兩種常見的次級整流器拓?fù)淙鐖D3所示。如果次級整流器拓?fù)錇橥仆焓剑瑒t在單元 C11 中輸入兩倍的初級匝數(shù)。例如，如果使用TGMR-512V6LF，則使用推挽式整流器，請在單元格C11中輸入“8”，在單元格C12中輸入“1”。

此拓?fù)湟矔绊懺趩卧?C13 中輸入的內(nèi)容。對于全波整流器，輸出電壓降低兩個二極管壓降，而對于推挽整流器，輸出電壓僅降低一個二極管壓降。請查閱二極管數(shù)據(jù)手冊，確定每個二極管的預(yù)期正向偏置壓降。如果尚未選擇二極管，請輸入表1中建議的默認(rèn)值，然后在選擇特定二極管后替換接近值。

最后，請參閱電子表格的第四部分“計算結(jié)果”。Cell C23 計算此應(yīng)用的最小允許 ET 常數(shù)。變壓器規(guī)格必須等于或超過此規(guī)格。Halo TGMR-502V6LF 變壓器 ET 常數(shù)為 60V-μs，超過了電池 C23 中計算的最小值。

電子表格單元C24計算整流器的輸出約為5.4V。如果需要對隔離式5V電源進(jìn)行良好調(diào)節(jié)，則使用壓差為0.4V或更低的LDO來調(diào)節(jié)此輸出。

由于未考慮所有因素，因此在執(zhí)行最壞情況分析時，應(yīng)將輸出電壓降低1%至5%。另請注意，對于非常輕的負(fù)載，輸出電壓最終可能會遠(yuǎn)高于計算值。例如，在MAX13256數(shù)據(jù)資料第5頁的右下角圖表中可以看到這一點。

如果輕負(fù)載輸出電壓是一個問題，請在工作臺上以預(yù)期的最小負(fù)載進(jìn)行原型設(shè)計并測量輸出電壓。在某些情況下，使用預(yù)負(fù)載電阻分流輸出會降低輕負(fù)載時的輸出電壓。

圖4.MAX13256特定變壓器實例的計算結(jié)果

選擇不是專門為MAX13256設(shè)計的變壓器

如果沒有專門設(shè)計用于MAX13256的標(biāo)準(zhǔn)變壓器怎么辦？然后擴(kuò)大搜索范圍，查看未特別提及MAX13256的標(biāo)準(zhǔn)變壓器產(chǎn)品。只需掃描幾個參數(shù)就可以快速縮短一長串可能的候選者。

首先，從考慮中剔除任何不符合隔離要求的變壓器。接下來，查看匝數(shù)比和ET產(chǎn)品。您如何看待這一點取決于任何中心水龍頭的可用性。例如，如果初級有一個中心抽頭，則可以選擇驅(qū)動整個繞組，或者只驅(qū)動一半的繞組。一側(cè)中心抽頭的變壓器提供兩種可能性，同時抽頭初級和次級中心抽頭的變壓器提供四種可能性。

從表 2 中，對于所有適用的可能性，請僅保留同時滿足第三列和第四列條件的可能性。查閱表2時，ET產(chǎn)品的計算公式為：

ET = （1000 × V在）/f西 南部

哪里：

ET 是基于電路要求的計算乘積（以伏特微秒為單位）

V在是輸入電壓，以伏特為單位

f西 南部是最小輸入時鐘頻率（以 kHz 為單位）或 510kHz（如果使用內(nèi)部振蕩器）

在表2中，暫定匝數(shù)比（TR）定義為所需輸出電壓除以輸入電壓。

最后，借助“MAX13256通用變壓器”電子表格驗證應(yīng)用是否適用。

使用“MAX13256通用變壓器”電子表格

除了已經(jīng)提到的規(guī)格外，許多變壓器數(shù)據(jù)手冊還包括磁化電感，有時稱為初級電感。這有時也稱為OCL或開路電感，因為它是在繞組上測量的，所有其他繞組都保持開路。

OCL 是一個重要的規(guī)范。與Maxim以前的變壓器驅(qū)動器不同，MAX13256可限制峰值初級電流，防止過載和短路情況。初級電感使初級電流具有經(jīng)典的“基座上的斜坡”形狀，如圖5所示。

圖5.初級端的電流波形。

在恒定負(fù)載下，變壓器看到平均電流，由提供電力以加熱變壓器鐵芯的組件和向負(fù)載輸送電力的組件組成。初級電感導(dǎo)致在此平均電流之上出現(xiàn)電流斜坡。分析必須包括檢查峰值電流是否誤觸發(fā)MAX13256保護(hù)電路的計算。

讓我們再看一個例子。假設(shè)您有一個 12V 電源軌，需要創(chuàng)建一個隔離式 12V、200mA 電源軌，具有 1kV 隔離。搜索會找到一個可能的候選產(chǎn)品，線藝Q4470-CL2.使用“MAX13256通用變壓器”表驗證其他參數(shù)。圖 6 顯示了要在第一部分中輸入的內(nèi)容。

圖6.MAX13256通用變壓器數(shù)據(jù)錄入示例，MAX13256部分

電子表格單元C3是MAX13256內(nèi)部橋式開關(guān)導(dǎo)通電阻之和，即數(shù)據(jù)資料規(guī)格R之和哦和 R老.典型值為1.6Ω。對于最壞情況分析，將電池C3更改為2.5Ω。電子表格單元格 C4 是最小開關(guān)頻率，以千赫茲為單位。如果使用內(nèi)部振蕩器進(jìn)行時鐘，則此值為510kHz。對于外部時鐘，請在此處輸入進(jìn)入CLK引腳的最低頻率。

為了防止過載和短路故障，MAX13256限制提供給變壓器初級的峰值電流。ITH上的電阻器負(fù)責(zé)設(shè)置此限流閾值。除非輸入電流需要更多限制，否則ITH引腳上的電阻應(yīng)為1kΩ，以保證500mA峰值電流限值。如果ITH電阻設(shè)置為高于1kΩ的值，則將編程電流限值輸入電池C5。否則，請使用默認(rèn)值 0.5A。

接下來，在第二部分“由客戶輸入”中輸入?yún)?shù)，如圖 7 所示。

圖7.MAX13256通用變壓器示例的計算結(jié)果

輸入驅(qū)動MAX13256 V的電壓DD固定在電子表格單元格 C8 中。在本例中，它是 12V。輸入單元 C9 中的輸出負(fù)載電流。根據(jù)這個例子，它是0.2A。從變壓器數(shù)據(jù)手冊中獲取電池 C10 至 C14 的值。盡管變壓器同時具有初級和次級中心抽頭，但這種設(shè)計并沒有利用它們。如果使用主中心抽頭，則單元格 C12 中的主匝數(shù)條目將減半，即 1.5。同樣，如果在設(shè)計中使用了輔助中心抽頭，則單元格 C13 中的值將減半，即 2。

整流器拓?fù)鋾绊憜卧?C15 中輸入的內(nèi)容。對于全波整流器，輸出電壓降低兩個二極管壓降，而對于推挽整流器，輸出電壓僅降低一個二極管壓降。請查閱二極管數(shù)據(jù)手冊，確定每個二極管的預(yù)期正向偏置壓降。如果尚未選擇二極管，請輸入表1中建議的默認(rèn)值，然后在選擇特定二極管后替換收盤值。

接下來，查閱電子表格的第四部分，即圖 8 中的“計算結(jié)果”。

圖8.MAX13256通用變壓器示例的數(shù)據(jù)輸入，按客戶部分輸入。

Cell C32 計算此應(yīng)用的最小允許 ET 產(chǎn)物。32V-μs 的變壓器 ET 乘積超過了電池 C32 中所需的最小值 23.5。如果MAX13256驅(qū)動器連接到初級端的一端和中心抽頭，變壓器將能夠處理規(guī)定規(guī)格的一半，即16V-μs。這是不夠的，因此該變壓器不能在此應(yīng)用中使用中心抽頭。

C33單元計算MAX13256的峰值電流。此值必須低于在單元格 C5 中輸入的值。請注意，單元格 F33 表示“良好”。如果單元格 C33 中的計算證明過高，單元格 F33 表示“PK 電流太高”。

電子表格單元C35計算電路的預(yù)期輸出電壓，在本例中約為13.9V。如果需要穩(wěn)壓良好的12V輸出，則LDO有足夠的壓差裕量。

有關(guān)“功耗”信息，請參見圖9。

圖9.MAX13256通用變壓器示例，功耗部分

這些功耗數(shù)字是合理的，在制作精良的設(shè)計中應(yīng)該不會造成很少或不會造成麻煩。請注意，變壓器功耗數(shù)字包括未知的磁芯損耗，估計為200mW，即電池C16中的值。與MAX13256配合使用的變壓器類型往往遠(yuǎn)低于200mW的近似值。這也是為什么在工作臺上檢查電路性能很重要的另一個原因。

為復(fù)雜的變壓器供應(yīng)商指定變壓器

如果您沒有找到合適的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，那么您應(yīng)該考慮與變壓器供應(yīng)商聯(lián)系以獲取定制產(chǎn)品。

與信譽良好的變壓器供應(yīng)商合作的最佳方式可能是在設(shè)計階段與他們合作。使用“MAX13256通用變壓器”電子表格制定變壓器的暫定規(guī)格。

您應(yīng)該向變壓器供應(yīng)商提供的“硬”規(guī)格是：

隔離級別

ET 常數(shù)

輸出電流

匝數(shù)比

估計“軟”規(guī)格，并期望變壓器供應(yīng)商建議對這些規(guī)格進(jìn)行一些更改：

調(diào)整電池 C14 中的初級電感，直到電池 C20 與 C9 的比率低于 0.3。這表示變壓器應(yīng)具有的最小初級電感。這往往是最不難滿足的軟規(guī)范

估計內(nèi)核損耗為0.2W。變壓器供應(yīng)商選擇不同的鐵氧體和不同的磁芯進(jìn)行調(diào)整。變壓器供應(yīng)商在鐵氧體和磁芯方面的經(jīng)驗對您來說可能是最有價值的東西。

調(diào)整初級和次級電阻，大致與匝數(shù)比成比例，直到C39電池的變壓器耗散低于0.75W，C38電池中的MAX13256功耗低于1.0W。這些數(shù)字有點保守，因為變壓器供應(yīng)商經(jīng)常試圖盡可能接近您為這些提供的任何內(nèi)容。

將這些規(guī)格提供給變壓器供應(yīng)商以供其審查，然后根據(jù)他們的反饋進(jìn)行調(diào)整。除了幫助您進(jìn)行設(shè)計外，變壓器供應(yīng)商還提供產(chǎn)品制造和測試質(zhì)量的價值。這尤其有價值，例如，當(dāng)您需要超過2.5kV的高隔離電平時。

使用“XFMR設(shè)計MAX13256”電子表格設(shè)計變壓器

如果您希望對電路進(jìn)行更多控制，可以創(chuàng)建初步變壓器設(shè)計供變壓器供應(yīng)商審查。指定使用的鐵氧體和磁芯，以及線規(guī)和每個繞組的匝數(shù)。即使您只計劃指定變壓器，創(chuàng)建初步設(shè)計也可以深入了解變壓器供應(yīng)商需要做出的權(quán)衡。

例如，為MAX13256設(shè)計一個變壓器，采用24V電源供電，提供9V/0.7A和5V/0.4A。該變壓器將有一個初級變壓器和兩個次級變壓器。

第一步是選擇鐵氧體材料。由于大多數(shù)設(shè)計使用MAX13256的內(nèi)部振蕩器，因此所選材料應(yīng)在255kHz至700kHz范圍內(nèi)正常工作。嘗試使用相對磁導(dǎo)率大于 1000、磁通密度大于 0.25 特斯拉的鐵氧體。參見圖 10。

讓我們試試N49鐵氧體材料3，然后使用數(shù)據(jù)手冊填寫電子表格的鐵氧體部分。

圖 10.MAX13256變壓器設(shè)計電子表格的鐵氧體數(shù)據(jù)資料部分。

鐵氧體數(shù)據(jù)手冊上的峰值磁通密度，第 2 頁，符號 BS，在 100°C 時為 400mT，輸入電池 C2。單元 C3 計算降額的最大通量。使用降額磁通量密度作為指導(dǎo)，幫助設(shè)置實際磁通量密度。檢查鐵氧體數(shù)據(jù)手冊第5頁左下角的“相對磁芯損耗與頻率的關(guān)系”圖，200mT曲線停止在200kHz。要在300kHz以上的頻率下使用這種材料，磁通密度應(yīng)限制在100mT或以下。可以嘗試各種通量密度。較高的磁通密度可降低導(dǎo)線損耗，而較低的磁通密度可降低磁芯損耗。

在本例中，選擇在單元格 C4 中輸入的 75mT。從同一圖表中，在500kHz時，100mT時的磁芯損耗約為700 kW/m^3，50mT時約為100 kW/m^3。幾何平均值約為 265，因此在單元 C5 中輸入 350kW/m^3 的磁芯損耗，超出部分是為了考慮可能在 500kHz 以上運行。

第二步是選擇一個核心，在這種情況下，是Ferroxcube EP13?4.鐵氧體是使用的材料，而磁芯是物理形狀。在此數(shù)據(jù)手冊中，輸入電子表格核心部分中的值，如圖 11 所示。

圖 11.MAX13256變壓器設(shè)計電子表格的內(nèi)核數(shù)據(jù)資料部分

特定于內(nèi)核的參數(shù)可在內(nèi)核數(shù)據(jù)手冊第693頁的左上角找到。這些是橫截面積、有效長度和磁芯的有效體積。窗口區(qū)域是允許纏繞電線的空間。對于此EP13內(nèi)核數(shù)據(jù)手冊，必須根據(jù)數(shù)據(jù)手冊第693頁的圖1進(jìn)行計算。窗口區(qū)域是核心數(shù)據(jù)手冊第693頁圖1底部插圖中的非陰影區(qū)域之一。

MLT，或Mean Length per T骨灰盒可以在第696頁找到。導(dǎo)線不直接纏繞在磁芯上，而是纏繞在線圈成型器上，線圈成型器確定與繞組相關(guān)的參數(shù)。

接下來，在電子表格中輸入所需的電壓和電流，如圖12所示。

圖 12.MAX13256變壓器設(shè)計電子表格的V和I部分

這些都取自電源電路的設(shè)計要求。參見圖 13。

圖 13.MAX13256變壓器設(shè)計電子表格的開關(guān)頻率和峰值電流輸入

電子表格單元格C22是MAX13256內(nèi)部橋式開關(guān)導(dǎo)通電阻之和，即數(shù)據(jù)資料規(guī)格R哦和 R老.典型值為1.6Ω。對于最壞情況分析，將電池C22更改為2.5Ω。電子表格單元格 C20 是最小開關(guān)頻率，單位為千赫茲。如果使用內(nèi)部振蕩器進(jìn)行時鐘，則此值為510kHz。對于外部時鐘，請在此處輸入進(jìn)入CLK引腳的最低頻率。

為了防止過載和短路故障，MAX13256限制提供給變壓器初級的峰值電流。ITH上的電阻器負(fù)責(zé)設(shè)置此限流閾值。除非輸入電流需要更多限制，否則ITH引腳上的電阻應(yīng)為1kΩ，以保證500mA峰值電流限值。如果ITH電阻設(shè)置為高于1kΩ的值，則將編程電流限制輸入電池C23。否則，請使用默認(rèn)值 0.5A。

隨著初步工作結(jié)束，是時候選擇電線和匝數(shù)了。這是一個迭代過程。調(diào)整匝數(shù)和導(dǎo)線尺寸，直到找到有效的變壓器設(shè)計。增加匝數(shù)可降低磁芯中的峰值磁通量，從而降低磁芯損耗。然而，增加匝數(shù)也會迫使使用更小的導(dǎo)線尺寸以適應(yīng)所提供的空間，從而增加電阻和繞組損耗。

該過程從“MAX13256變壓器設(shè)計”電子表格的“用戶輪次”部分開始，如圖14所示。

圖 14.MAX13256變壓器設(shè)計電子表格的用戶轉(zhuǎn)動部分

請注意單元格 C30、C31 和 C32 中的值。這些是所需的最小轉(zhuǎn)彎數(shù)。我們首先將這些值分別輸入到單元格 C35、C36 和 C37 中，如圖 14 所示。單元格 D35、D36 和 D37 應(yīng)始終指示“良好”。如果其中一個或多個單元格顯示“沒有足夠的轉(zhuǎn)數(shù)”，則必須增加相應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)。

我們繼續(xù)查看電子表格的“用戶線”部分。

圖 15.MAX13256變壓器設(shè)計電子表格的用戶導(dǎo)線部分

根據(jù)匝數(shù)和繞組允許面積，電子表格建議單元格 C51、C53 和 C55 中的線規(guī)。用戶可以調(diào)整這些。現(xiàn)在，只需將它們復(fù)制到單元格 C59、C60 和 C61 中，如圖 15 所示。如果單元格 D66 指示“過度填充”，則必須向上調(diào)整單元格 C59、C60 和 C61 中的條目，直到指示“良好”。

另一個需要注意的警告指示器是電池D86，如果設(shè)計在正常工作期間可能使MAX13256過載保護(hù)電路跳閘，則指示“PK電流過高”。這要么是因為初級匝數(shù)不足，要么是因為您試圖轉(zhuǎn)換的功率超過MAX13256的能力。由于MAX13256的峰值電流限值為0.5A，輸送的功率必須始終小于電源電壓的一半。例如，采用24V電源時，MAX13256永遠(yuǎn)無法提供高達(dá)12W的功率。參見圖 16。

圖 16.MAX13256變壓器設(shè)計電子表格的輸出電壓部分

兩種常見的次級整流器拓?fù)淙鐖D3所示。對于全波整流器，輸出電壓降低兩個二極管壓降，而對于推挽整流器，輸出電壓僅降低一個二極管壓降。請查閱二極管數(shù)據(jù)手冊，確定每個二極管的預(yù)期正向偏置壓降。如果尚未選擇二極管，請在C98和C103中輸入表1中建議的默認(rèn)值，然后在選擇特定二極管后替換更近的值。

請注意單元格 C99 和 C104 中的結(jié)果。這些是計算出的輸出電壓。我們得到的不是9V和5V，而是7.6V和4.4V。我們需要增加次級匝數(shù)以使這些電壓升高。

調(diào)整單元 C36 和 C37 中的實際次級匝數(shù)，直到這些電壓輕松超過要求。次級電路有 10 圈和 6 圈，最終得到 9.6V 和 5.4V。但是現(xiàn)在，單元格 D66 表示填充過多。在這種情況下，增加匝數(shù)會導(dǎo)致磁芯窗口區(qū)域中的導(dǎo)線過多。請注意圖 17 中電子表格中的新建議。

圖 17.新用戶線路建議。

單元格 D35、D36、D37、D66 或 D86 中未顯示警告。對于變壓器，初級變壓器有 22 匝 24 號線，9V 次級有 10 圈 22 號線，5V 次級有 6 圈 24 號線，我們可以預(yù)期在 0.7A 時大約為 9.6Vout（電池 C99），在 0.4A 時為 5.4Vout（電池 C104）。

電池 E105、F105 和 G105 估計功耗。在這種情況下，MAX13256耗散約半瓦，變壓器耗散約五分之一瓦，整流二極管耗散約1瓦。

圖 18.MAX13256變壓器設(shè)計電子表格的輸出電壓部分修正

最后一步是構(gòu)建變壓器，在工作臺上對電路進(jìn)行原型設(shè)計，并驗證電路運行是否令人滿意。參見圖 18。

如果您正在考慮使用中心抽頭次級，請使用此電子表格，確保次級匝數(shù)和次級線規(guī)匹配。

結(jié)論

由于匝數(shù)比在決定輸出電壓時占有重要地位，因此必須注意找到適合MAX13256設(shè)計的變壓器。除了尋找專門設(shè)計用于MAX13256的變壓器外，還可以找到滿足您需求的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。如果做不到這一點，可以指定或設(shè)計定制變壓器。有了本應(yīng)用筆記中介紹的基本信息和簡化的設(shè)計程序，您就可以快速從概念到實際工作電路，準(zhǔn)備在工作臺上進(jìn)行原型設(shè)計和驗證。

審核編輯：郭婷