正激变换器磁性元件的设计
正激变换器磁复位原理
正激变换器磁复位原理正激变换器是一种常见的电力变换器，其工作原理是通过磁复位实现能量转换。
磁复位是指在变换器中通过周期性地改变磁场方向来实现能量传递和转换的过程。
在正激变换器中，主要有两个磁性元件：主磁感应线圈和辅助磁感应线圈。
主磁感应线圈是由一个绕组组成的，它与输入电源相连。
辅助磁感应线圈则是由另一个绕组组成的，它与输出负载相连。
这两个磁性元件之间通过一个铁芯连接起来。
在工作时，输入电源会给主磁感应线圈施加一定的电流，从而在铁芯中产生一个磁场。
由于铁芯的存在，磁场会集中在铁芯中，并进一步感应辅助磁感应线圈中的电流。
在正激变换器的工作周期中，输入电流会周期性地改变方向，从而使主磁感应线圈中的磁场方向也随之改变。
这样一来，磁场方向的变化会导致辅助磁感应线圈中的电流方向也发生变化。
通过这种方式，能量可以从输入电源传递到输出负载。
具体来说，当输入电流方向改变时，主磁感应线圈中的磁场也会随之改变。
这个变化的磁场会感应出一个反向的电动势，从而使辅助磁感应线圈中的电流方向发生变化。
这个变化的电流会通过输出负载，从而实现能量的传递。
通过周期性地改变磁场方向，正激变换器可以实现高效的能量转换。
这是因为在磁复位的过程中，能量可以在变换器的不同部分之间来回传递，从而最大限度地减少能量的损耗。
除了能量转换外，正激变换器还有一个重要的功能是实现电压和电流的调节。
通过改变输入电流的幅值和频率，可以调节输出负载上的电压和电流大小。
这使得正激变换器在不同的应用场景中具有很大的灵活性。
正激变换器通过磁复位实现能量的传递和转换。
通过周期性地改变磁场方向，能量可以在变换器的不同部分之间来回传递，从而实现高效的能量转换。
同时，正激变换器还可以实现电压和电流的调节，具有很大的灵活性。
这使得正激变换器成为了电力转换和调节的重要工具。
有源箝位正激式变换器磁性元件的优化设计
ＧＡ０ ｕ Ｊ ｎ，ＺＨＯＵ ｅ ｑ ，ＭＡ ｏ Ｗ ｎ． ｉ Ｈｇ
（ ｏ￣ ｅ ｆＥｅｔ ｃ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ， ｈ ｉｎ ｎ ｅ ｉ ， ａ ｇ ｈ ｕ ３ ０ ２ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｌ ｒ ａ ｇｎ ｅ ｎ Ｚ ｅ ａ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ Ｈ ｎ ｚｏ ０ ７ ｈｎ ） ｏ ｃｉ Ｅ ｉ ｊ ｖ ｓｙ １
图 １ 有 源 箝 位 正 激 式 变 换 器 主 电路 结 构
原边 采用 有源箝 位 结 构 ， 边 采用 自驱 动 同 步整 流 结 副 构 。下 面以 ４ ８Ｖ输 入 ， ． ／ ０Ａ输 出的变 换器 为例 ３ ３Ｖ ３
进行 分析设 计 。其 主要 指标 如下 ： 输入 ：８～ ６ Ｖ； 出 电压 ： ． 输 出 电流 ： ３ ７ 输 ３ ３Ｖ； ０～
‘
ｔｅ ｅｆｃｅ ｃ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅｆ ｃ ｆｔ ｅ ｇ ｐ ｐ ｓｔｏ ｎ ＡＣ ｒ ｓｓａ ｅｗｅ ｅｐｒ ｓ ｎ ｅ Ｂａｓ ｄ ｏ ｎ ｌｓ ｓｏ ｈ ｇ ｅｉ ｅｄ ｏ ｈ ｈ ｆ ｉｎ ｙ ｉ ｎ ｈ ｆｅ ｔｏ ｈ ａ ｏ ｉｉｎ ｏ ｅ ｉｔｎｃ ｒ ｅ ｅ ｔｄ． ｅ ｎ ａ ａｙ ｅ ｆｔ ｅ ｍａ ｎ ｔｃ ｆ ｌ ｆｔ ｅ ｉ
ｔｅ ｃｒ ｕｔｏ ｒｔｏ Ｔｈ ｅ ｉｎ ｒｑｕｒ ｍ ｅ ｓｏ ｇ ｔｃｉ ｄ ｔｎ ｅ ｉ ｉ ｒ ｎｓｏ ｍ ｅ ｈ ｉｃ ｉ ｐｅ ａｉｎ． ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｉｅ ｎｔ ｆｍａ ｎｅｉ ｎ ｕｃａ ｃ ｎ ｍａｎ ｔａ ｆｒ ｒ，ｔ ｅ ｉｆｕ ｎ ｅ ｏ ｅ ｋ ｇ ｎ ｃａ ｃ ｎ ｈ ｎ ｅ ｃ ｆｌａ ａ ｅｉ ｄｕ ｔｎ ｅ ｏ ｌ
压 器激磁 电感的设 计要 求 、 漏感对效率 的影响 ， 以及 气隙位 置对 电感 交流 电阻的影响 ， 分析 了磁 芯 窗 口 在
正激变换器磁性元件的设计
正激变换器磁性元件的设计第一部分：磁性元件的类型和基本原理变压器的基本原理是利用电磁感应的原理，在一个绕组中通过交流电产生的磁场感应到另一个绕组中，并将电能从输入端传递到输出端。
变压器的主要参数有变比、额定功率和损耗。
电感器也利用电磁感应的原理，但与变压器不同的是，电感器主要是利用自感效应而产生电能储存，并在需要时释放。
电感器的主要参数有电感值、电流能力和频率响应。
第二部分：正激变换器磁性元件的设计要求1.功率密度：功率密度指单位体积或单位重量的磁性元件所能承受的功率。
提高功率密度可以减小变压器和电感器的体积，同时保持其高效率和稳定性。
2.体积：正激变换器通常需要较小的体积，尤其在一些应用中，如手机充电器、电动汽车充电器等。
因此，设计磁性元件时需要追求尽可能小的体积。
3.效率：正激变换器的效率对于节能和降低损耗至关重要。
磁性元件的设计应该追求高效率，减小能量损耗，提高能量利用率。
4.成本：磁性元件的设计还要考虑成本因素。
在设计过程中，要找到平衡点，以确保磁性元件的性能符合要求，但同时又不引起过高的成本。
第三部分：磁性元件的具体设计步骤1.确定输入和输出电压/电流：根据具体应用需求，确定输入和输出的电压/电流。
2.计算变比或电感值：根据输入和输出的电压/电流，计算变比或电感值。
变比的计算可以根据功率守恒定律，通过功率关系计算得到；电感值的计算可以通过所需的电流和频率计算得到。
3.选择磁性材料：根据变比或电感值，选择合适的磁性材料。
常用的磁性材料有铁氧体、铁氧体软磁材料、铁氧体硬磁材料等。
选择合适的磁性材料可以提高变压器或电感器的性能。
4.计算磁路参数：根据选择的磁性材料，计算磁路参数。
磁路参数包括磁路长度、磁导率和横截面积等。
5.计算绕组匝数和线径：根据输入和输出的电压/电流、变比或电感值，计算变压器或电感器绕组的匝数和线径。
绕组的匝数和线径的选择直接影响磁性元件的性能和效率。
6.验算和优化：根据设计结果，进行验算和优化。
正激变换器磁设计 -回复
正激变换器磁设计-回复正激变换器磁设计是电力电子领域的重要研究方向之一，其在能源转换和电力供应中起到至关重要的作用。
本文将从基本原理、设计步骤、优化方法和实践案例等方面，逐步回答有关正激变换器磁设计的问题。
首先，我们需要了解正激变换器的基本原理。
正激变换器是通过磁场存储和释放能量来实现电力变换的装置。
它由输入电源、开关管、磁性元件、滤波元件和负载等组成。
其工作过程如下：当开关管导通时，输入电源的能量被储存在磁性元件中；而当开关管关断时，储存在磁性元件中的能量被释放到负载中，完成能量变换。
接下来，我们可以分步来进行正激变换器磁设计。
第一步，确定变换器的输入和输出参数。
输入参数包括输入电压、输入电流和输入频率；输出参数包括输出电压、输出电流和输出功率等。
这些参数是决定磁性元件尺寸和工作条件的基础。
第二步，选择适当的磁性元件。
磁性元件主要包括变压器和电感器。
变压器主要用于电压变换，电感器主要用于电流滤波。
选择合适的磁性元件需要考虑功率损耗、尺寸、效率和成本等因素。
第三步，计算和设计磁性元件的参数。
对于变压器，我们需要计算匝数比、磁路断面积和线圈电流等。
对于电感器，我们需要计算电感值和允许电流等。
这些参数的计算需要应用磁路分析和电磁学等基本原理。
第四步，优化设计。
通过参数的优化设计，我们可以提高正激变换器的效率、减小尺寸和成本等。
常用的优化方法包括改变磁路材料、调整线圈层数和改变磁路形状等。
最后，我们可以通过实践案例来验证磁设计的合理性和可行性。
通过实际制作和测试，我们可以评估设计的性能和特性，优化设计参数，并进行必要的调整和改进。
总结起来，正激变换器磁设计是一个复杂而关键的工作，需要深入理解基本原理、通过计算和分析来选择和设计磁性元件，并进行优化和实践验证。
随着电力电子技术的不断发展和创新，正激变换器磁设计将继续具有重要的研究和应用价值。
正激变换器中变压器的设计知识
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2.2V、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。
《正激变换器的设计》课件
总结词
正激变换器的特点是电路简单、可靠性高、成本低等，广泛 应用于开关电源、适配器、充电器等领域。
详细描述
正激变换器具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，因此 在开关电源、适配器、充电器等领域得到广泛应用。它能够 实现输入和输出电压的隔离和变压，同时具有较高的效率和 较低的损耗。
02 正激变换器的设计步骤
通过对电路参数和元件的优化选择， 可以进一步提高正激变换器的效率。
损耗
正激变换器的损耗主要包括开关损耗 、磁性元件损耗和导通损耗。这些损 耗应尽可能降低，以提高整体效率。
温升分析
温度
正激变换器在工作过程中会产生热量，导致温升 。过高的温度会影响变换器的性能和可靠性。
散热
为了控制温升，需要采取有效的散热措施，如自 然散热、强制风冷或液冷等。
选择合适的磁芯和绕组
磁芯材料
01
选择合适的磁芯材料，如铁氧体、硅钢等，以满足工作频率和
磁通密度的要求。
磁芯形状
02
根据实际需求选择合适的磁芯形状，如E型、EE型、罐型等。
绕组线径和匝数
03
根据输入输出电压和电流的大小，计算绕组的匝数和线径，以
确保变压器的电气性能。
计算变压器匝数和线径
匝数计算
根据输入输出电压和磁芯的磁通密度 ，计算绕组的匝数。
、安全认证的要求等方面的内容。
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电路组成
总结词
正激变换器的电路组成包括输入滤波器、开关管、变压器、输出整流器和输出 滤波器等部分。
详细描述
正激变换器的电路组成包括输入滤波器用于抑制电磁干扰，开关管用于控制能 量传输，变压器用于实现电压隔离和变压，输出整流器用于将交流电压转换为 直流电压，以及输出滤波器用于平滑输出电压。
正激变换器磁设计 -回复
正激变换器磁设计-回复什么是正激变换器磁设计？如何进行正激变换器磁设计？在进行正激变换器磁设计时所需注意的问题有哪些？本文将逐步回答这些问题，以帮助读者对正激变换器磁设计有更深入的了解。
正激变换器是一种广泛应用于电源领域的开关电源拓扑结构。
在正激变换器中，磁性元件——变压器和电感——是关键的元件。
它们的设计直接影响到正激变换器的性能和效率。
正激变换器磁设计的第一步是确定设计目标，包括输入电压范围、输出电压和电流、效率要求等。
这些目标将指导接下来的设计过程。
第二步是确定变压器参数。
这包括变压器的变比、主要磁通波形，以及变压器的工作模式（如连续导通模式或断续导通模式）等。
变压器的变比决定了输入和输出电压的比例，而磁通波形用于确定变压器的磁芯材料和工作频率。
在确定变压器参数后，第三步是设计变压器的磁芯。
磁芯的选择和设计既要满足所需的磁路特性，又要考虑成本和尺寸因素。
磁芯的材料决定了变压器的损耗和效率，而磁芯的形状和尺寸则影响到变压器的重量和体积。
第四步是设计变压器的绕组。
绕组的设计包括计算和选择导线的规格、绕组的层数和圈数等。
导线的选取要考虑到耐压、电阻和磁特性等因素。
同时，也需要考虑绕组的绝缘和散热问题。
完成这些设计步骤后，第五步是进行变压器的仿真和优化。
通过使用电磁仿真软件，可以评估和优化变压器的性能。
这包括变压器的电感、磁耦合系数、温度和损耗等参数。
需要注意的是，在进行正激变换器磁设计时，还需考虑以下问题：首先，需要选择合适的磁芯材料和磁芯形状。
不同的磁芯材料具有不同的磁特性和成本，因此需要根据设计要求进行权衡和选择。
同时，磁芯的形状也会影响到变压器的性能和制造成本。
其次，需要考虑磁芯的饱和和热耗散问题。
磁芯的饱和会导致变压器的效率下降和功率损耗增加，因此需要合理选择磁芯的尺寸和材料。
同时，磁芯的热耗散也需要考虑，特别是对于高功率和高温度应用。
另外，还需要注意绕组的分布、电感和互感等问题。
绕组的分布会影响到变压器的磁场分布和损耗分布，因此需要合理设计绕组的布局。
高频开关变换器中的磁性元件设计
高频开关变换器中的磁性元件设计摘要：鉴于常规的磁性元件设计方法存在局限性，不能全面反映其实际工作情况。
本文针对600W双管正激变换器中的高频变压器采用“Magnetics Designer”软件进行自行设计，给出了具体的设计方法和设计过程，并通过Pspice仿真验证其设计效果。
1、引言在高频开关变换器中磁性元件的应用非常广泛，主要有变压器和电感器两大类：当变压器用时，可起电气隔离、升降压及磁耦合传递能量等作用;当电感器用时，起到储存能量、平波与滤波等功能。
并且其性能的好坏对变换器的性能产生重要影响，特别对整个装置的效率、体积及重量起举足轻重的作用。
因此，磁性元件的设计是高频开关变换器设计中的重要环节。
高频开关变换器中的磁性元件设计，通常是根据铁芯的工作状态，合理选用铁芯材料，正确设计计算磁性元件的铁芯及绕组参数。
但由于磁性元件所涉及的参数太多，其工作状态不易透彻掌握，因此常规的设计方法不能全面反映其实际工作情况和考虑其它因素的影响，也就很难达到所需的性能指标和满足设计要求。
针对高频开关变换器中的磁性元件设计的重要性、必要性及其复杂性，笔者采用Intusoft公司的“Magnetics Designer”软件根据磁性元件的实际工作情况进行计算设计，获得较理想的效果。
本文首先介绍了磁性元件设计中应考虑、注意的一些问题，并针对600W 双管正激变换器中的高频变压器给出了具体的设计方法和设计过程，最后通过仿真加以验证。
2、磁性元件设计中应考虑的一些问题2.1 铁芯瞬态饱和在高频开关变换器启动瞬间，由于双倍磁通效应，其磁性元件的铁芯可能瞬态达到饱和，从而产生很大的浪涌电流，导致与磁性元件相连的开关器件损坏。
因此，为防止铁芯瞬态饱和，可采用的方法：一是把工作磁感应强度值减小，但这样会降低铁芯的利用率;二是增加软启动环节，启动时减小功率管的导通脉冲宽度，然后逐渐增大磁感应强度到稳态值。
2.2 绕组的漏感绕组的漏感对高频开关变换器产生很大的负面效应，影响其正常运行。
正激式变压器的设计2
變壓器磁化電流可由下式求得:I m = V IN*t on / L m = V IN*T S*D max / L m因為 V out = D max*V IN / n ( ∵U=－e=N*dψ/dt= N*Ae dB / dt=dφ/dt=Ldi/dt)而 V IN = n*V out / D max所以 I m = ∫0→t V IN*d t / L = n*T S*V out / L m則Ic之關系式可改寫為:I c= I p = I L / n+n*Ts*V out / L m若忽略磁化電流部分,原邊峰值電流Ic為:I c = I p = I L / n = 2P out / (η*V IN*D max)式中 I L=I o :負截電流 (A) ; P out: 輸出功率 P out=V o*I o (W)設η= 80%. D max=0.4. 則 I c = 6.2P out / V IN當Tr導通時間結束時,副邊峰值電流 Is 為:Is = I L+［ton*(Vs-Vo+Vf) / 2L］ V f: 二极管正向壓降.在能量轉換過程中,次級電流對磁芯起去磁作用,初級電流僅有很小一部分用來磁化磁芯.依據變壓器原理,次級在初級有反射電流I's.I's = Ns*Is / N p = Is/ n則 N p* I's= -Ns*Is如果激磁電感L m為常數,激磁電流I m線性增長,并等于原邊電流與反射電流之差:I m = V IN*ton / L m = I p-I's = (I p-Is*Ns) / N p磁化電流在導通時間結束時達到最大,當T r t off時,副邊感應電勢反向,二級體D2截止.Is=0, ton期間存儲在磁場中的激磁能量E R=(LI2m/ 2)在t off時應有釋放通路,且須保持與儲能時間相同.因為當正.負伏秒值相同時I m方才等于零,如此,复位時間t r為t r ≧ V IN*t on / E R ≒ N R*t on / N p式中N R為消磁繞組圈數.因為 N R=N p. 則 t r≒t on, 所以D max需低于50%第三節. Forward 變壓器設計方法.一. Forward Transfotmer 設計時之考慮因素:1. 鐵芯飽和問題.選用飽和磁通密度B s盡量高,剩余磁通B r盡量低的CORE,使其能承受大的磁場也就是大的電流,實現小體積大功率.2. 電壓的準位性.在多路輸出變壓器中,各繞組的伏特秒盡量保證一致,各繞組之電流密度應保持一致,使損耗有相同值.正激式变压器的设计.xls 2 / 10Lisc Oct.。
正激式变换器(正激开关电源)的设计实例
正激式变换器(正激开关电源)的设计实例作为功率变压器的一个设计实例，下面我们将设计正激式变换器中的变压器。
显然，这种变压器也不是用于我们的buck变换器中。
现在，我们考虑设计要求：输入电压为直流48V(简便起见，不需要考虑进线电压的波动范围)，输出电压为5V，功率100W，开关频率为250kHz，基本电路图如图所示。
容易得到，输出电流为100W／5V=20A。
这个电流值是比较大的，为了减少绕组电阻，副边的线圈匝数应该尽量取小。
这意味着取变比(原边匝数除以副边匝数)的时候，副边最少匝数取为1。
我们来看看变比为整数时会出现什么问题。
1 匝数比=1：1匝数比=1：1，即原边与副边的匝数相等。
当开关导通时，48V输入电压全部加在变压器的原边。
同样，副边也得到48V的电压(忽略漏感)，并加于续流二极管两端。
实际上，具有低通态电压的肖特基功率二极管其最大阻断电压为45V左右。
48V的电路中，至少要采用电压为60V的器件，如果电压有过冲或者输入电压有波动，那么要求采用更高电压的器件。
二极管的反向阻断电压越高，其通态电压也越高，变换器的效率将会降低。
在低输出电压的变换器中，整流二极管的通态电压是一个常见的问题。
原因很明显：电感中的电流要么流过整流二极管，要么流过续流二极管，无论哪种情况，在二极管中总会产生一个大小为VfI的损耗。
二极管的损耗使变换器效率进一步下降。
这部分功率不在总功率V outI之中。
解决这个问题的唯一方法是采用同步整流器，但是其驱动非常复杂(同样的道理，当输出Vout降到3.3V，甚至更低时，必须使用同步整流器)。
不管怎么样，对于一个高效率的变换器而言，如果不采用同步整流器，1：1的变压器匝数变比不是一个很好的选择(对我们的例子而言)。
2 匝数比=2：1这时原边匝数是副边的2倍，所以加在原边的电压为48V，副边和二极管上的电压为24V，可以使用肖特基功率二极管。
正激式变换器占空比近似为DC=V out／Vsec=5V／24V=21％(忽略肖特基功率二极管的通态电压Vf)。
电力电子技术-功率变换器中的磁性元件设计
1
第十三章 功率变换器中的磁性元件设计
开关变换器中常用的磁性元件: 变压器： 功率变压器（高/中/低频），驱动变压器，采样变压器， 电流互感器等
电感: 直流滤波电感，交流滤波电感，谐振电感，抑制电磁干扰 电感(共模/差模)等
磁性元件在功率变换器中占较大比重， 其设计好坏对变换器性能影响较大
工作特点及铁心材料: p291
1．交变磁化分量较小，一般情况ΔB <<Bm-Br，局部 磁滞回线所包围的面积较小，故损耗较小 2．由于含有较大的直流分量，线图电流最大值Im较大， 相应产生激磁磁场H较大，要使铁心不饱和，铁心必须 加适当气隙或采用宽恒导磁合金铁心 3. 希望磁心储能大，即希望Bm大，Bs大
3．用于变压器的铁心，为减小激磁电流，应选择磁导率高的 材料。
应选择高Bs、高磁导率及低损耗的材料
14
第二节 铁心的工作状态
二、第二类工作状态
单向矩形脉冲电压、有直流磁化分量 例：单端正激、反激变换器中的变压器
Ton
Uidt UiTon BSc N
△B=Bm-Br 激磁电流只有单方向
希望：Bs高 Br低，低损耗， 高磁导率
10
第二节 铁心的工作状态
三类： 1---双向磁化：
变压器，交流滤波电感 2---单向磁化，Hmin＝0
单端变换器电路中的脉冲变压器 3—单向磁化,局部
直流滤波电感
11
第二节 铁心的工作状态
第一类工作状态： 铁芯双向磁化、无直流偏磁
多晶体管电路—推挽，半桥，全桥变 换器中的主变压器
铁心利用率高，△B=2Bm 变压器可传递不同形状的电压波形： u=NdΦ/dt= NScdB/dt
正激式变换器的参数设计及研究
正激式变换器的参数设计及研究正激式变换器是一种常见的DC-DC变换器拓扑，通常应用于电源转换和能量传输等领域。
正激式变换器通过将输入电压从低频到高频进行切换，以实现能量的转换和传输。
参数设计和研究对于提高正激式变换器的效率和稳定性非常重要。
首先，正激式变换器的参数设计需要确定输入电压范围、输出电压和输出电流等基本参数。
其中输入电压范围一般由本地电源的电压决定，输出电压和输出电流则根据实际需要进行选择。
在确定基本参数后，可以进一步设计变压器和电感的参数。
变压器是正激式变换器中非常重要的组件，其参数设计需要考虑输入和输出电压的比例关系、工作频率以及功率损耗等因素。
一般来说，输入和输出电压的比例由变压器的变比比例确定，可以通过设计决定变压器的结构和骨架，从而调整变比比例。
另外，工作频率对于变压器的设计也有重要影响，通常选择适合工作频率的材料和结构，以减小损耗并提高效率。
电感也是正激式变换器中常见的元件，其参数设计同样需要考虑输入和输出电压、工作频率和功率损耗等因素。
电感用于储存和传输能量，在正激式变换器中起到平滑电流的作用。
因此，电感的参数选择需要满足一定的电感值和电流容量要求，同时考虑磁芯材料的损耗和饱和等方面。
除了变压器和电感，正激式变换器还包括开关管和控制电路等组成部分。
开关管的选择需要考虑开关频率、耐压和导通电阻等因素，以确保其稳定工作和低功耗。
控制电路的设计需要满足开关管的驱动要求，通常选择合适的控制方式和芯片来实现高效、准确的控制。
除了参数设计，研究正激式变换器还需要考虑效率、稳定性和可靠性等方面。
对于效率的研究可以通过优化电路拓扑、选择合适的元件和控制策略来实现。
稳定性和可靠性的研究可以通过分析和仿真来评估电路的稳定性和容错能力，并根据实际情况进行改进。
总之，正激式变换器的参数设计和研究对于提高电路效率和稳定性非常重要。
通过合理选择和设计元件，优化控制策略和拓扑结构，可以实现高效、稳定和可靠的正激式变换器。
第四讲：磁性元件的设计
铁氧体铁芯在通信电源和开关电源中应用十分广泛， 其结构形式多种多样，需要根据应用场合进行相应的 选择。
没有气隙，散磁少但容易饱和； 结构简单，不需要骨架，适合自己绕制； 窗口宽，散热条件好！ 矩形截面，不适合粗导线绕线！ 线圈均匀绕在铁芯上，最适合做电感！
4、第Ⅲ类工作状态
• 励磁电流单方向流动。 • 励磁电流的交流分量很小， 铁耗很小，主要是铜耗。 • 励磁电流的直流分量很大， 为了避免铁芯饱和，需要添 加气隙。
B B1
B
Bs Br
H1
H2
H
四、常用的铁芯材料
1、冷压硅钢带 • Bs很大，约为0.6~1.9T
• 工作频率不高于1kHz， 适用于电力变压器和交 流电感。
B Bm
A1
N匝
Br 0
H
i
Hl i N
t0 Bm 0 Br
d dB UN NA dt dt
QM Uidt
Bm Bm dB Hl NA dt AlHdB V HdB VA1 Br Br dt N
若为线性磁路，则可视为线性电感。
1 1 1 1 2 2 1 2 2 QM AV HBm Al NIm ( NI ) m I N m LI 1 2 2 2 2 2
4、铁镍软磁合金（坡莫合金）
相对磁导率极高，一般在20000以上； 极低的矫顽力，磁滞回线很窄，磁滞损耗很小； 矩形比Br/Bm很高，适合做变压器； 温度稳定好，但是价格较高； 电阻率非常低，涡流损耗大，适合几kHz的场 合；为了减小涡流损耗，一般碾压成带料。 超级坡莫合金IJ851可以工作于100kHz，其铁耗 小于铁氧体。
DCDC变换器中磁性元件的设计
目录摘要 (1)ABSTRACT (1)1 绪纶 (1)1.1变压器设计概述 (1)1.2电感设计概述 (3)1.3磁集成技术简介 (4)1.4本文选题意义和研究的内容 (4)2 DC/DC变换器磁性元件设计理论及其设计方法 (5)2.1磁性元件损耗、漏磁、散磁分析及其设计原理 (5)2.2DC/DC变换器磁芯工作状态 (7)2.3各类DC/DC变换器中磁性元件设计方法 (8)2.4磁性元件结构和工艺设计 (12)3磁集成技术 (13)3.1集成磁件的分析方法 (13)3.2集成磁件具体应用——磁件的集成 (15)3.3磁集成方式 (16)4 ZVS-ZCS三电平DC/DC变换器中磁性元件设计 (17)4.1ZVS-ZCS TL工作原理和磁件参数计算 (18)4.2磁性元件设计 (19)4.3实验验证 (23)5 结语 (24)致谢...................................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (25)DC/DC变换器中磁性元件的设计摘要：磁性元件是DC/DC变换器中的关键部分，它决定了变换器体积效率等多方面性能。
本文结合几种典型的DC/DC变换器归纳了磁性元件分析与设计的方法，得出了磁性元件设计原理；对DC/DC变换器（正激式、反激式、半桥全桥以及推换式）按磁芯工作状态分类，分别介绍了各类磁性性元件设计过程；并对磁件结构和工艺进行了研究;而后分析了集成磁件分析与建模方法，以及磁件集成的推导过程。
最后结合ZVS-ZCS三电平DC/DC变换器对磁性元件进行了设计，介绍了具体设计过程以及三电平变换器。
关键词：磁性元件、DC/DC变换器、磁集成技术、三电平、倍流整流。
Abstract: Magnetic element is one of main parts in DC/DC converter, which determines several kinds of performance of converters such as volume and efficiency. This paper summarizes the means ofdesigning and analyzing magnetic components and obtains the designing principle .According todifferent functional modes of magnetic core of DC/DC converters (Forword, Flyback,Halfbridge,Full-bridge and Push-pull converter ) ,various designing process are presented respectively .Then it analyzes the structure of magnetic components and crafts. The methods of modeling anddeducing of integrated magnetic elements are also presented. In addition, it designs the magneticcomponents and introduces TL converter combining ZVS-ZCS TL DC/DC.Keywords: Magnetic, DC-to-DC converter ,Magnetic integration, Three level converter ,Current double rectify1 绪纶磁性元件是开关电源中重要的组成部分，它是能量储存与转换、电气隔离与滤波的主要器件。
100W 三绕组复位正激变换器设计要点
前言电力电子技术中，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(36～75Vdc)，输出10Vdc/10A的正激变换器的高频开关电源变压器。
一、设计目的通过本项目分析设计，加深学生对单管直流/直流变换电路的理解，掌握一般小功率DC/DC变换器主电路工作原理及相应控制方法，熟悉正激变换器中变压器复位的基本原理及相应的复位方式，熟悉开关电源中的磁性元件的设计方法；输入：36～75Vdc，输出：10Vdc/10A二、设计任务1、分析基本三绕组复位正激电路工作原理，深入分析功率电路中各点的电压波形和各支路的电流波形；2、根据输入输出的参数指标，计算功率电路的关键器件电压电流等级，并选取实际功率器件，设计正激变换器中脉冲变压器，包括原副边绕组匝数计算，导线选取，磁芯选择等；3、应protel软件作出线路图，建立硬件电路并调试。
三、总体设计3.1开关电源的发展开关电源被誉为高效节能电源，代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源分为DC/DC和AC/DC两大类。
前者输出质量较高的直流电，后者输出质量较高的交流电。
开关电源的核心是电力电子变换器。
按转换电能的种类，可分为直流-直流变换器（DC/DC变换器），是将一种直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器；逆变器，是将直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器；整流器是将交流电转换成直流电的电能变换器和交交变频器四种。
正激变换器工作原理及基本及基本设计
U P Vin UP(rms) DUP DVin U P(ave) DU P DVin
IP(rms) DIP I P(ave) DI P
由(1)得
I P(rms)
1 D
I in
I P(ave) Iin
IP
1 D
I in
(2) (3)
8
四. 输出端电流电压关系
Pout Vout Iout U I S (rms) S (rms) I SVD (4)
W1
d dt
Vin
( )
Vin W1
D
Ts
iMP
Vin LP
t
正激变换器
4
二, 基本工作原理(续) [Ton, Tr]
Q turned OFF
复位绕组的电压为: VW 3 Vin
原副边绕组上的电压为:
VW1 K13Vin VW 2 K23Vin
Where K13 = W1/W3, K23 = W2/W3
Q oQff,tu&rnedreOseFtF
励磁电流iM从W1转移到W3上后, 减小到零:
iW3
K13[VLiPn
Ton
Vin LP
(t Ton )
到Tr时刻后, 所有绕组中电流为零, 电压也为零.
Q上的电压: VQ Vin
正激变换器
7
UP,IP
正激变换器
三. 输入端电流电压关系
Pin Vin Iin U I P(rms) P(rms) (1)
L f min
(1 D)(VD Vout ) 2Iout fs
(27)
iLf
正激变换器的设计40页PPT
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
正激变换器磁性元件的设计
正激变换器磁性元件的设计正激变换器磁性元件除了变压器外，还有一个电感器，即扼流圈。
一般的资料上都是从变压器开始算起的，但本人认为应该从电感器开始算起比较好，这样比较明了，思维可以比较清楚。
因为正激变换器起源于BUCK变换器，而BUCK变换器，其功率的心脏是储能电感，因此，正激变换器的功率心脏是扼流圈，而不是变压器，变压器只有负责变电压，并没有其它的功能，功率传输靠得是电感。
当然一般书上从变压器算起，也未尝不可，但这样算，思路不是很明确，也不容易让读者理解。
下面我演示一下我的算法，希望对读者能有所帮助。
电感器的设计首先，以滤波电感为研究对象，进行研究。
在一个周期中，开关管开通的时候，滤波电感两端被加上一个电压，其电流不是突变的，而是线性的上升的，有公式I=V*TON/L，这几项分别表示电感电流的增量，输入电压，开通时间，电感量。
而这个电压是变压器副边放出的。
在开关管关断的时候，电感器以一个恒定的电压放电，其电流即会线性的下降，同样遵守这个公式，即I=V o*TOFF/L，一个周期中，放电电流等于充电电流，所以上两式相等，再用1-D代替TOFF，D代替TON，于是从上两式中得到V o=V*D。
画出电感两端的电压电流波形如下图。
电感两端电压电流波形上有电流波形，下为电压波形。
所以，我设计的第一步就是确定这个原边电流的波形。
第一步，确定电感充电电压值。
首先，确定开关管开通的时候，加在电感器两端的电压V，这个电压由设计者自己设定，选定这个电压后，最大占空比D即确定了。
第二步，设定电感电流的脉动值IR，不妨自己把电感电流的曲线图画出来，大概和上面的相似。
然后再选定一个脉动电流的值，即上升了的电流或是下降的电流的值。
因为输出功率和输出电压是已知的，那么平均电流值IO就是知道的。
第三步，根据上面的条件，确定这个电流的波形。
要确定这个波形，要知道其峰值IP吧，上面的条件已经足够求出这个峰值了，有方程式IR/2+（IP-IR）=IO，解出IP=IO+IR/2第四步，设定电感量。
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正激变换器磁性元件的设计
正激变换器磁性元件除了变压器外，还有一个电感器，即扼流圈。
一般的资料上都是从变压器开始算起的，但本人认为应该从电感器开始算起比较好，这样比较明了，思维可以比较清楚。
因为正激变换器起源于BUCK变换器，而BUCK变换器，其功率的心脏是储能电感，因此，正激变换器的功率心脏是扼流圈，而不是变压器，变压器只有负责变电压，并没有其它的功能，功率传输靠得是电感。
当然一般书上从变压器算起，也未尝不可，但这样算，思路不是很明确，也不容易让读者理解。
下面我演示一下我的算法，希望对读者能有所帮助。
电感器的设计
首先，以滤波电感为研究对象，进行研究。
在一个周期中，开关管开通的时候，滤波电感两端被加上一个电压，其电流不是突变的，而是线性的上升的，有公式I=V*TON/L，这几项分别表示电感电流的增量，输入电压，开通时间，电感量。
而这个电压是变压器副边放出的。
在开关管关断的时候，电感器以一个恒定的电压放电，其电流即会线性的下降，同样遵守这个公式，即I=V o*TOFF/L，一个周期中，放电电流等于充电电流，所以上两式相等，再用1-D代替TOFF，D代替TON，于是从上两式中得到V o=V*D。
画出电感两端的电压电流波形如下图。
电感两端电压电流波形
上有电流波形，下为电压波形。
所以，我设计的第一步就是确定这个原边电流的波形。
第一步，确定电感充电电压值。
首先，确定开关管开通的时候，加在电感器两端的电压V，这个电压由设计者自己设定，选定这个电压后，最大占空比D即确定了。
第二步，设定电感电流的脉动值IR，不妨自己把电感电流的曲线图画出来，大概和上面的相似。
然后再选定一个脉动电流的值，即上升了的电流或是下降的电流的值。
因为输出功率和输出电压是已知的，那么平均电流值IO就是知道的。
第三步，根据上面的条件，确定这个电流的波形。
要确定这个波形，要知道其峰值IP吧，上面的条件已经足够求出这个峰值了，有方程式IR/2+（IP-IR）=IO，解出IP=IO+IR/2
第四步，设定电感量。
根据原边电流的波形，算出电感量小
CASE，L=V*TON/IR。
这个公式理解吧，就和上面那个一样的，不要说不理解啊。
第五步，确定此电流的效值IRMS，这一步用来确定线径。
注意，确定线径用的是有效值，而不是平均值。
这个电流波形的有效值公式是：IRMS=IP*根号下的〈（KRP的平方/3-KRP+1）*D〉+IP*根号下的〈（KRP的平方/3-KRP+1）（1-D）〉。
这个公式推导需要积分比较繁难，我就不讲了，大家记着用就可以了。
算出了电流值后，就可以确定线径了，要使有效值电流密度到四安每平方毫米到十安每平方毫米之间，这一点很重要，大家要切记啊。
以上几步，就完成了电感器的设计，并且以上几步，确定了一些重要的参数，这些参数将是下一步变压器设计的基础。
高频变压器的设计
总说：正激变压器和反激变压器是大的区别就是正激变压器是不要开气隙的，要求其电感量尽量大。
正激变压器原边也有电流，但这个电流不是其自己通过输入电压储存来的，而是从副边电感上感应过来的，知道了这一点，正激变压器就好设计了。
第一步，确定原边匝数。
；当然首先自己要选一款磁芯啦.设原边输入最低电压是VS，导通时间用TON表示，还要自己设定一个磁芯振幅，一般我是取0.2到0.25T,因为正激变压器是不需直流分量的,所以相比反激而言这个值可以取大些,
原边匝数NP=VS*TON/AE*B,其中AE是磁芯截面积.
第二步,确定副边匝数,因为在开关管开通的时候,副边要以V 的电压放电,而这个V值,上面已经在设定开关管占空比的时候确定了,所以副边匝数NS=NP*V/VS
第三步,画出原边电流波形,算出原边电流波形的效值,从而确定线径.如下图所示,因为电流波形是从副边感应过来的,其波形就是电感电流波形开关管导通的那一部分.
这个电流的波形的峰值就是电感电流峰值除以匝数比,这个会算吧,于是这个电流波形的有效值=(IP*V/VS)* 根号下的〈（KRP的平方/3-KRP+1）*D>然后根据这个电流值去选线,电流密度同上.
第四步,确定副边电流的波形,求出副边电流波形的有效值来.副边电流的波形就是开关管开通时候电感电流的那一部分,
这个波形和原边电流的波形相似，因为原边电流的波形就是由这个感应过去的，我就不画了,其有效值= IP*根号下的〈（KRP的平方/3-KRP+1）*D〉。
依此去选线.
第五步,确定自馈电绕组,一般其和原边同名端相反,利用磁复位放出电压感应出电压来,我是这样做的,还有一些其它的方案,各位高手自已研究吧.
以上就是我设计正激变换器磁性元件的全过程,一环扣一环,紧密相连,我认为思路还是比较清楚的,避免了烦杂的公式,化难为易,望同行们提点意见.
小弟唐天伊,望以后大家互相支持,共同进步.。