总第３０８期
２０１５年第６期
计算机与数字工程
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆ＤｉｇｉｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．６
１１２５
基于有限元仿真的半桥变压器优化设计磁
王 琪１ 高 田２
（１．西安工业大学电子信息工程学院 西安 ７１００３２）（２．西北工业大学电子信息学院 西安 ７１００７２）
摘 要 作为开关电源的重要组成部分，变压器设计的优劣直接影响到电路能否正常工作和抗电磁干扰性能，关系到电路的工作性能及电路的效率等。因此如何合理地设计变压器，使其参数满足优化性能，成为研究的重点。半桥变压器的磁芯利用率高，无变压器偏磁和直流磁饱和问题，且无需添加气隙，具有较强的抗不平衡能力，有效地防止了偏磁现象的发生，在大功率开关电源的设计中得到广泛应用，其设计极为关键。在分析半桥变换器工作原理的基础上，根据Ａｎｓｏｆｔ公司的有限元仿真软件，分别从能量密度分布和温度场分布的角度对半桥变压器进行优化设计，给出了变压器模型的结构示意图，并对漏感进行了分析，得到减少漏感的方法，达到优化设计的目的。
关键词 半桥变压器；优化设计；有限元仿真；漏感
中图分类号 ＴＰ３９１ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２‐９７２２．２０１５．０６．０４１
Ｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇＤｅｓｉｇｎ
ＢａｓｅｄｏｎＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＷＡＮＧＱｉ１ ＧＡＯＴｉａｎ２
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ摧ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ摧ａｎ ７１００３２）
（２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ摧ａｎ ７１００７２）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｄｅｓｉｇｎｗｉｌｌｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｐｅｒｆｏｒｍ‐ａｎｃｅｌｉｋｅｎｏｒｍａｌｗｏｒｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｔｉ‐ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｉｒｃｕｉｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｓｏｈｏｗｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｒｅａｓｏｎａｂｌｙｔｏｍｅｅｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙ．Ｔｈｅｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｔｒａｎｓ‐ｆｏｒｍｅｒｗｉｔｈｈｉｇｈｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｃｏｒｅａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｍａｇｎｅｔｉｃｂｉａｓａｎｄＤＣｍａｇｎｅｔｉｃｓａｔｕｒａｔｉｏｎｎｅｅｄｎｏｔａｄｄａｎａｉｒｇａｐ，ｗｈｉｃｈｈａｓｓｔｒｏｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆａｎｔｉ‐ｉｍｂａｌａｎｃｅｔｏｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｂｉａｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｓｏｔｈｅｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｈｉｇｈ‐ｐｏｗｅｒｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙａｎｄｉｔｓｄｅｓｉｇｎｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｃｒｉｔｉｃａｌ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｗｏｒｋ‐ｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，Ａｎｓｏｆｔ摧ｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｆｒｏｍｔｈｅｔｗｏａｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｔｏｒｅ‐ｄｕｃｅｔｈｅｌｅａｋａｇｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｗｅｒｅｇｉｖｅｎｏｕｔ．
ＫｅｙＷｏｒｄｓ ｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｄｅｓｉｇｎ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｌｅａｋａｇｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ
ＣｌａｓｓＮｕｍｂｅｒ ＴＰ３９１
１ 引言
随着电力电子技术的不断发展，小型化、轻量化和高可靠性已经成为各类电子设备中开关电源的研究方向和发展趋势。作为开关电源的重要组成部分，磁性元件，尤其是变压器，直接影响到电路能否正常工作和抗电磁干扰性能，关系到电路的工作性能及电路的效率等。因此如何合理地设计磁性元件，使其参数满足优化性能，具有体积小、重量轻、损耗小的特点成为研究的重点［１］。半桥变压器的磁芯利用率高，无变压器偏磁和直流磁饱和问题，且无需添加气隙，具有较强的抗不平衡能力，有
磁收稿日期：２０１４年１２月９日，修回日期：２０１５年１月２５日
基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目“高效率、高功率因数ＬＥＤ驱动电源技术研究”（编号：１４ＪＫ１３３９）资助。
作者简介：王琪，女，硕士，讲师，研究方向：控制理论与控制工程，电源技术。高田，男，博士，研究方向：电力电子技术。