元器件应用中的正激变换器磁性元件的设计

正激变换器磁性元件除了变压器外，还有一个电感器，即扼流圈。一般的资料上都是从变压器开始算起的，但本人认为应该从电感器开始算起比较好，这样比较明了，思维可以比较清楚。因为正激变换器起源于BUCK变换器，而BUCK变换器，其功率的心脏是储能电感，因此，正激变换器的功率心脏是扼流圈，而不是变压器，变压器只有负责变电压，并没有其它的功能，功率传输靠得是电感。当然一般书上从变压器算起，也未尝不可，但这样算，思路不是很明确，也不容易让读者理解。下面我演示一下我的算法，希望对读者能有所帮助。     电感器的设计     首先，以滤波电感为研究对象，进行研究。在一个周期中，开关管开通的时候，滤波电感两端 正激变换器是一种常见的电力转换电路，它在电子设备中被广泛用于电压转换和电源管理。与传统的反激变换器不同，正激变换器的功率流路径直接通过电感器，而不是通过变压器来传递能量。这种设计使得正激变换器在特定的应用场景下具有优势，比如高效率和低噪声。 在正激变换器中，磁性元件起着至关重要的作用，主要包括变压器和扼流圈（电感器）。尽管许多资料都将分析起点设为变压器，但本文的作者主张从电感器开始分析，因为电感器是正激变换器的核心，类似于BUCK变换器中的储能电感，负责功率的存储和传输。变压器的主要功能则是电压转换，不具备功率传输的功能。 电感器的设计是正激变换器磁性元件设计的关键环节。滤波电感是研究的重点，因为它直接影响到输出电压的稳定性和纹波大小。在一个开关周期内，当开关管导通时，滤波电感两端的电压会升高，电流则线性增加，遵循公式 I = V * TON / L，其中 I 表示电流增量，V 是输入电压，TON 是导通时间，L 是电感值。这个电压来自变压器副边的输出。 当开关管关断时，电感器通过自身的磁场能量继续供电，电流线性下降，同样遵循 I = Vo * TOFF / L，其中 Vo 是输出电压，TOFF 是关断时间。在一个完整周期内，充电电流与放电电流相等，从而可以推导出 Vo = V * D 的关系，D 代表占空比。通过绘制电感两端的电压电流波形图，可以直观地理解这一过程。 设计电感器时，首先要确定的是电感器充电时两端的电压V，这将决定开关管的最大占空比D。设计者需要根据系统需求来设定这个电压值，从而确保变换器能够满足预定的输出电压和效率目标。电感值L的选择则需要综合考虑电流纹波、系统稳定性和效率等因素。 此外，电感器的设计还需要考虑热管理、磁芯材料选择、磁饱和问题以及封装形式等多方面因素。磁芯材料决定了电感器的磁通密度和损耗特性，而封装则影响到电感器的尺寸和散热性能。在实际设计中，通常需要通过多次迭代和仿真来优化这些参数，以实现最佳的性能和成本平衡。 总结来说，正激变换器磁性元件的设计是一个涉及多方面因素的复杂过程，包括电感器的电压电流特性分析、占空比计算、磁芯选择以及热设计等。理解并掌握这些基本原理对于高效、稳定的电源系统设计至关重要。