高频高压变压器参数设计

单级PFC高频变压器设计及参数计算详解

由于LED照明电源要求：民用照明PF值必需大于0.7，商业照明必需大于0.9。对

于10~70W的LED驱动电源，一般采用单级PFC来设计。即节省空间又节约成本。接

下来我们来探讨一下单级PFC高频变压器设计。

以一个60W的实例来进行讲解：

输入条件：

电压范围：176~265Vac 50/60Hz

PF>0.95

THD<25%

效率ef〉0.87

输出条件：

输出电压：48V

输出电流：1.28A

第一步：选择ic 和磁芯：

Ic用士兰的SA7527，输出带准谐振，效率做到0.87应该没有问题。

按功率来选择磁芯，根据以下公式：

Po=100*Fs*Ve

Po：输出功率；100：常数；Fs：开关频率；Ve：磁芯体积。

在这里，Po=Vo*Io=48*1.28=61.44；工作频率选择：50000Hz；则：

Ve=Po/（100*50000）

=61.4/（100*50000）=12280 mmm

PQ3230的Ve值为：11970.00mmm，这里由于是调频方式工作。完全可以满足需求。

可以代入公式去看看实际

需要的工作频率为：51295Hz。

第二步：计算初级电感量。

最小直流输入电压：VDmin=176*1.414=249V。

最大直流输入电压：VDmax=265*1.414=375V。

最大输入功率：Pinmax=Po/ef=61.4/0.9=68.3W（设计变压器时稍微取得比总效

率高一点）。

最大占空比的选择: 宽电压一般选择小于0.5，窄电压一般选择在0.3左右。考虑

到MOS管的耐压，一般不要

选择大于0.5 ，220V供电时选择0.3比较合适。在这里选择：Dmax=0.327。

最大输入电流: Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39 A

最大输入峰值电流：Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A

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。

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变压器参数解读

变压器是一种静止的电气设备，属于一种旋转速度为零的电机。电力变压器在系统中工作时，可将电能由它的一次侧经电磁能量的转换传输到二次侧，同时根据输配电的需要将电压升高或降低。故它在电能的生产输送和分配使用的全过程中，作用十分重要。整个电力系统中，变压器的容量通常约为发电机容量的3倍以上。

（一）变压器的型号

变压器的型号分两部分，前部分由汉语拼音字母组成，代表变压器的类别、结构特征和用途，后一部分由数字组成，表示产品的容量（kVA）和高压侧绕组电压（kV）等级。

汉语拼音字母含义如下：

第1部分表示相数：D—单相（或强迫导向），S—三相。

第2部分表示冷却方式：J—油浸自冷，F—油浸风冷，FP—强迫油循环风冷，SP—强迫油循环水冷。

第3部分表示电压级数：S—三级电压，无S表示两级电压。

其他：O—全绝缘，L—铝线圈或防雷，O—自耦（在首位时表示降压自耦，在末位时表示升压自耦），Z—有载调压，TH—湿热带（防护类型代号），TA—干热带（防护类型代号）。

（二）额定容量（SN）

额定容量是制造厂所规定的在额定工作状态（即在额定电压、额定频率、额定使用条件下的工作状态）下变压器输出的视在功率的保证值，以SN表示。 2 / 4

额定容量通常是指高压绕组的容量，当变压器容量因冷却方式而变更时，则额定容量是指它的最大容量。

（三）额定电流（I1、I2）

变压器一、二次额定电流是指在额定电压和额定环境温度下使变压器各部分不超温的一、二次绕组长期允许通过的线电流，单位以A表示。

（四）额定电压（UN）

变压器的额定电压就是各绕组的额定电压，是指额定施加的或空载时产生的电压。一次额定电压U1N是指接到变压器一次绕组端点的额定电压值；二次额定电压U2N是指当一次绕组所接的电压为额定值、分接开关放在额定分触头位置上，变压器空载时二次绕组的电压（单位为V或kV）。三相变压器的额定电压指的均是线电压。

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。