开关电源高频变压器的设计
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正激反激式双端开关电源高频变压器设计详解高频变压器作为电源电子设备中的重要组成部分,起到了将输入电压进行变换的作用。
根据不同的使用环境和要求,电源电路中的电感元件可分为正激式、反激式和双端开关电源。
下面就分别对这三种电源的高频变压器设计进行详解。
1.正激式电源变压器设计正激式电源变压器是将输入电压通过矩形波进行激励的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈和副磁线圈两部分,主磁线圈用来耦合能量,副磁线圈用来提供输出电压。
正激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤:(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积:根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数,根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感:根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料:磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数:根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感:根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构:根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
2.反激式电源变压器设计反激式电源变压器是通过反馈控制来实现变压的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈、副磁线圈和反馈元件等。
反激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤:(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积:根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数,根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感:根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料:磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数:根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感:根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构:根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
(7)选择合适的反馈元件:根据反馈控制的需要来选择合适的反馈元件,并设计合适的反馈回路。
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。
开关电源高频变压器工作原理开关电源是一种常见的电源类型,它通过高频变压器来实现电能的转换和稳定输出。
本文将介绍开关电源高频变压器的工作原理。
开关电源的基本组成包括输入滤波电路、整流电路、功率变换电路和输出滤波电路。
其中,高频变压器是功率变换电路中的重要组成部分。
高频变压器由铁芯和绕组构成。
铁芯是由软磁材料制成的,能够有效地传导和集中磁场。
绕组则由导线绕制而成,通常分为输入绕组和输出绕组。
在工作时,开关电源的输入电压经过输入滤波电路进行滤波处理,然后进入整流电路。
整流电路将交流电转换为直流电,并通过功率变换电路进行变压和变换。
功率变换电路包括一个或多个功率开关器件,如晶体管或MOSFET。
当功率开关器件导通时,输入电压施加在输入绕组上,产生磁场。
磁场的变化会引起输出绕组中的电压变化,从而实现变压和变换。
当功率开关器件关断时,输入电压消失,磁场也消失。
这样,输出绕组中的电压也会发生变化。
高频变压器的工作原理主要依赖于电磁感应现象。
当输入绕组中的电流变化时,会产生变化的磁场。
根据法拉第电磁感应定律,变化的磁场会诱导出输出绕组中的电动势。
根据电磁感应定律,电动势的大小与磁场变化的速率成正比。
在开关电源中,频率较高的开关操作使得输入电流的变化速率很大,从而增大了磁场变化的速率。
这样,输出绕组中诱导出的电动势也会增大。
通过合理设计高频变压器的铁芯和绕组参数,可以实现电压的升降和输出功率的稳定。
高频变压器的设计需要考虑多个因素,如输入电压、输出电压、输出功率、工作频率等。
合理的设计可以提高开关电源的效率和稳定性。
高频变压器是开关电源中的关键组成部分,它利用电磁感应现象实现电能的转换和稳定输出。
通过合理设计和优化,可以提高开关电源的性能和可靠性,满足不同应用领域的需求。
开关电源功率变压器的设计方法1开关电源功率变压器的特性功率变压器是开关电源中非常重要的部件,它和普通电源变压器一样也是通过磁耦合来传输能量的。
不过在这种功率变压器中实现磁耦合的磁路不是普通变压器中的硅钢片,而是在高频情况下工作的磁导率较高的铁氧体磁心或铍莫合金等磁性材料,其目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗,使之能以最小的损耗和相位失真传输具有宽频带的脉冲能量。
图1(a)为加在脉冲变压器输入端的矩形脉冲波,图1(b)为输出端得到的输出波形,可以看出脉冲变压器带来的波形失真主要有以下几个方面:图1脉冲变压器输入、输出波形(a)输入波形(b)输出波形(1)上升沿和下降沿变得倾斜,即存在上升时间和下降时间;(2)上升过程的末了时刻,有上冲,甚至出现振荡现象;(3)下降过程的末了时刻,有下冲,也可能出现振荡波形;(4)平顶部分是逐渐降落的。
这些失真反映了实际脉冲变压器和理想变压器的差别,考虑到各种因素对波形的影响,可以得到如图2所示的脉冲变压器等效电路。
图中:Rsi——信号源Ui的内阻Rp——一次绕组的电阻Rm——磁心损耗(对铁氧体磁心,可以忽略)T——理想变压器Rso——二次绕组的电阻RL——负载电阻C1、C2——一次和二次绕组的等效分布电容Lin、Lis——一次和二次绕组的漏感Lm1——一次绕组电感,也叫励磁电感n——理想变压器的匝数比,n=N1/N2图2脉冲变压器的等效电路将图2所示电路的二次回路折合到一次,做近似处理,合并某些参数,可得图3所示电路,漏感Li包括Lin和Lis,总分布电容C包括C1和C2;总电阻RS包括Rsi、RP和Rso;Lm1是励磁电感,和前述的Lm1相同;RL′是RL等效到一次侧的阻值,RL′=RL/n2,折合后的输出电压U′o=Uo/n。
经过这样处理后,等效电路中只有5个元件,但在脉冲作用的各段时间内,每个元件并不都是同时起主要作用,我们知道任何一个脉冲波形可以分解成基波与许多谐波的叠加。
高频开关电源变压器的优化设计及其应用研究摘要:在开关电源当中,变压器是实现核心性能的关键技术组件,因此要把控合理设计与应用。
本文通过分析高频开关电源变压器的构成及发展现况,进一步分析了变压器的优化设计方向与实际应用。
关键词:优化设计;变压器;高频开关电源引言:目前的开关电源正不断向高频化的方向发展,因此其相应的变压器装置也开始采用高频形式,基于此,本文主要围绕着高频开关电源变压器的内部设计展开的研究,希望能够对高频开关电源变压器的实际应用有所帮助。
1.高频开关电源变压器的构成及发展现况1.1高频开关电源变压器的构成与分类高频开关电源变压器中,其开关器件是基于半导体功率,因此也可称之为开关管,而控制开关管在高频下进行关闭与开通操作,从而实现将某种电能的形态转换为其他类型电能形态,这种性能的装置就叫做开关转换器。
以开关转换器为关键部件,再利用闭环自动控制方式对输出电压进行稳定处理,同时,整个电路中还配有相应的保护电源,这种情况下的电源就叫做开关电源,而使用高频的转换器做电源开关工作的转换装置,就被称作高频开关电源,其一般是采用高频DC 转换器。
在高频开关电源当中,其运行的最基本路线包括整流滤波电路、开关型的功率变换装置、控制电路以及交流直线转换电路,而其相应的变压器装置可采用以下几种分类方式。
一是基于不同的驱动方式来划分为自激式驱动变压器以及他激式驱动变压器;二是根据电路的拓扑结构来划分变压器类型,具体可分为两类,包括隔离式变压器与非隔离式变压器,其中隔离式变压器装置还可划分为半桥式变压器、全桥式变压器、反激式变压器、正激式变压器以及推挽式变压器,非隔离式变压器则包括升压型变压器与降压型变压器;三是基于输入与输出之间是否存在电器隔离来划分变压器类型,有电器隔离则为隔离式变压器,无电器隔离则为非隔离式变压器;四是基于DC的开关条件或DC转换器类型来划分,可分为软开关型变压器与硬开关型变压器[1]。
1.2开关电源技术的发展现况电源从上世纪60年代开始就得到使用,一开始大部分使用电源的电子产品都是线性电源结构,这种电源在原理上存在许多局限,且电源本身的体积大、重量高,还具有损耗大的缺点,随后,一种基于开关调节器的直流稳压电源逐渐将其取代,对于开关电源技术的集中化研究开始于上世纪90年代,当时使用的开关电源是基于DC/DC转换器,并采用脉冲宽度调制方式来实现功能,随后还有许多新型电源材料逐渐问世,包括高频磁性材料以及半导体材料,这些材料的应用也使得开关电源的频率得到进一步增长,当前,国内外的开关电源技术都已经实现市场化发展,国内自主研发的开关电源变压器装置也逐渐变多,但大部分变压器的频率较小,高频开关电源变压器的研究还有待加强,近年来,随着对高频开关电源变压器的研究力度加大,该项技术的发展也得到了跨越式的进步[2]。
一、正激式开关电源高频变压器:No待求参数项 详细公式1 副边电压Vs Vs = Vp*Ns/Np2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则,其在闭环控制下所能达到的最大占空比。
2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值,以下同。
3 临界输出电感Lso Lso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax2/(2*f*Po)1、由能量守恒:(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po2、Ton=θon/f4 实际工作占空比θon 如果输出电感Ls≥Lso:θon=θonmax否则: θon=√{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}1、由能量守恒:(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po2、Ton=θon/f5 导通时间Ton Ton =θon /f6 最小副边电流Ismin Ismin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon2/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]1、由能量守恒:(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po2、Ton=θon/f7 副边电流增量ΔIs ΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls8 副边电流峰值Ismax Ismax = Ismin+ΔIs9 副边有效电流Is Is = √[(Ismin2+ Ismin*ΔIs+ΔIs2/3)*θon]1、Is=√[(1/T)*∫0ton(Ismin+ΔIs*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T10 副边电流直流分量Isdc Isdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon11 副边电流交流分量Isac Isac = √(Is2- Isdc2)12 副边绕组需用线径Ds Ds = 0.5*√Is电流密度取5A/mm213 原边励磁电流Ic Ic = Vp*Ton / Lp14 最小原边电流Ipmin Ipmin = Ismin*Ns/Np15 原边电流增量ΔIp ΔIp = (ΔIs* Ns/Np+Ic)/η16 原边电流峰值Ipmax Ipmax = Ipmin+ΔIp17 原边有效电流Ip Ip = √[(Ipmin2+ Ipmin*ΔIp+ΔIp2/3)*θon]1、Ip=√[(1/T)*∫0ton(Ipmin+ΔIp*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T18 原边电流直流分量Ipdc Ipdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon19 原边电流交流分量Ipac Ipac = √(Ip2- Ipdc2)20 原边绕组需用线径Dp Dp = 0.55*√Ip电流密度取4.2A/mm221 最大励磁释放圈数Np′ Np′=η*Np*(1-θon) /θon22 磁感应强度增量ΔB ΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc)23 剩磁Br Br = 0.1T24 最大磁感应强度Bm Bm = ΔB+Br25标称磁芯材质损耗P Fe(100KHz 100℃ KW/m3)磁芯材质PC30:P Fe = 600磁芯材质PC40:P Fe = 45026 选用磁芯的损耗系数ωω= 1.08* P Fe / (0.22.4*1001.2)1.08为调节系数27 磁芯损耗Pc Pc = ω*Vc*(ΔB/2)2.4*f1.228 气隙导磁截面积Sg 方形中心柱:Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc 圆形中心柱:Sg= {π*(d/2+δ′/2)2/[π*(d/2)2]} *Sc29 有效磁芯气隙δ′ δ′=μo*(Np2*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律:H*l = I*Np 有空气隙时:Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有:H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得:ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo = Vp*Ton*Np /Lp 式中:lc为磁路长度,δ为空气隙长度,Np为初级圈数,Lp为初级电感量,ΔB为工作磁感应强度增量;μo为空气中的磁导率,其值为4π×10-7H/m;2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率,μc=μe*μo4、μe为闭合磁路(无气隙)的有效磁导率,μe的推导过程如下:由:Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到:Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo又根据:Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简 得:μe = Lpo*lc/μo*Np2*Sc5、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量,其值为:Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4,4代入3,3、2 代入1得:Lp =Np2*Sc/(Sc/AL +δ/μo)30 实际磁芯气隙δ如果δ′/lc≤0.005: δ=δ′如果δ′/lc>0.03: δ=μo*Np2*Sc/Lp 否则 δ=δ′*Sg/Sc31 穿透直径ΔD ΔD = 132.2/√f32 开关管反压Uceo Uceo = √2 *Vinmax+√2 *Vinmax*Np/ Np′33 输出整流管反压Ud Ud = Vo+√2 *Vinmax*Ns/Np′34 副边续流二极管反压Ud′ Ud′=√2 *Vinmax*Ns/Np二、双端开关电源高频变压器设计步骤:No待求参数项 详细公式1 副边电压Vs 如果为半桥:Vs = Vp*Ns/(2*Np) 否则: Vs = Vp*Ns/Np2 最大占空比θonmax θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则,其在闭环控制下所能达到的最大占空比。
待求参数项详细公式1副边电压VsVs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则,其在闭环控制下所能达到的最大占空比。
2、0.5是考虑输出整流二极管压降的调整值,以下同。
3临界输出电感LsoLso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax2/(2*f*Po)1、由能量守恒:(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po2、Ton=θon/f4实际工作占空比θon如果输出电感Ls≥Lso:θon=θonmax否则:θon=√{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}1、由能量守恒:(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po2、Ton=θon/f5导通时间TonTon =θon /f6最小副边电流IsminIsmin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon2/(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]1、由能量守恒:(1/T)*∫0ton{Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po2、Ton=θon/f7副边电流增量ΔIsΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls8副边电流峰值IsmaxIsmax = Ismin+ΔIs9副边有效电流IsIs = √[(Ismin2+ Ismin*ΔIs+ΔIs2/3)*θon]1、Is=√[(1/T)*∫0ton(Ismin+ΔIs*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T10副边电流直流分量IsdcIsdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon11副边电流交流分量IsacIsac = √(Is2- Isdc2)12副边绕组需用线径DsDs = 0.5*√Is电流密度取5A/mm213原边励磁电流IcIc = Vp*Ton / Lp14最小原边电流IpminIpmin = Ismin*Ns/Np15原边电流增量ΔIpΔIp = (ΔIs* Ns/Np+Ic)/η16原边电流峰值IpmaxIpmax = Ipmin+ΔIp17原边有效电流IpIp = √[(Ipmin2+ Ipmin*ΔIp+ΔIp2/3)*θon]1、Ip=√[(1/T)*∫0ton(Ipmin+ΔIp*t/Ton)2dt]2、θon= Ton/T18原边电流直流分量IpdcIpdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon19原边电流交流分量IpacIpac = √(Ip2- Ipdc2)20原边绕组需用线径DpDp = 0.55*√Ip电流密度取4.2A/mm221最大励磁释放圈数Np′Np′=η*Np*(1-θon) /θon22磁感应强度增量ΔBΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc)23剩磁BrBr = 0.1T24最大磁感应强度BmBm = ΔB+Br25标称磁芯材质损耗PFe (100KHz 100℃ KW/m3)磁芯材质PC30:PFe = 600磁芯材质PC40:PFe = 45026选用磁芯的损耗系数ωω= 1.08* PFe / (0.22.4*1001.2)1.08为调节系数27磁芯损耗PcPc = ω*Vc*(ΔB/2)2.4*f1.228气隙导磁截面积Sg方形中心柱:Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc圆形中心柱:Sg= {π*(d/2+δ′/2)2/[π*(d/2)2]} *Sc29有效磁芯气隙δ′δ′=μo*(Np2*Sc/Lp-Sc/AL)1、根据磁路欧姆定律:H*l = I*Np 有空气隙时:Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np又有:H = B/μ Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得:ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo = Vp*Ton*Np /Lp式中:lc为磁路长度,δ为空气隙长度,Np为初级圈数,Lp为初级电感量,ΔB为工作磁感应强度增量;μo为空气中的磁导率,其值为4π×10-7H/m;2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc3、μc为磁芯的磁导率,μc=μe*μo4、μe为闭合磁路(无气隙)的有效磁导率,μe的推导过程如下:由:Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到:Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo又根据:Bc=Vp*Ton/Np*Sc 代入上式化简得:μe = Lpo*lc/μo*Np2*Sc5、Lpo为对应Np下闭合磁芯的电感量,其值为:Lpo = AL*Np26、将式步骤5代入4,4代入3,3、2 代入1得:Lp =Np2*Sc/(Sc/AL +δ/μo)30实际磁芯气隙δ如果δ′/lc≤0.005:δ=δ′如果δ′/lc>0.03:δ=μo*Np2*Sc/Lp否则δ=δ′*Sg/Sc31穿透直径ΔDΔD = 132.2/√f32开关管反压UceoUceo = √2 *Vinmax+√2 *Vinmax*Np/ Np′33输出整流管反压UdUd = Vo+√2 *Vinmax*Ns/Np′34副边续流二极管反压Ud′Ud′=√2 *Vinmax*Ns/Np二、双端开关电源高频变压器:No待求参数项详细公式1副边电压Vs如果为半桥:Vs = Vp*Ns/(2*Np)否则: Vs = Vp*Ns/Np2最大占空比θonmaxθonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax的概念是指:根据磁通复位原则,其在闭环控制下所能达到的最大占空比。
关于大功率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。
新晨阳电容电感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,新晨阳电容电感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)。
开关电源高频变压器的设计
作者:沈山峰肖楚鹏
来源:《消费电子》2012年第19期
摘要:结合实际开关电源的例子,介绍了一种半桥逆变器的高频变压器的设计。
关键词:开关电源;高频变压器
中图分类号:TN86 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 18-0066-01
一、引言
在开关电源的研制过程中,高频变压器是其关键部分,开关电源中许多部件参数的设计都决定于高频变压器的参数。
高频变压器主要起以下三个方面的作用:一是实现电压的变换;二是实现能量的转换;三是实现原副边的电气隔离,可以保证用户设备及人身的安全。
想做到精确的设计并确定最合适的参数却也不容易,高频变压器的设计主要需要确定其结构、磁芯和原副边绕线的参数。
工程设计中我们一般都用经验公式来进行估算,然后根据具体的使用情况来加以改进,最终确定变压器的相关参数。
下面以半桥电路为例,介绍开关电源高频变压器的设计。
二、半桥逆变电路
半桥逆变电路如图1所示。
计算结果表明铜窗比较富裕,能够满足原副边导线的绕制。
在最终确定变压器绕组导线的规格型号时,均保留了一定的余量,以确保变压器性能及其工作的稳定性。
四、小结
本文介绍了开关电源中高频变压器的特点及其作用。
重点介绍了一种常用的高频变压器的设计方法—AP法,并详细的给出了AP法的设计步骤和注意事项。
根据AP法的设计步骤,设计出了一个开关电源所需的高频变压器。
最后对设计出的变压器的进行了验证,结果表明变压器能够良好的工作,该设计能够满足电源的需求。
参考文献:
[1]张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].电子工业出版社,2005.
[2]唐青松,吴强,曹怀志等.一种高频变压器的研制方法.变流技术与电力牵引,2007,6:36~41.
[3]沙占友,王彦朋,安国臣,孟志永.开关电源设计入门与实例解析[M].中国电力出版社,2010.。