成本低、易使用。其它类型磁芯如EF、EFD、ETD、EER和EI应用在有高度等特殊要求的场合。RM、.toroid和罐形磁芯由于安全绝缘要求的原因不适合使用。低外形设计时EFD较好,大功率设计时ETD较好,多路输出设计时EER较好。

  对骨架的主要要求是确保满足安全爬电距离,初、次级穿过磁芯的引脚距离要求以及初、次级绕组面积距离的要求。骨架要用能承受焊接温度的材料制作。

  聚酯和聚酯薄膜是用作绝缘胶带最常用的形式,它能定做成所需的基本绝缘宽度或初、次级全绝缘宽度(例如3M#1296或1P801)。边沿胶带通常较厚少数几层就能达到要求,它通常是聚酯胶带如3M#44或1H860。

  励磁导线的护套首选尼龙/聚亚安酯,它在和熔化的焊料接触时阻燃,这样就允许变压器浸泡在焊料锅中。不建议使用标准的瓷釉导线,由于在焊接前要剥去绝缘层。

  3层绝缘导线层绝缘结构中次级绕组导线层绝缘导线,和励磁导线相似主导线个绝缘层,即使三层中任意两层接触都满足绝缘要求。

  边沿空隙结构变压器绕组的首、尾端需要护套。护套必须经相关安全机构认证至少有0.41mm壁厚以满足绝缘要求,由于热阻要求通常使用热缩管,要确保在焊接温度时不被熔化。

  通常使用浸漆锁定绕组和磁芯间的空间,可以防止噪声和湿汽进入变压器。它有助于提高耐压能力和热传导性能。然而这是一个很幔的步骤。

  这是最常用的绕线层初级绕组的C型绕线。C型绕线容易实现且成本低,但是导致初级绕组间电容增加。可以看出初级从骨架的一边绕到另一边再绕回到起始边,这是一个简单的绕线方法。

  Z型绕线层初级绕组的Z型绕线方式。可以看出这种方法比C型绕线复杂、制造价格较贵,但是减小了绕组间的电容。

  初级绕组一般绕在最里层这样能使每匝长度最小,并能减小初级电容。如前面讨论的把初级绕组放在最里层的方式可以使它受到其它绕组的保护,减小耦合到印制板上其它元件的噪音。通过使绕组的始端(初级最里层的末端)成为和IR40xx的漏极相连的末端也可以减小耦合噪音,该连接点(具有最大电压波动)也受到其它绕组的保护。在初级绕组两层之间缠一层胶带对初级绕组的电容(作为四个要素中之一尽可能减小它)有很大影响。

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