EF16型反激式高频电源变压器结构

　　做小功率开关电源设计的工程师，对EF16这款反激变压器的结构肯定不会陌生，这类磁芯规格的器件，大多用在10W到20W区间的小功率隔离电源场景里，像消费类电子的适配器、工控板卡的辅助供电回路、小家电的控制板电源、智能电表的隔离电源模块，基本都能见到同规格器件的身影。

　　从实际使用的角度说，反激拓扑里的变压器不是单纯做电压变换，还要承担原副边电气隔离、储能传递的双重作用，所以设计的时候首先要卡的就是绝缘性能，这款结构的原副边之间能满足4000Vrms的工频耐压要求，爬电距离最小能做到6mm，刚好符合多数安规规范里对加强绝缘的距离要求，绕组之间用三重绝缘线做隔离，不用额外加绝缘挡墙就能满足F级绝缘的耐温等级，绕制工艺上能省不少工序，也能减少人工绕线带来的一致性问题。

　　建模的时候最先要确定的是磁芯的安装边界，EF16磁芯的中心柱截面积是固定的，配套的骨架引脚是直插式结构，上下两排各4个引脚，引脚间距是标准的2.54mm，刚好适配常规PCB的孔位设计，建模时要注意引脚的伸出长度，不能太长避免过波峰焊时引脚连锡，也不能太短导致焊接强度不足。磁芯和骨架的配合间隙要留0.05mm到0.1mm的公差，方便实际生产时磁芯的组装，也能给浸漆工序留够漆液流动的空间，避免组装时出现磁芯顶裂骨架的问题。

　　磁芯外围的钢夹是容易被忽略的结构，这个零件的作用是给两片磁芯提供恒定的夹紧力，避免电源工作时磁芯在音频范围内产生振动发出啸叫，建模时钢夹的卡扣位置要和骨架的卡槽完全对齐，夹紧力的方向要正对磁芯的结合面，不能出现偏斜导致磁芯错位，气隙的大小要根据实际的电感量要求调整，模型里预留的气隙位置在中心柱处，不用在外柱做气隙，能减少外柱的边缘磁通损耗，也能降低漏感对周边电路的电磁干扰。

　　从绕组排布的设计思路来说，这类16W规格的变压器，常规的输出规格是12V加偏置绕组的配置，原边绕组绕在最贴近骨架的内层，之后绕制偏置绕组，最外层绕制副边绕组，这样的排布能让原副边的耦合度尽可能高，把漏感控制在原边电感量的3%以内，减少RCD吸收回路的损耗，提升整个电源的转换效率。绕组的出线位置要对应骨架的引脚槽，不能让漆包线在引脚处出现硬弯折，避免线体绝缘层破损造成安规隐患，三重绝缘线的外层绝缘层耐温能到155℃，就算电源在密闭外壳里长期工作，绕组的温升也不会超过绝缘层的耐温阈值。

　　实际选型做结构适配的时候，要注意整个变压器的安装高度，从PCB板面到磁芯顶部的总高度控制在16mm以内，横向的安装宽度不超过18mm，引脚的排布要和PCB上的焊盘一一对应，周边的元器件要和变压器本体留至少2mm的安全距离，一方面是满足安规的电气间隙要求，另一方面也能避免变压器工作时的漏磁干扰周边的敏感信号线路。如果是做灌封模块电源的应用，模型里的磁芯和骨架表面要做粗糙度处理，让灌封胶能更好的附着在器件表面，提升整体的结构强度，也能改善器件的散热条件，把绕组工作时产生的热量更快传导到外壳上。

　　很多新手工程师建模的时候容易忽略骨架上的挡边结构，这个结构的作用是挡住绕线时的漆包线，避免绕组滑出骨架的绕线区域，造成原副边的绝缘距离不足，挡边的高度要比最外层绕组高出0.5mm以上，才能有效起到限位作用。另外磁芯的边角处要做小圆角处理，避免绕线时磁芯的锐角划破漆包线的绝缘层，造成绕组短路的问题，这些细节都是实际生产中反复踩坑总结出来的经验，不是单纯照着实物描外形就能考虑到的。

　　这款结构的变压器因为磁芯的窗口利用率比较高，在同功率等级的器件里体积能做的更小，很适合现在消费类电子对电源模块小型化的需求，而且直插式的安装结构对生产工艺的要求不高，不管是手工焊还是波峰焊都能适配，不用额外定制特殊的SMT焊接治具，量产的成本也能控制在比较低的区间，所以在小功率反激电源的应用里一直是很经典的选型方案。