如何轻松设计一款可调吕梁干式变压器？

如何轻松设计一款可调吕梁干式变压器？ 针对可调吕梁干式变压器很多人觉得很难，其实不然。设计一款可调吕梁干式变压器并不难，难就难在做精，等你真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了。万事开头难，笔者在这就抛砖引玉，慢慢讲解如何一步一步设计可调吕梁干式变压器。

可调吕梁干式变压器设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过，今天我给大家简单讲下设计一款宽范围输入的，常规隔离可调吕梁干式变压器的设计思路。

1.首先确定功率，根据具体要求来选择相应的拓扑结构

这样的一个可调吕梁干式变压器多选择反激式（flyback）基本上可以满足要求。在这里我会更多的选择是经验公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论。

2.选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计

当我们确定用flyback拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计（sch）。无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。对里面的计算我还会进行分解。

分立式：PWMIC与MOS是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长（仅从设计角度来说）；集成式：就是将PWMIC与MOS集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境。

3.做原理图

确定所选择的芯片以后，开始做原理图（sch）。
设计前最好都先看一下相应的datasheet，确认一下简单的参数。无论是选用PI的集成，或384x或OBLD等分立的都需要参考一下datasheet。一般datasheet里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据。

4.确定相应的参数

当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步PCBLayout。当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算了。


可调吕梁干式变压器原理图

5.确定开关频率，选择磁芯确定变压器

芯片的频率可以通过外部的RC来设定，工作频率就等于开关频率，这个外设的功能有利于我们更好的设计可调吕梁干式变压器，也可以采取外同步功能。

一般AC2DC的吕梁干式变压器，工作频率不宜设超过100kHz，主要是可调吕梁干式变压器的频率过高以后，不利于系统的稳定性，更不利于EMC的通过性。频率太高，相应的di/dtdv/dt都会增加，除PI132kHz的工作频率之外，大家可以多参考其它家的芯片，就会总结自己的经验出来。

对于磁芯的选择，是在开关频率和功率的基础，更多的是经验选取。当然计算的话，你需要得到更多的磁芯参数，包括磁材，居里温度，频率特性等等，这个是需要慢慢建立的。

6.设计变压器进行计算

我们根据输入/输出、开关频率，所选磁芯已知参数，同时设置好效率、最大占空比、磁感应强度变化等参数，就可以进入下一步计算，得出功率、平均及峰值电压电流、匝数和电感量。在这里输入峰值电流，大约是输入平均电流的4倍，这是个经验，也可以根据下图来推导，很简单的。


峰值电流与平均电流的关系

确认匝数以后，直接确定漆包线的粗细，不需要去进行复杂的计算。

线径与常规吕梁干式变压器一样，都是有定值的，记住几种常用的定值线径。这里，原边电流比较小，可以直接选用φ0.25一股。辅助绕组φ0.25一股。主输出绕组φ0.4或0.5三股，不用选择更粗的，否则绕制起来，漆包线的硬度会使操作工人很难绕。

很多这一步“计算”过了以后，还会返回计算以验证变压器的窗口面积。个人认为返回验证是多余的，因为绕制不下的话，打样的变压器厂也会反馈给你，而你验证通过的，在实际中也不一定会通过；毕竟与实际绕制过程中的熟练度，及稀疏还是有很大关系的。

再下一步，需要确定输入输出的电容的大小，就可以进行布局和布板了。

7.输入输出电解电容计算

这里按照上步计算的输入功率、输出电流等，最终确定电解电容的规格，根据应用环境选取频率和阻抗，电容Cin理论选值越大，对后级越好，但从成本考虑不会无限制选取大容量。

基本上到这里，PCB上需要外形确定的器件已经完成，即PCB封装完成；下一步就可通过前面的原理图（SCH）定义好器件封装。

8.PCBLayout

上面已经确定变压器，原理图，以及电解电容，其它的基本上都是标准件了。

由sch生成网络表，在PCBfile里定义好板边然后加载相应的封装库以后，可以直接导入网络表，进行布局；因为这个板相对比较简单，也可以直接布板，导入网络表是一个非常好的设计习惯。

PCBlayout重点不是怎么连线，最重要的是如何布局；一般来说布局OK的话，画板就轻松多了。

在布局与布板方面：
1）RCD吸收部分与变压器形成的环面积尽量小；这样可以减小相应的辐射和传导。
2）地线尽量的短和宽大，保证相应的零电平有利于基吕梁变压器厂家准的稳定；同时VIPER53DIP这颗DIP-8的芯片散热的重要通道。
3）在di/dtdv/dt变化比较大的地方，尽量减小环路和加宽走线，降低不必要的电感特性。
附上相应的图，N久之前的版本，可以改进的地方很多，各位自行参考：目前这一块板仍一直在生产。

9.确定部分参数

我们前几步已经计算了变压器，PCBLayout完成以后，此时就可以确定变压器的同名端，完整的定义变压器，并发出去打样或自己绕制。

10.调试过程

到以上部分，基本上一个吕梁干式变压器算是设计完成，后面的就是焊板调试过程。

调试所需要的简单设备（必需的）：调压器，示波器，万用表；辅助设备：功率计，LCR电桥，电子负载

焊完板以后，进行静态检查，如果有LCR电桥的话，可以先测一下变压器同名端，电感量等参数以后再焊接。

静态检查：主要看有没有虚焊，连锡等；静态测试以后，可以用万用表测一下输入，输出是否处于短路状态；剩下就可以进行加电测试了。

电子元器件安装完成

其实可调吕梁干式变压器入门很简单，最好的入门是选用单片的，毕竟省去了启动吕梁干式变压器，电流检测吕梁干式变压器，MOS及驱动，保护电路等各种不确定因素的问题。等你真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了，凡事先易后难才有进步。

可调吕梁干式变压器是一切电子设备的心脏，哪里有电器哪里就有“可调吕梁干式变压器”，在硬件行业中有着非常重要的地位。

在研制高效可调吕梁干式变压器，小功率一般用准谐振，中功率用半桥LLC，用全桥LLC或移相全桥。不难看出LLC谐振是吕梁干式变压器技术的超级明星，是吕梁干式变压器工程师们必须掌握的技能之一，然而此技术仍然只掌握在少数吕梁干式变压器工程师手上，是很多工程师心中难以跨越的神山，一次次的接近又一次次的失败，最终从入门到放弃。

LLC谐振技术的学习渠道和资料相当有限，市场没有完整教学书籍、视频教程，网上的学习资源也很有限。目前，LLC谐振也是很多吕梁干式变压器工程师难以完全掌握的一门技术。