变压器输出功率和磁芯尺寸、工作频率的关系

工频变压器设计步骤1． 根据负载的实际需要，确定变压器的输出功率2P 及输出电流2I ：0.91U 3P I 222== 式中：2U ——次级绕组相电压有效值，要求带负载后为220伏。

NOTE ：在变压器参数计算中，忽略电力电子电路的损耗，因此整机输出功率可视为变压器输出功率。

2．计算变压器的输入功率1P 及输入电流1I ：ηP P 21= 式中：η——变压器的效率。

当容量小于1KW 时，η在0.8~0.9之间取值，此处取η=0.8。

()111U 3P 1.2~1.1I = 式中：1.1～1.2——考虑变压器励磁电流分量的经验系数。

1U ——初级绕组相电压有效值。

3． 确定变压器磁芯截面积S 和选用硅钢片尺寸：变压器磁芯材料选用硅钢片，磁芯形状选用E 型。

1P K S =式中：K ——经验系数，其大小与变压器的功率有关，功率越大，K 越小，此处取 1.35K =。

根据变压器磁芯截面积S 查相关技术手册，即可确定硅钢片尺寸。

4．计算初、次级绕组的匝数1W 、2W ：由电磁感应定律可知，每匝线圈上产生的感应电动势为：S fwB 4.44Φf 4.44E m m ==ω式中： f ——频率，此处为50Hz 。

m B ——磁芯磁感应强度。

m B 的大小与采用材料有关，对于一般硅钢片，取T 8.0G S 8000B m ==。

初级绕组匝数为： SfB 4.44U E U W m 111== 整流变压器是Y -∆型联结方式，为了保证初、次级绕组绕组相电压均为220V ，则匝数比应满足：13W W 21= 次级绕组匝数为： 12W 31W =5．计算初、次级绕组的导线截面积q 及选用导线： 导线截面积：2mm jI q = 式中：j ——电流密度，按长期工作制考虑，取2mm A/2.5j =。

根据导线实际截面积q 查相关技术手册，即可确定初、次级绕组的导线型号。

NOTE ：初、次级绕组的导线截面积应分别计算。

变压器输出功率怎么算变压器设计和计算是比较复杂的，小型和大型的计算不一样，硅钢片质量好坏也不一样，好的磁通密度B在10000高斯以上，差的硅钢片B只有6000高斯。

根据硅钢片型号不一样，每伏匝数也就不一样，。

按你给的数据，这个变压器功率是50W小型变压器，次级电流为功率除电压=2.94 可以算为3A。

功率是按截面积计算的。

第一步：变压器的功率 = 输出电压* 输出电流（如果有多组就每组功率相加）得到的结果要除以变压器的效率，否则输出功率不足。

100W以下除0.75，100W-300W除0.9，300W以上除0.95.事实上变压器的骨架不一定很合适计算结果，所以这只是要设计变压器的功率，比如一个变压器它的输入220V，输出是12V 8A，那么它的需要的功率是12*8/0.75=128W，后面的例子以此参数为例（市售的产品一般不会取理论上的值，因为它们考虑的更多是成本，所以它们选的功率不会大这么多）第二步：决定需要的铁芯面积；需要的铁芯面积=1.25变压器的功率。

单位为平方厘米。

上例的铁芯面积是1.25*128=14.142=14.2平方厘米第三步：选择骨架，铁芯面积就是铁芯的长除以3（得到的数就是舌宽，就是中间那片的宽度），再乘以铁芯要叠的厚度，如上例它应该选择86*50或86*53的骨架，从成本考虑选86*50，它的面积是8.6/3*5=14.333，由于五金件的误差，真实的面积大约是14.0。

这个才是真实的铁芯面积第四步：计算每V电压需要的匝数，公式100000000÷4.44*电源频率*铁芯面积*铁芯最大磁感应强度当电源电压为50Hz时（中国大陆），代入以上公式，得到以下公式;450000÷铁芯面积*铁芯最大磁感应强度铁芯最大磁感应强度一般取10000—14000（高斯）之间，质量好的取14000-12000，一般的取10000-12000，个人一般取中间12000，这个取值直接影响到匝数，取值大了变压器损耗也大，小了线又要多，就要在成本和损耗中折中选择第五步;选择线径，线径很多电工书里都会有一个表注明是4.5A或2.5A的电流密度时电线可以通过的电流，一般生产时绕线机可能不是绕得很理想，所以如果选择2.5A的电流密度，大部分绕不下所有的线，所以如果是生产就要在2.5—4.5A的电流密度范围内选择，通常要试制样品才能选择最合适的，在成本上考虑就用小些的，效果上考虑就用粗些的。

磁性器件中磁芯的选用及设计开关电源中使用的磁性器件较多，其中常用的软磁器件有：作为开关电源核心器件的主变压器(高频功率变压器)、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。

不同的器件对材料的性能要求各不相同，如表所示为各种不同器件对磁性材料的性能要求。

(一)、高频功率变压器变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。

变压器的设计公式如下：P=K*f*N*B*S*I×10-6T=hc*Pc+hW*PW其中，P为电功率;K为与波形有关的系数;f为频率;N为匝数;S为铁芯面积;B为工作磁感;I为电流;T为温升;Pc为铁损;PW为铜损;hc和hW为由实验确定的系数。

由以上公式可以看出：高的工作磁感B可以得到大的输出功率或减少体积重量。

但B值的增加受到材料的Bs值的限制。

而频率f可以提高几个数量级，从而有可能使体积重量显著减小。

而低的铁芯损耗可以降低温升，温升反过来又影响使用频率和工作磁感的选取。

一般来说，开关电源对材料的主要要求是：尽量低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导率、足够高的居里温度和好的温度稳定性，有些用途要求较高的矩形比，对应力等不敏感、稳定性好，价格低。

单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料磁性的要求有别于前述主变压器。

它实际上是一只单端脉冲变压器，因而要求具有大的B=Bm-Br，即磁感Bm和剩磁Br之差要大;同时要求高的脉冲磁导率。

特别是对于单端反激式开关主变压器，或称储能变压器，要考虑储能要求。

线圈储能的多少取决于两个因素：一个是材料的工作磁感Bm值或电感量L，另一个是工作磁场Hm或工作电流I，储能W=1/2LI2。

这就要求材料有足够高的Bs值和合适的磁导率，常为宽恒导磁材料。

对于工作在±Bm 之间的变压器来说，要求其磁滞回线的面积，特别是在高频下的回线面积要小，同时为降低空载损耗、减小励磁电流，应有高磁导率，最合适的为封闭式环形铁芯，其磁滞回线见图所示，这种铁芯用于双端或全桥式工作状态的器件中。

变压器输出功率与磁芯尺寸的关系发布者：admin 发布时间：2012-4-20 阅读：64次要使变压器输出更大的功率，我们希望在电压一定的情况下，圈数要尽可能的少、导线尽可能的粗。

这样才有利于提供较大的电流，输出更大的功率。

前者需要较大的磁芯截面积，后者需要较大的磁芯窗口面积。

因此要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行。

变压器初级绕组的圈数可用下式来算：N = k *10^5 * U /(f *Ae* Bmax )k 为最大导通时间与周期之比，通常取k=0.4；U 是初级绕组输入电压（V），（近似等于直流输入电压)；f 是变压器的工作频率（KHZ）；Ae 是磁芯的截面积（cm2）；Bmax 是允许的磁通密度最大变化幅度（G）因此，在一定电压下，增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax，都有利于减少圈数，提高输出功率。

但是，磁芯的损耗（铁损）是按Bmax的2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的，Bmax还受磁芯饱和的限制。

因此，提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的。

大多数适合做开关电源的铁氧体磁芯频率通常限制在10-50KHZ以内，Bmax限制在2000G （高斯）以内，一般取Bmax=1600G较为合适。

因此，功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制。

但必须明确的是，这种控制关系是间接的而不是直接的，Ae加大和f提高只是表示对同样的电压，允许绕的圈数更少，只有实际把圈数减少了才能提高功率。

如果在同样材料的一个大磁芯和一个小磁芯上，用一样的导线绕同样的圈数，对同样的输入电压输出功率是基本相同的。

同样，如果一个做好的变压器，仅仅靠改变工作频率，也是不会使输出功率提高的。

联想到楼主张伟明的问题，因为变压器已经做好，所以我建议提高输入电压来提高功率；如果从变压器入手的话，可以尝试把导线适当加粗，同时把频率提高一些，以允许圈数能有所减少，这样就可加大输出功率。

1、根据变压器的用途确定磁芯的类别:功率磁芯或高导磁芯. 功率磁芯主要做变压器-传输功率.不同形状磁芯适用变压器类型:EE功率磁芯、EEL功率磁芯、EF功率磁芯:功率传输变压器开关电源变压器宽频及脉冲变压器电源转换变压器主要材质:TP3,TP4EI功率磁芯:通讯设备用变压器电源转换变压器各种扼流圈主要材质:TP3,TP4EC功率磁芯、ETD功率磁芯:开关电源变压器电子镇流器脉冲变压器主要材质:TP3,TP4EFD功率磁芯、EPC功率磁芯:小体积、大功率开关电源变压器高周波开关电源变压器通讯设备用滤波电感器高触发变压器背光源主要材质:TP3,TP4PQ功率磁芯:功率传输变压器开关电源变压器滤波电感器宽频及脉冲变压器转换电源变压器主要材质:TP3,TP4RM功率磁芯:宽带变压器电源转换变压器开关电源变压器电感器载波频率滤波器高稳定性滤波器主要材质:TP3,TP4GU功率磁芯:通讯中可调LC滤波器电源转换变压器载波频率滤波器高稳定性滤波器电子钟表升压线圈主要材质:TP3,TP4高导磁芯主要用于滤波器-波形整理,消除杂波使视频清晰或音频保真主要磁芯类型:EE型高导磁芯EEL型高导磁芯EI型高导磁芯EF型高导磁芯EP型高导磁芯UU型高导磁芯ET型高导磁芯FT型高导磁芯GU型高导磁芯RM型高导磁芯T型高导磁芯2、根据工作频率,功率大小,电感量大小及安装空间确定磁芯尺寸:TP3材质适用工作频率范围:功耗温度系数为负值,即温度升高,功耗呈下降趋势,中心工作频率25KHz-200KHz TP4材质适用工作频率范围:中心工作频率100KHz-300KHzTH7、TH10、TH12材质适用工作频率范围:中心工作频率小于150KHz功率大小:小于5w可使用的磁芯:ER9.5, ER11.5, EE8.3, EE10, EE13, RM4, GU11, EP7,EP10,UI9.8,URS75-10W可使用的磁芯:ER20, EE19, RM5, GU14, EFD15, EI22, EPC13, EF16,EP13,UI11.510-20W可使用的磁芯:ER25, EE20,EE25,RM6,GU18,EPC17,EF2020-50W可使用的磁芯:ER28,ETD28,EI28,EE28,EE30,EF25,RM8,GU22,PQ20,EPC19,EFD2050-100W可使用的磁芯:ER35,ETD34,EE35,EI35,EF30,RM10,GU30,PQ26,EPC25,EFD25100-200W可使用的磁芯:ER40,ER42,ETD39,EI40,RM12,GU36,PQ32,EFD30200-500W可使用的磁芯:ER49,ETD49,EC53,EE42,EE55,EI50,RM14,GU42,PQ35,PQ40,UU66大于500W可使用的磁芯:ER70,ETD59,EE65,EE85,GU59,PQ50,UU80,UU93滤波器电感量大小:绕线线径小于0.6mm时,线径影响可忽略AL=(L/N2)*1000000 (所需感量系数=滤波器成品电感量/绕线匝数的平方)AL:单位为nH/N2L: 单位为mH可根据上式计算AL值,确定材质注意:高导磁芯制做的变压器浸油后电感量会降低,幅度约5%,而且员工操作会有偏差1%,所以需考虑足够余量,避免出现不良产品.各种高导磁芯的AL值范围大体如下:(我司材质TH7-TH15)UU型磁芯:1300-6000(UU9.8,UU10.5,UU16,UU30)EP型磁芯:5000-12000(EP7,EP10,EP13,EP17)ET,FT型磁芯:1500-9000(FT20,ET20,ET24,ET28,ET35)EE型磁芯:1500-13000(EE5,EE8.3,EE10,EE13,EE16,EE19,EE25,EEL16,EEL19)。

开关电源使用的磁性器件中磁芯的选用及设计开关电源中使用的磁性器件较多，其中常用的软磁器件有：作为开关电源核心器件的主变压器(高频功率变压器)、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。

不同的器件对材料的性能要求各不相同。

 (一)、高频功率变压器 变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。

变压器的设计公式如下： P=KfNBSI×10-6T=hcPc+hWPW 其中，P为电功率;K为与波形有关的系数;f为频率;N为匝数;S为铁芯面积; B为工作磁感;I为电流;T为温升;Pc为铁损;PW为铜损;hc和hW为由实验确定的系数。

 由以上公式可以看出：高的工作磁感B可以得到大的输出功率或减少体积重量。

但B值的增加受到材料的Bs值的限制。

而频率f可以提高几个数量级，从而有可能使体积重量显着减小。

而低的铁芯损耗可以降低温升，温升反过来又影响使用频率和工作磁感的选取。

一般来说，开关电源对材料的主要要求是：尽量低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导率、足够高的居里温度和好的温度稳定性，有些用途要求较高的矩形比，对应力等不敏感、稳定性好，价格低。

单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料磁性的要求有别于前述主变压器。

它实际上是一只单端脉冲变压器，因而要求具有大的B=Bm-Br，即磁感Bm和剩磁Br之差要大; 同时要求高的脉冲磁导率。

特别是对于单端反激式开关主变压器，或称储能变压器，要考虑储能要求。

 线圈储能的多少取决于两个因素：一个是材料的工作磁感Bm值或电感量L，另一个是工作磁场Hm或工作电流I，储能W=1/2LI2。

这就要求材料有。

正激变换器中变压器的设计1引言电力电子技术中，高频开关电源的设计主要分为两部分，一是电路部分的设计，二是磁路部分的设计。

相对电路部分的设计而言，磁路部分的设计要复杂得多。

磁路部分的设计，不但要求设计者拥有全面的理论知识，而且要有丰富的实践经验。

在磁路部分设计完毕后，还必须放到实际电路中验证其性能。

由此可见，在高频开关电源的设计中，真正难以把握的是磁路部分的设计。

高频开关电源的磁性元件主要包括变压器、电感器。

为此，本文将对高频开关电源变压器的设计，特别是正激变换器中变压器的设计，给出详细的分析，并设计出一个用于输入48V(36～72V)，输出、20A的正激变换器的高频开关电源变压器。

2正激变换器中变压器的设计方法正激变换器是最简单的隔离降压式DC/DC变换器，其输出端的LC滤波器非常适合输出大电流，可以有效抑制输出电压纹波。

所以，在所有的隔离DC/DC变换器中，正激变换器成为低电压大电流功率变换器的首选拓扑结构。

但是，正激变换器必须进行磁复位，以确保励磁磁通在每一个开关周期开始时处于初始值。

正激变换器的复位方式很多，包括第三绕组复位、RCD复位[1,2]、有源箝位复位[3]、LCD无损复位[4,5]以及谐振复位[6]等，其中最常见的磁复位方式是第三绕组复位。

本文设计的高频开关电源变压器采用第三绕组复位，拓扑结构如图1所示。

开关电源变压器是高频开关电源的核心元件，其作用有三：磁能转换、电压变换和绝缘隔离。

在开关管的作用下，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，输出所需要的电压，将输入功率传递到负载。

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，而且还会影响到高频开关电源的技术性能和可靠性。

所以在设计和制作时，对磁芯材料的选择，磁芯与线圈的结构，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线中流动的趋肤效应。

变压器输出功率和磁芯尺寸的关系要使变压器输出更大的功率，我们希望在电压一定的情况下，圈数要尽可能的少、导线尽可能的粗。

这样才有利于提供较大的电流，输出更大的功率。

前者需要较大的磁芯截面积，后者要求较大的磁芯窗口面积。

因此要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行。

变压器初级绕组的圈数可用下式来算：N=k*10^5*U/(f*Ae*Bmax)k为最大导通时间与周期之比，通常取k=0.4；U是初级绕组输入电压（V），（近似等于直流输入电压)；f是变压器的工作频率（KHZ）；Ae是磁芯的截面积（cm2）；Bmax是允许的磁通密度最大变化幅度（G）。

因此，在一定电压下，增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax，都有利于减少圈数，提高输出功率。

但是，磁芯的损耗（铁损）是按Bmax的2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的，Bmax还受磁芯饱和的限制。

因此，提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的。

大多数适合做开关电源的铁氧体磁芯频率通常限制在10-50KHZ以内，Bmax限制在2000G（高斯）以内，一般取Bmax=1600G 较为合适。

因此，功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制。

但必须明确的是，这种控制关系是间接的而不是直接的，Ae加大和f提高只是表示对同样的电压，允许绕的圈数更少，只有实际把圈数减少了才能提高功率。

如果在同样材料的一个大磁芯和一个小磁芯上，用一样的导线绕同样的圈数，对同样的输入电压输出功率是基本相同的。

同样，如果一个做好的变压器，仅仅靠改变工作频率，也是不会使输出功率提高的。

如果从变压器入手的话，可以尝试把导线适当加粗，同时把频率提高一些，以允许圈数能有所减少，这样就可加大输出功率。

导线加粗受到磁芯窗口面积Ac限制。

用截面积为Ad的导线绕N圈，占用的窗口面积为：Awc=N*Ad=k*10^5*U*Ad/(f*Ae*Bmax)设，初级绕组窗口占用系数为Sn=Awc/Ac，Ad用电流I（有效值）和允许的电流密度J表示为Ad=I/J/100，（Ad-平方厘米，I-A有效值，J-A/平方毫米）则上式可写成：Ac*Sn=k*U*I*10^3/(f*Ae*Bmax*J)或，U*I=Sn*Bmax*J*f*Ae*Ac*10^-3/k因为输入功率等于输入电压U与电流平均值k*Ip的乘积，而电流有效值I与峰值Ip 的关系为Ip=1.58*I，所以输入功率Pi=1.58*k*U*I=1.58*Sn*Bmax*J*f *Ae*Ac*10^-3再乘上效率Ef就得到最大输出功率的表达式Po=1.58*Ef*Sn*Bmax*J*f*Ae*Ac*10^-3可见，功率除了和上面那些有利于圈数减少的因素成正比之外，还与允许导线加粗的Ac、Sn以及电流密度J成正比。