Обратноходовый преобразователь: трансформатор

Индуктивность первичной обмотки, коэффициент трансформации, пиковые токи и напряжение на ключе обратноходового (flyback) преобразователя в прерывистом и непрерывном режимах.

Режим

Наименьшее входное напряжение

Для сети 220 В — постоянное после выпрямителя: наибольшее около 340 В (амплитуда 220 В + 10 %), наименьшее — с учётом провала на конденсаторе фильтра.

Наибольшее входное напряжение

Выходное напряжение

Ток нагрузки

Прямое падение на выпрямительном диоде

Диод Шоттки — 0,4–0,6 В; синхронный выпрямитель — почти 0.

Частота переключения

Наибольший коэффициент заполнения Dмакс (при Uвх.мин)

Не больше допустимого для контроллера — смотрите его паспорт.

КПД

Пауза после размагничивания x (доля периода)

Запас до непрерывного режима; TI предлагает начать с 20 %.

Результат

Индуктивность первичной обмотки Lp: 23,24 мкГн
Коэффициент трансформации Np/Ns: 1,851
Коэффициент заполнения при Uвх.мин: 45 %
Коэффициент заполнения при Uвх.макс: 22,5 %
Пиковый ток первичной обмотки и ключа: 3,486 А
Пиковый ток вторичной обмотки и диода: 6,454 А
Напряжение на закрытом ключе (без выброса): 59,14 В
Обратное напряжение на диоде: 31,44 В

Lp — наибольшая, при которой режим остаётся прерывистым на Uвх.мин и полной нагрузке с паузой x (формула 7 TI): больше её не берите. С меньшей Lp коэффициент заполнения падает, а пиковый ток растёт.
Напряжение на ключе — без выброса от индуктивности рассеяния. TI закладывает на выброс 10–30 % (SSZTCW6) и выбирает ключ на 1,5–2 таких напряжения (SNVA761A); выброс гасит RCD-цепь или снаббер.
Упрощения: падения на открытом ключе и токовом шунте не учтены (TI предлагает сначала взять около 0,5 В), диод учтён прямым падением Uд, Pвых = Uвых·Iвых.

Индуктивность первичной обмотки Lp: 23,24 мкГн

Формула

DCM: t₁ = D_макс/⁠f_s, N_p/⁠N_s = U_вх.минt₁ / ((T(1 − x) − t₁)(U_вых + U_д)), L_p = U_вх.мин²t₁²ηf_s / (2P_вых)
CCM: N_p/⁠N_s = U_вх.минD_макс / ((U_вых + U_д)(1 − D_макс)), L_p = (U_{вх.макс}D)²η / (K_LP_выхf_s)
U_кл = U_{вх.макс} + (U_вых + U_д)·N_p/⁠N_s

Подробнее о расчёте

Как считается

Прерывистый режим (DCM), TI SSZTCW6. Задаются D_макс при U_вх.мин и пауза x, когда ток трансформатора равен нулю. N_p/⁠N_s находится из равенства вольт-секунд обмоток. L_p — наибольшая, при которой энергия за такт ½L_pI_пик² покрывает P_вых/⁠η.

Непрерывный режим (CCM), TI SNVA761A. N_p/⁠N_s — из U_вых = U_вхD/⁠(N_ps(1 − D)) при D_макс. L_p — при U_{вх.макс} по доле пульсаций тока K_L.

Напряжение на ключе: U_{вх.макс} + (U_вых + U_д)·N_p/⁠N_s. На диоде: U_вых + U_{вх.макс}·N_s/⁠N_p.

Пример

18–36 В → 12 В, 1 А, 100 кГц, DCM, D_макс = 45 %, x = 20 %, КПД 85 %, диод 0,5 В. t₁ = 4,5 мкс, N_p/⁠N_s = 18 · 4,5 / ((8 − 4,5) · 12,5) = 1,85. L_p = 18² · 4,5² · 0,85 · 10⁵ / (2 · 12) = 23,2 мкГн, пиковый ток 3,49 А, на ключе 59 В без выброса.

Что не учтено

Упрощение: падения на открытом ключе и токовом шунте приняты нулевыми.
Выброс от индуктивности рассеяния: TI добавляет 10–30 % к напряжению на ключе.
Сердечник, зазор, число витков и провод выбирают по L_p, пиковому току и паспорту сердечника.

Источники

Betten J. Designing a DCM flyback converter. Texas Instruments, SSZTCW6, февраль 2024: формулы (1) t1 = Dmax/fsw, (3) Np/Ns из равенства вольт-секунд с паузой x (начинать с x = 0,2), (4) и (5) напряжения на ключе и диоде, (7) наибольшая Lp, (9) пиковый ток. Открыт.
Zhang V., Tripathi A. How to Design Flyback Converter With LM3481 Boost Controller. Texas Instruments, SNVA761A (сентябрь 2016, ред. апрель 2019): формулы (4) Uвых = Uвх·D/(Nps(1 − D)), (5) Nps по Dmax, (8) индуктивность намагничивания при доле пульсаций KL, (9) пиковый ток, (10) напряжения на ключе и диоде с запасом 1,5–2. Открыт. Пример TI (п. 4.1): 5–32 В → 12 В, 2 А, 130 кГц, Dmax = 0,7 — Nps ≈ 1, напряжения на ключе и диоде около 44 В.

Обновлено 08.11.2026.