基于EE16的5V/2.1A iPad充电器设计

条件：

输入电压 Vin：AC90-264V、50/60Hz

输出电压 Vout：5V (4.75~5.25V)

输出电流 Iout：2.1A

开关频率 Fsw：65K

最大占空比 Dmax：0.40

因空间较小，要降低产品温升，必须提高效率，目标设计效率η为83%。设定电源满载工作在CCM模式，零界电流为输出电流的比值E为85%。

下面进入计算过程：

1. 计算临界模式时次级峰值电流：

2. 计算临界模式时次级电感量：

取输出整流二极管正向导通压降VF=0.7V，则：

3. 计算初次级匝比：

4. 计算临界模式时初级电感量：

5. 计算CCM模式时次级峰值电流：

6. 计算CCM模式时初级峰值电流：

7. 确定磁芯的△B：

采用JFE EE16 MB1H磁芯，其Ae=19.2mm²

MB1H磁芯材质特性如下：

由表中可得：

在100℃时，饱和磁通密度Bs=460mT，剩余磁通密度Br=80mT。

为了防止磁芯出现瞬态饱和效应，一般会预留部分余量，所以磁通密度取85%，则：△B=0.85*(460-80)=323mT=0.323T8. 计算初级线圈匝数：

9. 计算次级线圈匝数：

次级匝数为9.2Ts，可取9Ts或10Ts。

10. 计算次级线圈直径：

考虑到次级线圈匝数较少，电流密度Js可稍取大些，一般取4~6A/mm2，这里取j=6A/mm2，则：

取标准规格线径0.65mm

11. 确认BOBBIN绕组结构和次级匝数：

次级0.65mm的三重绝缘线实际外径为0.85mm，

从图中可以看出，EE1614的BOBBIN幅宽为8.7mm，考虑到进出线需弯折和增加铁氟龙套管，需预留约1Ts绕线空间则可绕线匝数为：

即可绕线匝数为9Ts，取次级匝数Ns=9Ts

12. 代算初级线圈匝数：

在线圈匝数取整的同时，需使初次级具有相同的安匝数。

根据次级调整后的初级匝数为：

13. 计算反馈线圈匝数：

PWM IC 供电电压定义15V，反馈整流二极管采用普通硅整流二极管，取其正向导通压降VD=1.1V，则：

14. 计算初级线圈输入有效值电流：

15. 计算初级线圈直径：

考虑到初级线圈匝数较多，且线包内部散热不佳，取电流密度Jp=4A/mm2，则：

16. 确认BOBBIN绕线空间：

Vcc电流较小，NV线径取0.1mm，屏蔽绕组线径同样取0.1mm，0.1mm的漆包线外径为0.12mm；

绝缘Tape采用0.025mm后的麦拉胶带，每组线圈绕外加一层Tape，最外层加强绝缘采用2层Tape；

则绕线结构如下图：

绕线占用BOBBIN最小深度为：

0.20+0.20+0.025+0.12+0.025+0.85+0.025+0.12+0.025+0.20+0.20+0.025+0.12+0.025+0.025=2.185mm

EE1614 BOBBIN侧视图如下：

可以看出其可容纳绕线深度为：

185mm < 3.075mm，即绕线结构OK。

到此，此变压器设计算是完成。

其中，有2点需要注意：

1. 以上计算出来的电感量为零界模式时电感量，若需要工作在DCM模式，则适当减小此电感量；若需要电路工作在CCM模式，可稍增大此电感量；但需要考虑到磁芯饱和问题。

2. 对于△B取值，有条件的情况下建议取磁通密度的60%~75%。