开关电源高频变压器的设计参考课件

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《开关电源的设计》课件

详细描述
开关电源是一种将电能进行转换的装置，通过控制开关管的工作状态，将输入的直流电压或交流电压转换成所需的电压或电流。它主要由输入电路、输出电路、开关管、控制电路等部分组成。
开关电源的特点
总结词
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、动态响应快、可靠性高等特点。
详细描述
开关电源的效率一般在80%以上，甚至可以达到90%以上，因此具有较高的能源利用率。同时，由于开关电源采用了高频变压器，使得其体积和重量都大大减小，方便了设备的集成和运输。此外，开关电源的动态响应速度快，可以快速地响应输入电压和负载的变化，提高了系统的稳定性和可靠性。
02 开关电源的基本原理
开关电源的工作原理
01
开关电源通过控制开关管开通和关断的时间比率，维
持输出电压的稳定。
02
当输入电压或负载电流发生变化时，控制电路会调整
开关管的通断时间，以保持输出电压的稳定。
03
开关电源的效率较高，因为开关管在截止期间不消耗
电能。
开关电源的电路组成
输入电路
包括滤波器、整流器和限流电路，用于将交流输入电压转换为直流电压。
根据不同的控制方式，可以选择不同的控制电路类型，如脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）。
控制电路的设计原则
根据输出电压、电流的要求，选择合适的控制芯片、电阻和电容元件，并确定其参数。
04 开关电源的优化
提高效率的优化
优化电路拓扑结构
选择合适的电路拓扑结构，如 Boost、Buck等，以降低能量
设计故障诊断与保护电路，及时检测并处理电源故障，提高电源的可靠性。
05 开关电源的测试与调试
测试方法
输入测试

高频开关电源变压器设计

开关电源功率变压器的设计方法1开关电源功率变压器的特性功率变压器是开关电源中非常重要的部件，它和普通电源变压器一样也是通过磁耦合来传输能量的。

不过在这种功率变压器中实现磁耦合的磁路不是普通变压器中的硅钢片，而是在高频情况下工作的磁导率较高的铁氧体磁心或铍莫合金等磁性材料，其目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗，使之能以最小的损耗和相位失真传输具有宽频带的脉冲能量。

图1（a）为加在脉冲变压器输入端的矩形脉冲波，图1（b）为输出端得到的输出波形，可以看出脉冲变压器带来的波形失真主要有以下几个方面：图1脉冲变压器输入、输出波形（a）输入波形（b）输出波形（1）上升沿和下降沿变得倾斜，即存在上升时间和下降时间；（2）上升过程的末了时刻，有上冲，甚至出现振荡现象；（3）下降过程的末了时刻，有下冲，也可能出现振荡波形；（4）平顶部分是逐渐降落的。

这些失真反映了实际脉冲变压器和理想变压器的差别，考虑到各种因素对波形的影响，可以得到如图2所示的脉冲变压器等效电路。

图中：Rsi——信号源Ui的内阻Rp——一次绕组的电阻Rm——磁心损耗（对铁氧体磁心，可以忽略）T——理想变压器Rso——二次绕组的电阻RL——负载电阻C1、C2——一次和二次绕组的等效分布电容Lin、Lis——一次和二次绕组的漏感Lm1——一次绕组电感，也叫励磁电感n——理想变压器的匝数比，n=N1/N2图2脉冲变压器的等效电路将图2所示电路的二次回路折合到一次，做近似处理，合并某些参数，可得图3所示电路，漏感Li包括Lin和Lis，总分布电容C包括C1和C2；总电阻RS包括Rsi、RP和Rso；Lm1是励磁电感，和前述的Lm1相同；RL′是RL等效到一次侧的阻值，RL′=RL/n2,折合后的输出电压U′o=Uo/n。

经过这样处理后，等效电路中只有5个元件，但在脉冲作用的各段时间内，每个元件并不都是同时起主要作用，我们知道任何一个脉冲波形可以分解成基波与许多谐波的叠加。

开关电源用高频变压器设计

技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾一、正激式开关电源高频变压器：No 1 2 待求参数项副边电压 Vs 最大占空比θonmax 详细公式 Vs = Vp*Ns/Np θonmax = Vo/(Vs-0.5)1、θonmax 的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

2、0.5 是考虑输出整流二极管压降的调整值，以下同。

3 临界输出电感 LsotonLso = (Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θonmax /(2*f*Po)21、由能量守恒：(1/T)*∫0 {Vs*[(Vs-Vo)*t/Lso]}dt = Po 2、Ton=θon/f 4 实际工作占空比θon 如果输出电感 Ls≥Lso：θon=θonmax 否则： θon=√{2*f*Ls*Po /[(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)]}ton1、由能量守恒：(1/T)*∫0 {Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls]}dt = Po 2、Ton=θon/f 5 6 导通时间 Ton 最小副边电流 IsmintonTon =θon /f Ismin = [Po-(Vs-0.5)*(Vs-0.5-Vo)*θon /(2*f*Ls)]/[(Vs-0.5)*θon]21、由能量守恒：(1/T)*∫0 {Vs*[(Vs-Vo)*t/Ls+Ismin]}dt = Po 2、Ton=θon/f 7 8 9 副边电流增量 ΔIs 副边电流峰值 Ismax 副边有效电流 IstonΔIs = (Vs-0.5-Vo)* Ton/ Ls Ismax = Ismin+ΔIs Is = √[(Ismin + Ismin*ΔIs+ΔIs /3)*θon]2 2 21、Is=√[(1/T)*∫0 (Ismin+ΔIs*t/Ton) dt] 2、θon= Ton/T 10 11 12 副边电流直流分量 Isdc 副边电流交流分量 Isac 副边绕组需用线径 Ds 电流密度取 5A/mm 13 14 15 原边励磁电流 Ic 最小原边电流 Ipmin 原边电流增量 ΔIp2Isdc = (Ismin+ΔIs/2) *θon Isac = √(Is - Isdc ) Ds = 0.5*√Is2 2Ic = Vp*Ton / Lp Ipmin = Ismin*Ns/Np ΔIp = (ΔIs* Ns/Np+Ic)/η第1页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾16 17原边电流峰值 Ipmax 原边有效电流 IptonIpmax = Ipmin+ΔIp Ip = √[(Ipmin + Ipmin*ΔIp+ΔIp /3)*θon]2 2 21、Ip=√[(1/T)*∫0 (Ipmin+ΔIp*t/Ton) dt] 2、θon= Ton/T 18 19 20 原边电流直流分量 Ipdc 原边电流交流分量 Ipac 原边绕组需用线径 Dp 电流密度取 4.2A/mm 21 22 23 24 25 262Ipdc = (Ipmin+ΔIp/2) *θon Ipac = √(Ip - Ipdc ) Dp = 0.55*√Ip2 2最大励磁释放圈数 Np′ 磁感应强度增量 ΔB 剩磁 Br 最大磁感应强度 Bm 标称磁芯材质损耗 PFe (100KHz 100℃ KW/m3) 选用磁芯的损耗系数ω 1.08 为调节系数Np′=η*Np*(1-θon) /θon ΔB = Vp*θon / (Np*f*Sc) Br = 0.1T Bm = ΔB+Br 磁芯材质 PC30：PFe = 600 磁芯材质 PC40：PFe = 450 ω= 1.08* PFe / (0.2 *100 )2.4 1.227 28 29磁芯损耗 Pc 气隙导磁截面积 Sg 有效磁芯气隙δ′ 1、根据磁路欧姆定律：H*l = I*Np 又有：H = B/μPc = ω*Vc*(ΔB/2) *f2.41.2方形中心柱：Sg= [(a+δ′/2)*( b+δ′/2)/(a*b)]*Sc 2 2 圆形中心柱：Sg= {π*(d/2+δ′/2) /[π*(d/2) ]} *Sc δ′=μo*(Np *Sc/Lp-Sc/AL) 有空气隙时：Hc*lc + Ho*lo = Ip*Np2Ip = Vp*Ton/Lp 代入上式得：ΔB*lc/μc +ΔB*δ/μo = Vp*Ton*Np /Lp式中：lc 为磁路长度，δ为空气隙长度，Np 为初级圈数，Lp 为初级电感量，ΔB 为工作磁感应强度增量； μo 为空气中的磁导率，其值为 4π×10 H/m； 2、ΔB=Vp*Ton/Np*Sc 3、μc 为磁芯的磁导率，μc=μe*μo 4、μe 为闭合磁路（无气隙）的有效磁导率，μe 的推导过程如下：由：Hc*lc=Ip*Np Hc=Bc/μc=Bc/μe*μo Ip=Vp*Ton/Lpo 得到：Bc*lc/(μe*μo)=Np*Vp*Ton/Lpo2 -7又根据：Bc=Vp*Ton/Np*Sc代入上式化简得：μe = Lpo*lc/μo*Np *Sc第2页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导2刃禾5、Lpo 为对应 Np 下闭合磁芯的电感量，其值为：Lpo = AL*Np26、将式步骤 5 代入 4，4 代入 3，3、2 代入 1 得：Lp =Np *Sc/(Sc/AL +δ/μo) 如果δ′/lc≤0.005： δ=δ′ 2 如果δ′/lc＞0.03： δ=μo*Np *Sc/Lp 否则 δ=δ′*Sg/Sc ΔD = 132.2/√f Uceo = √2 *Vinmax+√2 *Vinmax*Np/ Np′ Ud = Vo+√2 *Vinmax*Ns/Np′ Ud′=√2 *Vinmax*Ns/Np30实际磁芯气隙 δ31 32 33 34穿透直径 ΔD 开关管反压 Uceo 输出整流管反压 Ud 副边续流二极管反压 Ud′第3页共9页技术机密文件开关电源变压器的设计——电路相关技术参数计算公式及其推导刃禾二、双端开关电源高频变压器：No 1 2 待求参数项副边电压 Vs 最大占空比θonmax 如果为半桥：Vs = Vp*Ns/(2*Np) 否则： Vs = Vp*Ns/Np θonmax = Vo/(Vs-0.5) 详细公式1、θonmax 的概念是指：根据磁通复位原则，其在闭环控制下所能达到的最大占空比。

开关电源高频变压器的设计PPT文档共31页

开关电源高频变压器的设计
26、机遇对于有准备的头脑有特别的亲和力。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力量泉源之一，也是成功的利器之一。没有它，天才也会在矛盾无定的迷径中，徒劳无功。- -查士德斐尔爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯潘。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。 ——左
பைடு நூலகம்
56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。 ——库法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。— —吕凯特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处，只不过是愈来愈发觉自己的无知。 ——笛卡儿

开关电源的高频变压器设计

驻马店职业技术学院毕业设计题目：开关电源的高频变压器设计学生姓名：徐前学号:080382011308 学部（系）：机电学部专业年级： 08应电指导教师：张亚兰职称或学位：助教2011 年 4 月 10 日目录摘要 (2)Abstract (2)前言 (3)1.国内外研究现状 (4)2.高频变压器的基本原理及其作用 (4)3.常见的带隔离的开关电源中变压器的作用 (5)3.1正激电路 (6)3.2反激电路 (7)3.3半桥电路 (8)3.4全桥电路 (9)3.5推挽电路 (10)4.开关电源的高频变压器设计 (11)4.1高频变压器的设计原则与设计要求 (11)4.2高频变压器的设计方法 (11)4.3一种实际高频变压器的设计过程 (15)4.4 30KHZ高频开关电源变压器设计 (15)结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)摘要随着电源技术的不断发展，高频化和高功率密度化已经成为开关电源的研究方向和发展趋势，变压器是开关电源的核心部件，并且随着频率和功率的不断提高，其对电源系统的性能产生影响也日益重要，因此高频开关电源的变压器设计是实现开关电源发展目标的关键。

本文主要研究高频变压器的工作原理，作用和分类。

高频变压器和低频变压器的工作原理一样.就是频率不同所用的铁芯材料不同.低频变压器一般用铁芯,高频变压器用铁氧体磁芯或空芯。

变压器的工作原理是用电磁感应原理工作的。

常见的带隔离开关电源按按电路的拓扑结构：正激式、反激式、推挽式、半桥式和全桥式，本人简单介绍其工作原理，了解变压器在开关电源中的作用。

变压器设计其实就是实现开关电源发展目标的关键，高频变压器的设计要求包括:使用条件,完成功能,提高效率,降低成本。

关键字：开关电源，高频变压器设计High-frequency switching power transformer designWith the continuous development of power technology, high-frequency and high power density switching power supply technology has become the research and development trend, switching power supply transformer is the core component, and with increasing frequency and power, its power supply system increasingly important impact on performance, so high-frequency switching power supply switching power supply transformer design is to achieve development goals.This paper studies the working principle of high-frequency transformer, function and classification. With the isolation of several commonly used in switching power supply transformer switch roles and work. And design a 30KHZ frequency switching power supply transformers.Keywords: switching power supply design of high-frequency transformer前言随着电子信息技术的不断发展，各类电子设备的电源系统在客观上要求小化、轻量化和高可靠性，制约这个目标实现的根本技术就是开关电源高频化技术。

《高频变压器的介绍》课件

工作原理
基于电磁感应原理，通过在变压器绕组中通入交流电，产生变化的磁场，进而在另一绕组中感应出电压。
分类与特点
分类
根据工作频率、用途、结构等特点，高频变压器可分为多种类型，如电子变压器、开关电源变压器等。
特点
体积小、重量轻、效率高、性能稳定等。
应用领域
01
02
03
通信领域
用于信号传输、功率放大等。
为了控制温升，需要采取有效的散热措施，如自然冷却、强制风冷等，以保持变压器正常工作温度。
电压与电流容量
电压
高频变压器需要能够承受一定的输入电压和输出电压来自以确保正常工作。电流容量
高频变压器需要能够承受一定的输入电流和输出电流，以满足负载的需求。
05
高频变压器的应用实例
通信设备中的高频变压器
通信设备中的高频变压器主要用于信号传输和转换，例如在无线通信基站和卫星通信设备中，高频变压器作为关键元件，实现信号的变频和功率放大等功能。
高频变压器在通信设备中需要具备高效率、低损耗和高可靠性等特性，以确保信号传输的质量和稳定性。
电力电子设备中的高频变压器
电力电子设备中的高频变压器主要用于实现高压直流电（ HVDC）的转换和传输，例如在高压直流输电（HVDC）系统和无功补偿装置（SVC）中，高频变压器起到至关重要的作用。
随着电子设备的小型化，高频变压器也需要不断缩小体积，提高功率密度。
集成化
将多个高频变压器集成在一个模块中，可以减小占用空间，提高设备的可靠性和稳定性。
高频变压器在新能源领域的应用
风力发电
高频变压器可以用于风力发电系统的能源转换和传输。
太阳能发电
高频变压器可以用于太阳能发电系统的能源转换和传输。

高频变压器培训教材(课堂PPT)

2.4定位绕线：布线指定在固定的位置，一般分五种情况(如图 6.3)
2.5并绕:兩根以上的WIRE同时平行绕同一个绕组或不同的绕组绕线不可交叉.此绕法大致可分为四种情况：(如图6.4)
3.注意事项： 3.1当起绕和结束出入线在BOBBIN同一侧时,结束端回线前须
贴一块横越胶布作隔離。 3.2出入线于使用BOBBIN之凹槽出线时，原则上以一线一凹
1.1BOBBIN规格之确認.
1.2不用的PIN须剪去时,绕线前先剪除,以防绕线时挂错脚位或者剪错腳.
1.3确认BOBBIN是否完整：不得有破损和裂縫.
1.4将BOBBIN正确插入治具,一般特殊标记为1脚,如果图面无注明,绕线时则
PIN1脚朝机器绕線.
1.5要求包文件墙胶带的产品,须紧靠BOBBIN兩侧包好胶带,在指定的PIN上缠
10.空芯腺圈:
10.1特性: 频率范围广(1-3000MHZ) 大电流(可达50A) 价格低
10.2用途: 电视技术,微波技术,通迅发射,接收等,也可用于电源虑波等.
11
高频变压器特性及用途
11.棒型电感:
11.1特性: 频率特性好(1-1MHZ) 大电流(0-40A) 价格低
11.2用途: 广泛应用于电源,家用电器,通讯设备等.
5
高频变压器特性及用途
二.外形:
1. EE、EL、EI、ER、ERL、EF、RM、ETD、UU、PQ… 2.呎寸:16、19、25、26、28、32、35、40…. 3.变压器的种类:
a.主电源变压器(Main Power Transformer):如ERL-35、 ERL-28….
b.驱动变压器(Driver Transformer):EEL-16、EE-16、EE19….

开关电源高频变压器的设计ppt课件(共29张PPT)

上，但是变压器的实际工作温度不应高于80℃，这是因为在100℃以上时，其饱和磁通密度Bs已跌至常温时的70％。因此过高的工作温度会使磁心的饱和磁通密度跌落的更严重。再者，当高于100℃时，其功耗已经呈正温度系数，会导致恶性循环。对于R2KB2材料，其允许功耗对应的温度已经达到110℃，居里温度高达240℃，满足高温使用要求。
2. 考虑成本因数在此选择PC40材质，查PC40资料得
3. Bs=0.39T Br=0.06T B m a x B s B r 0 .3 9 T 0 .0 6 T 0 .3 3 T
为了防止磁芯的瞬间出现饱和，预留一定裕量，取
变压器视在功率PT：对于反激拓扑来说，
P T P in P o u t P o u t P o u t ( 2 1 0 .1 8 )* 3 ( 2 1 1 )* 3 1 4 8 .5 W
2. 计算AP （用Excel表格来计算AP值）
式中：
A P
P T*104
0.783cm 4
B m*fs*1000*J*K u
J电流密度，通常395A/cm2;
2、变压器的构成以及作用：
1〕电气隔离
2〕储能
3〕变压
4〕变流
可能要用气隙磁通边缘效应校正匝数
若Φ值引起的温升小于25度，设计通过。
2〕如果要增加原副绕组之间的耦合，可以采用一半原绕组靠近磁芯，接着绕反馈绕组和副绕组，最外层再绕一半原绕组的排列形式，这样有
选择铁氧体材料时，要求功率损耗随温度的变化呈负温度系数关系。这是因为，
假如磁心损耗为发热主体，使变压器温度上升，而温度上升又导致磁心损耗进一步增大，从而形成恶性循环，最终将使功率管和变压器及其他一些元件烧毁。因此国内外在研制功率铁氧体时，必须解决磁性材料本身功率损耗负温度系数问题，这也是电源用磁性材料的一个显著特点，日本TDK公司的PC40及国产的 R2KB等材料均能满足这一要求。

单端反激式开关电源高频变压器设计

单端反激式开关电源高频变压器设计
设计单端反激式开关电源高频变压器需要考虑以下几个方面：
1.功率需求：根据要供电设备的功率需求确定变压器的功率等级。

功
率等级的选择可以根据所需的输出电压和电流来确定。

2.材料选择：变压器的高频特性对材料的选择提出了更高的要求。

一
般来说，变压器的磁芯可以选择铁氧体材料，而线圈通常采用绝缘导线或
绝缘线圈。

3.匝数计算：根据所需的变比和功率计算变压器的匝数。

变压器的变
比决定了输入电压与输出电压之间的关系。

4.磁芯设计：根据功率需求和工作频率选择合适的磁芯。

对于高性能
的单端反激式开关电源变压器，常用的磁芯材料是高磁导率的铁氧体。

磁
芯的选择应该考虑到磁芯的饱和磁通密度和磁滞损耗。

5.线圈设计：线圈的设计需要考虑到功率损耗和电流密度。

线圈的匝
数和截面积应该经过适当的计算，以确保所需的功率传输和高频特性。

6.耦合系数：在单端反激式开关电源高频变压器设计中，耦合系数是
一个非常重要的参数。

耦合系数的选择影响变压器传递功率的能力和工作
效率。

7.绝缘层设计：绝缘层是为了保护线圈和磁芯，防止绝缘电流的泄漏。

绝缘层的设计需要考虑到工作频率、工作温度和绝缘强度。

8.浪涌保护：在设计变压器时，还需要考虑到浪涌保护的问题。

使用
合适的浪涌抑制器可以有效地保护变压器免受浪涌电流的破坏。

以上是单端反激式开关电源高频变压器设计的一些关键方面。

在实际设计中，还需要进行详细的计算和仿真，以确保设计符合要求并能够实现高效率和高性能的电源变压器。

开关电源高频变压器的设计

入 (3) 式得 N 1 · I S = 116. 7 安匝。因此 N 1 =
(N 1·I S) I S= 116. 7 1. 3= 89. 7 匝, 实取 N 1=
90 匝。采用 <0. 31 mm 高强度漆包线绕制。
315 确定自馈线圈匝数 N 2、次级匝数 N 3
确定 N 1 之后, 利用下式可计算出N 2、N 3:
318 自馈线圈与次级线圈中的整流管选择自馈线圈回路中可选 FR 309 型快恢复二
极管, 其耐压值为 1 000 V , 额定整流电流为 3 A。次级线圈回路宜选用肖特基二极管, 它属于高频、大电流、低功耗器件, 其正向导通压降还不到快恢复二极管V F 值的一半。D 80- 004 型肖特基二极管的主要参数如下: 平均整流电流 I 0= 15 A , 最大正向压降V F = 0. 4 V , 反向恢复时间 trr< 10 n s, 反向峰值电压 V R = 40 V 。
Key words Sw itch ing DC supp ly; p u lse w idth m odu lato r; h igh2frequency tran sfo rm er
开关式集成稳压电源被誉为“新型高效节能电源”, 它代表着稳压电源的发展方向。选用带高频变压器的单端输出式脉宽调制器, 电源效率可达 70%～ 80% 左右, 并可省掉工频变压器, 制成功率为几十瓦的开关电源。高频变压器是其核心部件之一, 而高频变压器的设计也是研制开关电源的关键技术。
收稿日期: 1999204205; 责任编辑: 王士忠 3 工作单位: 河北科技大学信息科学与工程系 33 工作单位: 秦皇岛市无线电管理处第一作者简介: 男, 1960 年出生, 工程师

《高频开关电源电路》课件

单相全波整流电路
探讨单相全波整流电路的工作原理和优点。
三相全波整流电路
介绍三相全波整流电路的结构及其在工业中的应用。
直流稳压电源
线性稳压电源
了解线性稳压电源的工作原理和应用场景。
开关稳压电源
介绍开关稳压电源的原理和优势。
高频变压器和开关管1 Fra bibliotek频变压器的特点
探讨高频变压器在电源电路中的作用和特性。
2 电机驱动电路
介绍电机驱动电路的原理和实际应用领域。
3 电路安全保护
讨论电源电路中常见的安全保护措施，如过流保护和过载保护。
应用实例
高频开关电源电路的实际应用
展示高频开关电源电路在各种实际应用中的成功案例。
实际应用的设计和调试方法
分享设计和调试高频开关电源电路的实用技巧和方法。
总结
高频开关电源电路的发展和未来趋势
《高频开关电源电路》 PPT课件
欢迎进入《高频开关电源电路》PPT课件！在本课程中，我们将深入探讨高频开关电源的原理和应用实例，帮助您更好地理解和应用这一重要领域的知识。
电源基础知识概述
电源分类
介绍各种电源的分类，例如线性电源和开关电源。
电源组成
解释电源的基本组成部分，如变压器、整流电路和滤波电路。
2 开关管的分类和特点 3 开关管的保护
介绍不同类型的开关管以及它们的特点和应用范围。
讲解开关管在电源电路中的保护措施和注意事项。
控制电路
控制信号的产生和调节
讨论控制信号的生成方法和调节技术。
锁相环 (PLL) 控制电路
介绍锁相环控制电路在高频开关电源中的应用和原理。
其他电路
1 调光电路

开关电源高频变压器

开关电源变压器设计（草稿）开关变压器是将DC 电压﹐通过自激励震荡或者IC 它激励间歇震荡形成高频方波﹐通过变压器耦合到次级,整流后达到各种所需DC 电压﹒变压器在电路中电磁感应的耦合作用﹐达到初﹒次级绝缘隔离﹐输出实现各种高频电压﹒ 目的﹕减小变压器体积﹐降低成本﹐使设备小形化﹐节约能源﹐提高稳压精度﹒ N工频变压器与高频变压器的比较﹕工频高频E ＝4.4f N Ae Bm f=50HZ E ＝4.0f N Ae Bmf=50KHZ N Ae Bm 效率﹕η=60-80 % (P2／P2+Pm+ P C ) η>90% ((P2／P2+Pm )功率因素﹕ Cosψ=0.6-0.7 (系统100W 供电142W) Cosψ>0.90 (系统100W 供电111W) 稳压精度﹕ ΔU%=1% (U20-U2／U20*100) ΔU<0.2% 适配.控制性能﹕ 差好体积.重量大小开关变压器主要工作方式一.隔离方式: 有隔离; 非隔离 (TV&TVM11) 二.激励方式: 自激励; 它激励 (F + & IC) 三.反馈方式: 自反馈; 它反馈 (F- & IC) 四.控制方式: PWM: PFM (T & T ON ) 五.常用电路形式: FLYBACK & FORWARD一.隔离方式:二.开关变压器主要设计参数静态测试参数:R DC. L. L K. L DC. TR. IR. HI-POT. IV O-P.Cp. Z. Q.………动态测试参数:Vi. Io. V o. Ta. U. F D max………….材料选择参数CORE: P. Pc. u i. A L. Ae. Bs…….WIRE: Φ℃. ΦI max. HI-POT……..BOBBIN: UL94 V--O.( PBT. PHENOLIC. NYLON)……….TAPE: ℃. δh. HI-POT……..制程设置要求P N…(SOL.SPC).PN//PN.PN-PN. S N(SOL.SPC).Φn. M tape:δ&w TAPE:δ&w. V℃……..三.反馈方式:四.控制方式: PWM: PFM脉冲宽度调制脉冲频率调制五.常用电路形式:单端正激励FORWARD开关变压器主要设计参数静态测试参数:R DC. L. L K. L DC. TR. IR. HI-POT. IV O-P.Cp. Z. Q.………动态测试参数:Vi. Io. V o. Ta. U. F D max………….材料选择参数CORE: P. Pc. u i. A L. Ae. Bs…….WIRE: Φ℃. ΦI max. HI-POT……..BOBBIN: UL94 V--O.( PBT. PHENOLIC. NYLON)……….TAPE: ℃. δh. HI-POT……..制程设置要求..单端反激励FLYBACK 调节TON 使能量守恒定1/2*L P *I PK 2=1/2*L S *I SK 2加GAP 曲線Br 下降﹐ΔB 傳遞能力增大﹒傳遞磁能區間增加单端反激励(Flyback)波形分为:临界状态,非连续状态, 连续状态(常用状态).Po=1／2LI pk2*f (η)Vi min=I pk*Lp／TonPo／Vi min I pk=2Po／D max Vi min ( Po=VoIo)Vi min*Ton=I pk*Lp Lp=Vi min*D max／I pk*fNp=Lp*I pk／Ae*ΔB Np= ΔB*Ig／0.4π*I pkIg=0.4πL p I pk2／Ae*ΔB2Vo+VD=Vimin*(Dmax／1-Dmax)*Ns/NpNs=(V O+V D)*(1-Dmax)*Np／Vi min*D maxDmin=Dmax／(1-Dmax)K+Dmax K=Vi max/Vimin单端反激励(Flyback)设计例题一条件﹕V i =170V－270V ﹐f= 30K HZ V o= 5V, Io=20A, D max=0.45(设计取值)设计﹕1) Vi min=170*1.4-－20=218V, Vi max=270*1.4－20=358VVi min=170*√2-(V D.ΔU) Vi max=270*√2-(V D.ΔU)Vi min=(V iACMIN)2-2Po(1/2fL -tc)2) I pk=2*5*20／218*0.45=2.04A ηCIN Ipk=2Po／DmaxVimin ( Po=V oIo) Po=1／2LI pk2*f (η)3) Lp=218*0.45／2.04*30000=1.6mHLp=Vimin*Dmax ／Ipk*f4) K=358／218=1.64K=Vimax/Vimin5) Dmin=0.45／(1-0.45)*1.64+0.45=0.332Dmin=Dmax／(1-Dmax)K+Dmax6) CORE查表100W 选择EER42／15 Ae=183mm2(1.83cm2) Bs=390mT(3900Gs)Core=g/w(f=20k Hz REF)7) WIRE查表或SΦ=√I/3=√20/3=2.58mm 选"铜箔"为佳.PΦ=√2.04/3=0.82,选0.60X2r2*π(2.58/2)2*3.14=5.225 选择19#,Φ=0.98*7 (0.98/2)2*3.14*7=5.277（4Pin并绕）8) Ig=(0.4*3.14*1.6*10-3*2.042／1.83*19502 )*108=0.12cmIg=0.4πLpIpk2／Ae* ΔB29) Np=1950*0.12／0.4*3.14*2.04=91.32T . Np=(0.0016*2.04／1.83*1950)*108=91.46TNp=ΔB*Ig／0.4π*Ipk Np=Lp*Ipk ／Ae*ΔB10) Ns=(5+1)*(1-0.45)*91／218*0.45=3.06T 11）P=1/2*1.6*2.042*30=96WNs=(V O+V D)*(1-Dmax)*Np／Vimin* Dmax P=1/2LI2*f单端正激励(FORWARD)设计例题一输入电压﹒Vi= 48V (36~60V), 额定输出电压﹒电流﹒V o=5.0V﹒Io=11A 额定输出功率55W. 最大输出功率65Wf=470kHz (450~500 kHz) δmax=0.42 η=82设计步骤: 选择PC50. 3F3. N49等材质选PC50. EPC25.Ae: 46.4mm2. Le: 59.2mm. B S: 3800G S1): Ipk= Ic= 2POUT / Vinmin= 2*65 / 36= 3.6A2): Np= Vinmax*108 / (4FBmax*Ae) 取Bmax=2000G= 60*108 / (4*450K*2000G*0.464)= 4TS, 调整为6TS3): Ns= Np *(Vo+V D) / (Vi*δmax)= 4* (5.5+1)/(36*0.42)= 1.7TS 调整为2TS4): 反馈绕组. N= Np*(15+1) / (36*0.42)= 6*16/(36*0.42)= 6TS5): 选择绕组线径Np: Φ0.1*120CNs: Φ0.1*200CN: Φ0.256): 由于为安全电压.故不须包MARGIN TAPE.单端正激励(FORWARD)设计例题二输入电压﹒Vi= 100V (85V~135V),额定输出电压﹒电流﹒V o=5.0V(4.5-5.5)﹒Io=20Af=200kHz δmax=0.42设计步骤: 选择PC40..TP4等材质选TP4. EE28C.Ae: 87.4mm2. B S: 3800G S 取Bmax=2000G1): T=1/fo=1/200K=5us2): Tonmax=T*Dmax=5*0.42=2.1us3): V2min=(Vo+VL+VF)*T/Tonmax=(5.5+0.2+0.5)*5/2.1=14.8V4): n=V2min/V1min=14.8/100=0.1485): N2=(V2min*Tonmax/Bs*Ae)*104 =(14.8*2.1/2000*87.4)* 104=1.83T︽2T6): N1 =N2/ n=2/0.148=13.5T︽14TTonmax=(Vo+VL+VF)*T/ V2min=2.09 Dmax= Tonmax/T=2.09/5=0.418︽0.42优化设计举例1）绕线空间设计: 变压器绕线空间设计得好﹐使其耦合传递最佳﹐发挥功率更佳﹐干扰更小﹐例一﹐ETD44A V 音响主功率变压器1－2 Φ0﹒35 X725T1－2 Φ0﹒21 X10X2 25T 7－9 Φ0﹒35 X9 5T 7－9 Φ0﹒35 X9 5T2－3 Φ0﹒21 X10X2 25T2－3 Φ0﹒35 X7 25T减小绕线高度﹐对理线较合理﹒例二﹐EI22 DVD 辅助变压器1－X Φ0﹒30 8T1－2 Φ0﹒25 16T 6--8-------------------- 6--8-------------------- 6--9--------------------6--9--------------------X －2 Φ0﹒30 8T1－2 Φ0﹒25 16T 增强耦合性能﹐采用并联绕线﹐合理安排接线工艺﹐减小漏感﹒例三﹐EER28 DVD 主功率变压器 3--4 Φ 0.40 25T 17--15 Φ0.40X2 4T 4--2 Φ 0.40 25T 14--13---------------------- 2--1 Φ 0.40 25T3--4 Φ 0.40 25T 17--15 Φ0.40X5 4T 4--2 Φ 0.40 25T 14--13----------------------2--1 Φ 0.40 25T加大耦合﹐减小漏感﹐提高负载能力﹒17--15 Φ0.40X2 4T随着变压器的小形化﹐可以根据爬电距离来实现安全性能要求﹐设计产品的目的﹐主要满足用户要求﹐符合安全性能规定﹒1﹒干燥空气爬电耐压距离﹕ 经验距离为1mm /1000V ﹒2﹒TAPE （0﹒025／0﹒065）P －S 三层规定﹕ 1层>4000V 延伸变形后＞1500V ﹒ 3﹒S 线圈－S 线圈之间爬电耐压距离﹕ ＞1500V ＞1.5mm ﹒4﹒边缘胶带MARGINTAPE 爬电耐压距离﹕ 边缘安胶W=3mm 可根据Vi 电压W1.5－2.mm ﹒ 5﹒采用TEX －E 线解决耐压距离﹕ 三重绝缘线层>6000V 延伸变形后耐压下降﹒6﹒胶带绝缘层解决耐压距离﹕胶带村垫SOL 一层SPC 二层﹐反贴胶带等﹒ 7﹒规格耐压条件(3.0KV/60’ 2mA) 制程条件UL3.0KV ＊1.2倍/2’ 2mA ﹒ 8﹒层间耐压要求﹕有关﹒3）开关变压器的参数分析1.关于集肤效应可选用多股线（满足b>a a=r2πb= r2π*x x= x股线）满足高频负载电流﹐降低变压器温升﹒2. 关于L k与Cp是一对矛盾﹐一般要求变压器平衡L k与Cp参数﹐L k不要追求愈小愈好﹐Cp 的增加会引起噪声的增加﹒开关变压器GAP&L K1﹒气隙GAP设计大小与所需要的传递能量有关﹐GAP大气隙长度增加也就是气隙体积增加﹐电感下降﹒GAP小容易引起电感饱和﹒2﹒气隙GAP传递能量大小与使用的工作频率有关﹐高频时（＞60KHZ）磁芯损耗加大﹒3﹒LEAKAGE漏感﹕初级绕组P&S次级主绕组相邻紧密﹐耦合面积大﹐（P﹒S夹绕）漏感量小﹒S次级主绕组如果匝数少﹐疏绕或者增加匝数﹐也可减小漏感量﹒。

《高频变压器简介》课件

《高频变压器简介》 ppt课件
目录
• 高频变压器概述 • 高频变压器的工作原理 • 高频变压器的种类与特点 • 高频变压器的性能指标
目录
• 高频变压器的生产工艺与材料 • 高频变压器的应用实例与展望
01
高频变压器概述
高频变压器的定义
总结词
高频变压器是一种用于在高频条件下实现电压转换的电子元件。
详细描述
脉冲变压器主要用于数字电路、雷达、通信和测量设备中，用于传输脉冲信号。它具有快速响应、高压输出、高绝缘电阻和低漏磁的特性，能够满足高速、高精度和高稳定性的脉冲信号传输要求。
隔离变压器
总结词
主要用于电路隔离，减少接地环路的影响，常用于医疗设备和工业控制系统中。
VS
详细描述
隔离变压器通过变压器磁耦合原理实现电路的隔离，可以减小接地环路的影响，提高设备和系统的安全性和稳定性。在医疗设备和工业控制系统中，隔离变压器是常见的元件，用于保护设备和人身安全。
音频变压器
总结词
用于传输音频信号，具有高磁导率和低损耗的特性。
详细描述
音频变压器主要用于音频信号的传输和处理，例如音响设备中的扬声器分频器和音频处理设备中的信号传输。它具有高磁导率、低磁损和低电阻的特性，能够提供清晰、准确的音频信号传输。
脉冲变压器
总结词
主要用于传输脉冲信号，具有快速响应和高压输出的特点。
芯和线圈材料，以及优化散热设计。
温升与散热
要点一
总结词
指高频变压器在工作过程中温度的变化情况。
要点二
详细描述
温升与散热性能是高频变压器稳定运行的关键因素之一。过高的温度会导致变压器性能下降、寿命缩短，甚至烧毁。因此，需要合理设计变压器的散热结构，选用导热性能良好的材料，以降低温升对变压器性能的影响。