小功率单相电源变压器的设计

单端反激式开关电源中变压器的设计变压器作为单端反激式开关电源中的关键部件，在一定时间内具有不变的变换特性，因此具有较强的可靠性。

变压器的设计方案的选择对单端反激式开关电源的工作稳定性和效率都有很大的影响，因此变压器的设计步骤和要求都需要非常精细地考虑。

一、变压器设计步骤1、选择基本参数：在变压器设计中，首先要根据单端反激式开关电源的功率、输入电压、输出电压、铁芯材料、匝数及其他参数等，确定变压器的基本参数。

2、磁材和匝组设计：根据变压器的基本参数，确定变压器的磁芯材料，以及计算求出的空心铁芯的尺寸，以此作为变压器的磁材和匝组设计的参考。

3、选择变压器结构形式：根据变压器的功率大小，以及其应用环境的实际情况，选择工作最稳定的变压器结构形式。

4、绕组设计：针对上述选择的变压器结构形式，根据变压器的基本参数，选择合适的绕组几何参数，并根据电流要求以及其他条件，采用不同的工艺技术完成绕组的设计。

5、振荡线圈设计：由于单端反激式开关电源较复杂，为了实现对电压幅值、相位和线性度的控制，可能要设计振荡线圈。

因此，在实际的设计中，需要根据电路的实际要求，进行振荡线圈的合理设计。

1、电气特性要求：变压器的电气特性包括变换率、耐压要求、绝缘耐压要求、额定功率、工频噪声。

变压器应能满足额定电压比、额定电流、绝缘耐压、额定功率等要求，而且应保持满足所需的线性度要求，并具有良好的耐辐射和抗干扰能力。

2、机械特性要求：机械特性包括尺寸、外形和结构特性。

变压器的结构特性要求包括安装大小、安装方式、绝缘要求、电正性要求等，并要求可以长时间稳定的运行，在正常工作情况下，满足高强度，无变形。

3、热效应要求：在变压器设计中还应考虑高效率、低损耗要求，其中尤其需要考虑到热效应。

热效应要求变压器的绝缘材料具有高的热稳定性；并且磁芯的结构设计要考虑到磁芯材料的热导性和热抗性；另外，还要考虑到电磁绕组材料的空气隙、绕组物理结构等造成的损耗，以确保变压器的热效应稳定可靠。

电源变压器的封装与结构设计随着科技的发展，电子设备在我们日常生活中的应用越来越广泛。

而电源变压器则扮演着将电能转化为适用于不同电子设备的电压的关键角色。

在本文中，我们将讨论电源变压器的封装与结构设计，以满足不同应用需求的要求。

首先，我们将探讨电源变压器的封装设计。

电源变压器的封装设计涉及到外壳材料、尺寸、散热、安全等方面的考虑。

在选择外壳材料时，我们应该考虑到材料的导热性、绝缘性以及机械性能。

常用的材料包括塑料、金属和陶瓷。

塑料具有良好的绝缘性能和成本优势，但其导热性较差，需要采取散热设计以防止变压器过热。

金属外壳具有较好的导热性能，能够有效散发变压器产生的热量，但金属外壳对于电磁屏蔽的效果较差。

陶瓷材料则具有良好的导热性能和绝缘性能，但成本较高。

尺寸是电源变压器封装设计的关键考虑因素之一。

尺寸的选择应根据具体应用的空间限制和功率需求进行。

过大的尺寸会造成电源变压器的浪费，而过小的尺寸则可能导致发热过大，影响变压器的工作效率和寿命。

因此，恰当选择尺寸是确保电源变压器性能的重要步骤。

散热是电源变压器封装设计中需要特别注意的问题之一。

电源变压器在工作过程中会产生一定的热量，如果不能有效地散热，会导致温度升高，从而影响电源变压器的性能和寿命。

因此，在封装设计中应该合理设置散热结构，如散热孔、散热片等，以提高散热效果。

安全性是电源变压器封装设计的一个重要考虑因素。

电源变压器一般工作在较高电压下，因此，封装设计需要保证用户的安全。

一种常见的做法是采用绝缘材料进行外壳设计，以确保电源变压器与其他电路之间的隔离。

此外，应采用适当的安全措施，如过流保护、过热保护等，以有效预防潜在风险。

接下来，我们将探讨电源变压器的结构设计。

电源变压器的结构设计涉及到线圈的绕制方式、磁芯材料和连接方式等方面的问题。

线圈的绕制方式对电源变压器的性能有很大的影响。

常见的绕制方式包括平整式绕制和层式绕制。

平整式绕制可以减少线圈的交叉，降低电阻和损耗，提高电源变压器的效率。

教案正页序号2教案附页2、小型变压器的设计四、课题所需的相（一）自耦变压器1、单相自耦变压器2、三相自耦变压器自压仅降压，只要入、输出对下，就变成压器。

入低压侧，这是很不安全的，所以低压侧应有防止过电压的保护措施。

2)如果在自耦变压器的输入端把相线和零线接反，虽然二次侧输出电压大小不变，仍可正常工作，但这时输出“零线”已经为“高电位”，是非常危险的。

（3）. 自耦变压器输出功率S2=U2I2=U2(I+I1)=U2 I +U2I1=S’2+S’’2S’2为绕组之间电磁感应传递的能量，而S’’2为电路直接从一次侧传递的能量。

从U2I1= S’’2可导出：S’’2=S2/K通常，自耦变压器变比K=1.2~2的状态下，优点明显。

（二）仪用互感器1、电流互感器工作原理电流互感器结构上与普通双绕组变压器相似，也有铁心和一次侧、二次侧绕组，但它的一次侧绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗。

电流互感器的二次侧绕组匝数较多，它与电流表或功率表的电流线圈串联成为闭合电路，由于这些线圈的阻抗都很小，所以二次侧近似于短路状态。

由于二次侧近似于短路，所以互感器的一次侧的电压也几乎为零，因为主磁通正比于一次侧输入电压，总磁势为零。

2、电压互感器工作原理路中，流电流，被电压互感器的原理和普通降压变压器是完全一样的，不同的是它的变压比更准确；电压互感器的一次侧接有高电压，而二次侧接有电压表或其他仪表(如功率表、电能表等)的电压线圈。

因为这些负载的阻抗都很大，电压互感器近似运行在二次侧开路的空载状态， U2为二次侧电压表上的读数，只要乘变比K就是一次侧的高压电压值。

仪用互感器的结构和使用注意事项比较比较内容电流互感器电压互感器结构一次绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗，串联在被测的电路中; 二次绕组匝数较多，二次侧近似于短路状态。

运行中二次侧不得开路。

一次侧接有高电压，而二次侧近似开路状态，运行中，二次侧不能短路。

左右(即电弧上电压)。

MAX13256变压器计算方法MAX13256是MAXIM公司为方便终端客户灵活设计低功率隔离电源而推出的一款桥式整流模式控制器。

设计理念基于将DC电压全桥整流为AC，再通过变压器偶合到副边，再通过桥式整流成DC。

整个电路拓扑简洁，效率高（90%以上），可使能，可同步，隔离耐压级别灵活设计。

由于是定电压输出（变压器匝比决定输入输出关系，在高精度应用场合，需要在终端加一级LDO）可以将MAX13256的整体电路等效为如下电路：1．计算变压器匝比如果不考虑整流管压降，以及半波过程中电压上升和下降的斜率，理想状态下：V1/V2= Ø; 其中Ø=变压器匝比。

但是由于存在整流管压降，以及整流过程中电压上升和下降的斜率，导致即使1：1的变压器匝比，常规应用的输出也会比输入低1V左右（评估板实验数据是1.2V）。

这里的误差因素如下（设为ɑ）：1）整流管导通压降--- 查整流管手册2）整流过程中电压上升和下降存在斜率（对应每个周期的电压建立时间），导致电压会偏低--- 需要根据面积算一下。

3）变压器饶制时，圈数无法严格保证是整圈（所以在变压器的效率和体积允许的前提下，圈数越多，匝比精度越好）。

典型高精度应用匝比计算（如上所述，V1/(V2+ɑ)= Ø）。

24V转3.3V需要考虑预留1.5V的压降给LDO，也就是考虑V2=3.3V+1.5V = 4.8V。

ɑ取1.2。

Ø = V1/(V2+ɑ) = 4:124V转12V需要考虑预留3V的压降给LDO(电压越高，LDO需要的压降越大)，也就是考虑V2=12V+3V = 15V。

ɑ取1.2。

Ø = V1/(V2+ɑ) = 1.48 ≈1.5 ; 也就是3:224V转5V需要考虑预留2V的压降给LDO(电压越高，LDO需要的压降越大)，也就是考虑V2=5V+2V = 15V。

ɑ取1.2。

Ø = V1/(V2+ɑ) = 2.92 ≈3 ; 也就是3:12．计算变压器线径：3. 变压器圈数（不用留气隙，电感量不是强制指标）全桥式变压器开关电源的工作原理与推挽式变压器开关电源的工作原理是非常接近的，只是变压器的激励方式与工作电源的接入方式有点不同；因此，用于计算推挽式变压器开关电源变压器初级线圈N1绕组匝数的数学表达式，同样可以用于全桥式变压器开关电源变压器初级线圈N1绕组匝数的计算。

RCC变换器的核心设计就是开关变压器的设计，许多书上都有介绍，但是不太实际，讲得比较繁琐和抽象，此章我也会先讲理论，再讲如何简化开关变压器的设计，使设计更贴近现实。

第一节开关变压器的设计理论下面我们以输出功率为5瓦以下的开关电源为例，讲解一下开关变压器的设计。

1电气要求：1．输入电压：AC90-264V/50-60HZ2．输出电压：5±0.2V3．输出电流：1A2设计流程介绍：2.1线路图如下：说明：W1，W3是做屏蔽用的，对EMI 有作用；Np 是初级线圈(主线圈)；Nb 是辅助线圈；Ns 次级线圈（二次侧圈数）。

2.2变压器计算:2.2.1变压器的参数说明:依据变压器计算公式Gauss x Aex Np Ip x Lp B 100(max)= B(max)=铁心饱合的磁通密度(Gauss) Lp =一次侧电感值(uH) Ip =一次侧峰值电流(A) Np =一次侧(主线圈)圈数 Ae =铁心截面积(cm 2)B(max)依铁心的材质及本身的温度来决定，以浙江东磁公司的DMR40为例，100℃时的B(max)为4000Gauss ，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3600Gauss 之间，若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000Gauss 左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以做较大瓦数的Power 。

2.2.2决定占空比:由以下公式可决定占空比，占空比的设计一般以50%为基准，占空比若超过50%易导致振荡的发生。

xDVin D x V Vo Np Ns D (min))1()(-+= N S =二次侧圈数N P =一次侧圈数Vo =输出电压V D =二极管顺向电压Vin(min)=滤波电容上的最小电压值D =占空比2.2.3决定Pout ，Ip ，Lp ，Nps ，Np ，Ns 值:Pout=V2x Iout x 120%V2=Vout +Vd +Vt ηx D x Vin Poutp I (min)1=因为I1p 是峰峰值，如下图：所以611pI prms I =Lp=T x Pout x Ton x Ton x Vin x Vin 2η简化后Lp=prmsI Tonx Vin 1=Nps xD Vin D x V Vo D (min))1()(-+610max Ae 11x B x p L x prms I x NpsNs >=Ip =一次侧峰值电流I1p =一次侧尖峰电流值Pout =输出瓦数Vd=开关二级关的正向压降一般为0.55VVt=输出滤波线圈的压降，一般取0.2V=η开关变压器的转换效率 =f PWM 震荡频率Nps 次级与初级的匝比Np 初级线圈圈数，Ns 次级线圈圈数2.2.4决定变压器线径及线数:当变压器决定后，变压器的Bobbin 即可决定，依据Bobbin 的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm 2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。

变压器设计原理pdf随着科技的不断发展，变压器在我们的生活中扮演着重要的角色。

变压器可以将电能从一个电路传输到另一个电路中，而不会产生改变信号波形的影响。

对于想了解变压器设计原理的读者来说，本文将分步骤地阐述变压器设计的基本原理。

第一步：选定变压器的用途和性质在进行变压器设计之前，首先需要明确变压器的用途和性质。

变压器可以用于升压、降压、隔离和阻抗匹配等不同的应用。

因此，在选定变压器的用途和性质之前，需要考虑变压器所需变换的电压、电流、功率等参数。

第二步：确定变压器的类型和结构根据变压器的用途和性质，可以确定变压器的类型和结构。

变压器可分为两种类型：单相变压器和三相变压器。

单相变压器适用于小功率、单相电源和单相负载，而三相变压器适用于大功率、三相电源和三相负载。

变压器的结构包括核心、线圈、绕组和绝缘等部分。

根据不同的应用需求，还可以根据结构自行设计。

第三步：计算变压器参数在进行变压器设计之前，需要计算变压器的参数。

这些参数包括变压器的变比、绕组线圈数、匝数、磁通密度、变压器的容量等。

其中，变压器的变比是变压器的关键参数之一，它决定了输入电压和输出电压之间的比例。

因此，在计算变比时，需要根据所需的输入电压和输出电压进行合理的设计。

第四步：制作变压器并测试制作变压器时，需要根据之前计算的参数进行选择。

同时，还需要考虑变压器的绝缘等级和安全措施。

完成制作后，需要对变压器进行测试，以确保其符合设计要求和规格。

对变压器的测试项目包括空载测试和负载测试等。

结语在进行变压器的设计时，需要综合考虑变压器的用途、电气参数、结构以及生产成本等多方面因素。

本文介绍了变压器设计的基本步骤，希望能对读者们有所帮助。

《小功率电源变压器实用设计制作和修理》
作者:贝冠祺编著页数:356页出版社:人民邮电出版社出版日期:1995
主题词:电源变压器
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目录：
第四章电源变压器结构
8.5.2 改造为组合多路输出电源
8.5.3 改造为“安全”的电热毯和取暖用电源
《怎样计算和绕制小功率电源变压器》
作者:陈杰编著页数:123页出版社:人民邮电出版社出版日期:1990
简介:本书系统地讲述了小功率电源变压器的设计计算和绕制方法,以及常见故障的排除和翻修利用。

主题词:电源变压器(学科: 设计) 电源变压器(学科: 制作)
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目录：
第一章小功率电源变压器的基础知识
第一节小功率电源变压器的结构形式
第三节电源变压器的损耗和效率。

分享一种小功率开关电源变压器设计和制作
电源变压器在最近几年的发展和应用中，逐渐呈现出了专业性的特点，小功率的开关电源变压器设计和制作也更加符合民用要求。

在今天的方案分享中，我们将会为大家分享一种小功率的电源变压器设计和制作过程，方便工程师们进行参考借鉴。

 在今天的开关电源变压器方案分享中，我们将会通过一个企业民用的输入85~265V、输出5V，2A，开关频率是100kHz的小功率开关电源为例加以说明。

这种电源变压器的系统电路图如下图所示。

 小功率开关电源变压器系统电路图
 在了解了这种小功率的开关电源变压器系统电路设置后，首先要做的就是选定原边感应电压VOR，原边感应电压值直接决定了电源的占空比。

当变压器的开关管开通的时候，有公式I=Vs*Ton/L，其中参数Vs为原边输入电压，参数ton为开关开通时间，L为原边电感量。

而在开关管关断的时候，有公
式I=VOR*Toff/L，其中参数VOR为原边感应电压，即放电电压，Toff为开关管关断时间，L为电感量。

经过一个周期后，原边电感电流的值会回到原来的数值，因此该公式变为：VS*TON/L=VOR×TOFF/L，D来代替TON，用1-D来代替Toff，移项可得D=VOR/（VOR+VS），此即是最大占空比了。

则在该系统电路的实例中，该公式为D=80/（*80+90）=0.47。

 接下来的工作，是确定这种开关电源变压器的原边电流波形的参数。

原边电流波形的计算也同样是需要利用公式完成的，此时代入公式，即峰值电流*KRP*D+峰值电流*（1-KRP）×D，所以有电流平均值等于上式，解出来峰。