返馳式轉換器計算機

輸入計算

輸入電壓 Vin（V）

工作週期 D（0-1）

一次側匝數 Np

二次側匝數 Ns

結果

輸出電壓

4

伏特（V）

匝數比（Ns/Np）	0.5
工作週期項 D/(1−D)	0.6667

什麼是返馳式轉換器計算機？

返馳式（Flyback）轉換器是一種具隔離功能的 DC–DC 切換式電源拓樸。在開關導通期間，能量會儲存在耦合電感（變壓器）中；當開關關斷時，再將這些能量釋放到輸出端。本計算機可依三項參數，估算轉換器在連續導通模式（CCM）下的穩態輸出電壓：輸入電壓、變壓器匝數比，以及切換的工作週期。

返馳式轉換器的基本拓撲，展示耦合電感、開關和輸出級。

使用方式

輸入輸入電壓 Vin、工作週期 D（介於 0 與 1 之間，例如 0.4 代表開關在每個週期中導通 40% 的時間），以及變壓器的一次側與二次側匝數（Np 與 Ns）。計算機會回傳理想的輸出電壓，並同時列出匝數比與工作週期項，方便你對照檢視。

公式說明

核心方程式為：

$$V_{out} = \text{Vin} \cdot \frac{\text{Ns}}{\text{Np}} \cdot \frac{\text{D}}{1 - \text{D}}$$

其中 Ns/Np 代表透過變壓器繞組所反映電壓的縮放比例，而 D/(1−D) 則描述了 CCM 模式下勵磁電感上的伏秒平衡。當 \(D\) 趨近 1 時，輸出電壓會急遽攀升，這也是實務設計中通常讓 \(D\) 保持在遠低於上限的原因。

在D期間開關儲存能量；在1−D期間該能量傳遞到輸出。

實際範例

假設 Vin = 12 V、D = 0.4、Np = 10、Ns = 5。匝數比為 \(5/10 = 0.5\)；工作週期項為 \(0.4/(1-0.4) = 0.4/0.6 = 0.6667\)。因此 $$V_{out} = 12 \times 0.5 \times 0.6667 = 4\ \text{V}$$

常見問題

計算結果有考慮損耗嗎？沒有，本計算機採用的是理想 CCM 關係式。實際的轉換器會因二極體壓降、繞組電阻與漏感而損失部分電壓，因此實測輸出會略低於計算值。

工作週期該設定多少？多數返馳式設計在標稱輸入下會將工作週期設在 0.3 到 0.5 之間，以保留設計裕度並降低變壓器的磁通復位應力。

這在 DCM 模式下也適用嗎？\(D/(1-D)\) 形式僅適用於連續導通模式（CCM）。不連續導通模式（DCM）的轉移函數會隨負載而變化，需要使用不同的方程式來計算。