本帖最后由 chenxiaot93@163 于 2019-11-20 18:33 编辑
如上图所示，输入电压为4.5V，楼主需要设计一个全桥电路将DC4.5V转换为100kHz的方波，通过环形磁芯升压，在次级整流滤波再经Buck电路（LM2596-12.0V）转换为12V电压10W功率的直流电压。
由于要求空间紧凑，采用的全桥工作频率为100kHz，先用纳米晶磁环作为变压器磁芯。利用AP法选择合适尺寸的磁芯，根据电磁感应原理计算得到初级匝数为2T，次级匝数为12T，升压比为6。
绕后将磁环接入电路，在空载时Buck电源能稳定输出12V。但是接入51Ω电阻作为测试负载后发现输出电压仅仅1.13V。51Ω的电阻作为负载，12V电压下消耗功率远未达到设计目标10W
现初步怀疑是设计阶段出了问题，楼主在下面贴上实测波形和详细的计算过程，希望有相关经验和知识的朋友能帮助我分析讨论。
分别测试了空载和带负载时磁环初级和次级的波形如下：
这是空载初级电压波形，脉冲平台期大约3V左右，输入电压是4.5V主要损耗应该是全桥的管压降。
空载次级电压波形，经过升压后平台期约11V左右（升压比为6）。
从空载波形上看，变压器初次级电压波形与设计目标基本一致。
这是带载后的初级电压波形，平台期电压接近1V。
这是带载后的次级电压波形，平台期电压5V左右，使LM2596-12无法正常工作。
对比带载前后的变压器波形，变压器未饱和，可以看出带载后变压器的初次级电压下降严重。是由于变压器功率不够？楼主很不解。反复检查了设计和计算过程，并没有发现错误。
下面贴上设计的计算过程：
步骤一：确定变压器设计的电源参数 输入电压Ui ：4.5V 变压器输出电压 ：20V 变压器工作频率fs：10kHz 电源输出功率Pi: 10 W 变压器工作占空比：50% 整流二极管压降 ：1V 变压器传输功率 ：80% 开关电源功率 ：80% 步骤二：确定初次级匝数比 步骤三：确定高频变压器磁芯材料 选择铁基纳米晶磁环作为磁芯材料，饱和磁感应强度Bs=1.25T，顽绞力1.2A/m，初始磁导率80000，电阻率115μΩ·cm.
步骤四：确定工作磁感应强度Bm 确定磁感应强度B需要考虑两个问题：当输入电压达到最高时磁芯不饱和，变压器温升满足要求。通常选择Bm=（1/3~1/2）Bs=1/3*1.2T=0.4T，考虑到剩磁Br，为避免磁芯饱和，Bm取0.2T。
步骤五：确定磁芯尺寸 磁芯制造商在生产磁芯时会将磁芯有效截面积和窗口面积的乘积（面积积）作为工作功率大小的标识。可传递的功率和面积积存在如下关系： 式中：Ae为磁芯有效截面积（cm2）；Aw为磁芯窗口截面积（cm2）；Pt为变压器视在功率（W）；ΔB为磁通密度变化量，双极性变换器为ΔB＝2Bm（T）（选择了磁芯后可以计算）；f为开关工作频率（Hz）；K为近似系数（正激、推挽中心抽头变压器取K=0.014；全桥、半桥变压器取K=0.017）。
计算变压器传输效率为 ，
将数据代入
选择King magnetics公司生产的30*20*10纳米晶磁环，其有效截面积Ae=0.47 cm2，窗口面积Aw约3.14 cm2。AP=Ae×Aw=1.476 cm4，远远大于所需传输功率对应的AP值。
步骤六：确定原边和副边的绕组匝数 计算初级线圈匝数
式中△B为一个周期内磁感应强度变化大小（T），△B=2Bm；Ae为磁芯有效截面积（cm2）；fs为变压器工作频率（Hz）。 代入数据，算的
取副边匝数 为12T， 取原边匝数 为2T。 步骤七：校验△B的可行性
由于线圈匝数少，楼主在计算过程中没有考虑绕制导线的内阻，原型机只采用了普通铜导线作为绕组材料，应该不会是次级线圈内阻大致的电压跌落。如图：
直观理解，接入空载和接入负载的区别在于变压器次级线圈电流从0变为一定值，次级电流产生的磁通会抵消一部分的初级线圈磁通。
根据公式可以推断初级线圈中的△B过小导致的电压下降，难道所选择的磁性有效截面积Ae过大？但是他是根据公式计算，线圈匝数、Ae、△B应该根据设计目标互相形成约束才对，或者是设计参数和实际制作上有何差别？
本人第一次设计变压器，想能向有经验的朋友虚心请教探讨学习。
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楼主
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@chenxiaot93@163 ：Operating frequency range 40 to 1000 Hz. 哪里能用？ 你这个设计方案应该推倒重做。 没法把一头猪改造成飞龙。别再纠结于局部了。
@xch ：您可能讲到关键了，我用肖特基打一个试试。目前只用了kbpc610整流桥做整流，这是一个普通的整流桥，没有看到反向恢复时间这一参数。但是在空载是测量整流桥输出电压正常，是否能说明可用？
用啥整流？高频能用？
楼主说"由于要求空间紧凑"与事实出入太大了。估计楼主住豪宅的。这空间都算紧凑。