怎样设计高频变压器

1、怎样设计高频变压器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，那么铁耗也少。高的电阻率， 那么涡流小，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值比拟小，常使用在开关电源中。高频变压器的设计通常采

2、用两种方法 3&gt :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二AW&timesAe,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。1设计中，在最大输出功率时，磁芯中的磁感应强度不应到达饱和， 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，

3、应根据不同的工作要求，保证适宜的电容和电感。 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 19942001 年，国际上陆续推出了 TOtch TOtch-H、TOtch-FXTOtch-GX Tintch、Tintch-H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

4、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 1 0Amm2 。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外表流过，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

5、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 &phi0.4mm 。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平安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%。要想到达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

6、下措施： 减小初级绕组的匝数 NP；增大绕组的宽度例如选EE型磁芯，以增加骨架宽度b; 增加绕组的高、宽比；减小各绕组之间的绝缘层;增加绕组之间的耦合程度。电源高频变压器的设计方法 设计高频变压器是电源设计过程中的难点，下面以反应式电流不连续 电源高频变压器为例，介绍一种电源高频变压器的设计方法。设计目标：电源输入交流电压在 180V260V之间，频率为50Hz,输出 电压为直流5V、14A，功率为70W，电源工作频率为30KHZ设计步骤：1、计算高频变压器初级峰值电流 Ipp2、求最小工作周期系数 Dmin3、计算高频变压器的初级电感值 Lp4、计算出绕组面积Aw和铁心有效面积Ae的乘积Aw

7、*Ae,选择铁心尺 寸。5、计算空气间隙长度 Lg6、计算变压器初级线圈 Np7、计算变压器次级线圈 Ns 高频变压器：整流、变压在传统的高频变压器设计中， 由于磁心材料的限制， 其工作频率较低， 一般在 20kHz 左右。随着电源技术的不断开展，电源系统的小型化， 高频化和高功率比已成为一个永恒的研究方向和开展趋势。因此，研 究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积，提高电源输出功 率比的关键因素。作为开关电源最主要的组成局部，高频变压器相对于传统的工频变压 器有以下优点：利用铁氧体材料制成的高频变压器具有转换效率高、 体积小巧的特点；而传统的工频变压器工作在 50Hz下，输出相同功率

8、时需要较大的截面积而导致变压器体积庞大，不利于电源的小型化设 计，而且电源转换效率也低于开关电源。电脑使用的开关电源一般采用半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生 100kHz 的高频脉冲波，然后通过高频变压器进 行降压，输出低电压的交流电。在这个电路中，开关管的最大电流对 电源输出功率的大小有一定的限制通常应用于300W电源的MOS管体积较大，有的电源甚至使用了耐流到达 10A 的开关管，而高频变压 器各个绕组线圈的匝数比例那么决定了输出电压的多少，由于工作在很 高的频率下，对元件质量的要求和线路的搭配有很高的要求。 抑制高频变压器的音频噪声高频变压器EE或EI型磁芯之间的吸引力，能使两个磁芯发生位移；绕组电流相互间的引力或斥力，也能使线圈产生偏移。此外，受机械振 动时能导致周期性的形变。上述因素均会使高频变压器在工作时发出 音频噪声。10W以下单片开关电源的音频噪声频率，约为10kHz20kHz。为防止磁芯之间产生相对位移，通常以环氧树脂作胶合剂，将两个磁芯的 3 个接触面含中心柱进行粘接。但这种刚性连接方式的效果 并不理想。因为这无法将音频噪声减至最低，况且胶合剂过多，磁芯 在受机械应力时还 容易折断。 国外 最近采用一种特 殊的玻璃珠glassbeadS胶合剂，来粘合EE EI等类型的铁氧体磁芯，效果甚佳。 这种胶合剂是把玻璃珠和胶着物按照1：9 的比例