电力：193-高频变压器设计基础知识--设计篇

高频变压器设计解读高频变压器是现在电子变压器行业关注的热点，想来很多工程师对高频变压器的设计方法应该都挺感兴趣的，今天和大家分享高频变压器设计方法的详解，希望对大家有用。

高频变压器的设计包括：线圈参数的设计，磁芯材料的选择，磁芯结构的选择，磁芯参数的设计，组装结构的选择等内容。

下面对高频变压器线圈参数的计算与选择、磁芯材料的选择、磁芯结构的选择、磁芯参数的设计和组装结构的选择进行详细介绍。

高频变压器线圈参数的计算与选择高频变压器的线圈参数包括：匝数、导线截面(直径)、导线形式、绕组排列和绝缘安排。

原绕组匝数根据外加激磁电压或者原绕组激磁电感(储存能量)来决定，匝数不能过多也不能过少。

如果匝数过多，会增加漏感和绕线工时;如果匝数过少，在外加激磁电压比较高时，有可能使匝间电压降和层间电压降增大，而必须加强绝缘[5]。

副绕组匝数由输出电压决定。

导线截面(直径)决定于绕组的电流密度。

还要注意的是导线截面(直径)的大小还与漏感有关。

高频变压器的绕组排列形式有：①如果原绕组电压高，副绕组电压低，可以采用副绕组靠近磁芯，接着绕反馈绕组，原绕组在最外层的绕组排列形式，这样有利于原绕组对磁芯的绝缘安排②如果要增加原和副绕组之间耦合，可以采用一半原绕组靠近磁芯，接着绕反馈绕组和副绕组，最外层再绕一半原绕组的绕组排列形式，这样有利于减少漏感。

另外，当原绕组为高压绕组时，匝数不能太少，否则，匝间或者层间电压相差大，会引起局部短路。

对于绝缘安排，首先要注意使用的电磁线和绝缘件的绝缘材料等级要与磁芯和绕组允许的工作温度相匹配。

等级低，满足不了耐热要求，等级过高，会增加不必要的材料成本。

其次，对在圆柱形磁路上绕线的线圈，最好采用线圈骨架，既可以保证绝缘，又可以简化绕线工艺。

另外，线圈最外层和最里层，高压和低压绕组之间都要加强绝缘。

如果一般绝缘只垫一层绝缘薄膜，加强绝缘应垫2～3层绝缘薄膜。

高频变压器磁芯材料的选择高频变压器磁芯一般使用软磁材料。

了解高频变压器设计基础（1）
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。

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。

摘要：阐述了高频开关电源热设计的一般原则，着重分析了开关电源散热器的热结构设计。

关键词：高频开关电源；热设计；散热器1 引言电子产品对工作温度一般均有严格的要求。

电源设备内部过高的温升将会导致对温度敏感的半导体器件、电解电容等元器件的失效。

当温度超过一定值时，失效率呈指数规律增加。

有统计资料表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％；温升50℃时的寿命只有温升为25℃时的1/6。

所以电子设备均会遇到控制整个机箱及内部元器件温升的要求，这就是电子设备的热设计。

而高频开关电源这一类拥有大功率发热器件的设备，温度更是影响其可靠性的最重要的因素，为此对整体的热设计有严格要求。

完整的热设计包括两方面：如何控制热源的发热量；如何将热源产生的热量散出去。

最终目的是如何将达到热平衡后的电子设备温度控制在允许范围以内。

2 发热控制设计开关电源中主要的发热元器件为半导体开关管（如MOSFET、IGBT、GTR、SCR等），大功率二极管（如超快恢复二极管、肖特基二极管等），高频变压器、滤波电感等磁性元件以及假负载等。

针对每一种发热元器件均有不同的控制发热量的方法。

2.1 减少功率开关的发热量开关管是高频开关电源中发热量较大的器件之一，减少它的发热量，不仅可以提高开关管自身的可靠性，而且也可以降低整机温度，提高整机效率和平均无故障时间（MTBF）。

开关管在正常工作时，呈开通、关断两种状态，所产生的损耗可细分成两种临界状态产生的损耗和导通状态产生的损耗。

其中导通状态的损耗由开关管本身的通态电阻决定。

可以通过选择低通态电阻的开关管来减少这种损耗。

MOSFET的通态电阻较IGBT的大，但它的工作频率高，因此仍是开关电源设计的首选器件。

现在IR公司新推出的IRL3713系列HEXFET(六角形场效应晶体管)功率MOSFET已将通态电阻做到3mΩ，从而使这些器件具有更低的传导损失、栅电荷和开关损耗。

美国APT公司也有类似的产品。

高频变压器制作脉冲变压器也可称作开关变压器，或简单地称作高频变压器。

在传统的高频变压器设计中，由于磁芯材料的限制，其工作频率较低，一般在20kHz左右。

随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化、高频化和大功率化已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。

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。

随着应用技术领域的不断扩展，开关电源的应用愈来愈广泛，但制作开关电源的主要技术和耗费主要精力就是制作开关变压器的部件。

开关变压器与普通变压器的区别大致有以下几点：(1)电源电压不是正弦波，而是交流方波，初级绕组中电流都是非正弦波。

(2)变压器的工作频率比较高，通常都在几十赫兹，甚至高达几十万赫兹。

在确定铁芯材料及损耗时必须考虑能满足高频工作的需要及铁芯中有高次谐波的影响。

(3)绕组线路比较复杂，多半都有中心抽头。

这不仅增大了初级绕组的尺寸，增大了变压器的体积和重量，而且使绕组在铁芯窗口中的分布关系发生变化。

图1 开关电源原理图本文介绍了一款如图1所示的DC—DC变换器，输入电压为直流24V，输出电压分别为5V及12V的多路直流输出。

要求各路输出电流都在lA以上，核心器件是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片UC3842，最高工作频率可达200k Hz。

根据锌锰铁氧体合金的优异电磁性能，通过具体示例介绍工作频率为100kHz的高频开关电源变压器的设计及注意事项。

2变压器磁芯的选择与工作点的确定2．1 磁芯材料的选择从变压器的性能指标要求可知，传统的薄带硅钢已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。

磁芯的材料只有从坡莫合金、铁氧体材料、钴基非晶态合金和超微晶合金几种材料中来考虑。

坡莫合金、钴基非晶态价格高，约为铁氧体材料的数倍，而饱和磁感应强度B s也不是很高，且加工工艺复杂。

考虑到我们所要求的电源输出功率并不高，大约为30W，因此，综合几种材料的性能比较，我们还是选择了饱和磁感应强度B s较高，温度稳定性好，价格低廉，加工方便的性价比较低的锌锰铁氧体材料，并选以此材料作为框架的EI2 8来绕制本例中的脉冲变压器。

高频变压器设计与参数设计高频变压器设计与参数设计是一项重要的技术，它能够帮助电子设备充分发挥性能。

高频变压器是指使用高频信号来改变交流电压的变压器，它通常用在微波炉、通信设备、打印机和医疗设备等领域，并且也用于高频功率转换、无线电、太阳能应用等等。

高频变压器的设计涉及到许多因素，包括电气特性，例如变压器的电压比、额定电流、变压器的绝缘耐压、损耗和过载能力。

同时，还必须考虑到变压器尺寸大小、重量、成本和可靠性等机械特性。

这些特性都会影响变压器的性能，从而影响其最终的性能表现。

在设计高频变压器时，首先应考虑变压器的工作频率。

一般来说，高频变压器的工作频率范围在1kHz~100MHz 之间，而且高频变压器的工作频率越高，其尺寸越小，耗散越低，性能也越好。

随后，应该考虑高频变压器的结构设计，采用的线圈数目，线圈的绕组方式，芯股的结构，冷却方式和绝缘材料等。

其中，线圈绕制方式和线圈的绕组方式是影响高频变压器的主要要素，它们会影响变压器的额定输出功率、输出纹波、温升和其他电气特性。

此外，还必须考虑到变压器的电压比以及母线电压。

电压比是指输出电压与输入电压之间的比率，它影响变压器的输出功率。

母线电压是指用于变压器的输入电压，它会影响变压器的最大输出功率，而且也会影响变压器的可靠性。

另外，在设计高频变压器时还应考虑变压器的外壳结构，这不仅影响变压器的重量和体积，还会影响变压器的热效应。

外壳结构应考虑到变压器的散热性能，以及变压器内部温度的分布情况等。

最后，需要重点考虑变压器的绝缘系统。

绝缘系统是高频变压器的核心部件，它具有高的绝缘强度和耐温性能，可以有效防止电路受到外界环境的干扰，也可以提高变压器的可靠性和安全性。

总之，高频变压器的设计与参数设计是一项复杂的工作，从上述内容可以看出，在设计高频变压器时，需要考虑变压器的电气特性、机械特性、工作频率、结构设计、电压比和母线电压、外壳结构以及绝缘系统等多个方面。

最终，变压器的设计与参数设计都是为了满足应用需求，并且有效地提高变压器的性能，以及提高变压器的可靠性和安全性。

高频变压器设计单端反激式开关电源中，高频变压器的设计是设计的核心。

高频变压器的磁芯一般用锰锌铁氧体，EE 型和EI 型，近年来，我国引进仿制了汤姆逊和TDK 公司技术开发出PC30,PC40高磁导率，高密度几个品种。

一、 计算公式单端反激式开关电源是以电感储能方式工作，反激式公式推导： 首先要计算出整流后的输入电压的最大值和最小值，如交流输入电压AC V （160~242V ），窄限范围；AC V （85~265V ），宽限范围。

整流后直流电压DC V =1.4*AC V （224~338V ）窄限范围；DC V =1.4AC V （119~371V ），宽限范围。

整流后直流纹波电压和整流桥压降一般取20V ，和滤波电容有关。

（1）初级峰值电流p I集电极电压上升率p in p cI V L t = (c t 电流从0上升到集电极电流峰值作用时间)取max1c ft D =min max**p p in L I f V D =公式中，min in V ： 是最低直流输入电压，V ； p L ：变压器初级电感量，H ；f ：开关频率，Hz ；输出功率等于存储在每个周期内的能量乘以工作频率。

21***2out p p P L I f =经进一步简化，就可以得到变压器初级电流峰值为min max2**outp c in P I I V D ==(2)初级电感量p L因为电感量*V S H I =(max D S f= ；1V*1S1mH=1A ) min max p L *in p V D I f=（3）关于最小占空比min D 和最大占空比max D最小占空比和最大占空比的设计可根据输入电压变化范围和负载情况合理决定，在输入电压比较高的情况下，如400VDC ，max D 可选0.25以下；在输入电压比较低的情况下，如110VDC , max D 可选0.45以下；max minin in V K V =；maxmin max max (1)*D D D K D =-+（4）磁芯的选择磁芯输出功率和磁芯截面积的经验关系式为(0.1~e A ≈对于磁芯EI16~EI40,系数一般按0.1~0.15计算。

变压器设计基本知识一、开关电源变压器是开关型功率变换器中的核心部件，其作用有三：磁能转换、电压变换和绝缘隔离。

在开关晶体管的开关作用下，将直流电转变成方波施加于开关电源变压器上，经开关电源变压器的电磁转换，将输入功率传递到负载，输出所需要的电压。

由于开关变压器的工作频率很高，因此它的体积和重量比工频变压器大为缩小，同时变压器的分布参数亦不能忽略。

开关变压器的性能好坏，不仅影响变压器本身的发热和效率等，而且还会影响到开关电源的技术性能和可靠性。

所以在设计制作时，对磁心材料的选择，磁心与线圈的结构，绕制工艺等都要有周密考虑。

开关电源变压器工作于高频状态，分布参数的影响不能忽略，这些分布参数有漏感、分布电容和电流在导体中流动的趋肤效应。

一般根据开关电源电路设计的要求提出漏感和分布电容限定值，在变压器的线圈结构设计中实现，而趋肤效应影响则作为选择导线规格大小的条件之一。

设计变压器时，应当预先知道电路拓扑、工作频率、输入和输出电压、输出功率或输出电流以及环境条件。

同时还应当知道所设计的变压器允许多大损耗。

总是以满足最坏情况设计变压器，保证设计的变压器在规定的任何情况下都能满意工作。

这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定，包括：输入电压Vin、输出电压Vout、每路输出的功率Pout、效率η、开关频率fs(或周期T)、线路主开关管的耐压Vmos。

同时，在变压器的设计制作中还有一些工艺问题需要注意。

二、设计开关电源变压器主要考虑以下方面问题：（1）选择高频变压器磁芯、胶芯的时候，需评估该件的80%承受功率是否可以满足所需要求。

（2）原材料评估,磁芯、胶芯、铜线、胶带、套管等材料需选择通用容易采购，材料的特性、绝缘性能、耐温、安规标准、ROHS等选择需合理标准化。

（3）磁芯，高频变压器中使用的是软磁材料。

磁性材料的性能是决定开关变压器性能的重要因素，选择适合的磁性材料是开关变压器设计制作的关键。

开关变压器通常工作在几十KHz以上的频率，它要求磁性材料在工作频率下功耗尽可能小，此外，还要求磁性材料和饱和磁感应强度高，温度稳定性好。

8、效率η； 9、温升∝。

二、计算步骤：1、计算视在功率PT ；视在功率PT 因工作电路不同而别，如下图：7、选用磁芯型式；高频变压器的设计方法之一一、设计条件： 1、工作电路； 2、原边电压Vp ； 3、输出电压Vo； 4、输出电流Io ； 5、开关工作频率fs ； 6、工作磁通密度Bw ； AP=Aw · Ae视在功率与线路结构关系线路（b ） PT=Po （ + 1 ）线路（a ） PT=Po （1+ ）线路（b） PT=Po （ +√ ）AP 值是磁芯窗口面积Aw 与磁芯有效截面积Ae 的乘积，即各种磁芯的AP 示意图如下：1η1η1η2EI 叠片铁芯GC 型铁芯环形铁芯R( b )R( a )AP=（）Ae Aw Le Wt Ml 其中：V01=KvAP 0.75 Wt=KwAP 0.75As=KsAP 0.5根据选取的磁芯，查出（计算）出如下参数：Le ——磁芯有效磁路长度（cm ）； Wt ——磁芯重量（KG ）； Ml ——绕组平均匝长（cm ）。

式中：AP ——为Aw 和Ae 两面积乘积（cm 4）； PT ——变压器视在功率（w ）； Bw ——工作磁通密度（T ）； Fs ——开关工作频率（Hz ）； Ko ——窗口使用系数，一般取0.4；Kf ——波形系数，方波Kf =4.0，正弦波Kf =4.44； Kj ——电流密度比例系数； X ——与磁芯有关常数。

J= KjAP X带绕铁芯罐形铁芯KoKf FsBwKjPT ×10411 + XNp=（匝）Ip=(A)（A/cm 2）（cm ）（cm 2）（Ω）（W ）3、计算原边绕组匝数Np ：平均匝长计算如下图：4、计算原边电流I p ：5、计算电流密度J ：J=Kj （Aw · Ae ）X6、计算原边绕组裸线直径dP 和截面积Axp ：Ppcu = I p 2Rp 8、计算副边绕组匝数：dP=1.13※式中，在有中心抽头电路时，Ip 需乘0.707的修正因素，根据计算的dP 值选取初级导线，并查出带漆皮的线径、截面积和每cm 电阻（Ω/cm ）值。

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）。

如何设计高频变压器随着现代电子技术的不断发展和应用，高频变压器在电子设备中扮演着重要的角色。

它是一种将交流电能从一种电压转换为另一种电压的装置。

本文将介绍如何设计高频变压器，包括选材、线圈设计等方面。

1. 选材在设计高频变压器时，选材是十分重要的一环。

首先，需要选择合适的铁芯材料。

铁芯材料的选择应考虑其磁导率、饱和磁感应强度和磁滞损耗等因素。

常见的铁芯材料有硅钢片、铁氧体等。

硅钢片具有低磁滞和低损耗的特点，适用于高频变压器。

其次，选用合适的绝缘材料，以确保电流不会产生泄露。

2. 线圈设计线圈是高频变压器中十分重要且复杂的组成部分。

在线圈设计时，需要考虑以下几个方面。

2.1 匝数计算高频变压器的输出电压与输入电压之间的比值取决于线圈匝数的比值。

因此，首先需要计算出所需的匝数比例。

匝数的选择也要考虑线圈的尺寸和结构。

2.2 线径选择线径的选择对线圈的电流承载能力和电阻有着重要影响。

通常情况下，高频变压器要求线圈电阻较小，因此选择较细的线径有利于减小电阻。

2.3 绝缘设计由于高频变压器在工作时会产生较高的电压，因此对线圈的绝缘设计尤为重要。

合适的绝缘材料和合理的绝缘结构可以确保线圈工作安全可靠。

3. 磁路设计磁路设计是高频变压器设计过程中的关键环节。

合理的磁路设计可以提高能量传输效率和减少能量损耗。

3.1 磁路长度磁路长度的选择对变压器磁感应强度和损耗有着重要影响。

通常情况下，较短的磁路长度有利于提高磁通密度和减小损耗。

3.2 磁路饱和磁路的饱和状态会导致能量损耗和变压器效率的降低。

因此，在设计过程中应合理选择铁芯的截面积和材料以避免饱和。

4. 温度控制高频变压器在工作过程中会产生一定的热量，因此需要进行有效的温度控制。

合适的散热设计和温度监测可以确保变压器的稳定工作。

综上所述，设计高频变压器需要考虑各种因素，包括选材、线圈设计、磁路设计和温度控制等。

只有综合考虑这些因素，并根据具体应用需求加以调整，才能得到高性能和高效率的高频变压器。

高频变压器设计
设计高频变压器需要考虑以下几个方面：
1. 选择合适的磁性材料：高频变压器需要使用高效的磁性材料，如铁氧体材料或软磁合金材料。

这些材料能够有效地吸收和传导高频电磁场。

2. 选择合适的线圈和绕组设计：高频变压器的线圈和绕组需要采用低电阻、低损耗的材料，并且绕组需要紧密结合，以减小电流的涡流损耗。

3. 根据设计要求确定变压器的参数：根据设计要求，确定变压器的输入电压、输出电压、功率等参数，以及变压器的工作频率，从而确定变压器的结构和尺寸。

4. 进行磁路设计：根据变压器的磁路特性，设计合适的磁路结构，包括铁芯的形状和尺寸，以及绕组的位置和布局。

5. 进行磁路和电路的仿真和优化：使用电磁仿真软件，对变压器的磁路和电路进行仿真和优化，以改善变压器的性能。

6. 进行变压器的制造和组装：根据设计要求，制造和组装变压器，包括绕线、绝缘、封装等步骤。

同时，对制造过程进行严格的控制和测试，以保证变压器的质量和性能。

7. 进行变压器的测试和调试：对制造好的变压器进行测试和调试，包括输出电压和功率的测试，以及变压器的效率和稳定性等性能的评估。

总之，设计高频变压器需要综合考虑磁性材料、线圈和绕组、磁路结构、电路仿真和优化等多个因素，以满足设计要求并提高变压器的性能。

高频变压器设计基础知识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：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。

高频变压器设计引言高频变压器是在高频电路中广泛使用的一种电子元件，它能够将电能从一个电路传递到另一个电路，同时改变电压的大小。

高频变压器在电力转换、通信设备、医疗设备等领域具有重要的应用价值。

本文将介绍高频变压器的基本概念、工作原理和设计要点。

基本概念变压器的定义变压器是一种互感器，它是由两个或多个线圈（即初级线圈和次级线圈）共享同一个磁场而构成。

通过改变初级线圈与次级线圈的匝数比，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。

高频变压器的特点高频变压器与低频变压器相比，具有以下特点： 1. 工作频率高：高频变压器的工作频率通常在几十kHz至上百MHz之间，远高于50Hz的低频变压器。

2. 体积小：由于高频变压器的工作频率高，变压器的尺寸可以大大缩小，适用于紧凑型电子设备的应用。

3. 能量损耗大：由于高频变压器的工作频率高，导致变压器在传递电能过程中会发生更多的损耗，需要合理设计以降低能量损失。

4. 绝缘要求高：高频变压器中由于电磁感应作用，会产生高峰值的电压，对变压器的绝缘要求较高。

工作原理高频变压器的工作原理与低频变压器类似，都是基于电磁感应原理。

当交流电流通过初级线圈时，会在铁芯内产生一个交变磁场。

这个交变磁场通过铁芯传递到次级线圈中，从而诱导出次级线圈中的交流电流。

设计要点1. 确定变压器的需求在设计高频变压器之前，首先需要确定变压器的输入电压、输出电压和功率等需求。

根据这些需求来选择合适的铁芯材料和线圈匝数比。

2. 选择合适的铁芯材料铁芯材料在高频变压器设计中起着至关重要的作用。

常见的铁芯材料有铁氧体、磁性不良合金等。

选择合适的铁芯材料可以降低能量损耗，提高变压器的效率。

3. 计算线圈匝数比线圈匝数比的确定对于高频变压器的设计也是非常重要的。

通过合理的线圈匝数比，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。

4. 考虑绝缘问题由于高频变压器中存在较高峰值的电压，对于绝缘性能的要求也较高。

合理的绝缘设计可以确保变压器的安全性和稳定性。

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。

高频变压器的设计与制造研究随着科技的发展和应用领域的扩大，高频变压器的需求也越来越大。

高频变压器广泛应用于电子设备、通信系统、能源转换和照明等领域，对其设计和制造的研究也越来越深入。

本文将探讨高频变压器的设计原理、制造工艺以及一些常见的优化方法。

一、高频变压器的设计原理高频变压器是一种能够将电能从一个电路传输到另一个电路的电气装置。

它由两个或多个绕组组成，通过磁性耦合将输入电压转换为所需的输出电压。

在高频电路中，由于信号频率较高，电感和电容的阻抗非常低，因此高频变压器需要采取一些特殊的设计原则。

首先，高频变压器的绕组应该采用低电阻、低电感的线材。

这样可以降低电阻和电感对高频信号的影响，减小能量损耗。

其次，高频变压器的铁芯材料要具有高导磁率和低损耗特性。

高导磁率可以提高变压器的能量转换效率，低损耗特性可以减少能量的损耗。

目前常用的铁芯材料有硅钢片、铁氧体和磁铁等。

另外，高频变压器的设计还需要考虑磁通分布的均匀性。

在设计过程中，可以采用空气间隙、屏蔽罩和磁剖面控制技术来改善磁通的均匀性，并减小漏磁损耗。

二、高频变压器的制造工艺高频变压器的制造工艺对其性能和使用寿命起着至关重要的作用。

下面介绍一些常见的制造工艺。

首先，绕线工艺。

高频变压器的绕线需要采用特殊的工艺，并使用绝缘材料进行绝缘处理。

绝缘材料可以防止绕线之间以及绕线与铁芯之间的电气短路，并提高变压器的耐电压能力。

其次，封装工艺。

高频变压器的绕线需要进行良好的封装，以防止环境因素对其性能的影响。

目前常用的封装材料有环氧树脂、氟塑料等，这些材料具有良好的绝缘性能和耐高温性能。

另外，测试工艺。

高频变压器在制造过程中需要进行一些必要的测试，以验证其性能和质量。

常见的测试项目包括耐压测试、电感测试和额定功率测试等。

这些测试可以保证高频变压器的安全可靠运行。

三、高频变压器的优化方法针对高频变压器在设计和制造过程中可能存在的问题，我们可以采取一些优化方法来改进其性能和效果。

单端反激开关电源变压器设计单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感，它要承担着储能、变压、传递能量等工作。

下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结。

1、已知的参数这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定，包括：输入电压V in、输出电压V out、每路输出的功率P out、效率η、开关频率f s(或周期T)、线路主开关管的耐压V mos。

2、计算在反激变换器中，副边反射电压即反激电压V f与输入电压之和不能高过主开关管的耐压，同时还要留有一定的裕量(此处假设为150V)。

反激电压由下式确定：V f=V Mos-V inDCMax-150V反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。

所以确定了反激电压之后，就可以确定原、副边的匝比了。

N p/N s=V f/V out另外，反激电源的最大占空比出现在最低输入电压、最大输出功率的状态，根据在稳态下，变压器的磁平衡，可以有下式：V inDCMin•D Max=V f•(1-D Max)设在最大占空比时，当开关管开通时，原边电流为I p1，当开关管关断时，原边电流上升到I p2。

若I p1为0，则说明变换器工作于断续模式，否则工作于连续模式。

由能量守恒，我们有下式：1/2•(I p1+I p2)•D Max•V inDCMin=P out/η一般连续模式设计，我们令I p2=3I p1这样就可以求出变换器的原边电流，由此可以得到原边电感量：L p= D Max•V inDCMin/f s•ΔI p对于连续模式，ΔI p=I p2-I p1=2I p1；对于断续模式，ΔI p=I p2 。

可由A w A e法求出所要铁芯：A w A e=(L p•I p22•104/B w•K0•K j)1.14在上式中，A w为磁芯窗口面积，单位为cm2A e为磁芯截面积，单位为cm2L p为原边电感量，单位为HI p2为原边峰值电流，单位为AB w为磁芯工作磁感应强度，单位为TK0为窗口有效使用系数，根据安规的要求和输出路数决定，一般为0.2~0.4K j为电流密度系数，一般取395A/cm2根据求得的A w A e值选择合适的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减小漏感。

变压器设计基础知识.第⼀章电⼯基础知识1.电磁感应：⼈们很早就发现了磁铁，后来⼜制造出了磁铁，磁铁的两端称为磁极，⼀个是南极（S 极），另⼀个是北极（N 级），在磁铁的周围产⽣磁场。

当在磁铁的中间放置⼀个线圈，当线圈以⼀定的速度旋转时，就会在线圈的两端产⽣电势。

如果在线圈的两端接上负载，线圈内就会⼜电流流过。

（注意线圈转动的瞬时切割磁⼒线数时变化的，所以线圈内才⼜电流的变化。

）磁场越强，转动速度越快，则线圈两端的电压越⾼，即在线圈种的感应电势与切割线圈磁⼒线的增长速度成正⽐。

这就是电磁感应定律。

感应电势的⼤⼩可⽤下式来表⽰，e=810N -tφ式中 e ——感应电势（伏）φ?——磁场的变化（T ）t ——时间（s ） N ——线圈的匝数2.磁通和磁感应为了表明磁⼒线通过多少，就要⼜⼀个衡量单位。

在磁场种通过某⼀个垂直⾯积的总磁⼒线数叫做磁通。

为了衡量磁⼒线的强弱⼜引⼊了⼀个物理量名词——磁感应强度（也叫磁通密度），⼀般⽤字母B 表⽰，单位以⾼斯表⽰。

B=Sφ式中φ——马克斯威尔 S ——⾯积2mB ——磁感应强度（⾼斯）在油浸式电⼒变压器中的磁感应强度⼀般威15-17.5K ⾼斯之间。

3.磁路与安匝磁⼒线所通过的路径称磁路。

线圈内交流电流通过，这个电流在线圈的空间产⽣交变的磁场。

如果在这个线圈附近再放⼀个线圈，与交变磁场穿过另⼀个线圈后则另⼀个线圈内产⽣感应电势。

由于空⽓等不导磁物质对磁场的阻⼒很⼤，⼀般都选⽤导磁物质（如硅钢⽚）来作为磁⼒线的通路。

变压器的铁芯是磁路的⼀种结构形式。

在空⼼线圈中的磁通和线圈中的电流有⼀定的关系；如果线圈中的电流⼀定时，则有磁通量与线圈的匝数成正⽐，若线圈的匝数⼀定时，则磁通与电流成正⽐。

线圈中的电流与匝数的乘积称作安匝（即安培匝数），也叫做磁势。

（安匝/cm2）（安匝）（A）N——线圈的匝数的缓慢，这种现象叫做磁饱和。

表⽰B与H关系的曲线叫磁化曲线。

不同的导磁物质有不同的磁化曲线。