高频变压器设计的五个步骤
正激反激式双端开关电源高频变压器设计详解
正激反激式双端开关电源高频变压器设计详解高频变压器作为电源电子设备中的重要组成部分，起到了将输入电压进行变换的作用。
根据不同的使用环境和要求，电源电路中的电感元件可分为正激式、反激式和双端开关电源。
下面就分别对这三种电源的高频变压器设计进行详解。
1.正激式电源变压器设计正激式电源变压器是将输入电压通过矩形波进行激励的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈和副磁线圈两部分，主磁线圈用来耦合能量，副磁线圈用来提供输出电压。
正激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤：(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积：根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数，根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感：根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料：磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数：根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感：根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构：根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
2.反激式电源变压器设计反激式电源变压器是通过反馈控制来实现变压的一种变压器。
其基本结构包括主磁线圈、副磁线圈和反馈元件等。
反激式电源变压器的设计主要有以下几个步骤：(1)确定主磁线圈的匝数和磁芯的截面积：根据输入电压和电流来确定主磁线圈的匝数，根据输出电压和电流来确定磁芯的截面积。
(2)计算主磁线圈的电感：根据主磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(3)选择磁芯材料：磁芯材料的选择要考虑其导磁性能和能量损耗等因素。
(4)确定副磁线圈的匝数：根据主磁线圈的输入电压和输出电压的变换比例来计算副磁线圈的匝数。
(5)计算副磁线圈的电感：根据副磁线圈的截面积和匝数来计算电感值。
(6)确定绕线方式和结构：根据磁芯的形状和结构来确定绕线方式和结构。
(7)选择合适的反馈元件：根据反馈控制的需要来选择合适的反馈元件，并设计合适的反馈回路。
工程师实例为你讲解电源高频变压器的设计方法
工程师实例为你讲解电源高频变压器的设计方法
设计高频变压器是电源设计过程中的难点，下面以反馈式电流不连续电源高频变压器为例，向大家介绍一种电源高频变压器的设计方法。
设计目标：电源输入交流电压在180V~260V之间，频率为50Hz，输出电压为直流5V、14A，功率为70W，电源工作频率为30KHz。
设计步骤：
计算高频变压器初级峰值电流Ipp
由于是电流不连续性电源，当功率管导通时，电流会达到峰值，此值等于功率管的峰值电流。
由电感的电流和电压关系V=L*di/dt可知：
输入电压：Vin(min)=Lp*Ipp/Tc
取1/Tc=f/Dmax，则上式为：
Vin(min)=Lp*Ipp*f/Dmax
其中：V in：直流输入电压，V
Lp：高频变压器初级电感值，mH
Ipp：变压器初级峰值电流，A
Dmax：最大工作周期系数
f：电源工作频率，kHz
在电流不连续电源中，输出功率等于在工作频率下的每个周期内储存的能量，其为：
Pout=1/2*Lp*Ipp2*f
将其与电感电压相除可得：
Pout/Vin(min)=Lp*Ipp2*f*Dmax/(2*Lp*Ipp*f)
由此可得：。
深入学习高频脉冲变压器的设计
深入学习高频脉冲变压器的设计但凡真正的KC人，都有不同程度的偏执，对一个问题不摸到根源绝不罢手—ehco脉冲变压器属于高频变压器的范畴，与普通高频变压器工况有别。
脉冲变压器要求输出波形能严格还原输入波形，前后沿陡峭，平顶斜降小。
在众多的制作实践中，随处可见脉冲变压器的身影。
例如DRSSTC中的全桥驱动GDT（Gate Driving Transformers门极驱动变压器），感应加热电路中的GDT等等，相信KCer对其功能和重要性都有一定了解。
但谈到如何具体设计一个符合规格的脉冲变压器，相信也还有不少人停留在简单的匝比计算或是经验设计层面，没有深入地研究。
每每遇到磁芯的选择，匝数、线材的确定时，都无从下手。
本文针对这些问题，在高压版black、ry7740kptv、山猫等大神的鼓舞下，将本人的学习心得形成图文与大家分享，旨在抛砖引玉。
因本人水平有限，如若存在错漏，望斧正为谢。
下面从一个简易的GDT驱动电路说起上图中，T1为脉冲变压器，当初级（左侧）为上正下负时，右侧输出上正下负信号，该信号通过D3、D4、C23、RG，给IGBT的Cge充电，当充电电压达到VGE（ON）时IGBT的C、E开通，并且C23充电，C23的充电电压被D5钳制在8V。
当T1输入为上负下正时，D3反向截止，T1的输出被阻断。
在R15偏置电阻提供的偏流下，C23存储的电压构成反偏，迅速抽干Cge 存储的电荷，使IGBT快速关断。
那么，根据实测值或相关厂商数据，有以下已知数据。
1、IGBT型号：IKW50N60T2、开关频率fs：50KHz3、栅极正偏电压+VGE：+15V4、栅极反偏电压-VGE：-8V5、脉冲变压器初级侧驱动电压：+24V6、单个IGBT驱动电压占空比D：0.467、栅极电阻RG：10Ω8、IGBT管内栅极电阻Rg：0Ω9、三极管饱和压降：Vces=0.3V10、二极管压降：VDF=0.55V11、GDT效率η：90%一、计算IGBT驱动所需的峰值电流IGPKIGPK =（+VGE-（-VGE））/RG+Rg=23/5.1=2.3A二、计算次级电流有效值IsrmsI srms =I GPK D^0.5=2.3×0.68=1.56A三、计算次级单个绕组输出功率P sPs=V s I srms =（+V GE +V DF +（R G +R g ）I srms ）I srms=(+15+0.5+(10+0)×1.56)×1.56=48.5W四、计算初级输入功率Pi ，因为该电路中，一个变压器含2个相同的输出绕组，所以 Pi=2Ps/η=2×48.5/0.9=107.8W五、计算脉冲变压器初、次级总功率Pr 。
变压器的设计过程
变压器的设计过程变压器设计变压器的设计过程包括五个步骤：①确定原副边匝数比；②确定原副边匝数；③确定绕组的导线线径；④确定绕组的导线股数；⑤核算窗口面积。
(1)原副边变比为了提高高频变压器的利用率，减小开关管的电流，降低输出整流二极管的反向电压，减小损耗和降低成本，高频变压器的原副边变比应尽量大一些。
为了在任意输入电压时能够得到所要求的电压，变压器的变比应按最低输入电压选择。
选择副边的最大占空比为，则可计算出副边电压最小值为：，式中，为输出电压最大值，为输出整流二极管的通态压降，为滤波电感上的直流压降。
原副边的变比为：。
(2)确定原边和副边的匝数首先选择磁芯。
为了减小铁损，根据开关频率，参考磁芯材料手册，可确定最高工作磁密、磁芯的有效导磁截面积、窗口面积。
则变压器副边匝数为：。
根据副边匝数和变比，可计算原边匝数为：。
(3)确定绕组的导线线径在选用导线线径时，要考虑导线的集肤效应。
所谓集肤效应，是指当导线中流过交流电流时，导线横截面上的电流分布不均匀，中间部分电流密度小，边缘部分电流密度大，使导线的有效导电面积减小，电阻增加。
在工频条件下，集肤效应影响较小，而在高频时影响较大。
导线有效导电面积的减小一般采用穿透深度来表示。
所谓穿透深度，是指电流密度下降到导线表面电流密度的0.368(即：)时的径向深度。
，式中，，为导线的磁导率，铜的相对磁导率为，即：铜的磁导率为真空中的磁导率，为导线的电导率，铜的电导率为。
为了有效地利用导线，减小集肤效应的影响，一般要求导线的线径小于两倍的穿透深度，即。
如果要求绕组的线径大于由穿透深度所决定的最大线径时，可采用小线径的导线多股并绕或采用扁而宽的铜皮来绕制，铜皮的厚度要小于两倍的穿透深度。
(4)确定绕组的导线股数绕组的导线股数决定于绕组中流过的最大有效值电流和导线线径。
在考虑集肤效应确定导线的线径后，我们来计算绕组中流过的最大有效值电流。
原边绕组的导线股数：变压器原边电流有效值最大值，那么原边绕组的导线股数（式中，J为导线的电流密度，一般取J=3～5 , 为每根导线的导电面积。
高频变压器设计规范
高频变压器设计规范目录1.目的 (2)2.适用范围 (2)3.引用/参考标准或资料 (2)4.术语及其定义 (2)5.规范要求 (2)6.附录 (12)1.目的为了实现高频变压器设计的标准化，为我司工程师在设计变压器过程中提供参考，特制订此规范。
2.适用范围本规范适用于公司所有正激变压器及反激变压器的设计。
3.引用/参考标准或资料无。
4.术语及其定义正激变压器：因其初级线圈被直流电压激励时，次级线圈正好有功率输出而得名。
反激变压器：又称单端反激式变压器或Buck-Boost转换器。
因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。
5.规范要求5.1高频变压器磁芯材料与几何机构在大多数开关电源的高频变压器中，常用的软磁材料有铁氧体，铁粉芯，恒导合金，非晶态合金及硅钢片。
主要应用软磁材料四个特性：磁导率高、矫顽力小及磁滞回线狭窄、电阻率高、具有较高饱和磁感应强度。
现我司高频变压器通常采用锰锌铁氧体材料。
磁芯厂家都生产了一系列不同材质的磁芯，各厂家有自己的命名规范。
以常用的PC40（TDK命名规范）材质为例，东磁表示为DMR40，天通则表示为TP4，实际性能差异几乎可忽略不计。
通常我们关注的磁芯参数主要有初始磁导率，饱和磁通密度Bs，剩磁Br，矫顽力Hc，功耗Pv，居里温度Tc，在高频变压器的设计以及日后应用过程中，这些参数往往起到非常重要的作用。
图1所示各种磁芯的几何形状有EE型、ETD型、PQ型等多种。
EE型、ETD型、PQ型也是我司高频变压器设计时通常采用的磁芯结构。
每种规格磁芯对应多种尺寸可供选择。
一般每种类型及尺寸的磁芯，其对应的骨架是一定的，变动一般在于pin数和pin针间距的不同，设计者可根据实际应用需求选择，也可以联系骨架厂商进行开模定制。
图5.1 各种几何结构的变压器磁芯图1 磁芯的几何形状5.2高频变压器常用材料介绍上节主要介绍了高频变压器的磁芯特性及结构，除此以外，要构成一个完整的高频变压器，主要材料还有：导线材料，压敏胶带，骨架材料。
4功率_高压_高频变压器的串联优化设计
4功率_高压_高频变压器的串联优化设计高压高频变压器是一种常见的电力转换设备，用于将输入电压转换为输出电压，通常用于工业生产、医疗设备、通信设备等领域。
串联优化设计可以提高变压器的性能和效率，本文将从四方面介绍高压高频变压器的串联优化设计。
一、磁路设计高压高频变压器的磁路设计是提高变压器性能的关键。
磁路设计应考虑到磁路的导磁性能、铁损耗和漏磁损耗等因素。
导磁性能可以通过选择高导磁材料和合理设计磁路截面积来提高，铁损耗可以通过合理设计磁路长度和材料厚度来降低，漏磁损耗可以通过绕组的合理布局和磁路屏蔽来减小。
二、绕组设计绕组设计是高压高频变压器的另一个重要方面。
绕组的合理布局可以减小绕组的电阻和电感，提高变压器的效率。
绕组采用多层绕组，可以减小绕组的尺寸，提高变压器的功率密度。
绕组的选择应考虑到高频信号的传输特性，采用较短的导线和合理的绕线方式，减小电阻、电感和串扰等因素的影响。
三、冷却设计高压高频变压器在工作过程中会产生大量的热量，因此冷却设计是必不可少的。
合理的冷却设计可以提高变压器的散热效果，保证变压器的稳定工作。
常见的冷却方式包括自然冷却、强迫冷却和液冷却等。
自然冷却适用于功率较小的变压器，强迫冷却适用于功率较大的变压器，液冷却适用于要求散热效果更好的变压器。
冷却设计时应注意选择适当的散热介质、合理布置散热器和风扇等。
四、绝缘设计高压高频变压器工作时会产生高电压和高频电场，因此绝缘设计是非常重要的。
绝缘设计应考虑到变压器的工作电压和频率，选择合适的绝缘材料和绝缘结构。
绝缘材料可以采用绝缘纸、绝缘漆等，绝缘结构可以采用缠绕、层间隔离等方式。
绝缘设计时还应注意绝缘层的厚度和抗击穿能力，以确保变压器的安全运行。
总结：高压高频变压器的串联优化设计是提高变压器性能和效率的重要手段。
通过磁路设计、绕组设计、冷却设计和绝缘设计的优化，可以提高变压器的导磁性能、减小损耗、提高功率密度、提高散热效果和确保安全运行。
高频变压器设计
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AC V （160~242V ），窄限范围；AC V （85~265V ），宽限范围。
整流后直流电压DC V =1.4*AC V （224~338V ）窄限范围；DC V =1.4AC V （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p I集电极电压上升率p in p cI V L t = (c t 电流从0上升到集电极电流峰值作用时间)取max1c ft D =min max**p p in L I f V D =公式中，min in V ： 是最低直流输入电压，V ； p L ：变压器初级电感量，H ；f ：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。
21***2out p p P L I f =经进一步简化，就可以得到变压器初级电流峰值为min max2**outp c in P I I V D ==(2)初级电感量p L因为电感量*V S H I =(max D S f= ；1V*1S1mH=1A ) min max p L *in p V D I f=（3）关于最小占空比min D 和最大占空比max D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 ，max D 可选0.25以下；在输入电压比较低的情况下，如110VDC , max D 可选0.45以下；max minin in V K V =；maxmin max max (1)*D D D K D =-+（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(0.1~e A ≈对于磁芯EI16~EI40,系数一般按0.1~0.15计算。
高频变压器工艺流程
高频变压器工艺流程高频变压器工艺流程可以分为以下几个步骤：1. 选材：首先需要选择高频变压器的铁芯材料。
常见的铁芯材料有硅钢片和铁氧体。
硅钢片具有较好的磁导率和导磁性能，适合于低频变压器；而铁氧体具有较好的高频特性，适合于高频变压器。
2. 切割：将选好的铁芯材料按照设计要求进行切割。
切割时需要注意尺寸的精确度，确保切割出来的铁芯片能够拼接在一起形成完整的铁芯。
3. 绝缘处理：在铁芯周围涂布一层绝缘漆，用于隔离铁芯与绕组之间的接触。
绝缘漆可以提高绕组的绝缘强度，防止绕组之间的短路。
4. 绕线：将绝缘处理好的铁芯上绕上绕组。
绕组可以是单层绕组，也可以是多层绕组。
在绕线时需要注意绕组的匝数和线径，以及绕组的排列方式。
5. 焊接：在绕好绕组之后，需要对绕组进行焊接。
焊接可以通过手工焊接或者自动焊接的方式完成。
焊接时需要注意焊接点的质量和可靠性。
6. 封装：将焊接好的高频变压器进行封装。
封装可以选择塑料外壳或者金属外壳。
封装后可以提高高频变压器的机械强度和抗外界干扰能力。
7. 测试：对封装好的高频变压器进行测试。
测试包括电气特性测试和性能测试。
电气特性测试主要包括绝缘电阻测试、匝间电压测试、绕组电阻测试等；性能测试主要包括功率损耗测试、效率测试、温升测试等。
8. 修正和包装：对测试过程中发现的问题进行修正，并进行最终的包装。
包装可以选择盒装或者盘装。
以上就是高频变压器工艺流程的主要步骤。
在每个步骤中都需要严格控制质量，确保高频变压器的性能符合设计要求。
同时还需要注意生产过程中的安全和环境保护。
只有通过精心的制造和严格的测试，才能生产出优质的高频变压器。
关于大功率高频变压器的设计
关于大功率高频变压器的设计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。
新晨阳电容电感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。
高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件，新晨阳电容电感单片开关电源中高频变压器性能的优劣，不仅对电源效率有较大的影响，而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性（EMC）。
高频变压器的设计方法
高频变压器设计方法高频变压器的设计包括：线圈参数的设计，磁芯材料的选择，磁芯结构的选择，磁芯参数的设计，组装结构的选择等内容。
下面对高频变压器线圈参数的计算与选择、磁芯材料的选择、磁芯结构的选择、磁芯参数的设计和组装结构的选择进行详细介绍。
(1) 高频变压器线圈参数的计算与选择高频变压器的线圈参数包括：匝数、导线截面(直径)、导线形式、绕组排列和绝缘安排。
原绕组匝数根据外加激磁电压或者原绕组激磁电感(储存能量)来决定，匝数不能过多也不能过少。
如果匝数过多，会增加漏感和绕线工时;如果匝数过少，在外加激磁电压比较高时，有可能使匝间电压降和层间电压降增大，而必须加强绝缘[5]。
副绕组匝数由输出电压决定。
导线截面(直径)决定于绕组的电流密度。
还要注意的是导线截面(直径)的大小还与漏感有关。
高频变压器的绕组排列形式有：①如果原绕组电压高，副绕组电压低，可以采用副绕组靠近磁芯，接着绕反馈绕组，原绕组在最外层的绕组排列形式，这样有利于原绕组对磁芯的绝缘安排;②如果要增加原和副绕组之间耦合，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绕组排列形式，这样有利于减少漏感。
另外，当原绕组为高压绕组时，匝数不能太少，否则，匝间或者层间电压相差大，会引起局部短路。
对于绝缘安排，首先要注意使用的电磁线和绝缘件的绝缘材料等级要与磁芯和绕组允许的工作温度相匹配。
等级低，满足不了耐热要求，等级过高，会增加不必要的材料成本。
其次，对在圆柱形磁路上绕线的线圈，最好采用线圈骨架，既可以保证绝缘，又可以简化绕线工艺。
另外，线圈最外层和最里层，高压和低压绕组之间都要加强绝缘。
如果一般绝缘只垫一层绝缘薄膜，加强绝缘应垫2～3层绝缘薄膜。
(2) 高频变压器磁芯材料的选择高频变压器磁芯一般使用软磁材料。
软磁材料有较高磁导率，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有较高的磁感应强度，线圈就能承受较高的外加电压，因此在输出功率一定的情况下，可减轻磁芯体积。
如何设计高频变压器
如何设计高频变压器随着现代电子技术的不断发展和应用，高频变压器在电子设备中扮演着重要的角色。
它是一种将交流电能从一种电压转换为另一种电压的装置。
本文将介绍如何设计高频变压器，包括选材、线圈设计等方面。
1. 选材在设计高频变压器时，选材是十分重要的一环。
首先，需要选择合适的铁芯材料。
铁芯材料的选择应考虑其磁导率、饱和磁感应强度和磁滞损耗等因素。
常见的铁芯材料有硅钢片、铁氧体等。
硅钢片具有低磁滞和低损耗的特点，适用于高频变压器。
其次，选用合适的绝缘材料，以确保电流不会产生泄露。
2. 线圈设计线圈是高频变压器中十分重要且复杂的组成部分。
在线圈设计时，需要考虑以下几个方面。
2.1 匝数计算高频变压器的输出电压与输入电压之间的比值取决于线圈匝数的比值。
因此，首先需要计算出所需的匝数比例。
匝数的选择也要考虑线圈的尺寸和结构。
2.2 线径选择线径的选择对线圈的电流承载能力和电阻有着重要影响。
通常情况下，高频变压器要求线圈电阻较小，因此选择较细的线径有利于减小电阻。
2.3 绝缘设计由于高频变压器在工作时会产生较高的电压，因此对线圈的绝缘设计尤为重要。
合适的绝缘材料和合理的绝缘结构可以确保线圈工作安全可靠。
3. 磁路设计磁路设计是高频变压器设计过程中的关键环节。
合理的磁路设计可以提高能量传输效率和减少能量损耗。
3.1 磁路长度磁路长度的选择对变压器磁感应强度和损耗有着重要影响。
通常情况下，较短的磁路长度有利于提高磁通密度和减小损耗。
3.2 磁路饱和磁路的饱和状态会导致能量损耗和变压器效率的降低。
因此，在设计过程中应合理选择铁芯的截面积和材料以避免饱和。
4. 温度控制高频变压器在工作过程中会产生一定的热量，因此需要进行有效的温度控制。
合适的散热设计和温度监测可以确保变压器的稳定工作。
综上所述，设计高频变压器需要考虑各种因素，包括选材、线圈设计、磁路设计和温度控制等。
只有综合考虑这些因素，并根据具体应用需求加以调整，才能得到高性能和高效率的高频变压器。
开关电源变压器参数设计步骤详解(精)
V Imin (V
固定输
入:100/115
已知
2~3
(2~3×P O
≥
90通用输入:85~265已知
2~3 (2~3×P O ≥
90固定输入:230±35已知
1
P O
≥
240
步骤5根据Vimin和V OR来确定最大占空比
Dmax
V OR
D m a x = ×100% V OR +V I m i n -V D S (O N
0.6
1
步骤7确定初级波形的参数
①
输入电流的平均值I A VG P O
I A VG=
ηV Imin
②
初级峰值电流I P I A VG
I P =
(1-0.5K RP ×Dmax
③
初级脉动电流I R ④
初级有效值流I RMS u(V
初级感应电压V OR (V
钳位二极管反向击穿电压V B (V
固定输入:100/115 60 90通用输入:85~265 135 200固定输入:230±35
①
设定MOSFET的导通电压V DS(ON ②
应在u=umin时确定Dmax值,Dmax随u升高而减小步骤6确定初级纹波电流I R与初级峰值电流I P的比值K RP ,K RP =I R /I P
u(V
K RP
最小值(连续模式最大值(不连续模式
固定输入:100/115 0.4 1通用输入:85~265 0.44 1固定输入:230±35
步骤2根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB
步骤3根据u ,P O值确定输入滤波电容C IN、直流输入电压最小值V Imin
高频变压器设计方法
8、效率η； 9、温升∝。
二、计算步骤：1、计算视在功率PT ；视在功率PT 因工作电路不同而别，如下图：7、选用磁芯型式；高频变压器的设计方法之一一、设计条件： 1、工作电路； 2、原边电压Vp ； 3、输出电压Vo； 4、输出电流Io ； 5、开关工作频率fs ； 6、工作磁通密度Bw ； AP=Aw · Ae视在功率与线路结构关系线路（b ） PT=Po （ + 1 ）线路（a ） PT=Po （1+ ）线路（b） PT=Po （ +√ ）AP 值是磁芯窗口面积Aw 与磁芯有效截面积Ae 的乘积，即各种磁芯的AP 示意图如下：1η1η1η2EI 叠片铁芯GC 型铁芯环形铁芯R( b )R( a )AP=（）Ae Aw Le Wt Ml 其中：V01=KvAP 0.75 Wt=KwAP 0.75As=KsAP 0.5根据选取的磁芯，查出（计算）出如下参数：Le ——磁芯有效磁路长度（cm ）； Wt ——磁芯重量（KG ）； Ml ——绕组平均匝长（cm ）。
式中：AP ——为Aw 和Ae 两面积乘积（cm 4）； PT ——变压器视在功率（w ）； Bw ——工作磁通密度（T ）； Fs ——开关工作频率（Hz ）； Ko ——窗口使用系数，一般取0.4；Kf ——波形系数，方波Kf =4.0，正弦波Kf =4.44； Kj ——电流密度比例系数； X ——与磁芯有关常数。
J= KjAP X带绕铁芯罐形铁芯KoKf FsBwKjPT ×10411 + XNp=（匝）Ip=(A)（A/cm 2）（cm ）（cm 2）（Ω）（W ）3、计算原边绕组匝数Np ：平均匝长计算如下图：4、计算原边电流I p ：5、计算电流密度J ：J=Kj （Aw · Ae ）X6、计算原边绕组裸线直径dP 和截面积Axp ：Ppcu = I p 2Rp 8、计算副边绕组匝数：dP=1.13※式中，在有中心抽头电路时，Ip 需乘0.707的修正因素，根据计算的dP 值选取初级导线，并查出带漆皮的线径、截面积和每cm 电阻（Ω/cm ）值。
高频高压变压器设计
IGBT大功率高频高压开关电源变压器的研制栾松张海峰(辽宁大连大连电子研究所 116021)摘要：主要分析了高频高压变压器的等效电路和研制难点，提出了设计方案。
关键词：开关器件微晶体在国外，70年代开始，日本的一些公司开始采用开关电源技术，将市电整流后逆变为3kHz左右的中频，然后升压，从而减小变压器体积和重量。
进入80年代，高压开关电源技术迅速发展。
德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件，将电源的开关频率提高到20kH:以上。
使变压器系统的体积进一步减小。
近十年来，随着电力电子技术的进步和开关器件的发展，高压开关电源技术不断发展。
突出的表现是频率在不断提高，如德国的霍夫曼公司高压发生器频率高达40kHz。
另外，高压开关电源的功率也在不断地提高，30kW的大功率高压开关电源在产品上己很成熟，更高功率的高压开关电源也有很快的发展。
可以看出，高压开关电源的发展的主要趋势是:①频率不断提高，②功率不断增加。
我国自90年代初开始对高频化的高压大功率开关电源技术进行研究，静电除尘高压直流电源也实现了高频化，采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压，然后由高频变压器升压，最后整流为直流高压，在电阻负载条件下，输出直流电压达到72kV，电流达到0.8A，工作频率为20kHz。
因此，高频高压变压器研制是高压开关电源重点。
一、高频高压变压器的等效电路图1（a）图1（b）图1（c）图1高频高压变压器的等效电路图1(a)为变压器等效电感模型，励磁电感Lm 很大，并且与原边绕组并联，因此可以忽略副边的漏感L2折合到原边值，L2和原边的漏感Ll的和为变压器的等效漏感Ls。
图1(b)为变压器分布电容的等效模型，Clg为原边匝间及对地电容;C2g为副边匝间及对地电容;C2为副边各层间电容;C12原副边间电容。
在各分布电容中，C2g较其它分布电容都小，可以忽略;Clg C12和C2的电容值大约为10-100pF，而C2折合到原边后则比Clg和C12大得多，因此Clg和C12可以忽略，在各分布电容中C2起着主导作用，将其折合到原边，可以得到变压器的等效电路模型图1(c)，它由等效漏感Ls，等效电容Cp和理想变压器组成。
实例讲解电源高频变压器的设计方法
实例讲解电源高频变压器的设计方法电源企业网2008-09-1215:21:57作者:SystemMaster来源:文字大小:[大][中][小]例，向大家介绍一种电源高频变压器的设计方法。
设计目标：电源输入交流电压在180V~260V之间，频率为50Hz，输出电压为直流5V、14A，功率为70W，电源工作频率为30KHz。
设计步骤：1、计算高频变压器初级峰值电流Ipp由于是电流不连续性电源，当功率管导通时，电流会达到峰值，此值等于功率管的峰值电流。
由电感的电流和电压关系V=L*di/dt可知：输入电压：Vin(min)=Lp*Ipp/Tc取1/Tc=f/Dmax，则上式为：Vin(min)=Lp*Ipp*f/Dmax其中：V in：直流输入电压，VLp：高频变压器初级电感值，mHIpp：变压器初级峰值电流，ADmax：最大工作周期系数f：电源工作频率，kHz在电流不连续电源中，输出功率等于在工作频率下的每个周期内储存的能量，其为：Pout=1/2*Lp*Ipp2*f将其与电感电压相除可得：Pout/Vin(min)=Lp*Ipp2*f*Dmax/(2*Lp*Ipp*f)由此可得：Ipp=Ic=2*Pout/(Vin(min)*Dmax)其中：Vin(min)=1.4*Vacin(min)-20V(直流涟波及二极管压降)=232V，取最大工作周期系数Dmax=0.45。
则：Ipp=Ic=2*Pout/(Vin(min)*Dmax)=2*70/(232*0.45)=1.34A当功率管导通时，集极要能承受此电流。
2、求最小工作周期系数Dmin在反馈式电流不连续电源中，工作周期系数的大小由输入电压决定。
Dmin=Dmax/[(1-Dmax)*k+Dmax]其中：k=Vin(max)/Vin(min)Vin(max)=260V*1.4-0V(直流涟波)=364V，若允许10%误差，Vin(max)=400V。
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。
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变压器的设计过程包括五个步骤:
①确定原副边匝数比；
为了提高高频变压器的利用率,减小开关管的电流,降低输出整流二极管的反向电压,减小损耗和降低成本,高频变压器的原副边变比应尽量大一些.
为了在任意输入电压时能够得到所要求的电压,变压器的变比应按最低输入电压选择.选择副边的最大占空比为 ,则可计算出副边电压最小值为: ,式中, 为输出电压最大值, 为输出整流二极管的通态压降, 为滤波电感上的直流压降.原副边的变比为:
②确定原边和副边的匝数；
首先选择磁芯.为了减小铁损,根据开关频率 ,参考磁芯材料手册,可确定最高工作磁密、磁芯的有效导磁截面积、窗口面积 .则变压器副边匝数为: .根据副边匝数和变比,可计算原边匝数为
③确定绕组的导线线径；
在选用导线线径时,要考虑导线的集肤效应.所谓集肤效应,是指当导线中流过交流电流时,导线横截面上的电流分布不均匀,中间部分电流密度小,边缘部分电流密度大,使导线的有效导电面积减小,电阻增加.在工频条件下,集肤效应影响较小,而在高频时影响较大.导线有效导电面积的减小一般采用穿透深度来表示.所谓穿透深度,是指电流密度下降到导线表面电流密度的0.368(即: )时的径向深度. ,式中, , 为导线的磁导率,铜的相对磁导率为 ,即:铜的磁导率为真空中的磁导率 , 为导线的电导率,铜的电导率为 .
为了有效地利用导线,减小集肤效应的影响,一般要求导线的线径小于两倍的穿透深度,即 .如果要求绕组的线径大于由穿透深度所决定的最大线径时,可采用小线径的导线多股并绕或采用扁而宽的铜皮来绕制,铜皮的厚度要小于两倍的穿透深度
(4)确定绕组的导线股数
绕组的导线股数决定于绕组中流过的最大有效值电流和导线线径.在考虑集肤效应确定导线的线径后,我们来计算绕组中流过的最大有效值电流.
原边绕组的导线股数:变压器原边电流有效值最大值 ,那么原边绕组的导线股数 (式中,J 为导线的电流密度,一般取J=3~5 , 为每根导线的导电面积.).
副边绕组的导电股数:①全桥方式:变压器只有一个副边绕组,根据变压器原副边电流关系,副边的电流有效值最大值为: ;②半波方式:变压器有两个副边绕组,每个负载绕组分别提供半个周期的负载电流,因此其有效值为 ( 为输出电流最大值).因此副边绕组的导线股数为(5)核算窗口面积
在计算出变压器的原副边匝数、导线线径及股数后,必须核算磁芯的窗口面积是否能够绕得下或是否窗口过大.如果窗口面积太小,说明磁芯太小,要选择大一点的磁芯;如果窗口面积
过大,说明磁芯太大,可选择小一些的磁芯.重新选择磁芯后,再重新计算,直到所选磁芯基本合适为止。