高频变压器磁芯的设计原理
高频变压器磁芯截面积和匝数的关系
高频变压器磁芯截面积和匝数的关系高频变压器磁芯截面积与匝数的关系在高频变压器的设计中，磁芯截面积和匝数是两个重要的参数。
磁芯截面积决定了磁通量的传导能力，而匝数则决定了电压的变换比。
它们之间的关系对高频变压器的性能有着重要的影响。
让我们来了解一下高频变压器的工作原理。
高频变压器是利用电磁感应的原理将输入电压变换成输出电压。
当输入电压通过主线圈时，会在磁芯中产生磁通量。
这个磁通量会通过副线圈传导，从而在副线圈中产生感应电动势，从而实现电压的变换。
磁芯截面积和匝数的关系可以通过磁通量的传导来解释。
磁芯的截面积越大，磁通量的传导能力就越强。
这意味着更多的磁通量可以通过磁芯传导到副线圈中，从而产生更大的感应电动势。
而匝数的增加会导致磁通量的进一步增加，因为匝数的增加会增加主线圈中的电流，从而增加磁通量。
因此，磁芯截面积和匝数的增加都会导致高频变压器输出电压的增加。
然而，磁芯截面积和匝数的增加也会带来一些问题。
首先，磁芯截面积的增加会导致磁芯的尺寸变大，从而增加了变压器的体积。
而匝数的增加会导致主线圈和副线圈的绕组变得更加复杂，增加了制造成本。
此外，磁芯截面积和匝数的增加还会增加变压器的损耗，因为更多的磁通量需要传导，从而增加了能量的损耗。
高频变压器的磁芯截面积和匝数之间存在着一定的关系。
增加磁芯截面积和匝数可以提高变压器的输出电压，但也会增加变压器的体积、制造成本和损耗。
因此，在设计高频变压器时，需要权衡这些因素，选择合适的磁芯截面积和匝数，以满足实际需求。
只有在综合考虑了这些因素后，才能设计出性能优异的高频变压器。
高频变压器工作原理
高频变压器工作原理开关电源中的拓扑结构有许多。
比如半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮番导通来产生100kHz的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行变压，输出沟通电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则打算了输出电压的多少。
典型的半桥式变压电路中最为惹眼的是三只高频变压器：主变压器、驱动变压器和帮助变压器（待机变压器），每种变压器在国家规定中都有各自的衡量标准，比如主变压器，只要是200W以上的电源，其磁芯直径（高度）就不得小于35mm。
而帮助变压器，在电源功率不超过300W时其磁芯直径达到16mm就够了。
变压器的主要参数有电压比、频率特性、额定功率和效率等。
电压比n：变压器的电压比n与一次、二次绕组的匝数和电压之间的关系如下：n=V1/V2=N1/N2式中N1为变压器一次（初级）绕组，N2为二次（次级）绕组，V1为一次绕组两端的电压，V2是二次绕组两端的电压。
升压变压器的电压比n小于1，降压变压器的电压比n大于1，隔离变压器的电压比等于1。
额定功率P：此参数一般用于电源变压器。
它是指电源变压器在规定的工作频率和电压下，能长期工作而不超过限定温度时的输出功率。
变压器的额定功率与铁心截面积、漆包线直径等有关。
变压器的铁心截面积大、漆包线直径粗，其输出功率也大。
频率特性:是指变压器有肯定有工作频率范围，不同工作频率范围的变压器，一般不能互换使用。
由于变压器有其频率范围以外工作时，会消失工作时温度上升或不能正常工作等现象。
效率:是指在额定负载时，变压器输出功率与输入功率的比值。
该值与变压器的输出功率成正比，即变压器的输出功率越大，效率也越高；变压器的输出功率越小，效率也越低。
变压器的效率值一般在60%~100%之间自耦变压器：一般变压器的一、二次线圈是相互绝缘的，只有磁的耦合而没有电的直接联系。
假如将双绕组变压器的一、二次绕组串联起来作为新的一次侧，而二次绕组仍作二次侧与负载阻抗相连接，便得到一台降压自耦变压器，的原副线圈共用一个线圈使用时，转变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。
高频变压器设计原理
摘要：阐述了高频开关电源热设计的一般原则，着重分析了开关电源散热器的热结构设计。
关键词：高频开关电源；热设计；散热器1 引言电子产品对工作温度一般均有严格的要求。
电源设备内部过高的温升将会导致对温度敏感的半导体器件、电解电容等元器件的失效。
当温度超过一定值时，失效率呈指数规律增加。
有统计资料表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％；温升50℃时的寿命只有温升为25℃时的1/6。
所以电子设备均会遇到控制整个机箱及内部元器件温升的要求，这就是电子设备的热设计。
而高频开关电源这一类拥有大功率发热器件的设备，温度更是影响其可靠性的最重要的因素，为此对整体的热设计有严格要求。
完整的热设计包括两方面：如何控制热源的发热量；如何将热源产生的热量散出去。
最终目的是如何将达到热平衡后的电子设备温度控制在允许范围以内。
2 发热控制设计开关电源中主要的发热元器件为半导体开关管（如MOSFET、IGBT、GTR、SCR等），大功率二极管（如超快恢复二极管、肖特基二极管等），高频变压器、滤波电感等磁性元件以及假负载等。
针对每一种发热元器件均有不同的控制发热量的方法。
2.1 减少功率开关的发热量开关管是高频开关电源中发热量较大的器件之一，减少它的发热量，不仅可以提高开关管自身的可靠性，而且也可以降低整机温度，提高整机效率和平均无故障时间（MTBF）。
开关管在正常工作时，呈开通、关断两种状态，所产生的损耗可细分成两种临界状态产生的损耗和导通状态产生的损耗。
其中导通状态的损耗由开关管本身的通态电阻决定。
可以通过选择低通态电阻的开关管来减少这种损耗。
MOSFET的通态电阻较IGBT的大，但它的工作频率高，因此仍是开关电源设计的首选器件。
现在IR公司新推出的IRL3713系列HEXFET(六角形场效应晶体管)功率MOSFET已将通态电阻做到3mΩ，从而使这些器件具有更低的传导损失、栅电荷和开关损耗。
美国APT公司也有类似的产品。
什么是高频变压器
什么是高频变压器高频变压器是一种专门用于高频电路中的变压器。
它是一种隔离器件，通过变换输入电压和电流的值，输出需要的电压和电流。
高频变压器的作用是将电源 (input) 的高频电压转换为适合电路要求的低电压输出 (output)，通常在数十千赫范围内工作。
高频变压器的原理高频变压器原理类似于普通变压器，但也存在区别。
在高频电路中，由于其频率高，传统的铁芯变压器的磁芯和绕组的损耗就会相对较高，导致效率低下，功率损耗很大，同时由于磁芯的饱和特性，频率越高，铁芯的容量就会越小，产生越来越大的热量，进一步影响变压器的效率。
因此，高频变压器使用高导磁材料 (如氧化锌) 来作为磁芯，这种材料能够在高频下呈现出良好的电性能力，让变压器的效率得以提高。
同时，高频变压器的绕组采用细导线，使得能够承受更高的电流，并且相互之间的耦合能够减少。
高频变压器的使用场景高频变压器通常应用于无线电、通信、医疗、工业自动化、电力电子、航天航空等领域。
它在信号调节和滤波方面的作用也非常重要，因此在许多电子仪器中，高频变压器也起到了至关重要的作用。
高频变压器的优缺点优点： - 适合于高频电路中的使用 - 能够提高电路效率 - 可以获得较高的电流输出 - 相对于普通变压器，具有小体积和轻质的特点缺点： - 制造成本相对较高 - 不容易进行维修 - 选用的材料和制造工艺要求非常高，否则会影响变压器的效率和寿命结论高频变压器是一种专用于高频电路中的变压器，通过变换输入电压和电流的值，输出需要的电压和电流。
其优点包括：适合高频电路中的使用，能够提高电路效率，可以获得较高的电流输出，并且相对于普通变压器具有小体积和轻质等特点；缺点包括：制造成本较高，不容易进行维修，选用的材料和制造工艺要求非常高。
在无线电、通信、医疗、工业自动化、电力电子、航天航空等领域，高频变压器应用十分广泛。
高频变压器工作原理
高频变压器工作原理在电力传输和电子设备中，变压器是一种常见且重要的电气设备。
变压器用于将电流从一个电路传输到另一个电路，同时改变电流的电压和电流大小。
在高频电子设备中，高频变压器起着至关重要的作用。
高频变压器相较于低频变压器有着一些独特的特点，下面将为您介绍高频变压器的工作原理。
1. 基本结构高频变压器的基本结构由两个或多个线圈组成，它们通过一个铁芯相互连接。
这些线圈分别称为主线圈（Primary winding）和副线圈（Secondary winding）。
主线圈接收到高频电流，而副线圈则传输变压器输出的电流。
2. 互感耦合原理高频变压器的工作原理基于互感耦合原理。
当主线圈中通入高频电流时，它会产生一个变化的磁场。
这个变化的磁场会传导到副线圈中，导致副线圈中的电压和电流发生变化。
这种通过磁场传输电能的现象称为互感耦合。
3. 磁芯为了提高变压器的效率和性能，高频变压器通常采用铁芯作为磁路传导材料。
铁芯的存在可以集中磁场并减少能量的损耗。
常见的铁芯材料包括硅钢片。
硅钢片由硅和钢材料组成，具有较高的导磁性能和低磁滞损耗。
4. 磁通和电压变换当高频电流通过主线圈时，产生的磁场会由铁芯传导到副线圈。
根据有关电磁感应定律，当磁场变化时，副线圈中将会产生电压。
这个电压的大小与主线圈和副线圈的匝数比例相关。
高频变压器通过改变主线圈和副线圈的匝数来实现电压的变换。
如果主线圈的匝数大于副线圈的匝数，那么变压器称为升压变压器。
反之，如果主线圈的匝数小于副线圈的匝数，则称为降压变压器。
通过这种方式，高频变压器能够在不改变电流大小的情况下改变电压大小。
总结：高频变压器的工作原理基于互感耦合的原理。
它通过主线圈产生的变化磁场来传导能量到副线圈，实现电流和电压的变换。
铁芯作为磁路传导材料，能够提高变压器的效率。
通过改变线圈的匝数比例，高频变压器实现电压的变换。
高频变压器在电力传输和电子设备中扮演着重要的角色，为我们的生活和工作提供了便利和支持。
磁材功率及损耗（ＰＤＦ）
高频电源变压器磁芯的设计原理摘要：开关电源正向高频化发展，作为主变压器使用的软磁铁氧体磁芯，从材料性能、尺寸形状等均应作相应改进。
本文讨论了磁芯设计中应考虑的通过功率、性能因子、热阻系数等参数，并提出了降低材料高频损耗的微观设计方法。
1．引言电子信息产业的迅速发展，对高频开关式电源不断提出新的要求。
据报导，全球开关电源市场规模已超过100亿美元。
通信、计算机和消费电子是开关电源的三大主力市场。
庞大的开关电源市场主要由AC/DC和DC/DC开关电源两部分组成。
据预测，AC/DC开关电源全球销售收入将从1999年的91亿美元增加到2004年的122亿美元，年平均增长率为5.9%。
低功率的AC/DC（0～300W）将面向增长平衡的消费电子和计算机市场；大功率的AC/DC电源（750～1500W）将面向增长强劲的电信市场。
DC/DC电源约占整个开关电源市场的30%，但计算机与通信技术的快速融合，带动了DC/DC模块式电源的迅速增长，预计今后几年，DC/DC电源模块增长速度将超过AC/DC电源，如有人估计，中国今后五年，DC/DC电源模块市场年增长将达15%，增长主要是在电信部门。
开关式电源技术发展趋势是高密度、高效率、低噪声，以及表面贴装化。
无论是AC/DC或 DC/DC电源，除了功率晶体管外，由软磁铁氧体磁芯制成的主变压器、扼流圈及其它电感器（如抗噪声滤波器）是极重要的元件，其磁性能和尺寸直接关系到电源的转换效率和功率密度等。
在变压器设计中，主要包括绕组设计和磁芯设计。
本文拟重点讨论涉及主要变压器磁芯设计中应考虑的通过功率、性能因子、热阻等参数，并对降低磁芯总损耗提出了材料微观设计应考虑的方法。
2．电源变压器磁芯性能要求及材料分类为了满足开关电源提高效率和减小尺寸重量的要求，需要一种高磁通密度和高频低损耗的变压器磁芯。
虽然有高性能的非晶态软磁合金竞争，但从性能价格比考虑，软磁铁氧体材料仍是最佳的选择；特别在100kHz到1MHz的高频领域，新的低损耗的高频功率铁氧体材料，更有其独特的优势。
电子变压器磁设计的基本原理
电子变压器磁设计的基本原理基本原理如下：1.磁感应强度和磁通密度：磁场是由磁感应强度H和磁通密度B组成的。
磁感应强度H是单位长度上的电流，磁通密度B是通过截面上的磁通量。
通过控制磁感应强度和磁通密度的大小，可以控制变压器的输入电压和输出电压之间的变换比例。
2.磁芯材料：磁芯材料的选择对变压器的性能起着重要作用。
常见的磁芯材料有硅钢和铁氧体。
硅钢具有低磁导率和高磁饱和磁导率的特性，适用于低频变压器；铁氧体具有高磁导率和低磁饱和磁导率的特性，适用于高频变压器。
磁芯材料的选择要考虑变压器的工作频率和功率损耗。
3.匝数：一个变压器通常由两个绕组组成，即输入绕组和输出绕组。
输入绕组的匝数与输出绕组的匝数之比称为变压器的变压比。
变压器的变压比决定了输入电压和输出电压之间的关系。
变压比的选择要根据实际需求和电路设计要求进行确定。
4.线径：绕组的线径会影响变压器的损耗和效率。
对于高电流的绕组，需要选择较大的线径以减少电阻损耗；对于低电流高频的绕组，可以选择较小的线径以减小铜损耗。
线径的选择要根据变压器的功率、电流和工作频率进行合理的设计。
5.电感和磁耦合：电感是变压器的重要参数，它与绕组的匝数和磁芯的磁性质相关。
磁耦合是指输入绕组和输出绕组之间的磁连接程度，它决定了输入电流和输出电流之间的传递效率。
通过合理设计变压器的电感和磁耦合，可以达到理想的电压变换效果。
总之，电子变压器的磁设计是基于磁场的基本原理，在给定的输入电压和输出电压条件下，通过选择合适的磁芯材料、匝数和线径，以实现电压的变换。
这一设计过程需要考虑变压器的工作频率、功率要求、损耗和效率等方面的因素，以满足实际应用的需求。
高频变压器的原理
高频变压器的原理
高频变压器是一种将高频交流电能转化为不同电压的装置。
它由一个或多个线圈组成，主要包括一个主线圈（也称为原线圈或一次线圈）和一个副线圈（也称为次级线圈或二次线圈）。
在高频变压器中，主线圈通常是由大直径的导线绕成圈，而副线圈由细丝绕成。
当高频交变电压通过主线圈时，会在主线圈中产生一个变化的磁场。
这个变化的磁场会穿透到副线圈中，导致副线圈中的电流产生变化。
由于副线圈的绕组方式和主线圈不同，因此副线圈中的电流和电压会有不同的改变。
这样，高频变压器就实现了输出不同的电压。
高频变压器的工作原理涉及到电磁感应和电压的变化。
当高频交流电通过主线圈时，高频的交变电流会产生一个交变磁场。
这个交变磁场会导致主线圈和副线圈之间产生电磁感应现象。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量的变化率发生变化时，会在导线中产生感应电动势。
在高频变压器中，这个变化的磁通量会产生变化的电动势，从而导致副线圈中的电流和电压发生变化。
除了电磁感应原理，高频变压器还涉及到传输功率和磁耦合。
传输功率是指输入和输出之间的电能转化，通过磁耦合实现。
当主线圈中的电流产生变化时，会在主线圈和副线圈之间产生磁场耦合。
这种耦合会导致主线圈中的能量传输到副线圈中，从而实现功率的传递。
总之，高频变压器通过电磁感应和磁耦合的原理，将高频交流
电能转化为不同的电压。
这种装置在许多电子设备中广泛应用，例如无线通信、电源适配器和放大器等。
高频变压器工作原理
高频变压器工作原理高频变压器是一种能够将输入电压变换成输出电压的电气设备，它在电子设备中起着非常重要的作用。
在高频变压器中，主要包括磁芯、绕组、绝缘层等部分，通过它们的相互作用，实现了输入电压到输出电压的变换。
接下来，我们将详细介绍高频变压器的工作原理。
首先，高频变压器的工作原理与普通变压器有所不同。
普通变压器是通过磁感应原理来实现电压的变换，而高频变压器则是利用了高频电磁感应现象。
在高频变压器中，输入信号经过高频振荡电路产生高频电流，进而在磁芯中产生高频磁场，这个高频磁场会通过绕组感应出高频电压，完成输入电压到输出电压的转换。
其次，磁芯在高频变压器中起着非常重要的作用。
磁芯的选择对于高频变压器的性能有着至关重要的影响。
一般来说，高频变压器的磁芯材料要求具有低磁滞、低损耗、高饱和磁感应强度等特点，以确保高频磁场的传导和输出电压的稳定性。
同时，磁芯的结构也需要合理设计，以减小磁通阻抗，提高磁芯的利用率。
另外，绕组是高频变压器中另一个非常重要的部分。
绕组的设计和制造直接影响着高频变压器的性能和稳定性。
在高频变压器中，绕组需要采用绝缘良好、导电性能优异的线材，并且需要合理布局，减小电阻和电感，提高电能的传输效率。
此外，绕组的匝数和层数的选择也需要根据具体的工作要求进行合理设计，以确保输出电压的稳定性和可靠性。
最后，绝缘层的设计也是高频变压器工作稳定的关键。
绝缘层在高频变压器中起着隔离和保护的作用，有效防止电流泄漏和绕组之间的短路，提高了高频变压器的安全性和稳定性。
因此，在高频变压器的设计和制造过程中，绝缘层的材料选择和厚度要经过严格的测试和验证，以确保其符合相关的电气安全标准。
总之，高频变压器是一种非常重要的电气设备，它通过磁芯、绕组、绝缘层等部分的精密设计和相互作用，实现了输入电压到输出电压的变换。
在实际应用中，我们需要根据具体的工作要求，合理选择磁芯材料、设计绕组结构、确定绝缘层的材料和厚度，以确保高频变压器的工作稳定性和可靠性。
《高频变压器的介绍》课件
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。
面向电力电子变压器应用的大容量高频变压器技术综述
4、大容量高频变压器的检测与 维护
4、大容量高频变压器的检测与维护
为了保证大容量高频变压器的可靠性和稳定性，需要进行严格的检测和维护。 检测主要包括电气性能测试、机械性能测试和环境适应性测试等。电气性能测试 主要包括电压比、阻抗、绝缘电阻等测试项目，以检验变压器的电气性能是否符 合设计要求。机械性能测试则主要包括振动测试、冲击测试和寿命测试等，以检 验变压器的机械强度和稳定性。环境适应性测试则主要包括高温、低温、湿度等 环境因素对变压器性能的影响。
参考内容
内容摘要
电力电子变压器是现代电力系统中不可或缺的重要组成部分，而高频变压器 在其中扮演着关键的角色。本次演示将深入探讨电力电子变压器中高频变压器磁 芯和绕组特性的相关问题，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
内容摘要
在过去的研究中，高频变压器得到了广泛的。它的基本原理是通过在变压器 铁芯上绕制线圈，利用电磁感应原理实现电能的传递。由于高频变压器的频率较 高，因此具有小型化、高效化和轻量化等优点。在电力电子变压器领域，高频变 压器的设计主要涉及到磁芯和绕组的特性，这些特性对变压器的性能和稳定性有 着至关重要的影响。
谢谢观看
1、可以实现交直流的自由转换，提高电网的灵活性和稳定性； 2、可以实现能量的双向传递，提高能源利用效率；
一、交直流配电网电力电子变压器的概念和应用背景
3、具有较宽的调节范围，可以满足不同负荷的需求；
4、具有较高的效率，可以减少 能源损耗。
4、具有较高的效率，可以减少能源损耗。
在实际应用中，交直流配电网电力电子变压器已经得到了广泛的应用，例如 风力发电、太阳能发电、直流微电网、智能楼宇等领域。
主体部分
1、大容量高频变压器的技术概 述
手机高频变压器工作原理
手机高频变压器工作原理
手机高频变压器工作原理：
手机高频变压器是一种用于手机充电的电子元件，它主要作用是将输入的低电压通过变压作用提高到手机电池所需的高电压。
其工作原理如下：
1. 输入电源：当手机插上充电器时，交流电源经过手机充电器的整流电路转换成直流电源，提供给变压器。
2. 变压器结构：手机高频变压器通常由磁芯、一对线圈（即初级线圈和次级线圈）以及一个电容器等组成。
3. 工作过程：
- 交流信号：输入的直流电压经过一个高频振荡器产生变频
的交流信号。
高频振荡器可以将输入的电流转变成较高频率的交流信号，在手机变压器中常常采用10到100kHz的频率范围。
- 磁场产生：通过高频振荡器产生的交流信号作用于初级线圈，产生一个交变磁场。
- 磁感应现象：产生的交变磁场通过磁芯传导到次级线圈，
引起次级线圈中的感应电流和电压变化。
- 变压作用：次级线圈中的感应电压通过电容器等电路元件进行整流和滤波处理后，得到所需的高电压。
这个高电压用于手机电池的充电。
总结：手机高频变压器通过高频振荡器产生交流信号，通过磁芯和线圈之间的磁感应现象将低电压转换为高电压，从而实现手机电池的充电。
高频变压器的原理及应用
高频变压器的原理及应用1. 引言在现代电子领域，高频变压器是一种重要的电力传输装置。
它由于其高效率、小体积和快速响应的特点，被广泛应用于各种电力电子设备中。
本文将介绍高频变压器的原理和其在各个领域中的应用。
2. 高频变压器的原理高频变压器是一种特殊的变压器，其工作频率通常在数千赫兹至数百兆赫兹之间。
相比于低频变压器，高频变压器在设计和制造上有许多不同之处。
2.1 工作原理高频变压器由一个或多个绕组（primary winding）和一个或多个绕组（secondary winding）组成。
当高频电流经过主绕组时，会在磁芯中产生电磁感应，进而诱导出次级绕组中的电流，实现电能的传输。
2.2 磁芯材料为了降低能量损耗和提高效率，高频变压器通常采用高导磁性能的磁芯材料，如硅钢片或铁氧体材料。
这些材料具有低磁导率和低磁化损耗，能有效减少变压器中的涡流损耗和焦耳损耗。
2.3 绕组设计高频变压器的绕组设计十分重要，它直接影响到变压器的效率和功率传输能力。
在高频下，绕组的电阻和电感会产生显著的影响，因此绕组的导线尺寸和绕制方式需要经过精确计算和优化。
3. 高频变压器的应用3.1 电力电子设备高频变压器被广泛应用于电力电子设备中，如交流/直流变换器、逆变器、谐振转换器等。
它们能够将电能进行高效率的转换和传输，提供稳定可靠的电源供应。
3.2 通信设备在通信设备中，高频变压器起到了隔离、适配和滤波的作用。
它们可以为通信设备提供稳定电压和电流，并对信号进行调整和滤波，确保数据的可靠传输。
3.3 医疗设备高频变压器在医疗领域中也有着重要的应用。
例如，X射线机和核磁共振设备中需要高频变压器来提供高压和高频电源，保证设备的正常运行。
3.4 汽车电子在汽车电子系统中，高频变压器被用作点火系统、充电器和照明电路等。
它们能够将汽车电磁系统的电压变换为合适的电压和电流，满足不同设备的需求。
3.5 新能源领域随着新能源的快速发展，高频变压器也被广泛运用于太阳能和风能系统中。
变压器与电感磁芯设计原则
变压器与电感磁芯设计原则1.电磁性能要求：变压器与电感磁芯的设计首先要满足电磁性能要求，包括工作频率、工作电流、感应电压等方面。
根据具体的应用需求，确定相应的电磁参数，并选择适当的磁芯材料和结构来实现设计要求。
2.磁芯材料的选择：根据变压器与电感磁芯的工作频率和最大磁通密度，选择合适的磁芯材料。
目前常用的磁芯材料有软磁合金、铁氧体、铁氧体陶瓷等。
软磁合金具有较低的磁导率和磁滞损耗，适用于高频应用；铁氧体具有较高的磁导率和饱和磁感应强度，适用于低频应用。
3.磁芯结构与绕组的设计：磁芯的结构设计要考虑铁芯的磁通导磁路径，以提高磁能的传递效率。
通常采用环形、E型、I型等结构，根据应用需求选择合适的结构类型。
另外，绕组的设计也十分重要，应考虑到导线的材料、截面积、绕组方式等因素，以减小电阻、电感和电容等对电磁性能的影响。
4.磁芯的尺寸和形状的确定：磁芯的尺寸和形状的确定与应用要求和制造工艺密切相关。
根据磁芯的导磁效果和能耗要求，确定合适的磁芯截面积、高度、宽度等尺寸，并考虑到生产工艺的可实现性。
5.磁芯的冷却设计：对于具有较高功率和周围环境温度较高的变压器和电感磁芯，需要考虑冷却问题。
通常采用风冷或水冷方式，通过散热器、散热片等冷却装置，以确保磁芯在正常工作温度范围内，提高磁芯的工作效率和可靠性。
6.温度与功率因素的考虑：在设计变压器和电感磁芯时，需要考虑温度对磁芯材料和绕组性能的影响，以保证设备在工作范围内长期稳定运行。
此外，根据设备的实际功率需求，选择合适的磁芯材料和尺寸，以满足设备的功率需求。
总而言之，变压器与电感磁芯的设计需要综合考虑电磁性能要求、磁芯材料、磁芯结构和绕组设计、尺寸与形状、冷却设计、温度与功率因素等因素，以实现设备的高效运行和可靠性。
设计时应根据具体应用需求，合理选择并权衡各种设计因素，以确保设计方案的合理性和可实现性。
高频变压器磁芯的设计原理
高频变压器磁芯的设计原理
1.磁性材料的选择：高频变压器通常使用铁氧体作为磁芯材料。
铁氧体具有高磁导率、低磁导率傅立叶频谱、低铁损耗和低饱和磁感应强度等优点，非常适合高频变压器的使用。
在选择铁氧体材料时，需要考虑其磁导率和损耗特性，以保证变压器的高效工作。
2.磁芯形状和尺寸设计：磁芯的形状和尺寸直接影响变压器的工作性能。
常见的磁芯形状包括E型、I型、U型和EE型等。
选择合适的磁芯形状可以提高磁传导效率和减小漏磁等问题。
此外，磁芯的尺寸也需要根据具体应用的功率和电流大小来确定，以确保变压器的工作稳定性和效率。
3.匝数和绕组设计：磁芯的设计还需要考虑变压器的匝数和绕组。
匝数决定了变压器的变比，而绕组则是将电能从一个线圈传递到另一个线圈的关键部分。
在设计过程中，需要合理选择匝数和绕组的结构，以达到所需的电压转换效果。
4.漏磁和磁交流损耗的抑制：高频变压器在工作过程中会产生漏磁和磁交流损耗，影响变压器的转换效率和稳定性。
为了抑制漏磁和磁损耗，可采取一些措施，如合理布置绕组、增加绕组间隙、使用隔离层等。
5.独立开关电源的设计：高频变压器通常由独立开关电源供电，因此在设计过程中需要考虑电源的功率和稳定性等因素，以确保变压器的正常运行。
总之，高频变压器磁芯的设计原理涉及到磁性材料的选择、磁芯形状和尺寸的设计、匝数和绕组设计、漏磁和磁交流损耗的抑制以及独立开关电源的设计等方面。
通过合理的设计，可以提高变压器的转换效率和稳定性，满足各种应用的需求。
高频变压器设计基础知识
高频变压器设计基础知识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：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。
AP法设计高频变压器
AP法设计高频变压器高频变压器是一种用于电能传递和变换的重要电力元件。
它可以将交流电能从一个电路转移到另一个电路，同时改变电压和电流的比例。
高频变压器在电子设备和电力系统中广泛应用，具有体积小、效率高和响应时间快等优点。
本文将以AP法（Air-Gap Power Transformer）为例，详细介绍高频变压器的设计。
一、高频变压器的结构和工作原理高频变压器的基本结构由两个或多个绕组、铁芯和外部绝缘层组成。
其中铁芯通过提供磁耦合效应来支撑变压器的工作，绕组则对电流进行传输和调节。
高频变压器按照铁芯结构可以分为显性铁芯和暗性铁芯。
常见的显性铁芯包括EI型铁芯、环形铁芯和矩形铁芯等，暗性铁芯则采用微波磁芯或铁氟龙材料。
高频变压器的工作原理可以总结为两个方面:基频交流信号的传输和变压，以及高频信号的耦合和变换。
二、高频变压器设计的基本步骤1.确定设计要求：根据实际应用需求，确定变压器的输入电压、输出电压、功率和工作频率等参数。
2.计算绕组参数：根据输入输出参数计算绕组元件的电压、电流和匝数。
根据电流和匝数计算线圈长度和截面积，并进行冷却和散热分析。
3.计算铁芯参数：根据绕组参数和工作频率计算铁芯的磁导率、磁链密度和截面积等参数，确定铁芯的材料和尺寸。
4.优化设计：根据计算结果对各个参数进行优化，以提高变压器的效率和响应速度。
5.确定绝缘和外壳形式：根据设计需求选择合适的绝缘材料和外壳形式，确保变压器的电气安全性和机械强度。
三、高频变压器设计中的关键技术1.绕组设计：合理的绕组设计可以减少电流损耗和漏磁现象，提高变压器的效率。
设计时可以采用多层绕组、薄绝缘线和高填充因子。
2.铁芯设计：合适的铁芯材料和结构可以提供足够的磁导率和饱和磁场，从而减小磁耦合误差和磁滞损耗。
3.冷却设计：高频变压器由于工作在高频范围内，容易产生大量的热量。
合理的冷却设计可以增加变压器的功率容量和寿命。
4.电磁屏蔽设计：在高频环境中，电磁干扰是一个非常重要的问题。
高频变压器磁芯al
高频变压器磁芯al高频变压器磁芯AL高频变压器磁芯是一种用于高频电路的重要组件，它能够提供高效的能量转换和传输功能。
在高频电路中，磁芯的选择和设计对于电路的性能起着决定性的作用。
本文将介绍一种常用的高频变压器磁芯材料——AL。
AL是一种常见的高频变压器磁芯材料，它的全称是铁氧体铝氧化物磁芯。
它由铁氧体和铝氧化物组成，具有良好的磁导率和磁饱和感应强度。
AL磁芯的主要特点是低磁损和低铁损，能够在高频电路中实现高效的能量传输。
高频变压器磁芯的选择对于电路的性能起着至关重要的作用。
首先，磁芯的材料应具有高磁导率和低磁损，以提高能量转换的效率。
AL 磁芯具有较高的磁导率和低磁损，能够满足高频电路的需求。
其次，磁芯应具有足够的磁饱和感应强度，以避免磁饱和现象的发生。
AL 磁芯的磁饱和感应强度较高，能够在高频电路中稳定工作。
此外，磁芯的尺寸和形状也需要根据电路的需求进行选择，以实现最佳的能量传输效果。
在高频变压器磁芯的设计中，除了选择合适的材料外，还需要考虑磁芯的结构和制造工艺。
磁芯的结构应具有良好的磁导性和磁耦合性，以实现高效的能量转换。
常见的磁芯结构包括环形、E形和U形等，不同结构的磁芯适用于不同的电路需求。
制造工艺也对磁芯的性能和稳定性起着重要的影响，需要保证磁芯的尺寸精确和表面光滑，以减小能量损耗和干扰。
高频变压器磁芯的应用广泛，主要用于电力电子设备、通信设备和医疗设备等领域。
在电力电子设备中，高频变压器磁芯能够实现高效的能量转换，提高电路的效率和稳定性。
在通信设备中，高频变压器磁芯能够实现信号的传输和放大，提高通信质量和速度。
在医疗设备中，高频变压器磁芯能够实现信号的采集和处理，提高医疗诊断的准确性和效率。
高频变压器磁芯是一种重要的高频电路组件，它能够提供高效的能量转换和传输功能。
AL磁芯作为一种常用的材料，具有良好的磁导率和磁饱和感应强度，能够满足高频电路的需求。
在磁芯的选择和设计中，需要考虑材料的特性、磁芯的结构和制造工艺，以实现最佳的能量传输效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
式中，Rth即为热阻，定义为每瓦特总消散时规定热点处的温升（k/W）。铁氧体材料 的热传导系数，磁芯尺寸及开关对热阻有影响，并可用下述经验公式来表示：
Rth=
) (6)
式中，S：磁芯表面积；d:磁芯尺寸；α：表面热传导系数；λ：磁芯内部热传导系 数。
由上式可见，对电源变压器用的铁氧体材料，必须具有低的功率损耗和高的热传导 系数。实际测量表明，图5所示的N67材料显示高的热导性。从微观结构考虑，高的烧结 密度，均匀的晶粒结构，以及晶界里有足够的Ca浓度，将是有高的热导性。从磁芯尺寸 形状考虑，较大磁芯尺寸给出低的热阻，其中ETD磁芯具有优良的热阻特性，见图6；另 外无中心孔的RM磁芯（RM14A）显示出比有中心孔磁芯（RM14B）更低的热阻。
4．工作磁通密度
变压器工作磁通密度（可允许磁通密度偏移）受两方面限制：首先要受磁芯损耗引 起的可允许温升ΔθFe的限制；另一方面，也受铁氧体材料饱和磁通密度值的限制。
对单端正向型变换器，工作磁通密度ΔB=Bm-Br；对推挽式变换器，工作磁通密度Δ B=2Bm。
根据公式（2），当工作磁通密度提高时，磁芯损耗将以2.5次方比例上升，从而造 成变压器温升，因此设计的工作磁通密度首先受磁芯温升值限制，其关系式为：
对高频电源变压器磁芯，磁芯设计时应尽量增加暴露表面，如扩大背部和外翼，或 制成宽而薄的形状（如低矮形RM磁芯，PQ型磁芯等），，均可降低热阻提高通过功率。
7．磁芯总损耗
软磁铁氧体磁芯总损耗通常细分为三种类型：磁滞损耗Ph、涡流损耗Pe和剩余损耗 Pr。每种损耗贡献的频率范围是不同的，磁滞损耗正比于直流磁滞回线的面积，并与频 率成线性关系，即
Ph=f∮BdH （7）
这里，∮BdH等于最大磁通B下测得的直流磁滞回线的等值能。对于工作在频率 100khz以下的功率铁氧体磁芯，降低磁滞损耗是最重要的。为获得低损耗，要选择铁氧
高频电源变压器磁芯的设计原理
页码，5/6
体成分具有最小矫顽力Hc和最小各向异性常数K，理想情况是各向异性补偿点（即K≈0）
注：1）fmax是该类材料适用的最高频率。 2）B是该类材料适用的磁通密度。
3）μa100℃的振幅磁导率，B和f见表1。 4）功率损耗在100℃测量，B和f见表1。 5）是25℃初始磁导率。
高频电源变压器磁芯的设计原理
页码，3/6
这里，我们重点讨论（fBmaxAe）参数（暂不讨论绕组设计参数Wd）。增大磁芯尺寸 （增大Ae）可提高变压器通过功率，但当前开关电源的目标是在给定通过功率下要减小 尺寸和重量。假定固定温升，对一个给定尺寸的磁芯，通过功率近似正比于频率。图1示 出变压器可传输功率Pth与频率f的关系。提高开关频率除了要应用快速晶体管以外，还受 其它电路影响所限制，如电压和电流的快速改变，在开关电路中产生扩大的谐波谱线， 造成无线电频率干扰，电源的辐射。对变压器磁芯来说，提高工作频率则要求改进高频 磁芯损耗。图1中N67材料（西门子公司）比N27材料有更低的磁芯损耗，允许更大的磁通 密度偏移ΔB，因而变压器可传输更大的功率。磁芯总损耗PL与工作频率f及工作磁通B的 关系由下式表示：
最近发现，当电源变压器磁芯工作达MHz频段时，剩余损耗已占支配地位，采用细晶 粒铁氧体已成功地缩小了此损耗的贡献。对MnZn铁氧体来说，在MHz频率出现铁磁谐振，
形成了铁氧体的损耗。最近有人提出，当铁氧体的磁导率μi随晶粒尺寸减小而降低时， Snoek定律仍是有效的，也就是说，细晶粒材料显示出高的谐振频率，因此可用于更高频 率。另外，对晶粒尺寸减小到纳米级的铁氧体材料研究表明，在此频段还应考虑晶粒内 畴壁损耗。
(100× 100)
PW4a 1000 300 50 >2000
PW4b
1500
(50× 300)
PW5a 3000 1000 25 >1000
PW5b
2500
(25× 1000)
功耗损耗
4）
kW/m3
≤300 ≤200
≤300 ≤150
≤300 ≤150
≤300 ≤150
≤300 ≤150
μi 5) 2000 2000 2000 1500 800
3．变压器可传输功率
高频电源变压器磁芯的设计原理
页码，2/6
众所周知，变压器的可传输出功率正比于工作频率f，最大可允许磁通Bmax，（或可 允许磁能偏移ΔB）和磁路截面积Ae，并表示为：
Pth=CfBmaxAeWd (1)
式中，C棗与开关电源电路工作型式有关的系数（如推挽式C=1；正向变换器C=0.71；反 向变换器C=0.61）Wd棗绕组设计参数（包含电流密度S，占空因子fcu，绕组截面积AN 等）。
表1 功率铁氧体材料分类
性能因
fmax 类别 1)
f
B 2) μa 3)
kHz mT
kHz
子
（B× f）
mT×kHz
PW1a
4500
100 PW1b
15
300 >2500
(300× 15)
PW2a
5000
200 PW2b
20
200 >2500
(200× 25)
PW3a
10000
PW3b
300
100 100 >3000
页码，4/6
磁芯体积；反之，相同磁芯尺寸的变压器，采用高（fBmax）乘积的铁氧体材料，可传输 更大的功率。我们将此乘积称为“性能因子”，这是与铁氧体材料有关的参数，良好的 高频功率铁氧体显示出高的（fBmax）值。图3示出德国西门子公司几种铁氧体材料性能 因子（PF）与频率关系，功率损耗密度定为300mW/cm3（100℃），可用来度量可能的通过 功率。可以看到，经改进过的H49i材料在900kHz时达到最大的（fBmax）乘积为 37000H2T，比原来生产的H49材料有更高的值，而N59材料则可使用到f=1MHz以上频率。
变压器更为重要。随着频率提高，涡流损耗在总损耗中所占比例逐步增大，当工作频率 达200～500kHz时，涡流损耗常常已占支配地位。从图7所示R2KB1材料磁芯总损耗（包括 磁滞和涡流损耗）与频率关系实测曲线，可得到证明。减小涡流损耗主要是提高多晶铁 氧体的电阻率。从材料微观结构考虑，应用均匀的小晶粒，以及同电阻的晶界和晶粒； 因为小晶粒具有最大晶界表面而增大电阻率，而附加CaO+SiO2，或者Nb2O5、ZrO2和Ta2O5 匀对增高电阻率有益。
2．电源变压器磁芯性能要求及材料分类
为了满足开关电源提高效率和减小尺寸重量的要求，需要一种高磁通密度和高频低 损耗的变压器磁芯。虽然有高性能的非晶态软磁合金竞争，但从性能价格比考虑，软磁 铁氧体材料仍是最佳的选择；特别在100kHz到1MHz的高频领域，新的低损耗的高频功率 铁氧体材料，更有其独特的优势。为了最大程度地利用磁芯，对于较大功率运行条件下 的软磁铁氧体材料，在高温工作范围（如80～100℃），应是有以下最主要的磁特性：
新发布的“软磁铁氧体材料分类”行业标准（等同IEC1332-1995），将高磁通密度 应用的功率铁氧体材料分为五类，见表1。每类铁氧体材料除了对振幅磁导率和功率损耗 提出要求外，还提出了“性能因子”参数（该参数将在下面进一步叙述）。从PW1～PW5 类别，其适用工作频率是逐步提高的，如PW1材料，适用频率为15～100kHz，主要应用于 回扫变压器磁芯；PW2材料，适用频率为25～200kHz，主要应用于开关电源变压器磁芯； PW3材料，适用频率为100～300kHz；PW4材料适用频率为300kHz～1MHz；PW5材料适用频 率为1～3MHz。现在国内已能生产相当于PW1～PW3材料，PW4材料只能小量试生产，PW5材 料尚有待开发。
PL=KfmBnVe(W) （2）
这里，n是steinmetz指数，对功率铁氧体来说，典型值是2.5。指数m=1～1.3，当磁 损耗单纯地由磁滞损耗引起时，m=1; 当f=10～100kHz时，m=1.3, 当f>100kHz时，m将随 频率增高而增长，见图2，这个额外损耗是由于涡流损耗或剩余损耗引起的。很明显，对 于高频运行的铁氧体材料，要努力减小m值。
图1 ETD磁性可传输功率Pth与频率关系 (Siemens)-N67......N27
图2 磁损与频率关系
图3 材料性能因子与频率关系(Siemens) 图4 性能因子最大值频率与d2/ρ之间关
高频电源变压器磁芯的设计原理
页码，1/6
高频电源变压器磁芯的设计原理
摘要：开关电源正向高频化发展，作为主变压器使用的软磁铁氧体磁芯，从材料性能、 尺寸形状等均应作相应改进。本文讨论了磁芯设计中应考虑的通过功率、性能因子、热 阻系数等参数，并提出了降低材料高频损耗的微观设计方法。
1．引言
电子信息产业的迅速发展，对高频开关式电源不断提出新的要求。据报导，全球开 关电源市场规模已超过100亿美元。通信、计算机和消费电子是开关电源的三大主力市 场。庞大的开关电源市场主要由AC/DC和DC/DC开关电源两部分组成。据预测，AC/DC开关 电源全球销售收入将从1999年的91亿美元增加到2004年的122亿美元，年平均增长率为 5.9%。低功率的AC/DC（0～300W）将面向增长平衡的消费电子和计算机市场；大功率的 AC/DC电源（750～1500W）将面向增长强劲的电信市场。DC/DC电源约占整个开关电源市 场的30%，但计算机与通信技术的快速融合，带动了DC/DC模块式电源的迅速增长，预计 今后几年，DC/DC电源模块增长速度将超过AC/DC电源，如有人估计，中国今后五年， DC/DC电源模块市场年增长将达15%，增长主要是在电信部门。开关式电源技术发展趋势 是高密度、高效率、低噪声，以及表面贴装化。无论是AC/DC或 DC/DC电源，除了功率晶 体管外，由软磁铁氧体磁芯制成的主变压器、扼流圈及其它电感器（如抗噪声滤波器） 是极重要的元件，其磁性能和尺寸直接关系到电源的转换效率和功率密度等。在变压器 设计中，主要包括绕组设计和磁芯设计。本文拟重点讨论涉及主要变压器磁芯设计中应 考虑的通过功率、性能因子、热阻等参数，并对降低磁芯总损耗提出了材料微观设计应 考虑的方法。