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基于VIPer22A变换器的高频电源变压器设计

随着集成化的发展，开关电源电路结构设计的复杂程度相对减弱，高频变压器的设计就上升到较重要地位了。本文在简介了VIPer22A器件及其制作的开关电源工作原理之后，结合实例着重说明了变换器中高频电源变压器的设计步骤和调试方法。

[关键词]：功率变换器电感储能式变换器磁感应强度

1、引言

近两年来，单片式开关电源功率变换器VIPer22A因其封装小巧、外围电路简练、工作稳定可靠程度高等因素，应用一天天多了起来。VIPer22A芯片内部采用电流控制型PWM调制器，适用于电池充电器、电源适配器、电视机或监控器的待机电源，尤其适用于各种控制电路的辅助电源。进一步分析下来，觉得其外围电路易于掌握，但对其电源变压器各项参数，却往往疏于深入了解。这里就着重阐述一下单片式开关电源变换器VIPer22A的高频变压器的设计、调试程序及其具体方法，也许不是没有裨益的。

2、VIPer22A功能概述

2.1、VIPer22A器件的内部电路结构框图

VIPer22A单片开关电源变换器内部电路结构框图

功能概述

VIPer22A型单片式开关电源功率变换器，内部高压功率MOSFET漏-源极的击穿电压可达7 30V以上；极限电流在0.56～0.84A之间（典型值为0.7A），通态电阻15Ω；输入电压在由85～265VAC范围内波动时，可输出12W的功率；具有过流、过压和过热等带迟滞特性的保护功能，因此其工作稳定可靠性能极好。只要变压器设计无误，几乎无需调试，连通电路就能正常投入运行。

其封装形式为DIP-8封装。FB为输出电压反馈端，其电压范围在0～1V之间。

UDD为控制电路的电源端，上电瞬间由来自高压电流源的电流向UDD端——包括外围电容充电，当UDD端电压达到14.5V时，自动关断高压电流源；当UDD低至8V时又自动开启高压电流源。功率MOSFET开始工作以后，改由电源变压器的辅助绕组继续供电，确保器件始终处于正常运行状态。

3、整体电路工作原理

应用单片开关电源变换器VIPer22A制作的的12V开关电源，其电原理图如图二所示。

原理图

启动过程

接通电源瞬间，VIPer22A变换器内的高压电流源投入运行，并自动启动电源，当UDD电压达到开启电压值UDD（ON）＝14.5V（典型值）时，高压电流源被关断，功率MOSFET投入工作，辅助绕组在高压电流源关断后即开始为芯片供电，至此，VIPer22A变换器完成启动程序。变压器T的初级绕组中将有电流流过，该电流在变压器磁芯中产生磁通，磁通的出现在各绕组中产生感应电势，其方向如同名端符号所示。其次级的感应电势也为VIPer22A提供了电源电压V DD，瞬间就使变换器投入正常运行。各绕组同名端表明，在功率MOSFET导通时，整流管VD 7呈反向偏置状态；功率MOSFET截止时，VD7导通——故称单端反激式变换器，也称电感储能式变换器——向电容C9和C10充电，由于工作频率高达60KHz，即使电容量不大，也可以满足负载对纹波电压的要求。平波电感L的数值在几十微亨即可满足对纹波电压的要求，有些场合甚至可以不要，加大滤波电容的容量即可。

3.2、自动调节过程

当外电压波动时，反馈到集成可调基准稳压器N3输入端1脚的电压相应变化引起其输出端3脚电压反向（与N3的1脚电压变化方向相反，下同）的变化，再通过光耦N2使集成电源变换器N1的控制端3脚FB电压反向变化，从而N1内的功率MOSFET的栅极脉宽反向变化，最终引起输出端电压反向变化，而使输出电压最大限度地恢复到外电压波动前的数值上。

当输出端的负载电流发生变化时，输出电压也会相应变化，同样要引起N3输入端电压的变化，

N3输出端的变化通过光耦N2使N1的FB电压变化，从而N1内的功率MOSFET的栅极脉宽反向变化，最终引起输出端电压反向变化而保持其输出电压的尽量稳定。通常稳压器的源电压调整率优于负载调整率，对于开关稳压器尤其是这样。应用VIPer22A器件制作的稳压器，其负载调整率低于源电压调整率，所以一般都将该器件应用于输出电流固定或变化不大的场合下。

4、高频电源变压器的估算

凡学过电子线路的，对开关电源也不会陌生，甚至还会觉得很简单；一旦制作出来，却又觉得不甚满意。查找原因，往往是高频电源变压器参数没选好。下面结合一个单端反激式变换器实例介绍该变压器T的估算方法。

4.1、磁芯的估算

采用单片开关电源功率转换器VIPer22A，给定输出功率为8W，效率为0.8，输入功率为1 0W；磁心材料为Mn—Zn功率铁氧体R2K5D。参照《新型开关电源及应用》一书，将实选数值代入的求值公式得：

选EI25型磁芯，得磁芯截面积Sc约等于0.43Cm2，窗口截面积So约为0.78Cm2，0.4 3×0.78＝0.34 Cm4＞＞0.07Cm4，所以磁芯满足要求。一方面，磁感应强度不应选得太大，选得太大磁芯将进入于饱和区，开关电源无法正常工作，甚至毁坏元器件。另一方面，磁感应强度也不应取得太保守，取保守值势必增加圈数，并增大气隙，也就是增大了漏感，增大了尖峰电压；尖峰电压过大，也就增加了噪声电压，最重要的是降低了工作可靠性和使用寿命，集成电路VIPer22A容易损坏。之所以选用较大磁芯，完全是出于试制方便上的考虑的。试制以后，完全可以选用小些的磁芯，如EI22等。

4.2、匝数的估算

次级绕组匝数

AC220V整流滤波后按300V计算。参照《新型开关电源及应用》一书上的公式得：

NP＝240.6T，取240T，为初级绕组数。

导线取0.17mm漆包线。

初级匝数大体上的核算

参照《新型开关电源及应用》一书上的公式得：

H＝348A／m

已知R2K3D铁氧体的H值为1194A／m，远大于计算值348A／m，故认为满足要求。

次级绕组匝数

式中：————-变压器次级输出电压，考虑到各种压降，应为1.5倍的额定直流输出电压，即1.5×12＝18V；

————-变压器初级考虑到可能输入的最低电压，取127V。

代入（3）式，得

N＝34T。

导线取0.47漆包线。

反馈绕组提供8～40V的VDD电压，由于提供电流很小，可取

导线选0.11漆包线。

取＝240T，电感量为8.6mH（磁芯间垫入三层打印纸），＝＝34T。当输出DC16.1V0.32 A时，脉宽为5μS／17μS／58.4KHz，反向电压峰值44V；反馈电压DC18.5V。当输出DC1 2V时，脉宽为4μS，反向电压峰值44V，反馈电压DC12.3V。该组数据的电压波形上无尖峰电压，前后沿也很陡峭，值得采用。若反馈电压低于10V，可将NF的匝数适当增加。

4.3、线径的估算

10W以下的小型高频变压器，尤其是在风冷条件下，散热良好，其绕组导线截面积可按流过电流的有效值（3～4）A／mm2来选即可；当然，若是窗口面积允许，按（2～3）A／mm2

更好。当线径小于1mm时，可不考虑或忽略高频电流集肤效应的影响；否则，可采用几根细线并为一股并绕。电流有效值与最大值有如下关系

4.4、电感量的测量与调整

尽管开关电源也属电子线路范畴，通常的测试仪器仪表就能满足需求，但高频变压器初级绕组电感量必须备有精度较好的电感表来检测，不能以匝数相同磁芯牌号一样而免检。

一般来说，高频变压器磁芯间总要垫入几片纸以确保留有一定的磁隙的。这样做的目的有三：

1. 避免磁芯磁感强度进入饱和区，确保工作稳定可靠性能；

2.调整电感量，满足输出功率的要求；

3.在满足输出功率的情况下降低电感量，削减尖峰电压，增加安全可靠度。所以该工序不能省略。

5、结论

尽管单片开关电源功率变换器VIPer22A的各项参数的极限值相当可观，但正如众所周知的那样，从安全稳定的可靠性设计方面考虑，在实际应用中，其电压、电流、功率等极限参数还应降额使用——当乘以0.5的保险系数。所谓极限值，当是不连续重复的最大值，是瞬时的，不可当做稳定状态来持续运行。只有这样，按规定设计程序和制作工序完成的开关电源才能稳定可靠地运行。

高频变压器的分析与设计.

高频链中高频变压器的分析与设计文章作者：四川成都西南交通大学龙海峰郭世明江苏南京国电南京自动化股份有限公司呙道静文章类型：设计应用文章加入时间：2004年9月6日14:54 文章出处：电源技术应用摘要：高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。叙述了高频变压器的设计过程。实验结果证明该设计满足要求。关键词：高频链；高频变压器；逆变器引言 MESPELAGE于1977年提出了高频链逆变技术的新概念[1]。高频链逆变技术与常规的逆变技术最大的不同，在于利用高频变压器实现了输入与输出的电气隔离，减小了变压器的体积和重量。近年来，高频链技术引起人们越来越多的兴趣。 1 概述图1是传统的逆变器框图。其缺点是采用了笨重庞大的工频变压器和滤波电感，导致效率低，噪音大，可靠性差。另外，谐波含量大，波形畸变严重，与要求的优质正弦波相差甚远。

图2所示为电压源高频链逆变器的框图，该方案是当今研究的最先进方案[2]，也是本文中采用的方案。采用此方案有其一系列的优点，诸如，以小型的高频变压器替代工频变压器；只有两级功率变换；正弦波质量高；控制灵活等。高频变压器是高频链的核心部件，肩负着隔离和传输功率的重任，其性能好坏直接决定逆变器的性能好坏。不合格的变压器温升高，效率低，漏感严重，输出波形畸变大，直接影响电路的稳定性和可靠性，甚至损坏开关器件，导致实验失败。 2 高频变压器的设计设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。各种磁芯物理性能及价格比如表1所列。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但Bs值比较小，常使用在开关电源中。本文采用的就是铁氧体材料。表1 各种磁芯特性比较表

高频变压器计算步骤精编版

高频变压器计算 (CCM模式) 反激式DC/DC变换电路电路基本参数: Vo1=15V Io1=0.4A Vo2=-10V Io2=0.4A Vs=15V(范围10V~20V) Po=10W 设定参数: 1.电路工作频率(根据UC3843的特性,初步确定为50KHz),电路效率为G=75% 2.反激式变换器的工作模式CCM 3.占空比确定(Dmax=0.4) 4.磁芯选型(EE型) 设计步骤 (1)选择磁芯大小 Pin=Po/G=10/0.75=13.3W(查表),选择EE19磁芯 (2)计算导通时间 Dmax=0.4,工作频率fs=50KHz ton=8us (3)选择工作时的磁通密度根据所选择的磁芯EE19(PC40材料)Ae=22mm2,Bmax=0.22T (4)计算原边匝数 Np=(Vs*ton)/(Bmax*Ae)=(10*8)/(0.22*22)=16.52,取整16 (5)计算副边绕组以输出电压为15V为例进行计算,设整流二极管及绕组的压降为1V 15+1=16V 原边绕组每匝伏数=Vs/Np=10/16=0.625V/匝副边绕组匝数Ns1=16/0.625=25.6,取整26 (6)计算选定匝数下的占空比;辅助输出绕组匝数新的每匝的反激电压为:16/26=0.615V ton=(Ts*0.615)/(0.625+0.615)=9.92us 占空比D=9.92/20=0.496 对于10V直流输出,考虑绕组及二极管压降1V后为11V Ns2=11/0.615=17.88,取整17 (7)初级电感,气隙的计算在周期Ts内的平均输入电流Is=Pin/Vs=13.3/10=1.33A 导通时间内相应的平均值为Iave=(Is*Ts)/ton=1.33*20/9.92=2.68A 开关管导通前的电流值Ip1=Iave/2=2.68/2=1.34A 开关管关闭前的电流值Ip2=3Ip1=1.34*3=4.02A 初级电感量Lp=Vs*&t/&i=10*9.92/2.68=37.01uH 气隙长度Lg=(u0*Np^2*Ae)/Lp=0.19mm

高频开关电源变压器的动态测试

高频开关电源变压器的动态测试（JP2581B＋JP619B材料功耗测量系统应用笔记之一） 1 引言目前，对高频开关电源变压器电磁参数‘测试’大约使用两种方法：一种是用LCR表测量一些基本电磁参数，例如，开关电源变压器初次级电感、漏感、分布电容、绕组直流电阻以及匝比、相位等，我们称这种测试方法为’静态’测试；一种是将开关电源变压器放到主机上考核其工作情况，对已经定型生产的开关电源变压器，为考核外购磁芯质量，通过测量变压器工作温升判断磁芯的损耗比较直观简便。前一种方法因在弱场、低频低磁感应强度（例如Bm<0.25mT、f=1kHz）下测量，由于磁性材料特性的非线性、不可逆和对温度敏感，其在强场下工作与在弱场情况下工作电磁特性有很大不同。弱场下测量结果不能反映磁性器件工作在强场下的情况；后一种方法虽随主机在强场下应用，但不能得到被测器件电磁参数。磁芯损耗需要专用仪器才能测量。高频开关电源变压器的上述测试分析现状影响了此类器件的开发和生产。需要开发一种仪器或测试系统，这种测试系统能够模拟实际工作条件，完成对高频开关电源变压器主要电磁参数分析，例如，各种负载（包括满载和空载）情况下变压器初级复数阻抗z、有效初级电感L，通过功率Pth、功率损耗PT、传输效率η以及在指定频率下磁芯的传输功率密度等，我们称这种模拟实际工作条件的测试为‘动态’测试。作为磁性器件综合测试系统，还要求具有对磁芯材料功率损耗分析功能。在电磁机器进一步小型化、高频化和采用高密度组装情况下对器件进行‘动态’分析，对加速象高频开关电源之类的电磁器件开发、提高器件质量显得特别重要。 2 测试系统简介 JP2581B＋JP619B材料功耗及器件功率测量系统是一种交流电压、电流和功率精密测量装置。其主要测量功能、指标和测量精度非常适用于磁性材料和磁性器件（例如，开关电源变压器）研究开发和磁芯产品快速检测。该系统配套完整，自成体系，无需用户增加额外投资，系统主要测试功能如下： 1、软磁材料及器件交流功率损耗（总功耗PL , 质量比功耗 Pcm , 体积比功耗 Pcv）测量; 2、磁性材料振幅磁导率μa测量; 3、磁芯（有效）振幅磁导率(μa)e测量; 磁芯因素(AL)e.测量以上测量均符合IEC367--1（或GB9632--88）标准中推荐的测量方法。 4、电感、电容及组成器件（例如，开关电源变压器）等效电磁参数的动态测量和分析; 5、由测量结果分析器件下列参数： z |z| Ls Rs Lp Rp C Q D。测试系统具有如下使用、操作特点：

高频变压器的设计

高频变压器的设计高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但Bs值比较小，常使用在开关电源中。高频变压器的设计通常采用两种方法[3]：第一种是先求出磁芯窗口面积AW与磁芯有效截面积Ae的乘积AP（AP=AW×Ae，称磁芯面积乘积），根据AP值，查表找出所需磁性材料之编号；第二种是先求出几何参数，查表找出磁芯编号，再进行设计。注意： 1）设计中，在最大输出功率时，磁芯中的磁感应强度不应达到饱和，以免在大信号时产生失真。 2）在瞬变过程中，高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡，使损耗增加，严重时会造成开关管损坏。同时，输出绕组匝数多，层数多时，应考虑分布电容的影响，降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的，应根据不同的工作要求，保证合适的电容和电感。单片开关电源高频变压器的设计要点高频变压器是单片开关电源的核心部件，鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性，为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法，可供高频变压器设计人员参考。单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点，能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994～2001年，国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多种系列的单片开关电源产品，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件，单片开关电源中高频变压器性能的优劣，不仅对电源效率有较大的影响，而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性（EMC）。为此，一个高效率高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。高频变压器的直流损耗是由线圈的铜损耗造成的。为提高效率，应尽量选择较粗的导线，并取电流密度J=4～10A／mm2。高频变压器的交流损耗是由高频电流的趋肤效应以及磁芯的损耗引起的。高频电流通过导线时总是趋向于从表面流过，这会使导线的有效流通面积减小，并使导线的交流等效阻抗远高于铜电阻。高频电流对导体的穿透能力与开关频率的平方根成反比，为减小交流铜阻抗，导线半径不得超过高频电流可达深度的2倍。可供选用的导线线径与开关频率的关系曲线如图1所示。举例说明，当f=100kHz时，导线直径理论上可取φ0.4mm。但为了减小趋肤效应，实际可用更细的导线多股并绕，而不用一根粗导线绕制。在设计高频变压器时必须把漏感减至最小。因为漏感愈大，产生的尖峰电压幅度愈高，漏极钳位电路的损耗就愈大，这必然导致电源效率降低。对于一个符合绝缘及安全性标准的高频变压器，其漏感量应为次级开路时初级电感量的1％～3％。要想达到1％以下的指标，在制造工艺上将难于实现。减小漏感时可采取以下措施：o减小初级绕组的匝数NP； o增大绕组的宽度（例如选EE型磁芯，以增加骨架宽度b）；

开关电源-高频-变压器计算设计

要制造好高频变压器要注意两点：一是每个绕组要选用多股细铜线并在一同绕,不要选用单根粗铜线,简略地说便是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部是不走电流的实习是越挨近导线中轴电流越弱,越挨近导线表面电流越强。选用多股细铜线并在一同绕,实习便是为了增大导线的表面积,然后更有效地运用导线。二是高频逆变器中高频变压器最好选用分层、分段绕制法,这种绕法首要目的是削减高频漏感和降低分布电容。 1、次级绕组：初级绕组绕完，要加绕(3~5层绝缘垫衬再绕制次级绕组。这样可减小初级绕组和次级绕组之间分布电容的电容量，也增大了初级和次级之间的绝缘强度，契合绝缘耐压的需求。减小变压器初级和次级之间的电容有利于减小开关电源输出端的共模打扰。若是开关电源的次级有多路输出，而且输出之间是不共地的为了减小漏感，让功率最大的次级接近变压器的初级绕组。若是这个次级绕组只要相对较少几匝，则为了改善耦合状况，仍是应当设法将它布满完好的一层，如能够选用多根导线并联的方法，有助于改善次级绕组的填充系数。其他次级绕组严密的绕在这个次级绕组的上面。当开关电源多路输出选用共地技能时，处置方法简略一些。次级能够选用变压器抽头方式输出，次级绕组间不需要采用绝缘阻隔，从而使变压器的绕制愈加紧凑，变压器的磁耦合得到加强，能够改善轻载时的稳压功能。 2、初级绕组：初级绕组应放在最里层，这样可使变压器初级绕组每一匝用线长度最短，从而使整个绕组的用线为最少，这有效地减小了初级绕组自身的分布电容。通常状况下，变压器的初级绕组被规划成两层以下的绕组，可使变压器的漏感为最小。初级绕组放在最里边，使初级绕组得到其他绕组的屏蔽，有助于减小变压器初级绕组和附近器材之间电磁噪声的相互耦合。初级绕组放在最里边，使初级绕组的开始端作为衔接开关电源功率晶体管的漏极或集电极驱动端，可削减变压器初级对开关电源其他有些电磁打扰的耦合。 3、偏压绕组：偏压绕组绕在初级和次级之间，仍是绕在最外层，和开关电源的调整是依据次级电压仍是初级电压进行有关。若是电压调整是依据次级来进行的则偏压绕组应放在初级和次级之间，这样有助于削减电源发生的传导打扰发射。若是电压调整是依据初级来进行的则偏压绕组应绕在变压器的最外层，这可使偏压绕组和次级绕组之间坚持最大的耦合，而与初级绕组之间的耦合减至最小。初级偏压绕组最佳能布满完好的一层，若是偏压绕组的匝数很少，则能够采用加粗偏压绕组的线径，或许用多根导线并联绕制，改善偏压绕组的填充状况。这一改善方法实际上也改善了选用次级电压来调理电源的屏蔽才干，相同也改善了选用初级电压来调理电源时，次级绕组对偏压绕组的耦合状况。高频变压器匝数如何计算？很多设计高频变压器的人都会有对于匝数的计算问题，那么我们应该如何来计算高频变压器的匝数，从而解决这个问题？接下来，晨飞电子就为大家介绍下匝数的计算方法：

各种开关电源变压器各种高频变压器参数EEEEEEEIEI等等的参数

功率铁氧体磁芯常用功率铁氧体材料牌号技术参数 EI型磁芯规格及参数

PQ型磁芯规格及参数 EE型磁芯规格及参数 EC、EER型磁芯规格及参数

1,磁芯向有效截面积：Ae 2,磁芯向有效磁路长度：le 3,相对幅值磁导率：μa 4,饱和磁通密度：Bs 1磁芯损耗：正弦波与矩形波比较一般情况下，磁芯损耗曲线是按正弦波+/-交流(AC)激励绘制的，在标准的和正常的时候，是不提供极大值曲线的。涉及到开关电源电路设计的一个共同问题是正弦波和矩形波激励的磁芯损耗的关系。对于高电阻率的磁性材料如类似铁氧体，正弦波和矩形波产生的损耗几乎是相等的，但矩形波的损耗稍微小一些。材料中存在高的涡流损耗（如大一般情况下，具有矩形波的磁芯损耗比具有正弦波的磁芯损耗低一些。但在元件存在铜损的情况下，这是不正确的。在变压器中，用矩形波激励时的铜损远远大于用正弦波激励时的铜损。高频元件的损耗在铜损方面显得更多，集肤效应损耗比矩形波激励磁芯的损耗给人们的印象更深刻。举个例子，在 20kHz、用17#美国线规导线的绕组时，矩形波激励的磁芯损耗几乎是正弦波激

励磁芯损耗的两倍。例如，对于许多开关电源来说，具有矩形波激励磁芯的 5V、20A和30A输出的电源，必须采用多股绞线或利兹(Litz)线绕制线圈，不能使用粗的单股导线。 2Q值曲线所有磁性材料制造厂商公布的Q值曲线都是低损耗滤波器用材料的典型曲线。这些测试参数通常是用置于磁芯上的最适用的绕组完成的。对于罐形磁芯，Q值曲线指出了用作生成曲线时的绕组匝数和导线尺寸，导线是常用的利兹线，并且绕满在线圈骨架上。对于钼坡莫合金磁粉芯同样是正确的。用最适合的绕组，并且导线绕满了磁芯窗口时测试，则Q值曲线是标准的。Q值曲线是在典型值为5高斯或更低的低交流(AC)激励电平下测量得出的。由于在磁通密度越高时磁芯的损耗越大，故人们警告，在滤波电感器工作在高磁通密度时，磁芯的Q值是较低的。3电感量、AL系数和磁导率在正常情况下，磁芯制造厂商会发布电感器和滤波器磁芯的AL系数、电感量和磁导率等参数。这些AL的极限值建立在初始磁导率范围或者低磁通密度的基础上。对于测试AL系数，这是很重要的，测试AL系数是在低磁通密度下实施的。某些质量管理引入检验部门，希望由他们用几匝绕组检查磁芯，并用不能控制频率或激励电压的数字电桥测试磁芯。几乎毫不例外，以几百高斯、若干

高频变压器大全

EF型高频变压器详细资料 ?EF型高频变压器 ?各种电子、电器线路的必需元件之一 ?做工优良，品质保证 ET型高频变压器详细资料具有杂散电容小，纹波系数低，电感偏差小等特点用于彩色电视电源，液晶显示电源，电脑开关电源，电子镇流器等主要型号有：DL-ET24、DL-ET28、DL-ET28A等 EFD型高频变压器详细资料 EFD型变压器是为了适应超薄型开关电源而设计的一款高频变压器。它拥有扁型的铁氧体磁芯，它的形状能同时满足电源变压器高功率的要求和超薄体积的要求，同样也能适应开关电源在温升方面的要求，但对

PCB板的要求会提高；其它性能接近于EE型和EC型变压器。 EFD变压器常用型号有EFD15，EFD20，EFD25，EFD30等.

ER/EC型高频变压器详细资料 EC/ER型变压器是基本型的铁氧体磁芯，它们被广泛用于开关电源及和多种电子线路中，振荡方式有全桥，半桥，单端式，谐振式，推挽式线路等，具有优良的材料特性，适用于典型的变压器结构，EC/ER磁芯的圆柱型中心柱，使之绕线较为容易，并增大了绕组的截面积，可增大输出功率，适用于各种开关电源变压器和阻流线圈。 EC型变压器的型号有EC2820，EC3542，EC4042，EC4950，EC5345，EC70等。下表列出部分产品的外形尺寸及输出功率。随着磁材特性和工作频率的不同，最大输出功率会有所不同，表中数据仅供参考。测试条件1KHz/1V，耐压AC2000V，绝缘电阻：DC500V ≥200MΩ。序号规格外型尺寸mm参考VA重量A B C f=50KHz f=100KHz参考值g 1EC-28283430425835 2EC-3535462910015078 3EC-40404732180290110 4EC-42424741240380125 5EC-494958536501000191以上数据仅供参考。 EI型高频变压器详细资料

开关电源高频变压器计算设计

要制造好高频变压器要注意两点: 一就是每个绕组要选用多股细铜线并在一同绕,不要选用单根粗铜线,简略地说便就是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部就是不走电流的实习就是越挨近导线中轴电流越弱,越挨近导线表面电流越强。选用多股细铜线并在一同绕,实习便就是为了增大导线的表面积,然后更有效地运用导线。二就是高频逆变器中高频变压器最好选用分层、分段绕制法,这种绕法首要目的就是削减高频漏感与降低分布电容。 1、次级绕组:初级绕组绕完,要加绕(3~5层绝缘垫衬再绕制次级绕组。这样可减小初级绕组与次级绕组之间分布电容的电容量,也增大了初级与次级之间的绝缘强度,契合绝缘耐压的需求。减小变压器初级与次级之间的电容有利于减小开关电源输出端的共模打扰。若就是开关电源的次级有多路输出,而且输出之间就是不共地的为了减小漏感,让功率最大的次级接近变压器的初级绕组。若就是这个次级绕组只要相对较少几匝,则为了改善耦合状况,仍就是应当设法将它布满完好的一层,如能够选用多根导线并联的方法,有助于改善次级绕组的填充系数。其她次级绕组严密的绕在这个次级绕组的上面。当开关电源多路输出选用共地技能时,处置方法简略一些。次级能够选用变压器抽头方式输出,次级绕组间不需要采用绝缘阻隔,从而使变压器的绕制愈加紧凑,变压器的磁耦合得到加强,能够改善轻载时的稳压功能。 2、初级绕组:初级绕组应放在最里层,这样可使变压器初级绕组每一匝用线长度最短,从而使整个绕组的用线为最少,这有效地减小了初级绕组自身的分布电容。通常状况下,变压器的初级绕组被规划成两层以下的绕组,可使变压器的漏感为最小。初级绕组放在最里边,使初级绕组得到其她绕组的屏蔽,有助于减小变压器初级绕组与附近器材之间电磁噪声的相互耦合。初级绕组放在最里边,使初级绕组的开始端作为衔接开关电源功率晶体管的漏极或集电极驱动端,可削减变压器初级对开关电源其她有些电磁打扰的耦合。 3、偏压绕组:偏压绕组绕在初级与次级之间,仍就是绕在最外层,与开关电源的调整就是依据次级电压仍就是初级电压进行有关。若就是电压调整就是依据次级来进行的则偏压绕组应放在初级与次级之间,这样有助于削减电源发生的传导打扰发射。若就是电压调整就是依据初级来进行的则偏压绕组应绕在变压器的最外层,这可使偏压绕组与次级绕组之间坚持最大的耦合,而与初级绕组之间的耦合减至最小。初级偏压绕组最佳能布满完好的一层,若就是偏压绕组的匝数很少,则能够采用加粗偏压绕组的线径,或许用多根导线并联绕制,改善偏压绕组的填充状况。这一改善方法实际上也改善了选用次级电压来调理电源的屏蔽才干,相同也改善了选用初级电压来调理电源时,次级绕组对偏压绕组的耦合状况。高频变压器匝数如何计算？很多设计高频变压器的人都会有对于匝数的计算问题,那么我们应该如何来计算高频变压器的匝数,从而解决这个问题？接下来,晨飞电子就为大家介绍下匝数的计算方法: 开关电源高频变压器参数计算

开关电源之高频变压器设计

开关电源之高频变压器设计发表时间：2019-06-18T17:24:32.980Z 来源：《科技研究》2019年4期作者：张升 [导读] 本文主要介绍高频变压器具体参数的确定、及其在设计过程应当注意的问题及并提出相应的解决办法。（中山市木林森光电有限公司 528415）摘要：开关电源设计中的难点之一就是高频变压器的设计，由于高频变压器是开关电源中进行能量储存和能量传输的重要部件，其合理性与参数计算的正确性将直接影响到开关电源的整体性能。而衡量高频变压器的好坏，除了要考虑一般变压器中涉及的效率、运行特性等方面，还要考虑到其交直流损耗、漏感、线圈本身分布参数等诸多方面影响。本文主要介绍高频变压器具体参数的确定、及其在设计过程应当注意的问题及并提出相应的解决办法。关键词：开关电源；高频变压器；设计要点 1 开关电源之高频变压器的主要构成及分类从广义上来说，凡以半导体功率的开关器件为开关管，经对开关管进行高频开通以及关断控制，会将电能形态转化为其他电能形态装置，这就是所谓的开关转换器。用开关转换器作为主要的组成部件，以闭环自动控制来稳定它的输出电压，并且在电路中增加保护环节电源，此为开关电源。若用高频DC/DC 转换器作为开关电源工作时的开关转换器则就成为高频开关电源。高频开关电源基本的路线是由开关型的功率变换器，整流滤波电路，交流直线转换电路以及控制电路组成。高频开关电源变压器分类方式： (1)按照驱动方式的不同可以分为他激式和自激式； (2)按照电路的拓扑结构可以分为隔离式和非隔离式；前者包括正激式，反激式与半桥式，全桥式，推挽式；后者包括降压型与升压型等； (3)按照输出输入间是否有着电器隔离，可将其分为隔离式与非隔离式； (4)按照DC 转换器/DC 开关条件，可将其分为硬开关以及软开关。 2 开关电源之高频变压器的设计要点 2.1 整体设计对于实用的可调开关电源，需能控制输出电压在合适的范围内调节，并且保证电流不超过所设计的最大值。高压可调高频开关电源设计方案的结构框。采用电压补偿网络和电流补偿网络，能设定输出电压和最大工作电流。当工作电流超过设定的最大电流时，电压无法继续升高，从而起到保护电源的作用。 DC/DC 变换器采用半桥拓扑结构，使用采样电阻采集输出电压和输出电感电流，电压补偿网络和电流补偿网络均使用运算放大器构成有源校正网络，补偿网络输出的2 个控制量通过最小函数选择后再输出给DC/DC 变换器，这样就构成了一种控制输出电压和限制最大工作电流的电源设计方案。 2.2 主电路设计半桥拓扑的其晶体管在关断时承受的电压应力为VDC，在输入网压为220 V 的市场中得到广泛应用。作为一种比较成熟的隔离型拓扑结构，其主电路设计的难点在于高频变压器设计。在升压变压器的应用场合，由于匝比的关系，副边匝数可能远远大于原边，这会导致变压器体积过大，不适合现场应用。通过改进型半桥拓扑结构能够使副边匝数相对于传统的进型半桥拓扑结构能够使副边匝数减少50%，有利于减小电源体积和节省成本。高频变压器设计时要科学选择变压器磁芯，工程上最常用的方法为AP 法。AP=AeAw，Ae 为磁芯横截面面积，Aw 为磁芯窗口面积。计算原边和副边绕组的匝比和线径。设变换器输出电压为Aout，考虑10%输出余量及二极管和输出电感的压降。再计算原边和副边导线的线径。导线的线径由流过导线电流的有效值决定，对于变压器一般选择电流密度Jcmil/A 为300-500cmil/A。 2.3 参数优化设计高频变压器的设计参数之间相互依存和相互制约，因而在设计时我们应该对各参数进行合理折中，根据应用场合的不同，应当首先去满足那些占支配地位的影响因素，之后再权衡其他参数的影响。由于参数间的相互依存与制约，在设计时将所有参数都达到最佳是很难做到的，例如，变压器效率与体积之间的矛盾，漏感与分布电容不能同时减小等。因此，在优化设计的过程中，我们选取了相对重要的参数进行分析。（1）温升在变压器工作的过程中，铁芯以及绕组中的损耗会产生热量，使得变压器的温度升高，同时这些热量会通过辐射与对流的方式在周围环境中进行传递。我们应该对温升加以控制，从而防止绕组被烧，磁芯的性能下降和变压器热击穿等问题的出现。在变压器的温升计算中，一般会把磁芯和绕组的损耗合在一起，并且假设热量经过磁芯与绕组后整个的表面积会均匀消散。（2）分布参数漏感与分布电容是高频变压器的主要分布参数，分布参数在高频下对开关电源性能的影响十分重要。对于开关式的变换器，漏感能够导致电压尖峰，对电路中的部分器件产生不必要的损坏，而分布电容则会引起电流尖峰并且延长充电的时间，会对开关和二极管造成较大的损耗，从而使变压器的效率以及可靠性降低，所以，在此种工作模式下，我们会尽可能减小变压器的分布参数；而对于谐振式的变换器，可以吸收和利用变压器分布参数，可全作为谐振参数或者其中一部分，因而在这种模式下，应该准确设计分布电容与漏感的值。（3）损耗分析一是磁芯损耗分析。高频变压器所采用的磁芯材料必须具备低损耗、稳定性好、温度特性优良、饱和磁感应强度高等特性，业内最常见的磁芯材料包括软磁铁氧体、坡莫合金和非晶态合金3种，其中应用最广的当数锰锌铁氧体。该种材料具有较高的磁导率和居里温度、温度特性稳定且具有明显的负温度特性，可以较好地解决高频变压器的容量、损耗、体积、重量、散热等一系列问题。从磁芯损耗上考虑，鉴于传统的硅钢和铁氧体等损耗模型已不能满足高频领域的性能要求，可以采用低矩形比的新型铁基纳米晶合金，在串联谐振电路单元中，通过把一个完整的充电周期切分为多个开关子周期，由各子周期磁通密度的增量求出相应的功率损耗，最后通过求和即可计算出磁芯

单级PFC高频变压器设计及参数计算详解

单级PFC高频变压器设计及参数计算详解由于LED照明电源要求：民用照明PF值必需大于0.7，商业照明必需大于0.9。对于10~70W的LED驱动电源，一般采用单级PFC来设计。即节省空间又节约成本。接下来我们来探讨一下单级PFC高频变压器设计。以一个60W的实例来进行讲解：输入条件：电压范围：176~265Vac 50/60Hz PF>0.95 THD<25% 效率ef〉0.87 输出条件：输出电压：48V 输出电流：1.28A 第一步：选择ic 和磁芯： Ic用士兰的SA7527，输出带准谐振，效率做到0.87应该没有问题。按功率来选择磁芯，根据以下公式： Po=100*Fs*Ve Po：输出功率；100：常数；Fs：开关频率；Ve：磁芯体积。在这里，Po=Vo*Io=48*1.28=61.44；工作频率选择：50000Hz；则： Ve=Po/（100*50000） =61.4/（100*50000）=12280 mmm PQ3230的Ve值为：11970.00mmm，这里由于是调频方式工作。完全可以满足需求。可以代入公式去看看实际需要的工作频率为：51295Hz。第二步：计算初级电感量。最小直流输入电压：VDmin=176*1.414=249V。最大直流输入电压：VDmax=265*1.414=375V。最大输入功率：Pinmax=Po/ef=61.4/0.9=68.3W（设计变压器时稍微取得比总效率高一点）。最大占空比的选择: 宽电压一般选择小于0.5，窄电压一般选择在0.3左右。考虑到MOS管的耐压，一般不要选择大于0.5 ，220V供电时选择0.3比较合适。在这里选择：Dmax=0.327。最大输入电流: Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39 A 最大输入峰值电流：Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A MOS管最大峰值电流：Imosmax=2*Iinmaxp/Dmax=2*0.55/0.327=3.36A 初级电感量：Lp= Dmax^2*Vin_min/(2*Iin_max*fs_min)*10^3 =0.327*0.327*176/（2*0.39*50000）*1000 =482.55 uH 取500uH。第三步：计算初级匝数NP：查磁芯资料，PQ3230的AL值为：5140nH/N^2,在设计反激变压器时，要留一定的气息。选择0.6倍的AL值比较合适。在这里AL我们取：

开关电源高频变压器制作方法及关键点

开关电源高频变压器制作方法及关键点高频变压器经常出现在中频到高频转换的电路中，应用最为广泛。变压器的好坏将直接影响到高频电源的性能及安全性。接下来将介绍绕制高频逆变电源中变压器的两个关键点，只要掌握了这两点，就能轻松完成绕制。 1、多股绕制在绕制变压器时一定要注意不要使用单一一根粗铜线来绕制，而是需要每个绕组多股细铜线的模式。因为高频交流电有集肤效应。所谓集肤效应，简单地说就是高频交流电只沿导线的表面走，而导线内部是不走电流的（实际是越靠近导线中轴电流越弱，越靠近导线表面电流越强）。采用多股细铜线并在一起绕，实际就是为了增大导线的表面积，从而更有效地使用导线。至于截面积，我们通过举例来说明，使用直径2.5毫米与0.41毫米的单根漆包线，均能达到截面积的要求。然而，第二种方法导线的表面积大得多，第一种方法导线的表面积为：单股导线截面周长×股数×绕组总长度=2.5×3.14×1× L=7.85L，第二种方法导线的表面积为：单股导线截面周长×股数×绕组总长度=0.41×3.14×38×L=48.92L，后者是前者的48.92L/7.85L=6.2倍。导线有效使用率更高，电流更通畅，并且因为细导线较柔软，更好绕制。次级75T高压绕组用3~5根并绕即可。 02、分层分段绕制在铜线的股数之外，层与段的分别也是变压器绕制中重要的一环。这种绕法主要目的是减少高频漏感和降低分布电容。例如上述变压器的绕法，初级分两层，次级分三层三段。具体步骤：第一步当中需要注意的就是绝缘纸的厚度，绝缘纸越薄越好，在绕制第一段时就将引出线头接好，用5根并绕次级高压绕组25T，线不要剪断，然后包一层绝缘纸（绝缘纸要薄，包一层即可，否则由于以下多次要用到绝缘纸，有可能容不下整个线包），准备绕初级低压绕组的一半。第二步的关键点是预留，要在低压绕组的绕制进行到一半时，预留出多余的线头，方便在后面引出线。以下初级用“预留”一词时同理。用19根并绕3T，预留中心抽头，再并绕3T，预留引出线（尾），线剪断。在具体操作时这里还有一个技巧，即由于股数多，19股线一次并绕不太方便，扭矩张力也大，就可以分做多次，如这里可分做三次，每次用线6到7股，这样还可绕得更平整。注意三次的头、中、尾放在一起，且绕向要相同。然后又包一层绝缘纸，准备绕次级高压绕组第二段。第三步，在进行到高压绕组的第二阶段时，可以将之前没有剪断的次级高压绕组线翻转上来（注意与前面的初级绕组线不要相碰，必要时可用绝缘纸隔开），又

如何进一步优化高频开关电源变压器

如何进一步优化高频开关电源变压器功率变压器始终是开关电源设计的重点内容，也是最关键的技术点，尤其是在提升工作频率的条件下，若是变压器设计没有得到优化，电源功率密度便无法得到有效提高。文章主要针对高频变压器设计进行了分析，并提出了针对高频开关变压器的优化方案，从而有效降低功率损耗，提高电源效率。标签：高频；开关电源；优化；变压器 SMPS即开关电源，由于其体积小、效率高，因而在电子领域应用十分广泛。并且科研人员也不断的对其功率密度进行深度研究，通过不断提升变化频率提升其工作效率。而变压器在高频状态下，理论上其体积应当小于20kHz至150kHz 这一范围，但是这需要以同等工作磁通密度以及高频状态下磁性材料磁芯损耗才可以同低频相比，但是一旦频率超过200kHz，目前的材料条件下，工作磁通密度便会降低，即若保证磁芯损耗在可承受范围内就需要频率在千分之几特或者百分之几特。所以，功率损耗是限制高频变压器优化方案效果的主要因素。换言之，传输功率特定的条件下，应当尽可能的降低绕组参数以及磁芯参数，从而保证变压器在运行过程中其温升范围符合设计标准要求。文章便针对开关电源变压器的结构以及设计方案进行了分析，并提出了一种有效的优化设计方案。通过上述两个公式针对铜线绕组阻抗进行计算，从而确定实际工作频率中准确的阻抗数值，但是该种计算方式只能由计算机完成，因为其计算过程十分复杂。 2 SMPS变压器的优化设计通过上述分析，针对高频变压器的优化设计，并非是一蹴而就的工作，在实际的操作中不可能一次完成，这是由于变压器运行以及结构中各类参数之间具有相互制约的作用，所以，必须将工作磁通密度以及绕组线径、绕组匝数以及并绕数目等在计算机软件中进行多次的尝试，从而求得可以满足设计最佳状态的数值，完成设计优化。在所有的条件中，最为有利的便是磁芯种类以及参数都是特定的，例如磁芯物理尺寸大多都是特定的，磁芯材料特性也是有限的。但是从另一个角度进行分析，这些条件也会限制对变压器的優化，降低了优化的设计空间。 3 结束语文章通过对变压器优化方案的分析，证实该种方案在目前的高频变压器的优化设计中具有较为明显的效果。并且，通过绕组形式的选择，不但可以满足磁芯窗口利用率，还可以将变压器铜损予以降低。通过这一流程，大部分变压器的设计都可以得到优化，但是为了进一步完善该设计，还应当重视以下三方面问题。首先，变压器在运行过程中，由于磁芯的结构致使其热分布并非是完全均匀的，中央芯柱温度为磁芯温度的最高点，所以想要提高变压器热模型的准确性，就需要防止该问题对变压器工作性能的影响。其次，针对绕组层间电容以及漏感等参数，由于其为寄生参数，因而必须进行深入研究。另外由于运行环境为高频环境，

开关电源中高频变压器绕制心得

开关电源中高频变压器绕制心得 1：使用专用的变压器设计软件PIXls Designer和PI TRANSFORMER Designer，将需要的参数，如输入电压范围、输出电压要求、偏置电压大小、变压器估计功率、功率因数、额定负载、初级线圈层数、次级线圈匝数等参数输入，PI软件会根据用户输入的参数给出一个合理的变压器参数，然后设计人员就可以根据给出的参数绕制变压器了，软件给出的会有以下参数：初级线圈、反馈线圈、次级线圈的层数、匝数、线经大小、绕制的方向、气隙大小、线圈与线圈之间的胶带的层数、骨架型号、磁芯型号、浸漆要求等。 2：有了这些参数后就可以绕制变压器了，在绕制变压器之前先给骨架的脚编上一个号码，例如我们现在需要绕制一个输入电压是+24V，输出1是+9V，输出2是+15V的变压器，要求2输出端的功率都为1.5W，那么这个变压器的绕制方法如下：初级线圈的绕制方法：从引脚2开始，使用线径0.19毫米的漆包线绕骨架53圈，估计有两层，绕线应尽量平整。在引脚1结束，绕完后用绝缘胶布裹两层。偏置线圈的绕制方法：从引脚5开始，使用线径0.13毫米的漆包线绕骨架27圈至引脚4结束，绕完后用绝缘胶布裹两层，再用一层绝缘胶布裹住除了引脚以外的其他所有有线圈露出的地方。9V端线圈绕制方法：用绝缘胶布裹在7脚与6脚底,使用线径0.35毫米的漆包线，从7脚开始绕20圈至6脚结束，用绝缘胶布裹两层。再用绝缘胶布裹住7脚6脚以外的绕线。 15V端线圈绕制方法：用绝缘胶布裹在10脚9脚底，使用线径0.19毫米的漆包线，从10脚开始绕34圈到9脚结束，用绝缘胶布裹两层，然后装上两快磁芯,在两磁芯中间放0.3MM厚的纸（即气隙，大约4层白纸厚度），压平后用胶布把磁芯与骨架裹在一起。（说明绝缘胶布均指4KV绝缘胶） EPC13骨架引脚图如下： 3:测试变压器输出及带负载能力测试方法: 将绕好的变压器安装在已经实验成功的测试板上,检测电路输出及带负载能力，若输出端和带负载能力正常后方可测试变压器耐压能力。 4: 测试变压器耐压能力.

详解高频逆变器中高频变压器的绕制方法

详解高频逆变器中高频变压器的绕制方法高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但Bs值比较小，常使用在开关电源中。高频变压器的设计通常采用两种方法[3]：第一种是先求出磁芯窗口面积AW 与磁芯有效截面积Ae的乘积AP(AP=AW×Ae，称磁芯面积乘积)，根据AP值，查表找出所需磁性材料之编号;第二种是先求出几何参数，查表找出磁芯编号，再进行设计。注意： 1)设计中，在最大输出功率时，磁芯中的磁感应强度不应达到饱和，以免在大信号时产生失真。 2)在瞬变过程中，高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡，使损耗增加，严重时会造成开关管损坏。同时，输出绕组匝数多，层数多时，应考虑分布电容的影响，降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的，应根据不同的工作要求，保证合适的电容和电感。单片开关电源高频变压器的设计要点高频变压器是单片开关电源的核心部件，鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性，为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法，可供高频变压器设计人员参考。单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点，能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994～2001年，国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-

高频变压器设计的五个步骤

变压器的设计过程包括五个步骤: ①确定原副边匝数比；为了提高高频变压器的利用率,减小开关管的电流,降低输出整流二极管的反向电压,减小损耗和降低成本,高频变压器的原副边变比应尽量大一些. 为了在任意输入电压时能够得到所要求的电压,变压器的变比应按最低输入电压选择.选择副边的最大占空比为 ,则可计算出副边电压最小值为: ,式中, 为输出电压最大值, 为输出整流二极管的通态压降, 为滤波电感上的直流压降.原副边的变比为: ②确定原边和副边的匝数；首先选择磁芯.为了减小铁损,根据开关频率 ,参考磁芯材料手册,可确定最高工作磁密、磁芯的有效导磁截面积、窗口面积 .则变压器副边匝数为: .根据副边匝数和变比,可计算原边匝数为 ③确定绕组的导线线径；在选用导线线径时,要考虑导线的集肤效应.所谓集肤效应,是指当导线中流过交流电流时,导线横截面上的电流分布不均匀,中间部分电流密度小,边缘部分电流密度大,使导线的有效导电面积减小,电阻增加.在工频条件下,集肤效应影响较小,而在高频时影响较大.导线有效导电面积的减小一般采用穿透深度来表示.所谓穿透深度,是指电流密度下降到导线表面电流密度的0.368(即: )时的径向深度. ,式中, , 为导线的磁导率,铜的相对磁导率为 ,即:铜的磁导率为真空中的磁导率 , 为导线的电导率,铜的电导率为 . 为了有效地利用导线,减小集肤效应的影响,一般要求导线的线径小于两倍的穿透深度,即 .如果要求绕组的线径大于由穿透深度所决定的最大线径时,可采用小线径的导线多股并绕或采用扁而宽的铜皮来绕制,铜皮的厚度要小于两倍的穿透深度 (4)确定绕组的导线股数绕组的导线股数决定于绕组中流过的最大有效值电流和导线线径.在考虑集肤效应确定导线的线径后,我们来计算绕组中流过的最大有效值电流. 原边绕组的导线股数:变压器原边电流有效值最大值 ,那么原边绕组的导线股数 (式中,J 为导线的电流密度,一般取J=3~5 , 为每根导线的导电面积.). 副边绕组的导电股数:①全桥方式:变压器只有一个副边绕组,根据变压器原副边电流关系,副边的电流有效值最大值为: ;②半波方式:变压器有两个副边绕组,每个负载绕组分别提供半个周期的负载电流,因此其有效值为 ( 为输出电流最大值).因此副边绕组的导线股数为(5)核算窗口面积在计算出变压器的原副边匝数、导线线径及股数后,必须核算磁芯的窗口面积是否能够绕得下或是否窗口过大.如果窗口面积太小,说明磁芯太小,要选择大一点的磁芯;如果窗口面积

高频变压器设计

高频变压器设计单端反激式开关电源中，高频变压器的设计是设计的核心。高频变压器的磁芯一般用锰锌铁氧体，EE 型和EI 型，近年来，我国引进仿制了汤姆逊和TDK 公司技术开发出PC30,PC40高磁导率，高密度几个品种。一、计算公式单端反激式开关电源是以电感储能方式工作，反激式公式推导：首先要计算出整流后的输入电压的最大值和最小值，如交流输入电压AC V （160~242V ），窄限范围；AC V （85~265V ），宽限范围。整流后直流电压DC V =1.4*AC V （224~338V ）窄限范围； DC V =1.4AC V （119~371V ），宽限范围。整流后直流纹波电压和整流桥压降一般取20V ，和滤波电容有关。（1）初级峰值电流p I 集电极电压上升率p in p c I V L t = (c t 电流从0上升到集电极电流峰值作用时间) 取 max 1c f t D = min max **p p in L I f V D = 公式中，min in V ：是最低直流输入电压，V ； p L ：变压器初级电感量，H ； f ：开关频率，Hz ；输出功率等于存储在每个周期内的能量乘以工作频率。 21***2 out p p P L I f = 经进一步简化，就可以得到变压器初级电流峰值为 min max 2**out p c in P I I V D == (2)初级电感量p L 因为电感量*V S H I = (max D S f = ；1V*1S 1mH=1A ) min max p L *in p V D I f = （3）关于最小占空比min D 和最大占空比max D 最小占空比和最大占空比的设计可根据输入电压变化范围和负载情况合理决定，在输入电压比较高的情况下，如400VDC ，max D 可选0.25以下；在输入电压比较低的情况下，如110VDC , max D 可选0.45以下； max min in in V K V = ；max min max max (1)*D D D K D =-+ （4）磁芯的选择磁芯输出功率和磁芯截面积的经验关系式为 (0.1~e A ≈