下面是开关电源规划有必要把握的常识：
1、开关变压器的伏秒容量
2、变压器磁芯的磁化曲线
3、开关变压器初级线圈匝数的核算
4、开关变压器磁芯气隙的选取
5、开关变压器的直流迭加特性
期望从事开关电源规划的工程师对此感兴趣！
1.概述
伏秒容量是开关变压器的一个极其重要的参数，但许多人在规划开关变压器的时分都把这个重要参数忽视了。许多人在规划开关变压器的时分，都是依据开关电源的作业频率和输出功率来核算开关变压器的初级线圈电感量，而在实践运用中，这种办法有很大的局限性，因为变压器铁心的导磁率并不是一个常数，它的初始导磁率和有用导磁率相差非常大，即变压器线圈的静态电感量和动态电感量相差很大。如图1所示，图中，B为变压器铁心的初始磁化曲线，为导磁率改动曲线，为励磁电流。
别的，单端磁化开关电源变压器一般都需求留气隙，气隙的巨细对变压器线圈的电感量影响非常大，因而，有人经过调整气隙的长度来调整变压器线圈的电感量，显着这中办法是过错的。用这种办法规划出来的开关变压器，不是简单呈现磁饱满便是初、次级线圈漏感过大，使开关管过流或过压损坏，而且还简单发生EMI搅扰和下降作业效率。
1.1开关变压器的作业原理
图2反激式开关电源变压器的作业原理图，因为反激式开关电源在开关接通期间，变压器只存储能量，不输出功率，因而，在开关接通期间，图2电路能够等效成图3电路。
在图3电路中，当开关接通时，电源E对电感L1进行充磁，并发生励磁电流i1，假如把L1看成是一个常数，则i1由下式表明：
许多人便是依据（2）式和（3）式来确认开关变压器初级线圈的电感量的。
1.2开关变压器的磁化作业曲线
因为变压器铁芯的导磁率与作业点有关，它不是一个常数，所以，图3中的电感也不是一个常量，它会跟着磁化作业点不断改动，而磁化作业点则由脉冲宽度和消磁电流来决议。
开关变压器的消磁电流，主要是流过变压器次级线圈的电流，流过次级线圈的电流越大，磁回线的面积就越大，即剩磁就越小，变压器线圈存储的能量就越多。因而，变压器铁芯的剩磁巨细不是固定的，它会跟着开关电源输出电压的脉冲宽度以及输出电流不断地在改动。如图4。
为此，咱们引进变压器伏秒容量的界说是必要的。
1.3开关变压器伏秒容量的界说
依据图2、图3、图4，咱们能够列出下面方程式：
…………（4）；式中：
………（5）
对（5）进行积分：
…（6）；得：
…（7）
（7）式便是咱们用来核算开关变压器初级线圈匝数的公式。式中：N1为初级线圈的匝数，E为初级线圈两头的电压（伏），τ为脉冲宽度（秒），S为变压器磁芯的面积（厘米平方），Bm为最大磁通密度（高斯），Br为剩下磁通密度（高斯），一般带气隙的变压器磁芯取Br=0.2~0.3Bm，Br取值巨细与气隙长度有关。
在这儿，咱们把（7）式中的脉冲幅度与脉冲宽度的乘积界说为变压器的伏秒容量，即：
伏秒容量VT表明：一个开关变压器能够接受多高的输入电压和多长时刻的冲击。在开关变压器伏秒容量必定的条件下，输入电压越高，开关变压器能够接受冲击的时刻就越短，反之，输入电压越低，开关变压器能够接受冲击的时刻就越长；而在必定的作业电压及脉冲宽度条件下，开关变压器的伏秒容量越大，开关变压器的铁芯中的磁通密度就越低，开关变压器铁芯就不简单饱满。
假如咱们把（8）式的分子和分母都乘以一个电流I，就很简单看出：伏秒容量也是一个物理量，它表明单位电流在开关变压器中存储的能量，或单位电流在开关变压器中所做的功。
伏秒容量：
单位电流所做的功。
由此咱们能够看出，用来核算变压器初级线圈匝数的（7）式，其办法便是经过核算单位电流在带磁芯的变压器线圈中存储的能量多少来确认变压器线圈的匝数，即，在电流和磁芯资料参数必定的条件下，变压器线圈的匝数越多，存储的能量就越多。
这儿需求阐明的是，图4中的Bm值与Br值都不是固定的，Bm值的巨细取决于励磁电流的巨细（与脉冲宽度和电感量有关，而与负载无关），而Br值的巨细则取决于流过变压器次级线圈N2的电流（瞬时值），流过N2的电流也称消磁电流，其巨细与负载有关。
咱们还能够经过磁化曲线图（图5）来了解伏秒容量的含义，即，伏秒容量的巨细与磁通增量巨细有关，还与脉冲宽度有关。
因为变压器磁芯的剩磁Br值与消磁电流有关，Br值并不是固定的，因而，变压器的伏秒容量也在不断地改动的，当咱们核算变压器伏秒容量的时分，一般都是核算变压器的最大伏秒容量VTm。消磁电流便是流过变压器次级线圈的电流（瞬时值）。
由图5能够看出，运用伏秒容量的概念来核算变压器初级线圈的匝数，要比运用电感量的概念来核算变压器初级线圈的匝数的办法要合理许多。
当咱们运用（7）式核算变压器初级线圈匝数，或运用（8）式核算伏秒容量的时分，从图5中大约能够看出，假如变压器磁芯不留气隙，选取Bm值最好不要超越Bs值的80%，而Br值最好不要小于Bs值的30%。因而，单激式开关电源变压器的铁芯必需求留气隙。
1.4开关变压器磁芯气隙的选取
经过图6能够证明：
当
时，气隙长度为最佳值（即最小值）。此刻变压器的均匀导磁率
约等于磁芯导磁率
的三分之一。实践运用中，气隙长度总是大于最佳值的。（证明附后）
例如：当没有气隙铁芯的导磁率=103时，比值为
/
=2?10-3，假如变压器铁芯磁路的总长度=120mm，则铁芯的最小气隙长度应该等于0.24mm。在实践运用中，能够取=0.5mm，即最小气隙长度的2倍，以此开端做实验。此刻，均匀导磁率只要铁芯导磁率的1/5，即=200。
变压器的伏秒容量VT的巨细是能够丈量的，铁芯预留气隙长度是否合理，也是能够经过丈量来验证的；而仅对变压器的电感量进行丈量，则无法验证铁芯预留气隙长度是否合理，假如有人想经过改动磁芯气隙的长度来改动电感的巨细，这种做法更是过错的。
1.5开关变压器伏秒容量的丈量
图中，M为电感测验仪，LT为阻隔电感，I为电流源，LX为待测开关变压器初级线圈。LT的电感量有必要远远大于被测开关变压器初级线圈的电感量，但假如电流源I是一个抱负的恒流源，那么阻隔电感LT能够省去。
开关变压器的伏秒容量能够用直流迭加法来丈量，图7是一个对开关变压器进行伏秒容量进行测验的原理图。
电流迭加法便是在开关变压器线圈中迭加一向流电流，让开关变压器铁芯进行磁化，然后，对开关变压器的电感量进行丈量，然后间接丈量开关变压器线圈的最大伏秒容量VTm。VTm的界说是，当迭加直流I使电感LX的电感量减小到初始值L0的0.9倍时，开关电源变压器所对应的伏秒容量VT值。
开关变压器的最大伏秒容量VTm由下面公式求得：
或：
式中：Im为使电感LX的电感量减小到初始值L0的0.9倍时迭加直流的对应值。
知道了开关变压器的最大伏秒容量，就能够确认变压器的最高作业电压Vm和最大脉冲宽度Ton。
从（10）式还能够看出，因为Im与Lx的值都与变压器铁芯的气隙长度有关，因而，它们三者之间必定有一个最佳值。这个最佳值咱们经过测验几个样品很简单就知道。
此测验办法有必定的正交性质，因而，相对来说，实验成果会更精确和更科学。正交性便是所得定论和实验是沿着两个不同方向进行。
(9)式中E可取输入电压的最大值，τ取值可依据输入电压为最大值时对应的最小占空比Dmin和作业频率F求得。求最大伏秒容量VTm时，应把τ值换成τx，一般取τx = 1.43τ。
图9是测验最大伏秒容量时，迭加直流Im，与均匀作业电流Ia、半波均匀电流Iaτ1、半波最大电流Imτ1各者之间的联系。
从图中能够看出，当D=0.5时，迭加直流Im是均匀作业电流Ia的5.4倍，假如在此作业状态下，初级线圈的电流密度为3A/mm2，则测验电流的密度为16.2A/mm2，因而，在测验过程中变压器初级线圈一般都发热，这正好也是校验初级线圈电流密度获得是否适宜的办法。
1.6开关变压器的安全运用
运用开关电源变压器时，加于开关电源变压器初级线圈的电压和脉冲宽度的乘积，不能超出变压器的最大伏秒容量，最好要留出30%的余量。因为，变压器铁芯的导磁率与作业温度有关，大部分变压器铁芯的居里温度都低于140℃，当温度大于110℃时，铁芯的导磁率会显着下降。
1.7开关变压器规划关键步骤总结
1、核算变压器初级线圈匝数：
2、求变压器伏秒容量：
3、选取变压器磁芯气隙：
4、对开关变压器初级线圈进行直流迭加测验：
最大伏秒容量必定要合格，如不合格，需求推倒重来！
附录：开关变压器磁芯气隙最佳挑选
在图6-a中，假设为气隙长度，变压器铁芯磁路的总长度为，则磁路的磁通势为：
上式中，
为变压器铁芯的导磁率；
为空气的导磁率，其值约等于1；
为变压器铁芯磁路的总长度；
为气隙的长度；
为磁场强度增量；
为磁通密度增量。
因为
，
，所以，（－）≈，因而上式可化简为：
由此能够求得有气隙铁芯的均匀导磁率
为：
上式中，为有气隙铁芯的均匀导磁率，为变压器铁芯的导磁率，为气隙的长度，为变压器铁芯磁路的总长度。
依据上式，咱们的希望便是在最大磁通密度增量的条件下，要求均匀导磁率的最大值。在图6-b中，虚线表明变压器铁芯没有气隙时的磁滞回线，实线表明变压器铁芯留有气隙时的磁滞回线，其间磁化曲线o-a为留有气隙铁芯的根本磁化曲线。这儿的根本磁化曲线与初始磁化曲线并不完全相同，这儿的根本磁化曲线相当于磁化曲线的几许均匀值，以便用于剖析磁场强度增量与磁感应密度增量的联系。
显着，对应每一个气隙长度的取值就有一组相应的磁滞回线；但不论气隙长度获得多大，铁芯的最大磁通密度Bm只能到达铁芯磁饱满时对应的Bs值，它不会跟着气隙长度的增加而持续增加；而铁芯的剩下磁通密度Br也不会因气隙长度增加而大幅度下降。因而，应该有一个最佳值，它应该既要统筹磁通密度增量最大的一起，也要统筹均匀导磁率到达最大的条件。为了求出的最佳值，咱们能够沿着根本磁化曲线o-a不断地画切线，如图中切线o-b；切线与H轴夹角
的正切值
便是此点的导磁率；当切线的相切点坐落最大磁通密度增量的二分之一方位上时，这点的正切值就能够以为等于均匀导磁率；由此咱们能够看出均匀导磁率总是小于或许等于正切值。
假如咱们把最大正切值对应的磁通密度增量和磁场强度增量，界说为铁芯的最佳作业点，那么经过切线o-b就能够求出对应的最佳值。能够证明经过原点的切线o-b是正切值最大的切线，因为实践中的根本磁化曲线是不存在的，根本磁化曲线相当于磁化曲线的几许均匀值；别的，所界说的最佳作业点实践上便是气隙长度最小值对应的作业点。
从图6-b以及（4）式能够看出，当
>>1时，有气隙铁芯的均匀导磁率根本与气隙的长度成反比；因而的值正好便是对应图6-b中，切线o-b与B轴夹角
的正切值
；代表
，代表。与相乘正好把两条正交直线H和B的单位进行归一化，要么它们之间的夹角就没有含义。
由图6-b能够看出，当≈1/2时，为最佳值，实践上也是的最小值；因为，均匀导磁率会跟着增大而减小。因而，的最佳值（或最小值）由下式求得：
把（5）式的成果代入（4）式，能够求得，当为最佳值时，有气隙铁芯的均匀导磁率正好等于没有气隙铁芯导磁率的三分之一。
值得指出的是：因为不是一个常数，其最大值与最小值相差甚远，因而，当运用（5）式核算开关变压器气隙长度的时分，必需求预留满足的余量，一般预留余量要在1倍以上。
