开关电源变压器共模电感设计注意事项 在电源变压器的设计过程中，工程师们需要严格的计算并完成共模电感设计和数值选取，这直接关系到开关电源变压器的运行精度。在今天的文章中，我们将会就开关电源变压器的共模电感设计展开简要分析，看在电源变压器共模电感设计和计算过程中，都应该注意哪些问题。 在电源变压器的设计和制作过程中，工程师所要进行的共模电感设计，其所需要的基本参数主要有三个，分别是输入电流，阻抗及频率，磁芯选取。先来看输入电流。这一参数值直接决定了绕组所需的线径。在线径的计算和选取时，电流密度通常取值为400A/cm³, 但此取值须随电感温升的变化。通常情况下，绕组使用单根导线作业，这样可削减高频噪声及趋肤效应损失。 在计算过程中，开关电源变压器共模电感的阻抗在所给的频率条件下，一般规定为最小值。串联的线性阻抗可提供一般要求的噪声衰减。但实际上，线性阻抗问题往往是最容易被人忽视的，因此设计人员经常以50W线性阻抗稳定网络仪来测试共模电感，并渐渐成为一种标准测试共模电感性能的方法。但所得的结果与实际通常有相当大的差别。实际上，共模电感在正常时角频首先会产生每八音度增加-6dB 衰减（角频是共模电感产生-3dB）的频率此角频通常很低，以便感抗能 够提供阻抗。因此，电感可以用这一公式来表达，即：Ls=Xx/2 n f
这里还有一个问题需要工程师需要注意，那就是在进行共模电感设计时须注意磁芯材料和所需的圈数问题。首先来看磁芯型号的选取问题，此时如果有规定电感空间，我们就按此空间来选取合适的磁芯型号，如没有规定，通常磁芯型号的随意选取。 在确定了电源变压器的磁芯型号之后，接下来的工作就是计算磁芯所能绕最大圈数。通常来说，共模电感有两绕组，一般为单层，且每绕组分布在磁芯的每一边，两绕组中间须隔开一定的距离。双层及堆积绕组亦有偶尔使用，但此种作法会提高绕组的分布电容及降低电感的高频性能。由于铜线的线径已由线性电流的大小所决定，内圆周长可以由磁芯的内圆半径减去铜线半径计算得来。故最大圈数的就可以铜线加绝缘的线径及每个绕组所占据的圆周来计算。
电流互感器设计 1 互感器设计目的及意义 (2) 2 电流互感器总体设计 (2) 2.1 电流互感器类型选取 (3) 2.2 电流互感器各部件设计 (3) 2.2.1 铁芯及绕组设计 (3) 2.2.2 外绝缘套管设计 (3) 2.2.3 复合绝缘子设计 (4) 2.2.4 出线套管内绝缘设计 (5) 2.2.5 屏蔽设计 (5) 2.2.6 密封结构设计 (5) 2.2.7 互感器其他部件及标准件 (5) 2.3 1100KV电流互感器总体装配图 (5) 2.3.1 画各部件三维图 (5) 2.3.2 装配体绘制及总质量估算 (5) 2.3.3 装配体材料清单 (6) 2.3.4 装配体电场和机械性能模拟分析 (6) 3 单件电流互感器组装 (6) 3.1 原材料的购买及检验 (6) 3.2 原材料的处理 (6) 3.3 线圈的缠绕 (7) 3.4 环氧套管的浇注及修整 (7) 3.5 电流互感器的装配 (7)
1 互感器设计目的及意义 电流互感器是一种专门用作变换电流大小的特殊变压器。由于发电和用电的不同需要，线路上的电流大小不一，而且相差悬殊。若要直接测量这些大小不一的电流，就需要制作相应等级的仪表，给仪表制造带来极大困难。此外，有些高压线路直接测量也是非常危险的。而电流互感器可以把不同等级的电流，按不同的比例，统一成大小相近的电流。电力系统用互感器是将电网高电压、大电流的信息传递到低电压、小电流二次侧的计量、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器，是一次系统和二次系统的联络单元，其一次绕组接入电网，二次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接。互感器与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统的电压、电流和电能；与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制。互感器的好坏，直接影响到电力系统测量、计量的准确性和继电保护装置动作的可靠性。随着电力工业建设的迅速发展，电力系统输电容量不断扩大，远距离输电迅速增加，电网电压等级逐渐升高，对电流互感器的电压等级及设备技术参数提出了更高的要求。 2 电流互感器总体设计 ↓ →↑↑符合要求 是
第一章开关电源电路—EMI滤波电路原理 滤波原理：阻抗失配；作为电感器就是低通（更低的频率甚至直流能通过）高阻（超过一定频率后就隔断住难于通过）（或者是损耗成热消散掉），因此电感器滤波靠的是阻抗 Z=(R^2+(2ΠfL)^2)^1/2。也就是分成两个部分，一个是R涡流损耗，频率越高越大，直接把杂波转换成热消耗掉，这种滤波最干净彻底；一个是2ΠfL 这部分是通过电感量产生的阻挡作用，把其阻挡住。实际都是两者的结合。但是要看你要滤除的杂波的频率，选择合适的阻抗曲线。因为电感器是有截止频率的，超过这个频率就变成容性，也就失去电感器的基本特性了，而这个截止频率和磁性材料的特性和分布电容关系最大，因此要滤波更高的频率的干扰，就需要更低的磁导率，更低的分布电容。因此一般我们滤除几百K以下的共模干扰，一般使用非晶做共模电感器，或者10KHZ以上的高导铁氧体来做，这样主要使用阻抗的WL这一方面的特性，主要发挥阻挡作用。电感器滤波器是通过串联在电路里实现。撒旦谁打死多少次顺风车安顺场。 因此：共模滤波电感器不是电感量越大越好主要看你要滤除的共模干扰的频率范围。先说一下共模电感器滤波原理共模电感器对共模干扰信号的衰减或者说滤除有两个原理,一是靠感抗的阻挡作用,但是到高频电感量没有了，然后靠的是磁心的损耗吸收作用;他们的综合效果是滤波的真实效果。当然在低频段靠的是电感量产生的感抗.同样的电感器磁心材料绕制成的电感器,随着电感量的增加,Z阻抗与频率曲线变化的趋势是随着你绕制的电感 器的电感量的增加,Z 阻抗峰值电时的频率就会下降,也就是说电感量越高所能滤除的共模干扰的频率越低,换句话说对低频共模干扰的滤除效果越好,对高频共模信号的滤除效果越差甚至不起作用。这就是为什么有的滤波器使用两级滤波共模电感器的原因一级是用低磁导率(磁导率7K以下铁氧体材料甚至可以使用1000的NiZn材料) 材料作成共模滤波电感器,滤出几十MHz或更高频段的共模干扰信号,另一级采用高导磁材料(如磁导率10000\15000 的铁氧体材料或着非晶体材料)来滤除1MHz以下或者几百kHz的共模干扰信号。因此首先要确认你要滤除共模干扰的频率范围然后再选择合适的滤波电感器材料. 电容的阻抗是Z=-1/2ΠfL那么也就是频率越高阻抗绝对值越小，那么就是高通低阻，就是频率越高越能通过，所以电容滤波是旁路，也就是采用并联方式，把高频的干扰通过电容旁路给疏导回去。
EMI滤波电感设计 EMI滤波器 正常工作的开关类电源（SMPS）会产生有害的高频噪声，它能影响连接到相同电源线上的电子设备像计算机、仪器和马达控制。用一个EMI滤波器插入电源线和SMPS之间能消除这类干扰（图1）。一个差模噪声滤波器和一个共模噪声滤波器能够串联或在许多情况下单独使用共模噪声滤波器。 图1 EMI滤波器的插入 一、共模电感设计 在一个共模滤波器内，电感的每一个绕阻和电源输入线中的任一根导线相串联。（对于电源的输入线来讲）电感绕组的接法和相位是这样的，第一个绕组产生的磁通会与第二个绕组产生的磁通相削. 于是，除了泄漏阻抗的小损耗和绕组的直流电阻以外，电感至电源输入线的插入阻抗为另。由于磁通的阻碍，SMPS 的输入电流需要功率，因此将通过滤波器，滤波器应没有任何明显的损耗。 共模噪声的定义是出现在电源输入线的一根或二根导线上的有害电流通过电感的地返回噪声源的噪声。 此电流要视共模电感的任何一个或二个绕组的全部阻抗，因为它不能被返回的电流所抵消。共模噪声电压是电感绕组上的衰减，应从有害噪声中保持电源输入线的畅通。 1.1、选择电感材料 开关电源正常工作频率20KHz以上，而电源产生的有害噪声比20KHz高，往往在100KHz～50MHz之间。 对于电感来讲，大多数选择适当和高效费比的铁氧体，因为在有害频带内能提供最高的阻抗。当看到公共参数如磁导率和损耗系数就去识别材料是困难的。图2给出铁氧体磁环J-42206-TC绕10匝后的阻抗ZS和频率的关系曲线。 图2铁氧体磁环的阻抗和频率的关系 在1～10MHz之间绕组到达最大阻抗，串联感抗XS和串联电阻RS（材料磁导率和损耗系数的函数）共同产生总阻抗Zt。
正激变换器及其控制电路的设计及仿真 电气工程 张朋 13S053081
设计要求： 1、输入电压：100V（±20％）； 2、输出电压：12V； 3、输出电流：1A； 4、电压纹波：＜70mV（峰峰值）； 5、效率：η＞78％； 6、负载调整率：1％； 7、满载到半载,十分之一载到半载纹波＜200mV。 第一章绪论 1.课题研究意义： 对于大部分DC/DC变换器电路结构，其共同特点是输入和输出之间存在直接电连接，然而许多应用场合要求输入、输出之间实现电隔离，这时就可以在基本DC/DC变换电路中加入变压器，从而得到输入输出之间电隔离的DC/DC变换器。而正激变化器就实现了这种功能。 2.课题研究内容： 1、本文首先介绍了正激变换器电路中变比、最大占空比和最小占空比、电容、电感参数的计算方法，并进行了计算。 2、正激变换器的控制方式主要通过闭环实现。其中闭环方式又分为PID控制和fuzzy控制。本文分别针对开环、PID控制，fuzzy控制建立正激变换器的Matlab仿真模型，并进行仿真分析了，最后对得出的结果进行比较。 第二章：正激电路的参数计算 本章首先给出正激变换器的等值电路图，然后列出了正激变换器的四个主要参数的计算方法，并进行了计算。 1、正激变换器的等值电路图 图1 正激变换器等值电路图 2、参数计算 （1）变比n 根据设计要求，取占空比D=0.4，根据输入电压和输出电压之间的关系得到变比：
n= D U U out in ?=4.012 100 ?=3.3 （2） 最大、最小占空比 最大占空比D max 定义为 D max = ()n U U U in d out 1 min ? +， 式中U in(min) =100-20=80V ，U out =12V ，n=3.3，，U d 为整流二极管压降， 所以D max =0.495。 最小占空比D min 定义为 D min = ()n U U U in d out 1 max ? +， 式中U in(max) =120V ， 所以D min =0.333。 （3） 电容 电容的容量大小影响输出纹波电压和超调量的大小。取开关频率f=200KHZ ，则T=5×10-6 s ， 根据公式： C=ripple ripple V f I ??81 ， 式中取I ripple =0.2A ，V ripple =0.07mV ， 所以C=1.79μF 。为稳定纹波电压，放大电容至50μF 。 （4） 电感 可使用下列方程组计算电感值： U out =L ×dt di ， dt= f D m in 1-， 式中U out =12V ，di 取为0.2A ，D min =0.333, 所以L=0.334mH 。 第三章 正激变换器开环的Matlab 仿真 本章首先建立了正激变换器开环下的Matlab 仿真模型，然后对其进行了仿真分析。
一种小型平面变压器/电感器的设计详细介绍 1. 引言 随着电子信息技术的飞跃发展，各种电子设备已步入 （）时代，电子设备越来越 要求轻、薄、小型化。传统的功率型电子变压器、电感器虽然在电子管、分立式晶体管时代 起过重要作用，而在今天模块化电子设备中， 因体积过大而无法应用， 如何研制出小型平面 电子变压器、电感器是目前设计人员关注的热点。 本文阐述了采用多层印制板制造技术、 数 控机床加工技术、表面涂覆技术和利用高频低损耗铁氧体磁芯设计和制造了 230、达120W 的小型平面变压器和 20A 、10卩H 的大电流滤波电感器。 2. 电路形式和变压器、电感器的技术指标 图1为有源箝位/复位单端正激变换器的主电路。该电路具有零电压转换功能，有利于 提高效率和降低。 该电路由2、2和组成箝位电路，为漏感 L1及励磁电感的储能转移提供一个低 阻工作通路，2导通后继续被充电，箝位电路电流以谐振方式减小。因整流管 1截止，L1 与呈串联连结，谐振频率由 L1、及决定，故对变压器初级有一定的电感量要求。 另外，该电路1截止后，变压器绕组电压极性反转，被充电，充电过程中，磁化 电流逐渐减小，通过适当选取参数，达到在磁化电流过零点前开通 2,为磁化电流改变方向 提供了可能，磁化电流反向后，箝位电压反向加到变压器初级绕组， 驱动变压器工作区域延 伸到第二象限和第三象限。同时，电容储能泄放转移至 L1及储存。1导通后工作点从第三 新晨阳 电感器 图1有源赛位/夏■&单端正撚育湎变换器主亀貉
象限开始，正常工作区域基本与轴原点对称，在该对称区域表现为：单向变化数值与传统单 端正激变换器是一致的。为维持输出正常调节，施加相同伏-秒积数到变压器，产生的铁芯 损耗相对于单端正激变换器是一致的。实际工作时，应选取最大工作磁通密度（），变压器可工作于-?，由此△ 2,如图2。 电路中T1为我们需要设计的变压器，工作频率230，输入电压230V,初级电感量117 卩H± 10%最大工作比0.45，输出电压5V,输出电流20A,为滤波电感，10卩H,工作环境温度为-45 C?50C，温升W 50C，试验电压2，变压器、电感器高度W 12,长、宽均在40 左右。 3. 平面变压器、电感器磁芯及结构形式 3.1 磁芯 现阶段用于功率型开关变压器的磁性材料有：坡莫合金、非晶态合金、超微晶合 金、铁氧体等多种材料。选择铁氧体材料制作磁芯，出于对有效空间的充分利用，又必须选择芯柱较粗、窗宽较阔的磁芯，这样才有利于减少匝数和降低电流密度。鉴于整体高度的限制，还需进行必要的加工。 3.2绕组
电感设计的原则 作者: xccx 摘要：开关电源中电感设计有许多限制条件，各自都对是否成功量产有摘要：开关电源中电感设计有许多限制条件，各自都对是否成功量产有直接影响，本文是磁性元件设计教程的重要的一章，主要介绍是什么在限制着电感，高频变压器等磁性元件的设计。 原则一：电感不饱和（感值下降不超出合理范围） 由磁滞回线图可以看出， H 加大时， B 值也同时增加，但 H 加大到一定程度后， B 值的增加就变得越来越缓慢，直至 B 值不再变化 (u 值越来越小，直至为零 ) ，这时磁性材料便饱和了。通常电路中使用的电感都不希望电感饱和（特殊应用除外，参看饱和电感及其在开关电源中的应用一文），其工作曲线应在饱和曲线以内， Hdc 称为直流磁场强度或直流工作点。 图 1 磁芯在直流工作点下的磁滞回线 对于储能滤波电感，由于需要承受一定的直流电流（低频电流相对与高频开关电流也可视为直流），也就是存在直流工作点 Hdc 不为零。磁芯需加气隙才能承受较大的直流磁通，如下图，所以该类电感通常选用铁粉芯做磁芯（有分散气隙）。
图 6.3 铁粉芯的磁导率与直流磁场强度关系图 由于磁芯加了分布气隙，其饱和过程就不是一个突变而是一个渐变的过程，所以电感的不饱和问题就转化为电感感值在直流量下的合理下降问题。 对于 PFC 、 BOOST 、 BUCK 以及 DC-DC 电感，电感的取值通常由设计要求最大纹波电流（ Ripple Current ）来决定（通常设计指标是最大纹波电流百分比R ripple-percent）。 其中，对于 BUCK 和 DC-DC 电感，其直流工作点（ IAVG ）相对恒定，如图 图 6.4 BUCK&DC-DC 电感的电流波形图
共模电感设计 选择共模滤波电感规格不是一件困难和令人困惑的事情。用一个标准滤波器平面图可以用来实现一个相对简单直接的设计过程。预设的平面模型滤波器元件参数很容易被修改，从而,达到符合设计要求。 常规共模电感 线性滤波器防止过度的噪声从AC线传导到正在工作的电子设备。通常ＡC线为防护的重点。 图示－1所示,共模滤波器与AC线之间接阻抗匹配电路，后面再接开关变换器。共模噪声（大地为参考在两根线上同时产生的噪声大小相等方向相同)的方向是从负载流向滤波器，流向两条AC线上的共模噪声已经被充分地衰减了。其结果是从滤波器输出到AＣ线的共模噪声经过阻抗匹配电路衰减得非常微弱了。 共模滤波器的设计本质上是设计两个相同的差分滤波器，每个分别作用于同一个磁心,两边耦合的是两个极性一致的电感。对于一个差分输入电流(从(A)到(Ｂ)通过Ｌ１和从(B)到(A)通过L2),两电感间的磁通(大小相等方向相反)耦合为零。 任何电感通过差模信号时,两个扼流圈未能耦合。它们作为独立的元件，只有漏感响应差模信号：这个漏感会衰减差模信号。 当电感L1和Ｌ2,通过相对于大地方向相同的完全一样的信号（共模型号）,每个扼流圈在同一个磁心上出力的是非零磁通。对于共模信号电感作为独立的元件运行相互间产生互感:互感的作用使共模信号变弱。
第一阶滤波器 最简单、最昂贵的滤波器设计是一阶滤波器。这种类型的滤波器采用单一的电抗结构存储某一频率段的能量,使这些能量未能传递出去。就一个低通共模滤波器来说,一个共模电感的电抗元件会被采用。 所要求扼流圈的电感量可以简单地采取负载电阻除以衰减频率（包含以上频率）的角频率。譬如，要衰减40０0Ｈz以上的频率到50Ω的负载里面需要一个１.99mH(5０/（2π×４000) )的电感。由此产生共模滤波器结构如图示-3： 在4000Hz的衰减将是３ｄB,并以6dＢ每倍频程增加。因为主要的电感依赖的一阶滤波器，实际变化中，扼流圈电感是必须被考虑的。例如，正常电感测量误差为±20％，那个在４000Hｚ频率名义上的3dB，实际衰减得频率范围从３332Hｚ到499９Ｈz。这是共模电感的典型电感值被指定的一个最低要求，从而保证这个交叉频率不被改变太高。然而，一些情况应该观察到选择扼流圈作一阶低通滤波器可能限制阻塞一些有用的衰减,因为用了一个较高于典型值或极小值的电感。 二阶滤波器 一个二阶滤波器使用了两个电抗部分。比第一阶滤波器有两个优势：⑴理论上，在截点频率以后,一个二阶滤波器有１2ｄB每倍频程(4倍于一阶滤波器）的衰减量。⑵在电感谐振频率以上提供了更大的衰减。（参见图示-4)
首先：正激变压器由于储能装置在后面的BUCK电感上，所以没有Flyback变压器那么复杂，其作用主要是电压、电流变换，电气隔离，能量传递等 所以，我们计算正激变压器的时候，一般都是首先以变压次级后端的BUCK电感为研究对象的，BUCK电感的输入电压就是正激变压器次级输出电压减去整流二极管的正向压降，所以我们又称正激电源是BUCK的隔离版本。 首先说说初次级匝数的选择： 以第三绕组复位正激变压器为例，一旦匝比确定之后，接下来就是计算初次级的匝数，论坛里有个帖子里的工程师认为，正激变压器在满足满负载不饱和的情况下，匝数越小越好。其实这是个误区，匝数的多少决定了初级的电感量（在不开气隙，或开同样的气隙情况下），而电感量的大小就决定了初级的励磁电流大小，这个励磁电流虽不参与能量的传递，但也是需要消耗能量的，所以这个励磁电流越小电源的效率越高；再说了，过少的匝数会导致del tB变大，不加气隙来平衡的话，变压器容易饱和。 无论是单管正激还是双管正激，都存在磁复位的问题。且，都可以看成是被动方式的复位。复位的电流很重要，太小了，复位效果会被变压器自身分布参数（主要是不可控的电容，漏感）的影响。 复位电流是因为电感电流不能突变，初级MOSFET关断之后，初级绕组的反激作用，又复位绕组跟初级绕组的相位相反，所以在复位绕组中有复位电流产生 复位电流关系到磁芯能否可靠的退磁复位，其重要性不言自喻；当变压器不加气隙时，其初级电感量较大，复位电流自然就小。 但在大功率的单管正激和双管正激的实际应用中，往往需要增加一点小小的气隙，否则设计极不可靠， 大功率的电源，一次侧电流很大,漏感引起的磁感应强度变化，B=I*Llik/nAe,就大，加气隙是为了减小漏感Llik. 正激的占空比主要是取决于次级续流电感的输入与输出，次级则就是一个BUCK电路，而CCM的BUCK线路Vo=Vin*D，跟次级的电流无关 Vo=Vin*D Vo:输出电压，Vin：BUCK的输入电压，即正激变压器的输出电压减去整流管的正向压降，D：占空比在此，输出电压是已知的我们只要确定一个合适的占空比，就可以计算出BUCK 电感的Vin，也就是说变压器的输出电压基本就定下来了 在这特别要提醒大家，占空比D的取值跟复位方式有很大的关系，建议D的取值不要超过0.5 正激变压器加少量气隙能将电-磁转换中的剩磁清空,磁芯的实际利用率增加,同时增加的一点空载电流在大功率电流中所占比例较小,效率不会受到太大影响,这样可以让变压器不容 易饱和,电源的可靠性增加,同时可以减少初级匝数,变压器内阻降低,能小体积出大功率.加 气隙也相当于增大了变压器磁芯,但实际好处(特别是抗饱和能力)是胜于加大磁芯的. 加气隙后,减小的电感量会被增加的磁芯利用率补回来,而且有余,是合算的不用担心. 复位绕组的位置问题，是跟初级绕组近好呢，还是夹在初次级之间好？ 如果并绕，当然跟初级的耦合是最好的，但对漆包线的耐压是个考验！当然这不至于直接击穿。 无论从EMC角度还是工艺角度来说，复位绕组放在最内层比较好 实际量产中这是这样绕的占多数 单管正激，如果是市电或有PFC输出电压作为输入的话，MOSFET 的最低耐压是2倍直
电流互感器设计实例 作为磁性元件设计的最后一部分内容，我们将设计一个电流互感器。使用电流互感器可以减小测量变换器原边电流时的损耗。 电流互感器与一般的电压变压器的区别在什么地方呢？这个问题即使是资深的磁性元件设计人员也很难回答。基本的区别在于：变压器试图把电压从原边变换到副边，而电流互感器试图把电流从原边变换到副边。电流互感器的电压大小由负载决定。 我们通过一个实际的设计例子，可以更好地理解电流互感器的工作原理。 假设用电流互感器测量变换器的原边电流，原边10A电流对应1V电压。当然，我们可以用一个1V/ 10A=100m^的电阻来测量，但是电阻将造成的损耗为1V X1OA=1OW这么大的损耗对几乎所有的设计来说都是不能接受的。所以，要选用电流互感器，如图5-26所示。 囹昴用电流菽厠互感跻碱小期耗 当然，为了减少绕组电阻，我们把原边的匝数取为1匝，同时为了使电流降到一个比较低的水平，畐I」边匝数应该比较多。如果副边匝数为N,由欧姆定律可得（10 /N）R=1V 在电阻中消耗的功率为P=（1V）2/R。我们假设消耗的功率为50mW也就是说，我们可以使用100mW规格的电阻），这就要求R不得小于20Q，如果采用20Q的电阻，由欧姆定律可得副边匝数N=200 现在我们来看磁芯，假设二极管是普通的一般的二极管，通态电压大约为1V,电流 为10A/200=50mA互感器输出电压为1V,加上二极管的通态电压1V,总电压大约2V。2 50kHz 频率工作时，磁芯上的磁感应强度不会超过 c （2Vx4ps}10B 4 ~ 200 匝XA -人 由于原边流过电流的时间不可能超过开关周期（否则，磁芯无法复位）。因此A可以很小，而B也不会很大。这个例子里磁芯的尺寸不能通过损耗要求或磁通饱和要求来确定，更大的可能是由原副边之间的隔离电压来确定。如果隔离电压没有要求，磁芯的大小一般由2 00匝的绕组所占体积来确定。你可以用40号的导线流过500mA勺峰值电流，但是这种导线实在太细，一般的变压器厂家不会为你绕制。 实用提示除非一定要用，一般情况下不要使用规格小于36号线的导线。 现在我们来分析为什么不能用电压变压器来替代电流互感器？已经知道副边电压只有2V,因此原边电压为2V/200=100mV如果输入直流电压为48V,那么电流互感器原边10 mV电压对48V电压来说是微不足道的一一那样你可以在副边得到50mA的电流，而对原边几乎没有什么影响。假设另一种情况（不现实的），原边的输入直流电压只有5mV那么互感器的原边不可能有10mV的电压，同时由于原边阻抗（如反射副边阻抗）也比较大，决定了副边根本不可能产生50mA的电流。即使整个5mV t压全部加在原边，畐寸边也只能产生 200X 5mV=1V勺电压：不能在转换电阻上产生足够的电压。因此，电压变压器只能用作变压器，不能用来检测电流。
EMI滤波共模电感设计 正常工作的开关类电源（SMPS）会产生有害的高频噪声，它能影响连接到相同电源线上的电子设备像计算机、仪器和马达控制。用一个EMI滤波器插入电源线和SMPS之间能消除这类干扰（图1）。一个差模噪声滤波器和一个共模噪声滤波器能够串联或在许多情况下 单独使用共模噪声滤波器。 图1 EMI滤波器的插入 在一个共模滤波器内，电感的每一个绕阻和电源输入线中的任一根导线相串联。（对于电源的输入 线来讲）电感绕组的接法和相位是这样的，第一个绕组产生的磁通会与第二个绕组产生的磁通相削. 于是，除了泄漏阻抗的小损耗和绕组的直流电阻以外，电感至电源输入线的插入阻抗为零。由于磁 通的阻碍，SMPS的输入电流需要功率，因此将通过滤波器，滤波器应没有任何明显的损耗。 共模噪声的定义是出现在电源输入线的一根或二根导线上的有害电流通过电感的地返回噪声源的噪声。 此电流要视共模电感的任何一个或二个绕组的全部阻抗，因为它不能被返回的电流所抵消。共模噪声电压是电感绕组上的衰减，应从有害噪声中保持电源输入线的畅通。 1.1、选择电感材料 开关电源正常工作频率20KHz以上，而电源产生的有害噪声比20KHz高，往往在100KHz～50MHz之间。 对于电感来讲，大多数选择适当和高效率比的铁氧体，因为在有害频带内能提供最高的阻抗。当看到公共参数如磁导率和损耗系数就去识别材料是困难的。图2给出铁氧体磁环J-42206-TC绕10匝后的阻抗ZS和频率的关系曲线。 图2铁氧体磁环的阻抗和频率的关系
在1～10MHz之间绕组到达最大阻抗，串联感抗XS和串联电阻RS（材料磁导率和损耗系数的函数）共同产生总阻抗Zt。 图3所示为图2中铁氧体材料的磁导率和损耗系数与频率的函数关系。由于感抗引起的下降，导致磁导率在750KHz以上的下降；由于电阻取决高频的源阻抗所以损耗系数随频率而增加。 铁氧体磁环的磁导率、损耗系数和频率的关系 图3 图4给出三种不同材料的总阻抗和频率的关系 J材料在超过1～20MHz范围内具有高的总阻抗，它最广泛地应用于共模滤波器的扼流圈。在1MHz，W材料阻抗比J材料高20-50％，当低频噪声是主要问题时经常应用J材料；K材料可用于2MHz以上，因为在此频率范围内它产生的阻抗比J材料高直至100％。在2MHz 以上或以下，对于滤波器所要求的规范，J或W是优先的。图4三种不同材料的阻抗和频率的关系。 1.2、磁芯的形状 对于共模噪声滤波器环形磁芯是最普及的，他们不贵、泄漏磁通也低。环形磁芯必须 用手绕制（或在独特的环形绕线机上绕制）。正常情况要用一个非金属的分隔板放置在两 个绕组之间，以及为了和PC板连接，这个绕制器件还需环氧化在印制板的头部。具有附件
共模电感设计与案例 很多设计师对于共模电感的设计大多有一种感觉，那就是总觉得共模电感的设计看起来十分简单，但实际操作起来上，又有点复杂。的确共模电感的设计要考虑温度及应力等等因素。 下面我就对于共模电感的设计过程与案例结合起来简单讲讲。 一、设计过程： ①选择磁芯材料（镍锌系和锰锌系） 铁氧体是一个较好的具有成本优势的材料。 ②设定电感的阻抗 对于一个给定的要求衰减的频率，定义此频率下共模电感的感抗为 50~100 Q,即至少50%的衰减，因此有：Z=?L ③选择磁芯的形状的和尺寸
成本低漏感小的环形磁芯非常适合于共模电感，但是这种形状不容 易实现机械化绕制，一般用手工绕制。磁环尺寸的大小选取有一定 的随意性，通常基于PCB的尺寸选取合适的磁芯。为了减小共模电 感的寄生电容，共模电感通常只用单层的线圈。若单层绕制时磁芯 无法容纳所有的线圈，则选用大一号尺寸的磁环。当然也可以基于 磁芯的数据手册由LI的乘积选取。 ④计算线圈的匝数 由磁芯的电感系数AL计算共模电感的圈数：（106 ）0.5 L N = L X A ⑤计算导线的线径 导线允许通过的电流密度选取为：400~800A/cm2，由此可以得到要 求的线径。 二、案例： 在工作频率为10KHZ，输入线性电流为3A（RMS）时，阻抗为100欧的共模电感。1）选取线径 铜线截面积=3A/400A/cm2=0.0075cm2 铜线线径=0.98mm 取铜线线为1.0mm 2）计算最小电感值 512翼血1 x J0000^1.S9rah 3）假如无指定空间，任取一磁芯 内径（ID）=13.72+/-0.38=13.34mm MIN 4）计算内圆周长和最大可绕圈数 内圆周长=3.14 ><13.34-1.08）=38.5mm
正激电路设计总结 发布时间: 2013-04-10 16:37:55 来源: EDA中国 正激电路设计的一些总结 在DC-DC通信领域里，目前正激有源钳位占了大半江山，特别是国内的模块电源厂家，其中使用控制芯片比较的多的是国半的LM5025NCP1562，目前这两个芯片我都有成熟的设计案例，NCP1562按推荐的电路调试是很难达到模块的电源的设计要求，主要是电压环路的设计上有不少问题。第一次在电源网发博，今天就想说说对在正激设计中，变压器一些不定参数的选择，如变压的△B和Bmax的选择、占空比的选择、因为已有太多的初学者问过同样的问题了，希望能初学电源的革命同志有点帮助。首先我们要正确理解正激变压的特点，正激变压的工作模式是，变压器一边导通一边传递能量，可以把它理解成隔离的BUCK，其实正激才是真正的变压器，它不存储能量，只是把能量向副边传递，所以正激变压器不需要开气隙，而反激变压相当于一个隔离电感，先存储能量在传递能量，磁芯的特性是低磁阻的，无法存储能量，所以反激变压器需要开气隙来存储能量，好不要扯远了，这里这是描述一下正激变压器工作的特点。任何的磁性器件工作都需要激磁和去磁，正激变压器集成产生的能量不能传递到副边，反激可以，所以正激电路必须要加去磁电路，按照去磁的方式，我们将正激分成了三绕组去磁正激、谐振正激、和有源钳位正激，三绕组正激的工作在第一象限、而谐振正激和有源去磁正激工作在第一和第三象限，这些都老生常谈的话题了，在各种开关电源书籍中都有非常多的描述，推荐初学者读一下张兴柱博士的《开关电源功率变换器拓扑与设计》归纳性很强的。由于正激变压器中B值的变化不会随着输出电流的改变而改变，也不会随着输入电压的改变而改变，设计成多少，它就是多少，所以磁饱和的问题是很容易控制住的。在一些教材和沦文里提到了一个0.1和0.3的取值问题。很多人问我到底取0.1好，还是0.3好呢？首先我们看看为什么可以取到0.3，我们来看看磁芯材质的特性，DC-DC的模块电源用过的材质有金川的RM2.3K、越峰的P47、天通的TPW33A、TDK的PC95、主要是高频特性好。因为不能贴图，希望有兴趣的可以找资料看看。这几种差不多都是都是在100℃B值在0.4左右就完全饱和了，我们设计的时候可不能让它到磁饱和，太危险了。得把余量考虑进去，这个余量怎么把控呢？磁滞回线的变化是从线性区到非线性区，再到饱和。其实我们最好不让它跑到线性区，因为这样虽然不会一定损坏，但是比较危险了，而且在非线性区的励磁电感量急剧变小，MOS管理的峰值电流也是急剧变化的容易失控。所以我们的B值的最大取点应该是线性工作区和非线性工作区
切断电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器设计 电源线干扰可以使用电源线滤波器滤除，开关电源EMI滤波器基本电路如图6所示。一个合理有效的开关电源EMI滤波器应该对电源线上差模干扰和共模干扰都有较强的抑制作用。在图6中CX1和CX2叫做差模电容，L1叫做共模电感，CY1和CY2叫做共模电容。差模滤波元件和共模滤波元件分别对差模和共模干扰有较强的衰减作用。 共模电感L1是在同一个磁环上由绕向相反、匝数相同的两个绕组构成。通常使用环形磁芯，漏磁小，效率高，但是绕线困难。当市网工频电流在两个绕组中流过时为一进一出，产生的磁场恰好抵消，使得共模电感对市网工频电流不起任何阻碍作用，可以无损耗地传输。如果市网中含有共模噪声电流通过共模电感，这种共模噪声电流是同方向的，流经两个绕组时，产生的磁场同相叠加，使得共模电感对干扰电流呈现出较大的感抗，由此起到了抑制共模干扰的作用。L1的电感量与EMI滤波器的额定电流I有关，具体关系参见表1所列。 [4] 实际使用中共模电感两个电感绕组由于绕制工艺的问题会存在电感差值，不过这种差值正好被利用作差模电感。所以，一般电路中不必再设置独立的差模电感了。共模电感的差值电感与电容CX1及CX2构成了一个∏型滤波器。这种滤波器对差模干扰有较好的衰减。 除了共模电感以外，图6中的电容CY1及CY2也是用来滤除共模干扰的。共模滤波的衰减在低频时主要由电感器起作用，而在高频时大部分由电容CY1及CY2起作用。电容CY的选择要根据实际情况来定，由于电容CY接于电源线和地线之间，承受的电压比较高，所以，需要有高耐压、低漏电流特性。计算电容CY漏电流的公式是 ID=2πfCYVcY 式中：ID为漏电流； f为电网频率。 一般装设在可移动设备上的滤波器，其交流漏电流应<1mA；若为装设在固定位置且接地的设备上的电源滤波器，其交流漏电流应<3.5mA，医疗器材规定的漏电流更小。由于考虑到漏电流的安全规范，电容CY的大小受到了限制，一般为2.2～33nF。电容类型一般为瓷片电容，使用中应注意在高频工作时电容器CY与引线电感的谐振效应。 差模干扰抑制器通常使用低通滤波元件构成，最简单的就是一只滤波电容接在两根电源线之间而形成的输入滤波电路（如图6中电容CX1），只要电容选择适当，就能对高频干扰起到抑制作用。该电容对高频干扰阻抗甚底，故两根电源线之间的高频干扰可以通过它，它对工频信号的阻抗很高，故对工频信号的传输毫无影响。该电容的选择主要考虑耐压值，只要满足功率线路的耐压等
正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性，相对来说比较好，因此，工作比较稳定，输出电压不容易产生抖动，在一些对输出电压参数要求比较高的场合，经常使用。 1-6-1．正激式变压器开关电源工作原理 所谓正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流脉冲电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。 图1-17是正激式变压器开关电源的简单工作原理图，图1-17中Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，L是储能滤波电感，C是储能滤波电容，D2是续流二极管，D3是削反峰二极管，R是负载电阻。 在图1-17中，需要特别注意的是开关变压器初、次级线圈的同名端。如果把开关变压器初线圈或次级线圈的同名端弄反，图1-17就不再是正激式变压器开关电源了。 我们从（1-76）和（1-77）两式可知，改变控制开关K的占空比D，只能改变输出电压（图1-16-b中正半周）的平均值Ua ，而输出电压的幅值Up不变。因此，正激式变压器开关电源用于稳压电源，只能采用电压平均值输出方式。 图1-17中，储能滤波电感L和储能滤波电容C，还有续流二极管D2，就是电压平均值输出滤波电路。其工作原理与图1-2的串联式开关电源电压滤波输出电路完全相同，这里不再赘述。关于电压平均值输出滤波电路的详细工作原理，请参看“1-2．串联式开关电源”部分中的“串联式开关电源电压滤波输出电路”内容。 正激式变压器开关电源有一个最大的缺点，就是在控制开关K关断的瞬间开关变压器的初、次线圈绕组都会产生很高的反电动势，这个反电动势是由流过变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。因此，在图1-17中，为了防止在控制开关K关断瞬间产生反电动势击穿开关器件，在开关变压器中增加一个反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组，以及增加了一个削反峰二极管D3。 反馈线圈N3绕组和削反峰二极管D3对于正激式变压器开关电源是十分必要的，一方面，反馈线圈N3绕组产生的感应电动势通过二极管D3可以对反电动势进行
《单相交流电抗器的简易工程设计》 杜保明2006.03. 内容提要：本文结合产品的工程设计和生产的经验，举例介绍电抗器的铁心选用，线圈设计，磁路间隙，铜损和铁损的概算，温升的测算方法等。 关键词：单相交流电抗器，铁心，线圈，磁路间隙，铜损，高周波铁损概算，温升测算， 电抗器应用范围极为广泛，是电机启动，整流，变频，不间断电源等设备和系统中的不可或缺的部件之一。尤其是在变频和不间断电源系统中，电抗器的品质优劣可能直接决定了系统的性能和成本。 应该根据不同的要求来设计和制造电抗器，从而设计和计算的方法也各有差别。本文仅就不间断电源装置中交流电抗器的工程设计和概算方法进行讨论。 不间断电源的交流电抗器中通过的电流，既有基本频率的额定工作电流，又有进行调制的高频电流，还有相对应的各次高频谐波电流；在保证额定工作电流下的电抗值的同时，还要求保证在过负荷电流和饱和电流下的电抗；同时对电抗器的体积，重量，绝缘级别，尤其是负荷温升都有严格的规定。 交流电抗器的设计和计算依照下面所列的顺序进行。 1．根据对电抗器的基本电气参数要求，进行容量计算，选择铁心； 2．根据铁心及工作磁通密度，计算线圈的匝数和铁心的磁路间隙； 3．确定绕组的连接方式，选择绕组的线径（或载流面积），确定线圈的结构和尺寸； 4．计算绕组的铜损和铁心的铁损，判断绕组负荷温升和铁心负荷温升； 5．电抗器的整体结构设计和外形尺寸的检查。 以上的设计步骤是相互关联的，在步骤和步骤之间，如果发现不合，应随时加以调整。例如，当发现铁心窗口容纳不下绕组时，就要适当调整铁心的窗口尺寸；又如，当发生绕组铜损过大，线圈温升超出要求时，就必须调整绕组的导线载流面积，减小铜损，降低温升；等等。 以下就某型30KV A不间断电源中使用的单相交流电抗器为例，说明单相交流电抗器的简易工程设计和计算方法。 某型号30KV A不间断电源中对使用的单相交流电抗器的要求： 基本工作频率：fo = 50Hz；额定工作电流：I = 51.0 A； 额定工作电流时的电感量：L = 1.485mH±3%； 饱和电流（最大电流）：Ip = 122.4A； 饱和电流时的电感量：Lpm ≥L×99%； 调制开关频率和电流：f = 8000Hz；I f = 3.84Arms； 绝缘等级：H 级； 负荷状态：100% 连续；使用的回路电压：AC 415V 安装，使用环境和温度：室内机柜中，卧式，电抗器平均周温45℃； 冷却条件和允许温升：前-后风速2m / s , 温升75℃以下（电抗器温度最高 120℃）； 体积：L ≤195mm，W≤105mm，H ≤165mm。
共模滤波器设计指南 简介 选择共模滤波器的元件值不需要很复杂的过程。可使用标准过滤器排列来取得相对简单和直观的设计过程，虽然这些排列可能经过修改以使用预先定义好的元件值。 概述 线路滤波器防止在电子设备和AC线路之间产生过多噪音；一般而言，重点还是对AC 线路的保护。图1显示了在AC线路（通过全阻抗匹配电路）和（噪音）电源转换器之间使用共模滤波器的情况。共模噪音（噪音在接地的两条线路上同时产生）的运动方向是从负载端进入滤波器，这样两个线路共有的噪音得到很大衰减。最后，滤波器加到AC线路（通过全阻抗匹配电路）上的输出小到可以忽略不计。 图1 通用线路滤波 设计共模滤波器必须设计两个相同的差动滤波器。其中每个滤波器分别对应两极的线路，而每一边的感应器分别耦合一个磁芯。 图2 共模感应器 对于差动输入电流（从A到B的输入是沿L1，从B到A是沿L2），两个感应器之间的耦合净磁通量为0。 任何差动信号引起的自感应是两个滤波器耦合不好引起的。滤波器作为独立元件工作，其漏感对差动信号做出响应：漏感衰减了差动信号。 当感应器L1和L2收到接地的同一电极的相同信号，它们都会在共用的磁芯中产生一个非零的净通量。两个感应器于是作为独立元件工作，其共同的自感应对共同的差动信号做出响应：共同的自感应衰减了共同的差动信号。 一阶滤波器 设计最简单、最便宜的滤波器是一阶滤波器。这种滤波器使用单个反应元件来储存波谱能量的特定波段，而不将能量传递到负载。在低通共模滤波器中，使用的反应元件是共模线圈。 滤波器的自感应值是用负载（单位：欧姆）除以信号将衰减时及超过这一水平的角频率。例如，在50欧姆的负载中，当频率达到4000HZ或以上水平时候信号开始衰减，则需要使用1.99mH（50/（2π×4000））的感应器。其相应的共模滤波器配置如下图： 图3 一阶（单极）共模滤波器 频率达到4000HZ时，衰减量为3dB，每增加8HZ，衰减6dB。由于最主要的感应器对一阶滤波器的依赖性，因此必须考虑线圈自感应的变动。例如，额定自感应值变动±20%意味着名义33dB，4000HZ的频率其实际范围在3332-4999HZ。典型做法是规定共模滤波器的自感应值为最小值，这样就保证了交叉频率不会升得太高。但是，在选择一阶低通滤波器的线圈时要加以注意，因为比典型和最小值高得多的自感应值可能限制线圈可使用的衰减波段。
单端正激电路的分析和设计 一、工作原理 如图： Q1导通时，副边二极管D1导通，D2截止，电网通过变压器T1向负载R L输送能量，此时输出滤波电感L0储存能量。 当Q1截止时，电感的储能通过续流二极管D2向负载释放，D1截止。 N3与二极管D3串联起到去磁复位的作用。 注意：复位绕组对变压器工艺的要求，要求耦合好又要绝缘好。 还有其它形式复位电路如RCD复位电路LCD复位电路 输出电压V0= N S ×T ON ×E N P T N S/N P为副边原边匝比 T ON/T为导通时间与周期的比，即导通占空比 E为原边绕组电压 二、正激电路的设计 设计前我们要给定电路设计的一些指标参数，总结为： 1、开关频率 2、输入电压范围:Vin min—Vin max 3、输出负载范围:Io min—Io max 4、输出电压范围:Vo min—Vo max 5、滤波电感电流的纹波: △I L f 6、输出电压纹波:△Vo 第一步：工作频率的确定 工作频率对电源体积以及特性影响很大，必须很好地选择。 工作频率高时，输出滤波器和输出变压器可小型化，过渡响应速度快。但主开关元件、输出二极管、输出电容以及输出变压器的磁芯，还有电路设计等都受到限制。另外，还要注意输出变压器绕组匝数。
第二步：最大导通时间（Ton max）的确定。 Ton max=T×Dmax 对于正向激励D选为0.4~0.45较适宜。Dmax是设计电路时的一个重要参数，它对主开关元件，输出二极管的耐压与输出保持时间，输出变压器以及输出滤波器的大小，变换效率等都有很大影响。 第三步：变压器次级输出电压的计算 Vs min= （Vo max＋V L＋V F）×T Ton max Vs min：变压器次级最低电压 Vo max：最大输出电压 V L：电感线圈压降 V F：输出侧二极管的正向压降 第四步：变压器匝比N的计算 N= Vin min Vs min Vin min: 变压器初级最低电压 Vs min：变压器次级最低电压 第五步：变压器初级绕组匝数的计算 因为作用电压是一个方波，一个导通期间的伏秒值与初级绕组匝数关系N P= Vin min ×Ton max×108 (Bm－Br)×S N P：初级绕组匝数 Vin min：变压器初级最低电压 Ton max：最大导通时间 Bm－Br：磁感应强度 S：磁芯有效截面积 第六步：次级绕组匝数的计算 Ns=Np/N N为匝比 第七步：输出滤波电感的计算 L=Vs min－（V F＋Vo max）×Ton max △I L △I L为I O的15%—20% 另外，功率开关器件电流电压耐量的确定， 变压器原副边绕组线径的确定。