我的《开关电源：EMC的分析与设计》在2018年最后深圳场即将完整版的培训跟大家见面；多年的IC研发和在相关开关电源的设计经验；我再将FLY变换器核心的东西分享；深层次的理论是用来指导实践的；正如我在讲《开关电源：EMC的分析与设计》；只有对开关电源的设计应用＆EMC理论知识（电磁场理论）深入的探究－正如我前面的文章；既钻研就到极致。（Once begin to research， persist it for extreme excellence）对于EMC的问题形成我个人的－一套理念（理论）

后面我再在全国的各平台型研讨会推荐给大家。

FLY－变换器目前我了解的2类IC设计模式：PI－集成MOS的开关方式；ON／O2等控制器＋MOS分离的PWM工作模式进行分析。

基本的反激变换器原理图如下所示，在需要对输入输出进行电气隔离的低功率＜75W～的开关电源应用场合，FLY变换器是最常用的一种拓扑结构。简单、可靠、低成本、易于实现是反激变换器突出的优点；接下来我将FLY变换器的关键参数的设计＆工作模式进行说明。

我们先来确定系统的输入输出参数，进行开关电源关键参数的分析设计；

关键参数我们来分析FLY 的反射电压VOR 与 工作模式KP或 KRF／KRP的设计。

举例说明：先进行关键参数分析。

上面原理图设计要求：90VAC－265VAC的全电压范围；

对应的公式计算应用 100VRMS–Min 来计算输入电解电容的纹波电流

输出规格：

12V－2A ／2．5A ＆ 110V－0．42A／0．5A；

1．对高效率要求的VOR 设计参考（我的设计经验）

对于85VAC－265VAC（通用）输入电压范围，VOR推荐：80V－110V最佳范围

对于165VAC－265VAC（国内）输入电压范围，VOR推荐：100V－120V最佳范围

分析如下：

变压器性能相关参数设计分析：

使用基本计算公式；我们将计算公式进行EXCEL自动计算，从而对比参数设计。

计算参考如下：

A．VRO＝80V   LP＝280uH时   NP＝26圈

B．VRO＝90V   LP＝280uH时   NP＝30圈

对比VRO＝80V与 VRO＝90V 时其变压器的原边圈数有差异；VRO＝80V时有最小的圈数；其漏感最小有好的交叉调整率和高的效率。（实践测试一致OK）

2．工作模式分析KP／KRP

对于关键参数FLY反激变压器，KP＝KRP作为反激变压器中的灵魂参数，该如何对其进行取舍，值得我们深入探讨！

工作模式：即电感电流工作状态，一般分DCM、CCM、BCM三种（定性分析）。

KP／KRP：描述变压器／电感电流工作状态的一个量（定量计算）；实际意义；

只要原边电感电流处于连续状态，都称之为CCM模式。而深度CCM模式（较小纹波电流）与浅度CCM模式（较大纹波电流）相比较，电感量相差好几倍，而浅度CCM模式与BCM、DCM模式的各种性能、特点可能更为相似。显然需要一个合适的参数来描述所有电感电流的工作状态。通过设置KP／KRP值，可以把变压器的电感电流状态与磁性材料、环路特性等紧密联系起来。我们也可以更加合理的评估产品设计方案。

A．对于集成MOS的PI公司系统对KP的定义

连续模式CCM：如果在次级电流下降到零之前MOSFET开通，则电源工作在连续工作模式。

非连续工作模式（DCM）：在非连续工作模式；当MOSFET开通时，次级电流为零。

B．对于分离的PWM控制的ON／O2等公司系统对KRP＝KRF的定义

C．KP＝KRP＝KRF的工作模式分析

KRP较大时（特别是DCM模式），磁芯损耗一般较大（NP较小），气隙较小（无气隙要求，仅满足LP值），LP较小，漏感会较大，纹波电流较大（电流有效值较高）；

KRP较小时（特别是深度CCM模式），磁芯损耗一般较小（NP较大），气隙较大（有气隙要求，平衡直流磁通），LP较大，漏感会较小，纹波电流较小（电流有效值较低）；

注：KRP较小时，气隙也是可以做到较小，但这需要更大的磁芯和技巧；

KRP较大时，磁芯损耗也是可以做的较小，但这同样需要更大的磁芯和技巧；注意：相同磁芯、开关频率，DMAX，DCM模式比CCM模式下的输出功率更大；其实这是不完全对的（至少不符合实际，因为需要限制DMAX，导致空载容易异常），原因在于DCM模式下磁芯损耗会超出你的想象（电应力也会如此）；DCM模式下，如果想大幅度降低磁芯损耗，唯一的方法是增大NP，而过大的NP会与LP形成现实冲突（DCM模式下，LP一般较小），造成磁芯气隙超出你的想象（漏感也会如此）；有没有方法解决这种现实矛盾？答案应该是肯定的，即选择合适的磁芯结构，如长宽比小且AE大的磁芯（PQ系列），或许会比长宽比大且AE小的磁芯（EER、EEL系列）更加有优势。

（在DCM模式下，如果限制DMAX，则会比CCM模式下输出更大的功率）

KRP较大时，增大DMAX可以在一定程度上降低原边的纹波电流及有效电流值，但是次级的电流应力会更加恶劣，这种方法（增大／减小DMAX）只适合平衡初次级的电压、电流应力，应该不是一种很好的设计手段。

KRP较大时，空载启动困难，特别是低压大电流输出，且空载无跳频（宽范围AC输入时尤其如此，特别是超低压输出）；

KRP较小时，开关损耗较大，特别是高压小电流输出，且开关频率较高（窄范围AC输入时尤其如此，如100V0．5A，特别是高压输出）；

注：非低压大电流产品（如12V5A），KRP较大时，DMAX不能设计的过小，否则空载也会启动困难，且空载无跳频（宽范围AC输入时尤其如此）；

KRP较大时，动态响应较快，环路补偿比较容易（特别是采用电流模式控制）；

KRP较小时，动态响应较慢，环路补偿相对困难（特别是采用电压模式控制）；

KRP较大时，电感电流斜率较急，CS采样端对噪声影响不明显；

KRP较小时，电感电流斜率较缓，CS采样端可能会受到噪声影响；

注：电流模式芯片通常会比电压模式控制芯片的性能更加优异，但并非所有情况下都是如此。如果输入电压较高，输出功率较小，电流模式芯片可能无法检测CS电压，低压大电流输出产品在空载时也会出现这种情况（对宽范围AC输入，低压大电流输出〈甚至非大电流输出产品〉，如果KRP较大，DMAX又较小，空载极有可能出问题，或许轻载降频、提高VCC都不一定有效，但是采用某些电压模式控制芯片，可能会避免此问题）。低压输入，输出功率很大时，电感电流斜率较缓，CS采样电压（电阻／互感器）可能很容易受到干扰，如果负载变化较大，也可能会导致CS端采样异常。也不是所有电流模式芯片均比电压模式芯片要好，这需要综合考虑各种因素，包括外围电路的复杂程度。

超高压输入时，KRP应该设置较大（最好是QR模式），开关损耗会较低；

超低压输入时，KRP应该设置较小（最好是深度CCM模式），漏感会较低；

从开关电源的EMI的角度来讲在我们产品工作实际负载状态下；我推荐在DCM工作模式；这样次级输出的整流二极管会工作在零电流开关模式；降低了输出二极管的强电场效应，对应的KRP也会相对大点。

推荐KP＝KRP选取法则

对于FLY的关键参数的设计就是先设计好电气参数，如初次级的电压、电流应力，评估各种损耗温升，考虑到PWM芯片、MOS、二极管各种的特点（先确定好），让FLY－反激变换器工作在最佳的工作状态。根据这个最佳的电气参数，我们来设计变压器参数，如NP、NS、气隙等等，最后通过更换磁芯或是微调变压器的参数结构设计，让整个变换器都工作在最合理的状态。参考上面的VRO＝80V和VRO＝90V的EXCEL的计算表格参数；

KRP／KRP／KP对应的工作模式，我再提供分析资料可参考；

如下条件：设置BCM模式下的LP＝1，其他工作条件不变，则：

（磁芯、匝数比不变，否则无法完成对此；NP的变化不会改变DMAX、电压、电流应力，NP主要是影响磁芯参数设计）

工作Data分析：

1．KRP从1．00下降至0．66时，峰值电流的下降非常明显，当KRP从0．66向0．33下降时，峰值电流的下降幅度非常有限；

2．KRP从1．00下降至0．33时，纹波电流的下降一直非常明显，与LP的变化趋势刚好相反（I＝V＊TON／LP）；

3．KRP从1．00下降至0．66时，有效电流的下降非常明显，当KRP从0．66向0．33下降时，有效电流的下降幅度非常有限；

4．KRP从1．00下降至0．33时，BDC急剧增大，气隙的大小与磁性元件的设计有关，由于对比中的NP会有所不同，所以气隙、BDC、BAC的变化趋势仅仅是起有限的参考作用；

A．外加的伏秒值、匝数、磁芯面积决定了交变磁通量（BAC）；

VTon（n）＋Np＋Ae→△B

B．直流平均电流值、匝数、磁路长度决定了直流磁场强度（BDC）；

Idc＋Np＋Le（lg）→Hdc

C．加气隙和不加气隙，磁芯饱和磁感应强度是一样的；但加气隙的磁芯能显著减小剩磁Br，另外，加气隙可以承受大的多的直流电流；

变压器铁氧体磁芯的几个计算公式记得参考：（以下均为常规符号及单位）

①  磁芯气隙： lg＝（uo＊NP＾2＊Ae）／Lp

②  交流磁感应强度： ΔBac＝（Vdcmin＊Ton）／（NP＊Ae）

③  直流磁感应强度：Bdc＝u＊H＝（uo＊NP＊Ip＾2）／（0．001＊lg）

④  磁感应强度最大值：Bmax＝ΔBac／2 ＋ Bdc

D．KRP从1．00下降至0．33时，由于BDC、LP急剧增大，所以NP也会较大，间接导致导致BAC较小。

E．KRP从1．00下降至0．33时，LP的变化范围非常有意思，注意是整数倍，这为我们评估变压器的设计提供了极好的参考依据，我们可以一开始就设计在临界模式，并且将临界LP作为参考数值。需要明白，在保持匝数比（DMAX）不变的情况下，产品中的各种电压应力不会有任何改变（DMAX决定了电压应力，也不能够大幅度改变，只适合微调）。我们可以通过研究KRP（LP）变化时，各种电流应力与磁芯参数的变化趋势，最终找出最优设计。

F．采用此方法设计变压器时，建议采用V＊TON，而不是I？＊LP，因为DMAX（决定TON）几乎是固定量变化不大，而LP可以是变化量（由KRP决定），变化量非常大，优化分析时也比较简单；进行KRP及变压器设计时，需要紧密联系各种参数（电压、电流应力，磁性参数），然后进行系统分析。我推荐大家采用大公司的设计软件进行辅助计算分析，手工计算极易出错、慢、且无法对全局进行优化分析。

G．关于KP＝KRP的相关介绍，可以参考PI的前面的相关设计资料；关于KRF的相关介绍，可以参考ON／O2的相关设计资料；我自己也编辑了多种IC及电源结构的EXCEL设计软件；到时提供给大家学习参考。

对于FLY的设计可以直接引用一些PI的资料，特别是设计流程、软件操作、芯片资料、包括部分设计思路等等都非常的简单易学，但并不代表PI的设计理念比其他公司更优秀，多年的PI产品的设计应用对我更熟悉些和掌控，而且这些资料都有中文版本，内容详实，方便初学者追根溯源。

PI的变压器设计软件其实是非常不错的入门工具，熟练了也可以把它用来设计其它类型的芯片。现在又可以用来设计PFC、正激、LLC等拓扑，已经非常强大了，其网站上都可以方便下载使用。

以上就是FLY反激电源系统的关键参数和工作模式KRP的分析，如果详细分析起来还有更多的内容，如PFC，BUCK，BOOST的输出电感等，这些内容都可用KRP来描述，作为不同的应用时，侧重点也有所不同；我总结有以下几类的设计技巧后期可以推荐给大家参考。

开关电源设计类

1．《开关电源反激（FLY）变压器的快速设计技巧》

2．《开关电源LLC半桥谐振变换器的快速设计技巧》

3．《开关电源BUCK变换器－电感L的快速设计技巧》

4．《开关电源BOOST变换器－电感L的快速设计技巧》