设计隔离式降压转换器时如何选择变压器

本文介绍隔离式降压转换器的工作原理以及如何选择变压器，这是设计隔离式降压转换器的关键步骤。它讨论 要考虑哪些参数，选择变压器时应遵循的数学原理，以及这些参数如何影响整个电路。

隔离式降压转换器如何工作？

如图1所示，隔离式降压拓扑类似于通用降压转换器。通过使用变压器替换降压电路中的电感，我们可以得到一个隔离式降压转换器。变压器的次级侧具有独立的接地。

图1.隔离降压拓扑。

在导通期间，高端开关 （QHS） 打开，低边开关 （QLS） 关闭。变压器的磁化电感（L在） 已充电。图 2 中的箭头显示了当前的流动方向。初级电流线性增加。电流斜率取决于（V在–在在） 和 L在.次级侧二极管D1在此时间间隔内反向偏置，并加载来自C的电流外加载。

图2.在周期等效电路上。

在关闭时间，QHS 关闭，QLS 打开。初级电感放电。初级电流从QLS流向地，D1正向偏置，次级电流从第二侧线圈流向C外并加载。C外在此时间段内收费。（关闭 QHS 并打开 QLS 不能改变当前方向;它只能改变当前斜率。正电流减小到0 A，然后负电流增加。

图3.关断期等效电路。

哪些规格会影响变压器？

在设计转换器时，应声明和清除一些规格。它将确定将使用哪个组件，尤其是在选择变压器时。

输入电压范围

输出电压

最大占空比

开关频率

输出电压纹波

输出电流

输出功率

最大占空比（D）通常在0.4至0.6的范围内分配。最小输入电压（VIN_MIN）和最大占空比将决定初级输出电压（V在).然后，初级输出电压（V在） 和次级输出电压 （V外） 将确定变压器匝数比。

输出电流（I外）和输出功率（P外） 是影响变压器选择的关键参数。输出电流决定铜线的粗细，而输出功率决定应使用哪种变压器线轴。线轴的渗透性显示了它可以储存多少能量以及它可以输出多少功率。通常，直流输出电流乘以系数分配给电感器（变压器）的纹波电流。占空比和开关频率用于计算 T上时间，而 V在在在，纹波电流决定了初级电感。分配的系数不能太大或太小，因为较大的系数会导致较大的纹波电流。较大的纹波电流可能会达到H桥限流值的一半，并损坏MOSFET。由于其ESR和ESL，这将导致输出电容器上的纹波电压较大。相反，当需要极小的纹波电流时，我们需要使用高电感值的电感器（变压器）。如果线圈有很多圈，这将需要一个笨重的线轴。大电感将限制环路带宽并降低动态响应指数。

选择变压器

能量仅在T中传递到次级线圈关闭时间。匝数比可通过公式1确定：

这是对的吗？让我们看一个基于MAX17682的仿真结果。图4所示为MAX17682电路，绘制在EE-Sim OASIS，由 SIMetrix/SIMPLIS 提供支持®.当前探头，标记为 I在和我秒1，已放置在变压器的两侧。

图4.MAX17682典型电路，采用EE-Sim OASIS封装，由SIMetrix/SIMPLIS供电。

图5显示了两个探头的瞬态仿真结果。两个电流波形是利用公式6相加的。

图5.MAX17682典型电路模拟电流波形

增加的电流产生（红色）三角波，其行为类似于非隔离降压转换器中的电感。因此，可以轻松计算变压器的初级ΔI：

通过使用匝数比、初级电感、输出功率、输出电流和隔离电压，我们可以决定使用或设计哪种电感器。

为什么简化方程可以工作

看看如何更好地理解和应用MAX17682数据资料中的公式（见图6）。

结论

通过使用图6所示的简化公式，用户可以确保设计速度更快，初级纹波电流等于TOFF占空比。如果要修改初级纹波电流或使用其他参数，可以按照本教程进行操作。

作者

审核编辑：郭婷