有各種各樣的電子應(yīng)用，包括以太網(wǎng)供電，數(shù)據(jù)通信，電信和工業(yè)，可在12 V，24 V或48 V輸入下工作，需要隔離開關(guān)模式電源解決方案來轉(zhuǎn)換可用輸入電壓到穩(wěn)定的輸出電壓和電流。對(duì)于低于60 W的功率水平，最常用的電源開關(guān)拓?fù)涫沁B續(xù)模式反激拓?fù)浜陀性磸?fù)位正向拓?fù)?。目前，在功率效率，電路板面積和成本方面，這些應(yīng)用的領(lǐng)先變壓器平臺(tái)是事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EP13。本文旨在詳細(xì)介紹EP13 Plus平臺(tái)的開發(fā)，該平臺(tái)具有與EP13相同的物理尺寸和占地面積，但能夠處理更高的通電能力。下面的圖1顯示了優(yōu)化變壓器的設(shè)計(jì)。

圖1：優(yōu)化的變壓器設(shè)計(jì)。隨著系統(tǒng)效率變得越來越重要，輸出功率需求不斷增加，出現(xiàn)了兩個(gè)限制因素使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EP13。首先是引腳尺寸和共面性。表面貼裝變壓器必須具有出色的共面性，以確保引線正確焊接到印刷電路板上，并避免焊料互連中的過熱。然而，標(biāo)準(zhǔn)EP13平臺(tái)最初是為低電流電信濾波器磁性開發(fā)的，因此引腳很小，并且?guī)缀鯖]有空間來終止更高電流的繞組。因此，標(biāo)準(zhǔn)EP13平臺(tái)限制了可以在引腳上端接的導(dǎo)線的尺寸和數(shù)量，因此增加了變壓器電阻，從而限制了通電功率。 Pulse Electronics的目標(biāo)是創(chuàng)造更高效的變壓器，同時(shí)保持與標(biāo)準(zhǔn)EP13相同的封裝尺寸和占位面積。為了解決引腳尺寸造成的限制，如圖2所示，Pulse的EP13 Plus平臺(tái)采用了更大的引腳，繞組端接面積增加了兩倍，導(dǎo)致繞組電阻降低了20％，從而提高了通電功率。

圖2：終端優(yōu)化。

現(xiàn)有EP13平臺(tái)的第二個(gè)限制是磁芯區(qū)域橫截面。對(duì)于給定的應(yīng)用，并且以簡化的術(shù)語，核心橫截面規(guī)定了限制磁通密度所需的初級(jí)側(cè)匝數(shù)，這是避免飽和或過多的磁芯損耗所必需的。橫截面越小，所需的初級(jí)匝數(shù)越多。較高的初級(jí)匝數(shù)導(dǎo)致較高的繞組電阻（DCR）導(dǎo)致較高的I2R損耗。

Pulse Electronics使用有限元分析來分析標(biāo)準(zhǔn)EP13平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)非均勻的核心橫截面未經(jīng)優(yōu)化。使用相同的有限元分析工具，Pulse創(chuàng)建了優(yōu)化的EP13 Plus核心，可以在不增加整體平臺(tái)尺寸的情況下增加橫截面積。這一發(fā)展使得磁芯面積增加了45％，從而降低了初級(jí)繞組匝數(shù)，從而降低了繞組電阻和更高的通電能力。下圖顯示了核心區(qū)域的更優(yōu)化。在圖3中，頂部圖片顯示了標(biāo)準(zhǔn)EP13平臺(tái)的通量密度的有限元分析。紅色區(qū)域表示高磁通密度。從圖中可以看出，標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的整個(gè)中心支腿具有非常高的通量密度，或者相反，剩余的核心區(qū)域未被充分利用。第二張圖顯示了EP13 Plus平臺(tái)磁芯的磁通密度以及磁通密度的顯著降低。均勻著色表明通量水平在整個(gè)核心中是恒定的，從而產(chǎn)生有效的三維核心利用率

圖3：EP13Plus - 核心區(qū)域優(yōu)化。

測(cè)試核心利用率是否得到改善的一種簡單方法是在EP13標(biāo)準(zhǔn)和EP13 Plus平臺(tái)之間進(jìn)行比較測(cè)試，以確定哪個(gè)結(jié)構(gòu)具有更高的飽和電流。該測(cè)試可以通過在每個(gè)平臺(tái)上纏繞相同匝數(shù)來完成，設(shè)置每個(gè)芯上的氣隙以產(chǎn)生相同的初級(jí)電感并使用相同的芯材料。通過保持這三個(gè)因素相同，影響飽和電流的唯一變量將是核心橫截面積。圖4中的圖表顯示，標(biāo)準(zhǔn)EP13為紅色，飽和電流約為1.6 A.藍(lán)線顯示EP13 Plus的顯著改善，將飽和電流推至2.7 A，結(jié)果為68％改進(jìn)。

圖4：EP13標(biāo)準(zhǔn)和EP13Plus。

Pulse Electronics基于EP13 Plus平臺(tái)創(chuàng)建了12個(gè)目錄變換器。圖5中提供了這些選項(xiàng)中的每一個(gè).PA3855.XXXNL系列提供六種反激式拓?fù)湓O(shè)計(jì)，具有33-57 V或9-57 V輸入和輸出，范圍為3.3 V至24 V，功率高達(dá)36 W. PA3856.XXXNL系列提供六種有源鉗位正向拓?fù)湓O(shè)計(jì)，具有33-57 V或9-57 V輸入和輸出，范圍為3.3 V至24 V，功率水平高達(dá)72 W.定制設(shè)計(jì)是可能的，感興趣的團(tuán)體應(yīng)該聯(lián)系脈沖電子。

圖5：Pulse Electronics EP13Plus - PA3855和PA3856。總之，Pulse Electronics使用有限元分析創(chuàng)建EP13 Plus變壓器平臺(tái)并發(fā)布了12個(gè)新目錄變壓器設(shè)計(jì)均基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EP13平臺(tái)。新的EP13 plus平臺(tái)允許核心橫截面積增加45％，可用磁通飽和極限增加68％，通電功率增加25-35％，使其成為20-70的理想解決方案W電力變壓器應(yīng)用。