高频变压器
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高频变压器匝数【原创版】目录一、高频变压器简介二、高频变压器的匝数计算方法1.确定基本参数2.计算匝数比3.考虑损耗分配系数和电源效率三、高频变压器匝数比的影响因素1.电源频率2.磁芯固定3.电流大小四、高频变压器匝数减少的原因1.感性器件特性2.频率与感抗的关系五、如何计算高频变压器的线包线径及匝数1.线径计算公式2.匝数计算方法正文一、高频变压器简介高频变压器是一种应用于高频开关电源中的变压器,其主要作用是在高频率下进行电压和电流的变换。
与普通变压器相比,高频变压器具有更高的工作频率,更小的体积和更高的效率。
在高频变压器中,匝数是一个重要的参数,直接影响到变压器的性能和效果。
二、高频变压器的匝数计算方法1.确定基本参数在计算高频变压器的匝数之前,首先需要确定一些基本参数,包括交流输入电压的最大值和最小值、电网频率、开关频率、输出电压、输出功率和损耗分配系数等。
这些参数对于计算匝数具有重要的影响。
2.计算匝数比根据变压器的工作原理,匝数之比等于电压之比。
因此,可以通过计算输入电压与输出电压的比值,得到高频变压器的匝数比。
此外,还需要考虑电流大小对匝数比的影响。
3.考虑损耗分配系数和电源效率在计算高频变压器的匝数时,还需要考虑到损耗分配系数和电源效率。
损耗分配系数表示次级损耗与总损耗的比值,一般取 0.5。
电源效率一般取 75%~85%,具体取值取决于输出电压的大小。
三、高频变压器匝数比的影响因素1.电源频率电源频率是影响高频变压器匝数比的重要因素。
频率越高,感抗越大,因此需要的匝数就越少。
2.磁芯固定磁芯固定时,其电感量是匝数的正比函数。
因此,磁芯和绕组固定时,电感量就固定了,对匝数比的影响不大。
3.电流大小电流大小对匝数比的影响也非常明显。
电流越大,需要的匝数就越多;电流越小,需要的匝数就越少。
四、高频变压器匝数减少的原因1.感性器件特性变压器绕组是感性器件,磁芯固定时其电感量是匝数的正比函数。
高频变压器规格书详解高频变压器在电子设备中扮演着至关重要的角色,它们通过感应耦合在不同电路上提供电隔离、阻抗匹配和电平变换。
规格书是了解变压器特性和性能的关键。
本文将深入探讨高频变压器规格书中的关键参数和术语。
主要参数初级电感 (Lp):初级绕组的电感,表示其对变化磁通的阻抗。
次级电感 (Ls):次级绕组的电感,决定了其对变化磁通的响应。
匝数比 (Np/Ns):初级绕组匝数与次级绕组匝数之比,决定了变压器的电压转换率。
漏感 (Llk):由磁通未完全耦合引起的寄生电感,影响变压器的效率和频率响应。
耦合系数 (k):表示初级和次级绕组之间的磁耦合程度,范围从 0 到 1。
电气特性初级电阻 (Rp):初级绕组的电阻,影响变压器的效率和功耗。
次级电阻 (Rs):次级绕组的电阻,对负载电流和电压调节有影响。
测试电压 (HVT):指定变压器能够承受的高压测试而不击穿。
绝缘电阻 (IR):测量绕组之间的绝缘电阻,以确保设备安全性。
频率响应共振频率 (fr):变压器初级和次级电感与分布电容相结合产生的串联谐振频率。
频率范围:变压器有效工作的频率范围,包括谐振频率。
机械特性尺寸:变压器的物理尺寸,包括长度、宽度和高度。
重量:变压器的重量,影响设备的安装和运输。
安装方式:指定变压器的安装方式,例如螺纹孔或表面贴装。
散热:变压器散热的机制,例如自然对流或强制冷却。
其他参数损耗:变压器在操作过程中产生的热量损失,包括铜损和磁损。
温度范围:变压器可以安全工作的环境温度范围。
认证:变压器符合的行业标准和安全认证,例如 UL、CE 和ISO。
应用:变压器在特定电子设备中的典型用途,例如电源转换器、隔离放大器和射频系统。
理解高频变压器规格书对于选择和使用合适的变压器至关重要。
通过仔细审查这些参数,工程师可以确保变压器满足其设备的电气、机械和性能要求。
高频变压器工作原理高频变压器是一种常见的电力设备,广泛应用于电子电路、通信系统及其他各个领域。
它通过调整电压来实现电能的传输与转换。
本文将详细介绍高频变压器的工作原理,以及其在实际应用中的重要性。
一、高频变压器的基本结构与原理高频变压器主要由铁芯和绕组两部分组成。
根据绕组的数量和连接方式,它可以分为单绕组和多绕组两种类型。
1. 单绕组变压器单绕组变压器包含一个绕组,通过改变绕组的匝数比例来实现输入电压与输出电压之间的变压关系。
当输入电压施加在绕组上时,变压器的铁芯会产生磁通。
根据导线圈的长度和截面积,绕组上会有一定的电阻和电感。
当交流电通过绕组时,会引起电流的变化,从而在绕组上产生电磁感应。
2. 多绕组变压器多绕组变压器包含多个绕组,通常有一个或多个输入绕组和一个或多个输出绕组。
每个绕组都有自己的匝数和独立的电压传递。
多绕组变压器通常用于复杂的电路系统,如功率放大器和变频器。
在高频变压器中,铁芯的材料通常采用铁氧体或硅钢片。
这些材料具有低磁导率,能够有效地抑制铁芯中的涡流损耗。
二、高频变压器的工作原理高频变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律和电能守恒定律。
当输入电压施加在绕组上时,产生的交变磁场会引起绕组内部的电流变化。
这个变化的电流会进一步产生磁场,并在绕组之间传递。
高频变压器通过绕组间的磁耦合将输入电能转换为输出电能。
当输入电压为正弦波时,通过绕组的正弦电流将能量传递到铁芯中,产生交变磁通。
磁通的变化进一步诱导电动势,在输出绕组中生成输出电压。
变压器的输出电压与输入电压之间的关系由匝数比例决定。
当输出绕组的匝数少于输入绕组的匝数时,输出电压会增加;反之,输出电压会减小。
这种变压器通过改变绕组的匝数比例来调整电压,满足不同电路的需求。
三、高频变压器在实际应用中的重要性高频变压器在电力传输、电子设备和通信系统等领域具有广泛的应用。
在电力传输中,高频变压器用于将高电压输送到远距离,然后通过变压器将电能转换为适合家庭和工业需求的低电压。
如何计算高频变压器参数高频变压器是一种用于转换电能的电子设备,它对输入电压进行调整和转换,以产生所需的输出电压。
了解和计算高频变压器的参数对设计和使用变压器至关重要。
以下是计算高频变压器参数的方法:1.额定功率和电流:首先确定所需的额定输出功率和电流。
额定功率指的是变压器所能提供的最大输出功率,而额定电流指的是变压器能够承受的最大电流。
2.额定电压比:确定输入电压和输出电压之间的额定电压比。
额定电压比是变压器输入和输出电压之间的比值。
根据所需的输出电压和输入电压来计算额定电压比。
3.磁感应强度和磁通密度:磁感应强度是磁场的强度,通过变压器的铁芯。
磁感应强度的大小取决于所需的输出功率和频率,以及变压器的尺寸和材料。
磁通密度是磁通通过单位面积的量度,计算方法为B=Φ/A,其中B为磁通密度,Φ为磁通量,A为磁路截面积。
4.磁路长度和磁路截面积:磁路长度是磁通从变压器的输入端流向输出端所需的路径长度。
磁路截面积是铁芯截面的面积。
根据所需的输出功率和输入电流,以及变压器的尺寸和材料来计算磁路长度和磁路截面积。
5.匝数比:根据额定电压比和磁路截面积来计算变压器的匝数比。
匝数比指的是输入线圈和输出线圈之间的匝数比。
匝数比的大小取决于所需的额定电压比和变压器的磁路截面积。
6.铜线直径和电流密度:铜线直径是变压器线圈所用的铜线的直径。
电流密度是单位截面积内所流经的电流量。
根据所需的额定电流和铜线的电阻来计算铜线直径和电流密度。
7.线圈绕制数和线圈厚度:根据变压器的匝数比和线圈长度来计算输入线圈和输出线圈的绕制数。
线圈厚度是线圈绕制的厚度。
根据所需的输出功率和变压器的尺寸来计算线圈绕制数和线圈厚度。
高频变压器频率响应范围
高频变压器是一种专门设计用于工作在高频范围的变压器。
它
们通常用于电子设备中的开关电源、通信设备、无线电频率调谐器
等领域。
高频变压器的频率响应范围通常取决于其设计和制造过程
中使用的材料、线圈结构、绕组方式等因素。
从材料的角度来看,高频变压器通常会使用特殊的磁性材料,
如铁氧体、磁性合金等,以提高在高频下的磁导率和减小涡流损耗,从而扩大频率响应范围。
另外,线圈的结构和绕组方式也会影响频率响应范围。
高频变
压器通常会采用特殊的线圈结构,如螺旋线圈或者层间绝缘良好的
多层线圈,以减小串扰和提高高频响应能力。
此外,合理的绕组方
式也能减小线圈的电容和电感,从而提高频率响应范围。
总的来说,高频变压器的频率响应范围通常会在几十千赫兹到
数百千赫兹甚至更高的范围内。
然而,具体的频率响应范围还是取
决于特定变压器的设计和制造工艺,以及所使用的材料和技术。
高频变压器匝数
摘要:
一、高频变压器的概念与作用
二、高频变压器匝数计算方法
三、匝数对高频变压器性能的影响
四、如何选择合适的高频变压器匝数
正文:
高频变压器匝数是一个十分重要的参数,它直接影响着高频变压器的性能。
那么,什么是高频变压器匝数呢?简单来说,高频变压器匝数指的是高频变压器中线圈的匝数。
在实际应用中,高频变压器的匝数需要根据具体需求进行计算和选择。
那么,如何计算高频变压器的匝数呢?一般来说,高频变压器匝数的计算需要考虑电流、电压、频率、磁芯等因素。
具体的计算公式为:匝数= 电流/ (2 * π * 频率* 磁芯)。
其中,电流和电压是高频变压器的工作参数,频率是高频变压器的开关频率,磁芯是高频变压器的磁芯材料。
通过这个公式,我们可以计算出高频变压器所需的匝数。
在实际应用中,匝数对高频变压器的性能有着重要的影响。
一般来说,匝数越多,高频变压器的电感量就越大,从而导致高频变压器的性能越好。
但是,匝数增加也会导致高频变压器的体积和重量增加,成本也会随之增加。
因此,在选择高频变压器匝数时,需要综合考虑性能和成本,选择合适的匝数。
那么,如何选择合适的高频变压器匝数呢?一般来说,需要根据高频变压
器的工作需求进行选择。
如果需要高性能的高频变压器,可以选择较多的匝数;如果需要低成本的高频变压器,可以选择较少的匝数。
此外,还需要考虑高频变压器的体积和重量等因素,选择合适的匝数。
总之,高频变压器匝数是一个十分重要的参数,它直接影响着高频变压器的性能。
高频变压器规格书详解高频变压器规格书解读简介高频变压器是一种专门设计用于在高频下工作的变压器。
它们通常用于各种电子设备中,如通信系统、电源转换器和医疗器械。
为了充分利用高频变压器,了解其规格至关重要。
构造高频变压器通常采用以下结构:绕组:高频变压器由高频绕组和初级绕组组成,这些绕组用绝缘材料分隔。
磁芯:磁芯由高磁导率材料制成,如铁氧体或铁粉,用于传导磁通并提供耦合。
骨架:骨架支撑绕组并提供机械强度。
主要规格高频变压器规格书提供了以下关键信息:1. 初级电感 (L1):初级绕组的电感,以亨利 (H) 为单位测量。
2. 次级电感 (L2):次级绕组的电感,以亨利 (H) 为单位测量。
3. 匝数比 (N1:N2):初级绕组匝数与次级绕组匝数的比率。
4. 谐振频率 (Fr):变压器在自谐振时产生的频率,以赫兹(Hz) 为单位测量。
5. 漏感 (Lk):变压器中初级绕组和次级绕组之间耦合不完全导致的电感,以亨利 (H) 为单位测量。
6. 分布电容 (Cd):变压器中绕组之间的寄生电容,以法拉 (F) 为单位测量。
7. 损耗 (P):变压器在特定频率和输出功率下消耗的功率,以瓦特 (W) 为单位测量。
其他规格除了主要规格外,高频变压器规格书还可能包括以下信息:绝缘电阻:绕组之间的电阻,以兆欧姆(MΩ) 为单位测量。
耐压:绕组可以承受的电压,以伏特 (V) 为单位测量。
工作温度范围:变压器可以正常工作的温度范围。
尺寸和重量:变压器的物理尺寸和重量。
如何解读规格书要解读高频变压器规格书,请遵循以下步骤:1. 确定变压器的预期用途。
2. 根据应用选择适当的规格。
3. 了解不同规格之间的相互影响。
4. 查阅制造商提供的其他信息,例如应用说明和技术数据表。
结论高频变压器规格书提供了关键信息,以了解和选择适当的变压器。
通过仔细解读规格书,工程师可以优化电子设备的性能和效率。
高频变压器高频变压器是作为开关电源最主要的组成部分。
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,高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。
典型的半桥式变压电路中最为显眼的是三只高频变压器:主变压器、驱动变压器和辅助变压器(待机变压器),每种变压器在国家规定中都有各自的衡量标准,比如主变压器,只要是200W 以上的电源,其磁芯直径(高度)就不得小于35mm。
而辅助变压器,在电源功率不超过3 00W时其磁芯直径达到16mm就够了。
变压器的工作原理变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。
变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。
高频变压器是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器,主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器,也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。
按工作频率高低,可分为几个档次:10kHz-50kHz、50kHz-100kHz、100kHz~500kHz、5 00kHz~1MHz、1MHz以上。
传送功率比较大的,工作频率比较低;传送功率比较小的,工作频率比较高。
[1]高频变压器悬赏分:0 - 解决时间:2009-1-15 15:35高频变压器中的EC42型和EE42有什么区别,42前面的字母分别代表什么?提问者:hbt0090 - 初学弟子一级最佳答案EC42型和EE42型是用于高频变压器或电感的两种铁氧体磁芯的型号,这种磁芯由两个“E”形磁体组成,这两种型号磁芯的区别(亦即42前面字母的含义)在于:EC型的磁芯中芯柱为圆形,EE型的磁芯中芯柱为方形。
高频变压器用在低频电路会出现什么问题悬赏分:0 - 解决时间:2007-5-25 18:28高频变压器用在低频电路会出现什么问题;低频变压器用在高频电路会出现什么问题?比如50HZ和50KHZ!提问者:余成YW S - 助理四级最佳答案高频变压器用在低频电路中电流增大,可能烧坏变压器。
高频变压器的工作原理
高频变压器是一种能够将交流电能通过电磁感应转换为不同电压的设备。
它由原次线圈和副次线圈组成,两个线圈通过共享磁路互相耦合。
高频变压器的工作原理可以分解为两个主要步骤:磁场产生和电压转换。
首先,在高频电源的作用下,原次线圈产生一个交变磁场。
这个磁场会通过磁路传播到副次线圈上。
由于两个线圈通过磁路耦合,原次线圈发出的交变磁场会诱导副次线圈中的电动势。
接下来,根据法拉第电磁感应定律,副次线圈中的电动势会导致电流在副次线圈中流动。
这个电流通过副次线圈的匝数比例决定了输出电压与输入电压的关系。
如果副次线圈的匝数比较大,输出电压就会比输入电压高;反之,如果副次线圈的匝数比较小,输出电压就会比输入电压低。
高频变压器的工作频率较高,一般在几十千赫至几百千赫的范围内。
由于工作频率高,变压器磁路中的铁芯能更有效地传导磁场,从而提高了能量转换的效率。
此外,高频变压器还通常采用紧凑的设计和高效率的线圈,以便在小体积中实现高效能转换。
总结起来,高频变压器通过交变磁场的产生和电磁感应原理实现电压的转换。
它在许多电子设备中广泛应用,如电源适配器、通信设备和无线充电器等。
高频变压器设计参数[日期:2010-03-22 ] [来源:本站原创作者:admin] [字体:大中小] (投递新闻)一.电磁学计算公式推导:1.磁通量与磁通密度相关公式:Ф= B * S ⑴Ф----- 磁通(韦伯)B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯S ----- 磁路的截面积(平方米)B = H * μ⑵μ----- 磁导率(无单位也叫无量纲)H ----- 磁场强度(伏特每米)H = I*N / l ⑶I ----- 电流强度(安培)N ----- 线圈匝数(圈T)l ----- 磁路长路(米)2.电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式:EL =⊿Ф/ ⊿t * N ⑷EL = ⊿i / ⊿t * L ⑸⊿Ф----- 磁通变化量(韦伯)⊿i ----- 电流变化量(安培)⊿t ----- 时间变化量(秒)N ----- 线圈匝数(圈T)L ------- 电感的电感量(亨)由上面两个公式可以推出下面的公式:⊿Ф/ ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得:N = ⊿i * L/⊿Ф再由Ф= B * S 可得下式:N = ⊿i * L / ( B * S ) ⑹且由⑸式直接变形可得:⊿i = EL * ⊿t / L ⑺联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:L =(μ* S )/ l * N2 ⑻这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素)3.电感中能量与电流的关系:QL = 1/2 * I2 * L ⑼QL -------- 电感中储存的能量(焦耳)I -------- 电感中的电流(安培)L ------- 电感的电感量(亨)4.根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式:N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽N1 -------- 初级线圈的匝数(圈) E1 -------- 初级输入电压(伏特)N2 -------- 次级电感的匝数(圈) E2 -------- 次级输出电压(伏特)二.根据上面公式计算变压器参数:1.高频变压器输入输出要求:输入直流电压:200--- 340 V输出直流电压:23.5V输出电流: 2.5A * 2输出总功率:117.5W2.确定初次级匝数比:次级整流管选用VRRM =100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个,若初次级匝数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式:N1/N2 = VIN(max) / (VRRM * k / 2) ⑾N1 ----- 初级匝数VIN(max) ------ 最大输入电压k ----- 安全系数N2 ----- 次级匝数V rrm ------ 整流管最大反向耐压这里安全系数取0.9由此可得匝数比N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ≌7.63.计算功率场效应管的最高反峰电压:Vmax = Vin(max) + (V o+Vd)/ N2/ N1 ⑿Vin(max) ----- 输入电压最大值V o ----- 输出电压Vd ----- 整流管正向电压Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)由此可计算功率管承受的最大电压: Vmax ≌525.36(V)4.计算PWM占空比:由⑽式变形可得:D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)D=(N1/N2)*(V o+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(V o+Vd) ⒀D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)由些可计算得到占空比D≌0.4815.算变压器初级电感量:为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波,也就是电流变化量等于电流的峰值,也就是理想的认为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。
那么计算初级电感量就可以只以PWM的一个周期来分析,这时可由⑼式可以有如下推导过程:(P/η)/ f = 1/2 * I2 * L ⒁P ------- 电源输出功率(瓦特) η---- 能量转换效率f ---- PWM开关频率将⑺式代入⒁式:(P/η)/ f = 1/2 * (EL * ⊿t / L)2 * L ⒂⊿t = D / f (D ----- PWM占空比)将此算式代入⒂式变形可得:L = E2 * D2 *η/ ( 2 * f * P ) ⒃这里取效率为85%,PWM开关频率为60KHz.在输入电压最小的电感量为:L=2002* 0.4812 * 0.85 / 2 * 60000 * 117.5计算初级电感量为: L1 ≌558(uH)计算初级峰值电流:由⑺式可得:⊿i = EL * ⊿t / L = 200 * (0.481/60000 )/ (558*10-6)计算初级电流的峰值为: Ipp ≌2.87(A)初级平均电流为:I1 = Ipp/2/(1/D) = 0.690235(A)6.计算初级线圈和次级线圈的匝数:磁芯选择为EE-42(截面积1.76mm2)磁通密度为防治饱和取值为2500高斯也即0.25特斯拉, 这样由⑹式可得初级电感的匝数为:N1= ⊿i * L / ( B * S ) = 2.87 * (0.558*10-3)/0.25*(1.76*10-4)计算初级电感匝数: N1 ≌36 (匝)同时可计算次级匝数:N2 ≌5 (匝)7.计算次级线圈的峰值电流:根据能量守恒定律当初级电感在功率管导通时储存的能量在截止时在次级线圈上全部释放可以有下式:由⑻⑼式可以得到:Ipp2=N1/N2* Ipp ⒄Ipp2 = 7.6*2.87由此可计算次级峰值电流为:Ipp2 = 21.812(A)次级平均值电流为I2=Ipp2/2/(1/(1-D))= 5.7(A)6.计算激励绕组(也叫辅助绕组)的匝数:因为次级输出电压为23.5V,激励绕组电压取12V,所以为次级电压的一半由此可计算激励绕组匝数为: N3 ≌N2 / 2 ≌ 3 (匝)激励绕组的电流取: I3 = 0.1(A)参考链接:/news/2010-03/2033.htm高频变压器的设计(1)[日期:2010-03-22 ] [来源:本站原创作者:admin] [字体:大中小] (投递新闻)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A W与磁芯有效截面积Ae的乘积AP(AP=A W×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: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,下面以反馈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180V~260V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A w和铁心有效面积Ae的乘积A w*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。