高频变压器设计,高频变压器设计与参数设计

('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（160~242V），窄限范围；（85~265V），宽限范围。整流后直流电压=1.4（224~338V）窄限范围；=1.4（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）初级峰值电流集电极电压上升率(电流从0上升到集电极电流峰值作用时间)取公式中，：是最低直流输入电压，V；：变压器初级电感量，H；：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。经进一步简化，就可以得到变压器初级电流峰值为(2)初级电感量因为电感量(；)（3）关于最小占空比和最大占空比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，可选0.25以下；在输入电压比较低的情况下，如110VDC,可选0.45以下；；（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对于磁芯EI16~EI40,系数一般按0.1~0.15计算。为变压器磁芯的有效截面积，可从厂家技术说明书中选取；高频变压器的输入输出功率的平均值，效率。注：EI16--4W以下；EI22--8W以下；EI28--30W以下；EI30--40W以下；EI33--60W以下（5）变压器的匝数初级匝数计算：在磁芯的磁通通路中，空气隙处呈现出的磁阻最大，故存储在变压器-扼流圈中的大多数能量都存储在空气隙处。空气隙的长度由下式给出如果绕制变压器-扼流圈使用EE型或类似的磁芯，其中心柱的长度就是所开空气隙的长度。变压器-扼流圈的初级匝数可用下式进行计算经推导可得在公式中，：初级电感量，H；：变压器初级电流峰值，A；：磁芯的有效截面积，；：最大磁通密度,按TDKPC402K取1100GS(1T=104GS)次级匝数计算：次级输出电压进一步整理得；输出整流二极管压降按1V计算。（6）计算各绕组线径及线号在国际上，一般采用美国线规，查表选择绕组线径、线号和截面积。一般高频电源使用线号从39#到22#，根据温度、使用环境和开关频率,电流密度可从200c.m/A~400c.m/A。其中c.m为美国线规电流密度单位圆密尔，引用欧美国家常用的单位密耳，可写为（mil）。用它时对选择导线会简单些。所谓密耳是导线直径或薄板厚度的单位。1mil=0.001英寸。直径为1密耳的金属丝面积称为圆密耳，可写为（c.m）。A为1安培。二、实例计算给定条件：输入电压范围160~242VAC，频率50Hz，输出电压12V，2A；5V，2A；反馈绕组12V，0.2A；要求输出电压12V，2A的精度为5%；5V，2A的精度2%；纹波电压为150mV；开关频率100kHz。初级峰值电流计算：其中最大占空比取0.25；输入电压比例因子：其中20V是整流后直流纹波电压和整流桥压降；最小占空比当输入电压在224V~338V范围内变化，占空比的范围在0.167~0.25；初级电感量：磁芯的选择：查厂家技术说明书选EI30磁芯，有效截面积1.11。变压器初级匝数：变压器次级匝数：，取4圈；各绕组线径及线号：查表可得：AWG25标称直径0.46mm，双线并绕；：AWG24标称直径0.51mm，双线并绕；：AWG24标称直径0.51mm，双线并绕；：AWG30标称直径0.25mm。为减小漏感，初级分段绕，先绕21匝，然后绕、，再绕21匝，最后绕，次级采取拉稀均匀绕法，间距同初级平行一致。三、变压器漏感产生和解决方法在实际变压器中，如果初级磁通不全部耦合到次级，就产生漏感，漏感是一个寄生参数，以单端变换器为例，功率开关管由导通状态转变为断开时，漏感存储的能量就会释放，产生很大的尖峰电压。如果不加控制，就会造成电路器件的损坏和很大的电磁干扰。电路中可增加缓冲电路，有一个释放的回路，但首先在磁芯的选择、绕线结构和工艺上尽可能减少漏感。减少漏感的方法：1）、计算时减小初次级线圈匝数；2）、线圈之间的间隔越小，漏感越小。大变压器提倡“三明治绕法”，次级绕在中间，最后绕反馈圈，每层密度拉开，均匀分布。3）、选磁材时有条件选窗口高的磁材也就是说漏感的大小和初次级线圈耦合的松紧有关，同样的线圈减小层数，提高初次级耦合间隔，漏感就会减小。',)