許多的工程師對(duì)變壓器的繞制工藝把握不準(zhǔn)，導(dǎo)致做出來(lái)的產(chǎn)品,，反復(fù)的調(diào)試才能符合初始的設(shè)計(jì)參數(shù)要求,，變壓器的工藝設(shè)計(jì)涉及到的東西很多，下面我就這個(gè)問題向達(dá)家介紹一下各種繞制工藝對(duì)電源各項(xiàng)參數(shù)的影響,，希望能對(duì)大家有鎖幫助,。
要想把變壓器設(shè)計(jì)好，首先就需要選擇好變壓器,，變壓器的選擇受到很多的因素制約,，首先，需要計(jì)算好變壓器的Ap值,，得到Ap值之后,，我們就要根據(jù)電源的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)初步選擇變壓器，包括變壓器的高度,，寬度以及長(zhǎng)度,。當(dāng)電源的整體高度有限制時(shí)，就需要考慮扁平型的變壓器,，臥式變壓器是首選,。常見的有EE系列，EC系列，ER系列的臥式變壓器,，EF系列與EFD系列變壓器,；如果是超薄的適配器與LED日光燈內(nèi)置電源，可以考慮平面變壓器,。而如果PCB的空間有限,，應(yīng)該選擇PQ，RM,，或者罐形磁芯,，因?yàn)檫@些磁芯的截面積大，占用空間小,，可以輸出更大的功率
其次,，在選擇變壓器的時(shí)候我們要根據(jù)電路的參數(shù)與側(cè)重點(diǎn)不同，而選擇不同的變壓器,。
比如,，在反激電源中，我們希望漏感越小越好,，因?yàn)槁└写笮?huì)影響功率器件的電壓與電流應(yīng)力,，同時(shí)對(duì)EMC也有不可忽視的影響，那么我們就找對(duì)漏感控制有利的變壓器,，如PQ型,，RM型，以及ERL型的變壓器,，再加上合理的繞法,，可以將漏感控制在3%以下。又如LLC電源,，我們希望用變壓器的漏感來(lái)作為諧振電感,，所以我們需要刻意加大漏感，選用分槽的骨架來(lái)繞制比較理想,。
再次,，在選擇變壓器的時(shí)候，要考慮到成本與通用性,。成本不僅僅是每個(gè)企業(yè)老板關(guān)心的問題,，同樣是我們廣大研發(fā)工程師最糾結(jié)的問題，除非是少數(shù)軍品級(jí)別或高檔不計(jì)成本的電源,，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候要在性能參數(shù)與成本之間找到一個(gè)平衡點(diǎn),，不要刻意去追求某個(gè)參數(shù)而忽略帶來(lái)的成本影響，有時(shí)哪怕每個(gè)變壓器增加幾分錢的成本,，如果批量起來(lái)，都是不可忽略的一筆開支。
除非由于商業(yè)因素的考慮,，希望自己的產(chǎn)品不被其它的廠商所抄襲,，一般不考慮私模或偏門的變壓器磁芯與骨架,，因?yàn)榱慨a(chǎn)的時(shí)候,，供貨的渠道與周期都會(huì)受到很大的制約，而通用的磁芯,，無(wú)論在價(jià)格上還是在供貨渠道與周期都有很大的可選擇性,。看以下圖片：
選擇變壓器的時(shí)候,，還要考慮到為了符合安規(guī)標(biāo)準(zhǔn),，EMC性能。首先,，要考慮變壓器骨架的繞線寬度,，變壓器為了符合安規(guī)中的爬電就離要求，一般都要在繞組邊上加3mm的擋墻,，那么這就縮小了變壓器骨架的可用繞線寬度,；而如果不加擋墻的話，就需要使用三重絕緣線,，而三重絕緣線的外徑一般比內(nèi)部的銅線直徑大0.2mm,，那么，同樣的窗口面積,，繞線的匝數(shù)相當(dāng)于減少了,。
其次，要考慮變壓器骨架的槽深,，有時(shí)為了EMC,，需要在變壓器內(nèi)部加入屏蔽層，有些用細(xì)線繞,，有的用銅箔繞,，這些繞組無(wú)疑會(huì)增加繞組的層數(shù)，也就是說(shuō)可用于繞制變壓器其他繞組的槽深就減少了,。
選擇變壓器要考慮到繞組裝配工藝的影響
很多的工程師在設(shè)計(jì)變壓器的時(shí)候,，沒有考慮到裝配工藝，往往會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：變壓器計(jì)算好之后,，把參數(shù)發(fā)給變壓器廠做樣,；然后，變壓器廠工程師打電話說(shuō)繞不下,，磁芯太緊,，不好裝配,，不利于量產(chǎn)；最后不得不修改變壓器參數(shù),；這樣無(wú)疑會(huì)延緩項(xiàng)目的進(jìn)度,。所以在設(shè)計(jì)之初，我們就要考慮到變壓器磁芯窗口的誤差,，以及繞線工藝,、絕緣TAPE的厚度等因素，這些因素都會(huì)影響變壓器的裝配,；我們?cè)谟?jì)算時(shí)應(yīng)該對(duì)這些因素給予充分考慮,，留有一定的余量。
變壓器的繞制方法與注意事項(xiàng)
普通分層繞法：
一般的單輸出電源,，變壓器分為3個(gè)繞組,，初級(jí)繞組Np,次級(jí)繞組Ns,輔助電源繞組Nb；當(dāng)實(shí)用普通分層繞法時(shí),，繞制的順序是：Np--Ns--Nb,，當(dāng)然也有的是采用Nb--Ns--Np的繞法，但不常用,。
此種繞法工藝簡(jiǎn)單,，易于控制磁芯的各種參數(shù)，一致性較好,，繞線成本低,，適用于大批量的生產(chǎn)，但漏感稍大,，故適用于對(duì)漏感不敏感的小功率場(chǎng)合,，一般功率小于10W的電源中普遍實(shí)用這種繞法
三明治繞法
三明治繞法久負(fù)盛名，幾乎每個(gè)做電源的人都知道這種繞法,，但真正對(duì)三明治繞法做過(guò)深入研究的人,，應(yīng)該不多。相信很多人都吃過(guò)三明治,，就是兩層面包中間夾一層奶油,。顧名思義，三明治繞法就是兩層夾一層的繞法,。由于被夾在中間的繞組不同,，三明治又分為兩種繞法：初級(jí)夾次級(jí)，次級(jí)夾初級(jí),。先來(lái)看第一種,，初級(jí)夾次級(jí)的繞法（也叫初級(jí)平均繞法）
如上圖，順序?yàn)镹p/2,Ns,Np/2,Nb,，此種繞法有量大優(yōu)點(diǎn),，由于增加了初次級(jí)的有效耦合面積,，可以極大的減少變壓器的漏感，而減少漏感帶來(lái)的好處是顯而易見的：漏感引起的電壓尖峰會(huì)降低,，這就使MOSFET的電壓應(yīng)力降低,，同時(shí)，由MOSFET與散熱片引起的共模干擾電流也可以降低,，從而改善EMI；由于在初級(jí)中間加入了一個(gè)次級(jí)繞組,，所以減少了變壓器初級(jí)的層間分布電容,，而層間電容的減少，就會(huì)使電路中的寄生振蕩減少,，同樣可以降低MOSFET與次級(jí)整流管的電壓電流應(yīng)力,，改善EMI。
第二種,，次級(jí)夾初級(jí)的繞法（也叫次級(jí)平均繞法）
如上圖,，順序?yàn)镹s/2,Np,Ns/2,Nb。當(dāng)輸出是低壓大電流時(shí),，一般采用此種繞法,，其優(yōu)點(diǎn)有二：
1、可以有效降低銅損引起的溫升：由于輸出是低壓大電流,，故銅損對(duì)導(dǎo)線的長(zhǎng)度較為敏感,，繞在內(nèi)側(cè)的Ns/2可以有效較少繞線長(zhǎng)度，從而降低此Ns/2繞組的銅損及發(fā)熱,。外層的Ns/2雖說(shuō)繞線相對(duì)較長(zhǎng),，但是基本上是在變壓器的外層，散熱良好故溫度也不會(huì)太高,。
2,、可以減少初級(jí)耦合至變壓器磁芯高頻干擾。由于初級(jí)遠(yuǎn)離磁芯,，次級(jí)電壓低,，故引起的高頻干擾小。
我們大家來(lái)進(jìn)一步深入討論下這個(gè)三明治繞發(fā)對(duì)EMI的影響,。首先,，我們來(lái)看初級(jí)夾次級(jí)的繞法，我們知道,，變壓器的初級(jí)由于電壓較高,，所以繞組較多，一般要超過(guò)2層,，有時(shí)甚至達(dá)到4-5層,，這就給變壓器帶來(lái)一個(gè)分布參數(shù)---層間電容,，形成原理相信大家都清楚，我就不多解釋了,。當(dāng)MOSFET關(guān)斷的時(shí)候,，變壓器的漏感與MOSFET的結(jié)電容以及變壓器的層間電容會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，幅度達(dá)到幾十甚至超過(guò)一百V,，這對(duì)MOSFET與EMI來(lái)說(shuō)都是不允許的,，所以，我們?cè)黾覴CD吸收來(lái)抑制這個(gè)振蕩,，達(dá)到保護(hù)MOSFET與改善EMI的目的,。
上圖即為反激電源MOSFET的Vds波形
從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，三明治繞法是可以在一定程度上改善EMI,。從另外一個(gè)角度來(lái)說(shuō),，三明治繞法確實(shí)是增加了初次級(jí)的耦合面積，減少了漏感,，同時(shí)又使初次級(jí)的耦合電容增加了,；當(dāng)開關(guān)管反復(fù)開關(guān)時(shí)，電容也會(huì)反復(fù)充放電,，也就是說(shuō)會(huì)引起振蕩,，此振蕩正比于開關(guān)頻率，會(huì)對(duì)EMI產(chǎn)生不利的影響,。