输出功率与变压器磁芯选择
变压器、电感器的磁性材料介绍与选用原则
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·98·2019年第24期文章编号：2095－6835（2019）24－0098－03变压器、电感器的磁性材料介绍与选用原则李文海（厦门柏恩氏电子有限公司，福建厦门361000）摘要：20世纪70年代以来，中国的计算机、电子科技、智能化领域进行了强化与发展，研制出了众多具有先进水平的设备和零部件，其中以非晶态软磁合金为重要的研究代表。
分析了变压器、电感器的磁性材料特性，并说明了常用软磁磁芯的特点及应用，得出了变压器、电感器磁性材料的选用原则，望为同行提供参考。
关键词：软磁材料；磁性能；典型应用；选用原则中图分类号：TM27文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2019.24.0431软磁材料的主要特性1.1软磁材料的B-H 曲线软磁材料主要的组成物有铁粉、合金粉、锰锌或镍锌氧化物。
软磁材料在外力磁场（H ）中会产生与之相关的磁感应强度（B ），磁感应强度（B ）随着外力磁场（H ）自身的变化而不断变化，产生相应的变化曲线为B -H 曲线。
值得注意的是，磁化曲线是非线性的闭合曲线，会呈现出磁饱和及磁滞两种不同的情况。
软磁材料不同，磁化曲线也不同，其Bs 值也不相同。
但软磁材料不变，其Bs 值也是不变的。
B -H 曲线如图1所示。
图1B -H 曲线1.2软磁材料的磁性能饱和磁感应强度Bs ：磁化到饱和状态时的磁通密度或磁感应强度。
剩余磁感应强度Br ：从饱和状态去除磁场强度后，剩余的磁感应强度（H 回到0时的B 值）。
矫顽力Hc ：软磁材料自身的成分与优劣对于材料磁化的影响，主要表现为被磁化的难易程度。
磁导率μ：在磁滞回线上B 与H 一一对应的数值（B /H ）。
初始磁导率μi ：指磁性材料的磁导率在静态磁化曲线始端的极限值（即B /H 的极限值,在这里H 值无限趋向零），可表述为：HB0H 0i lim 1→=μμ。
磁芯种类和AP法选磁芯
磁芯分为铁氧体磁芯和合金类磁芯铁氧体磁芯（常用的）：锰锌系列，镍锌系列合金类磁芯：铁粉芯，钼坡莫合金根据变压器用途选磁芯：PQ功率磁芯：功率传输变压器，开关电源变压器，滤波电感器，宽频及脉冲变压器，转换电源变压器主要材质：TP3, TP4EP型高导磁芯：主要用于滤波器波形整理，消除杂波，使视频清晰或音频保真根据工作频率，功率大小，电感量大小，安装空间选择磁芯：根据滤波器电感量大小：AL= （L/N2）*1000000 （辿）N2（准确的说法是叫电感系数，他是为了便于开关电源的匝数引入的，（N*N=Lp/Al 其中N为线圈的匝数,Lp为线圈的电感量,Al为电感系数）一般手册上给的是1匝线圈的电感量，有的给出的是1000的电感量.1mH=1000uH 1uH=1nH，nH（纳亨）（不常用）磁芯结构的选择：选择时要尽量降低漏磁和漏感，增加线圈散热面积，有利于屏蔽，线圈绕线容易，装配接线方便。
不同磁芯对变压器的工作影响：的输出功率，并且占用最小的PCB安装空间可以使用一付夹子进行安装固定这种有效的设计也使的磁芯的磁路截面积更加统一，因此这种磁芯结构也使得比其它的磁芯结构设计有更少的工作热点。
EP型磁芯EP型磁芯的圆形中心柱立体形结构，除了与PCB板接触的末端外，完全的把绕组包裹了起来，屏敝非常好这种独特的形状最小化了在两片磁芯装配时接触面形成的气隙的影响，并且提供了一个更大的体积和总的空间利用率的比例。
环形磁芯」：对于制造商来说，环型磁芯是最经济的，在与其可比较的各种磁芯中，它的花费是最低的;由于使用骨架，附加的和组装的费用等于零;适合时可以使用绕线机进行绕制;它的屏敝也是非常不错的。
常用的PQ和EP磁芯参数PQ型磁芯参数:特点：有10种形状构成系列供选用。
为高密度（定义）安装而设计的磁芯形状。
用途：开关电源用变压器，扼流圈等。
TYPE 类型Dimensions规模AP cm4AE mm2磁芯有效截面积AW mm2卷线截面积AL nH/N2 磁芯无气隙时的等效电感LE mm磁路长度VE mm2磁芯体积WT g磁芯重量PQ20/1620.5*8.1*140.291462.0047.003880.0037.402310.0013.00 PQ20/2020.5*10.1*140.408062.0065.803150.0045.702790.0015.00 PQ26/2026.5*10.0*190.7188117.0060.406170.0046.305490.0031.00 PQ26/2526.5*12.3*190.9971118.0084.505250.0055.506590.0036..00 PQ32/2 032*10.27*22 1.3736170.0080.807310.0055.509420.0042.00 PQ32/3 032*15.17*22 2.4086161.00149.605140.0074.6011970.0055.50PQ35/3535.1*17.37*264.3238196.00220.604860.0087.9019260.0073.00PQ40/4 040.5*19.87*286.5526201.00326.004300.00101.9020450.0095.00PQ50/5 050*24.97*3214.2024328.00433.006720.00113.0037238.00195.00 EP型磁芯参数:产品型号TYPE 类型Dimensions 规模AP cm4AE mm2 磁芯有 效截面 积AW mm2 卷线截面积AL nH/N2 磁芯无 气隙时 的等效 电感LE mm 磁路长 度VE mm2 磁芯体积WT g 磁芯重 量EP7 9.4*3.75*6.5 0.0102 10.70 9.50 1120.00 15.50 165.00 0.80 EP10 11.5*5.1*7.6 0.0255 11.30 22.57 1025.00 19.30 215.00 1.10 EP13 12,8*6.5*9.0 0.0456 19.50 23.40 1475.00 24.20 472.00 2.40 EP1718,0*8.4*11.0 0.1210 33.70 35.90 2230.00 29.50 999.00 5.00 EP2024*10.7*150.499778.7063.503950.0041.103230.0016.00AP 法选磁芯：令初次绕组的有效值电压为U 1，初次线圈的匝数为N °，所选磁芯的交流磁通密 度为％c ，磁通量为仍开关周期为T ，开关频率为f ，初次侧电流的波形系数是 勺，磁芯有效横截面积为4有关系式： U = N 皿=N "r/K/ x 10-41「dt 「 T=¥/x 10-4⑴考虑到勺=4k f 关系式之后 波形系数",：\= 4*k(2)k 工 krms 波形因数与：f U ave (3) U^s 采用有效值，采用整流平均值(均绝值)正弦波的有效值为峰值的近倍，整流平均值为峰值的2倍2 1可推导出：FBN s _ us-04(5)设绕组的电流密度为J (400A/cm 2),导线截面积为S=I/J ,高频变压器的窗口 利用系数为勺，初次绕组有效值电流分别为/1,12，绕组面积被完全利用时：(6)A _”x /1+^x /2W 5 J K w /将(4)(5)整理进(7)后得: A_一“1。
毕业设计(550W LLC变压器设计)
毕业设计(LLC变压器部分)一．变压器设计计算1.输入输出参数输入电压：400VDC（PFC输出电压）输出电压：55VDC输出电流：10A开关频率：70KHz2.变压器设计计算1）变压器磁芯选择变压器尺寸选择要满足在工作频率想，温升在允许范围内、输出功率的要求。
选择磁芯使用AP（面积乘积）计算方法，设原边匝数Np，副边Ns，Np匝上以电压V1工作时，根据法拉第定律：V1=Kf*fs*Np*Bw*Ae式中fs---开关工作频率（Hz）Bw---工作磁通密度（T）Ae---磁芯有效面积（m2）Kf---波形系数，有效值与平均值之比，方波时为4 整理得：N P=V1/K f f s B W A e铁芯窗口面积Aw乘上使用系数K0为有效面积，该面积为原边绕组N P占据的窗口面积N P Ap，与副边绕组Ns占据的窗口面积NsAs，之和，即K0A W= N P Ap，+ NsAs，式中K0---窗口使用系数（K0小于1）；Ap，---原边绕组每匝所占用面积；Aw---铁芯窗口面积；As，---副边绕组每匝所占用面积。
每匝所占用面积与流过该匝的电流值Ⅰ和电流密度J有关，如下式所示：Ap，=Ⅰ1/JAs，=Ⅰ2/J根据上面整理得：K0 Aw= V1/K f f s B W A e*(Ⅰ1/J)+ V2/K f f s B W A e*(Ⅰ2/J)即 A w A e=(V1Ⅰ1+ V2Ⅰ1)/ K0 K f f s B W J （表达式1）A w A e 即变压器窗口面积和铁芯截面的乘积。
V1Ⅰ1+ V2Ⅰ1为原边和副边功率。
上式表明工作磁密Bw、开关工作频率f s、窗口面积使用系数K0、波形系数K f和电流密度J都影响到面积的乘积。
电流密度直接影响到变压器的温升，亦影响到A w A e，可表示为：J=K j(A w A e)X A式中K j---电流密度比例系数；X---常数，由所用磁芯决定。
上面的表达式1又可表示为： A w A e=P T/ K0 K f f s B W K j(A w A e)X整理得：AP=（P T104/ K0 K f f s B W K j）1/1+X式中 AP---为Aw和Ae两面积的乘积（cm4）P T---为V1Ⅰ1+ V2Ⅰ1变压器的视在功率（W）;Bw---工作磁通密度（T）;fs---开关工作频率（Hz）从上式说明，磁芯的选择就是选择一合适的AP值，使它输送功率P T时，铜损和铁损引起的温升在温升之内。
变压器设计及磁芯相关资料
磁性器件中磁芯的选用及设计开关电源中使用的磁性器件较多，其中常用的软磁器件有：作为开关电源核心器件的主变压器(高频功率变压器)、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。
不同的器件对材料的性能要求各不相同，如表所示为各种不同器件对磁性材料的性能要求。
(一)、高频功率变压器变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。
变压器的设计公式如下：P=K*f*N*B*S*I×10-6T=hc*Pc+hW*PW其中，P为电功率;K为与波形有关的系数;f为频率;N为匝数;S为铁芯面积;B为工作磁感;I为电流;T为温升;Pc为铁损;PW为铜损;hc和hW为由实验确定的系数。
由以上公式可以看出：高的工作磁感B可以得到大的输出功率或减少体积重量。
但B值的增加受到材料的Bs值的限制。
而频率f可以提高几个数量级，从而有可能使体积重量显著减小。
而低的铁芯损耗可以降低温升，温升反过来又影响使用频率和工作磁感的选取。
一般来说，开关电源对材料的主要要求是：尽量低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导率、足够高的居里温度和好的温度稳定性，有些用途要求较高的矩形比，对应力等不敏感、稳定性好，价格低。
单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料磁性的要求有别于前述主变压器。
它实际上是一只单端脉冲变压器，因而要求具有大的B=Bm-Br，即磁感Bm和剩磁Br之差要大;同时要求高的脉冲磁导率。
特别是对于单端反激式开关主变压器，或称储能变压器，要考虑储能要求。
线圈储能的多少取决于两个因素：一个是材料的工作磁感Bm值或电感量L，另一个是工作磁场Hm或工作电流I，储能W=1/2LI2。
这就要求材料有足够高的Bs值和合适的磁导率，常为宽恒导磁材料。
对于工作在±Bm 之间的变压器来说，要求其磁滞回线的面积，特别是在高频下的回线面积要小，同时为降低空载损耗、减小励磁电流，应有高磁导率，最合适的为封闭式环形铁芯，其磁滞回线见图所示，这种铁芯用于双端或全桥式工作状态的器件中。
高频变压器磁芯如何选型
高频变压器磁芯如何选型电子变压器在电源技术中的作用,电源技术对电子变压器的要求,电子变压器采用新软磁材料和新磁芯结构对电源技术发展的影响.电子变压器的使用条件,包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性.以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性.可靠性是指在具体的使用条件下,电子变压器能正常工作到使用寿命为止.一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度.决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点.软磁材料居里点高,受温度影响小;软磁材料居里点低,对温度变化比较敏感,受温度影响大.例如锰锌铁氧体的居里点只有215℃,比较低,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60℃,80℃,100℃时的各种参数数据.因此,锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升必须低于60℃.钴基非晶合金的居里点为205℃,也低,使用温度也限制在100℃以下.铁基非晶合金的居里点为370℃,可以在150℃~ 180℃以下使用.高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480℃,可以在200℃~250℃以下使用.微晶纳米晶合金的居里点为600℃,取向硅钢居里点为730℃,可以在300℃~400℃下使用.电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰.电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声.电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩.磁致伸缩系数大的软磁材料,产生的电磁干扰大.铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27~30)×10-6,必须采取减少噪声抑制干扰的措施.高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10-6,锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10-6.以上这3种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料,在应用中要注意.3%取向硅钢的磁致伸缩系数为(1~3)×10-6,微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为(0.5~2)×10-6.这2种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料.6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10-6,高磁导Ni80坡莫合金的磁致伸缩系数为(0.1~0.5)×10-6,钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1×10-6以下.这3种软磁材料属于不太容易产生电磁干扰的材料.由磁致伸缩产生的电磁干扰的频率一般与电子变压器的工作频率相同.如果有低于或高于工作频率的电磁干扰,那是由其他原因产生的.完成功能电子变压器从功能上区分主要有变压器和电感器2种.特殊元件完成的功能另外讨论.变压器完成的功能有3个:功率传送、电压变换和绝缘隔离.电感器完成功能有2个:功率传送和纹波抑制功率传送有2种方式.第一种是变压器传送方式,即外加在变压器原绕组上的交变电压,在磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,加在负载上,从而使电功率从原边传送到副边.传送功率的大小决定于感应电压,也就是决定于单位时间内的磁通密度变量ΔB.ΔB与磁导率无关,而与饱和磁通密度Bs和剩余磁通密度Br有关.从饱和磁通密度来看,各种软磁材料的Bs 从大到小的顺序为:铁钴合金为2.3~2.4T,硅钢为1.75~2.2T,铁基非晶合金为1.25~1.75T,铁基微晶纳米晶合金为1.1~1.5T,铁硅铝合金为1.0~1.6T,高磁导铁镍坡莫合金为0.8~1.6T,钴基非晶合金为0.5~1.4T,铁铝合金为0.7~1.3T,铁镍基非晶合金为0.4~0.7T,锰锌铁氧体为0.3~0.7T.作为电子变压器的磁芯用材料,硅钢和铁基非晶合金占优势,而锰锌铁氧体处于劣势.功率传送的第二种是电感器传送方式,即输入给电感器绕组的电能,使磁芯激磁,变为磁能储存起来,然后通过去磁变成电能释放给负载.传送功率的大小决定于电感器磁芯的储能,也就是决定于电感器的电感量.电感量不直接与饱和磁通密度有关,而与磁导率有关,磁导率高,电感量大,储能多,传送功率大.各种软磁材料的磁导率从大到小顺序为:Ni80坡莫合金为(1. 2~3)×106,钴基非晶合金为(1~1.5)×106,铁基微晶纳米晶合金为(5~8)×105,铁基非晶合金为(2~5)×105,Ni50坡莫合金为(1~3)×105,硅钢为(2~9)×104,锰锌铁氧体为(1~3)×104.作为电感器的磁芯用材料,Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金占优势,硅钢和锰锌铁氧体处于劣势.传送功率大小,还与单位时间内的传送次数有关,即与电子变压器的工作频率有关.工作频率越高,在同样尺寸的磁芯和线圈参数下,传送的功率越大.电压变换通过变压器原绕组和副绕组匝数比来完成,不管功率传送大小如何,原边和副边的电压变换比等于原绕组和副绕组匝数比.绝缘隔离通过变压器原绕组和副绕组的绝缘结构来完成.绝缘结构的复杂程度,与外加和变换的电压大小有关,电压越高,绝缘结构越复杂.纹波抑制通过电感器的自感电势来实现.只要通过电感器的电流发生变化,线圈在磁芯中产生的磁通也会发生变化,使电感器的线圈两端出现自感电势,其方向与外加电压方向相反,从而阻止电流的变化.纹波的变化频率比基频高,电流纹波的电流频率比基频大,因此,更能被电感器产生的自感电势抑制.电感器对纹波抑制的能力,决定于自感电势的大小,也就是电感量大小,与磁芯的磁导率有关,Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金磁导率大,处于优势,硅钢和锰锌铁氧体磁导率小,处于劣势.提高效率提高效率是对电源和电子变压器的普遍要求.虽然,从单个电子变压器来看,损耗不大.例如,100VA电源变压器,效率为98%时,损耗只有2W并不多.但是成十万个、成百万个电源变压器,总损耗可能达到上十万W,甚至上百万W.还有,许多电源变压器一直长期运行,年总损耗相当可观,有可能达到上千万kW·h.显然,提高电子变压器的效率,可以节约电力.节约电力后,可以少建发电站.少建发电站后,可以少消耗煤和石油,可以少排放CO2,SO2,NOx,废气,污水,烟尘和灰渣,减少对环境的污染.既具有节约能源,又具有保护环境的双重社会经济效益.因此,提高效率是对电子变压器的一个主要要求.电子变压器的损耗包括磁芯损耗(铁损)和线圈损耗(铜损).铁损只要电子变压器投入工作,一直存在,是电子变压器损耗的主要部分.因此,根据铁损选择磁芯材料,是电子变压器设计的主要内容,铁损也成为评价软磁材料的一个主要参数.铁损与电子变压器磁芯的工作磁通密度和工作频率有关,在介绍软磁材料的铁损时,必须说明是在什么工作磁通密度下和什么工作频率下的损耗.例如,P0.5/400,表示在工作磁通密度0.5T和工作频率400Hz下的铁损.P0.1/100k 表示在工作磁通密度0.1T和工作频率100kHz下的铁损.软磁材料包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗.涡流损耗又与材料的电阻率ρ成反比.ρ越大,涡流损耗越小.各种软磁材料的ρ从大到小的顺序为:锰锌铁氧体为108~109μΩ·cm,铁镍基非晶合金为150~180μΩ·cm,铁基非晶合金为130~150μΩ·cm,钴基非晶合金为120~140μΩ·c m,高磁导坡莫合金为40~80μΩ·cm,铁硅铝合金为40~60μΩ·cm,铁铝合金为30~60μΩ·cm,硅钢为40~50μΩ·cm,铁钴合金为20~40μΩ·cm.因此,锰锌铁氧体的ρ比金属软磁材料高106~107倍,在高频中涡流小,应用占优势.但是当工作频率超过一定值以后,锰锌铁氧体磁性颗粒之内的绝缘体被击穿和熔化,ρ变得相当小,损耗迅速上升到很高水平,这个工作频率就是锰锌铁氧体的极限工作频率.金属软磁材料厚度变薄,也可以降低涡流损耗.根据现有的电子变压器使用金属软磁材料带材的经验,工作频率和带材厚度的关系为:工频50~60Hz用0.50~0.23mm(500~230μm),中频4 00Hz至1kHz用0.20~0.08mm(200~80μm),1kHz至20kHz用0.10~0.025mm(100~25μm),中高频20kHz至100kHz用0.05~0.015mm(50~15μm),高频100kHz至1MHz用0.02~0.005mm(20~5μm), 1MHz以上,厚度小于5μm.金属软磁材料带材只要降到一定厚度,涡流损耗可显著减少.不论是硅钢、坡莫合金,还是钴基非晶合金和微晶纳米晶合金都可以在中、高频电子变压器中使用,和锰锌铁氧体竞争.降低成本降低成本是对电子变压器的一个主要要求,有时甚至是决定性的要求.电子变压器作为一种商品和其他商品一样,都面临着市场竞争.竞争的内容包括性能和成本两个方面,缺一不可.不注意成本,往往会在竞争中被淘汰. 电子变压器的成本包括材料成本、制造成本和管理成本.降低成本要从这三个方面来考虑.软磁材料成本在电子变压器的材料成本中占有相当大的比例.根据现行的市场价格,每kg 重量的软磁材料的价格从小到大的顺序是:锰锌软磁铁氧体,硅钢,铁基非晶合金,Ni50坡莫合金,钴基非晶合金,Ni80坡莫合金.锰锌铁氧体在中高频范围内广泛应用,硅钢在工频范围内广泛应用,最主要的原因之一就是价格便宜.制造成本与设计和工艺有关.电子变压器所用的磁芯、线圈和总体结构的加工和装配工艺是复杂还是简单?需要人工占的比例多大?是否需要工模具?质量控制中需要检测的工序和参数有多少?要用什么检测仪器和设备?这些都是降低制造成本时要考虑的问题.管理成本一般约占材料和制造成本之和的30%左右.如果管理得好,充分利用人力和财力,有可能降到20%左右.充分利用人力,是指工时利用率要高,减少管理人员和工人比例等等.充分利用财力,是指缩短生产周期,减少库存,加快资金流转等等.所以,一个好的电子变压器设计者,除了要了解电子变压器的理论和设计方法而外,还要了解各种软磁材料,电磁线,绝缘材料的性能和价格;还要了解磁芯加工和热处理工艺,线圈绕制和绝缘处理工艺和结构组装工艺;还要了解实现质量控制的检测参数和仪器设备;还要了解生产管理的基本知识以及电子变压器的市场动态等等.只有知识全面的设计者,才能设计出性能好,价格低的电子变压器.新软磁材料在电子变压器中的应用电子变压器中的软磁材料,根据上面的分析,在工频及中频范围内主要采用硅钢,在高频范围内主要采用软磁铁氧体.现在硅钢遇到非晶纳米晶合金的挑战,软磁铁氧体既遇到非晶纳米晶合金的挑战,又遇到软磁复合材料的竞争.在挑战和竞争中,不但使新软磁材料迅速发展,也使硅钢和软磁铁氧体得到发展.新发展起来的软磁材料在电子变压器中的应用,使电子变压器的性能提高,成本下降.而且也使电源技术在向短、小、轻、薄的变革中遇到的难点——磁性元件小型化问题逐步得到解决.下面分别介绍硅钢,软磁铁氧体,非晶纳米晶合金,软磁复合材料在电子变压器中应用的一些新进展.这里不介绍薄膜软磁材料,它是用于1MHz以上的,高频小型电子变压器的新一代软磁材料,留待以后专文介绍.硅钢电源技术中的工频电子变压器大量使用3%取向硅钢,现在厚度普遍从0.35mm减到0.27 mm或0.23mm.国内生产的23Q110的0.23mm厚,3%取向硅钢,饱和磁通密度Bs为1.8T,其P 1.7/50为1.10W/kg;27QG095的0.27mm厚,3%Hi B取向硅钢,Bs为1.89T,P1.7/50为0.95W/kg.日本生产的0.23mm厚,3%取向硅钢Bs为1.85T,P1.7/50为0.85W/kg.与国内产品相差不多.但是0.23mm厚的3%取向硅钢经过特殊处理,即用电解法将表面抛光至镜面,再涂张力涂层,最后细化磁畴,可以使P1.7/50下降到0.45W/kg.同时,对要求损耗低的电子变压器,日本还进一步把厚度减薄到0.15mm,经过特殊处理,可以使P1.3/50下降到0.082~0.11W/kg和铁基非晶合金水平基本相当.日本还用温度梯度炉高温退火新工艺,使0.15mm厚,3%取向硅钢的Bs达到1.95~2.0T,经过特殊处理,使P1.3/50为0.15W/kg,P1.7/50为0.35W/kg.采用三次再结晶新工艺,制成更薄的硅钢,Bs为2.03T,P1.3/50为0.19W/kg(0.075mm厚),0.17W/kg(0.071mm厚)和0.13W/kg0.032m m厚).电源装置中的中频(400Hz至10kHz)电子变压器,除了使用0.20~0.08mm厚,3%取向硅钢外,日本已采用6.5%无取向硅钢.6.5%硅钢,磁致伸缩近似为零,可制成低噪声电子变压器,磁导率为16000~25000.ρ比3%硅钢高一倍,中频损耗低,例如:0.10mm厚的6.5%无取向硅钢P1/50为0.6W/kg,P1/400为6.1W/kg,P0.5/1K为5.2W/kg,P0.1/10k为8.2W/kg,Bs为1.25T.采用温轧法可以生产6.5%取向硅钢,Bs提高到1.62~1.67T.0.23mm厚的6.5%取向硅钢P1/50为0.25W/kg.日本已用6.5%硅钢制成1kHz音频变压器,在1.0T时,噪声比3%取向硅钢下降21dB,铁损下降40%,还用6.5%硅钢取代3%取向硅钢用于8kHz电焊机中,铁芯重量从7.5kg减少到3kg.6.5%硅钢国内已进行小批量生产.与研制6.5%硅钢的同时,日本还开发了硅含量呈梯度分布的硅钢.1)中高频低损耗梯度硅钢,表层硅含量6.5%,电阻率高,磁导率高,磁通集中在表面,涡流也集中表面,损耗小.内部硅含量低于6.5%.总的损耗低于6.5%硅钢.例如:0.20mm厚的6.5%硅钢的P 0.1/10k为16W/kg,梯度硅钢为13W/kg;P0.05/20k6.5%硅钢为14W/kg,梯度硅钢为9W/kg.由于总的硅平均含量低于6.5%,Bs比6.5%硅钢高,可达1.90T.延伸性即加工性也比6.5%硅钢好.已经用这种梯度硅钢制成家用电器逆变器用电感器,由于Bs高,损耗低,既体积小,又发热少.2)低剩磁梯度硅钢,表层硅含量高,磁致伸缩小,中心层硅含量低,磁致伸缩大.表层与中心层存在的磁致伸缩差而引发应力.出现的弹性能导致剩磁低,一般饱和磁通密度Bs为1.96T,剩磁Br 为0.34T.ΔB=Bm-Br超过1.0T(Bm为工作磁通密度).损耗也低,P1.2/50为1.27W/kg.可以用于脉冲变压器,单方向磁通变化电源变压器等.作为电源变压器铁芯时,还可以抑制合闸时的突发电流浪涌.最近报导,日本开发出用于中高频电子变压器的硅钢新品种——添加铬(Cr)的硅钢.在4.5%硅钢中,添加4%铬,电阻率可达82μΩ·cm,而一般3%取向硅钢电阻率为44μΩ·cm,牌号为“HiFre qs”.0.1mm厚添加铬的硅钢损耗低,P0.2/5k为20.5W/kg,P0.1/10k为10W/kg,P0.05/20k为5W/ kg;延伸性即加工性好,与3%硅钢一样,可以进行冲剪,铆固加工;耐腐蚀性好,在盐水和湿气中,不涂层也不腐蚀.已用这种添加铬的硅钢制成25kHz开关电源用滤波电感器,铁芯损耗为22W /kg,比6.5%硅钢(36W/kg)和铁基非晶合金(29W/kg)小.还用它制成70kHz感应加热装置的电子变压器,比0.1mm厚3%取向硅钢发热显著减少,寿命延长4倍以上.软磁铁氧体软磁铁氧体的特点是:饱和磁通密度低,磁导率低,居里温度低,中高频损耗低,成本低.前三个低是它的缺点,限制了它的使用范围,现在正在努力改进.后两个低是它的优点,有利于进入高频市场,现在正在努力扩展.以100kHz,0.2T和100℃下的损耗为例,TDK公司的PC40为410mW/cm3,PC44为300mW/ cm3,PC47为250mW/cm3.TOKIN公司的BH1为250mW/cm3,损耗不断在下降.国内金宁生产的JP4E也达到300mW/cm3.不断地提高工作频率,是另一个努力方向.TDK公司的PC50工作频率为500kHz至1MHz. FDK公司的7H20,TOKIN的B40也能在1MHz下工作.Philips公司的3F4,3F45,3F5工作频率都超过1MHz.国内金宁的JP5,天通的TP5A工作频率都达到500kHz至1.5MHz.东磁的DMR1.2K 的工作频率甚至超越3MHz,达到5.64MHz.磁导率是软磁铁氧体的弱项.现在国内生产的产品一般为10000左右.国外TDK公司的H 5C5,Philips公司的3E9,分别达到30000和20000.采用SHS法合成MnZn铁氧体材料的研究,值得注意.用这种方法的试验结果表明,可以大大降低铁氧体的制造能耗和成本.国内已有试验成功的报导.非晶和纳米晶合金铁基非晶合金在工频和中频领域,正在和硅钢竞争.铁基非晶合金和硅钢相比,有以下优缺点.1)铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低,但是,在同样的Bm下,铁基非晶合金的损耗比0. 23mm厚的3%硅钢小.一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄,电阻率高.这只是一个方面,更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的,不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性,也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界.因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低.2)铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84~0.86, 与硅钢填充系数0.90~0.95相比,同样重量的铁基非晶合金磁芯体积比硅钢磁芯大.3)铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度为1.35T~1.40T,硅钢为1.6T~1.7T.铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130%左右.但是,即使重量重,对同样容量的工频变压器,磁芯采用铁基非晶合金的损耗,比采用硅钢的要低70%~80%.4)假定工频变压器的负载损耗(铜损)都一样,负载率也都是50%.那么,要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的一样,则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的1 8倍.因此,国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平,笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、成本和价格,是硅钢工频变压器的130%~150%,并不符合市场要求的性能价格比原则.国外提出两种比较的方法,一种是在同样损耗的条件下,求出两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格,进行比较.另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数,折合成货币进行补偿.每瓦空载损耗折合成5~11美元,相当于人民币42~92元.每瓦负载损耗折合成0. 7~1.0美元,相当于人民币6~8.3元.例如一个50Hz,5kVA单相变压器用硅钢磁芯,报价为1700元/台;空载损耗28W,按60元人民币/W计,为1680元;负载损耗110W,按8元人民币/W计,为880元;则,总的评估价为4260元/台.用铁基非晶合金磁芯,报价为2500元/台;空载损耗6W,折合成人民币360元;负载损耗110W,折合成人民币880元,总的评估价为3740元/台.如果不考虑损耗,单计算报价,5kVA铁基非晶合金工频变压器为硅钢工频变压器的147%.如果考虑损耗,总的评估价为89%.5)现在测试工频电源变压器磁芯材料损耗,是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的.而实际的工频电网畸变为5%.在这种情况下,铁基非晶合金损耗增加到106%,硅钢损耗增加到123%.如果在高次谐波大,畸变为75%的条件下(例如工频整流变压器),铁基非晶合金损耗增加到16 0%,硅钢损耗增加到300%以上.说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强.6)铁基非晶合金的磁致伸缩系数大,是硅钢的3~5倍.因此,铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%,要大3~5dB.7)现行市场上,铁基非晶合金带材价格是0.23mm3%取向硅钢的150%,是0.15mm3%取向硅钢(经过特殊处理)的40%左右.8)铁基非晶合金退火温度比硅钢低,消耗能量小,而且铁基非晶合金磁芯一般由专门生产厂制造.硅钢磁芯一般由变压器生产厂制造.根据以上比较,只要达到一定生产规模,铁基非晶合金在工频范围内的电子变压器中将取代部分硅钢市场.在400Hz至10kHz中频范围内,即使有新的硅钢品种出现,铁基非晶合金仍将会取代大部分0.15mm以下厚度的硅钢市场.值得注意的是,日本正在大力开发FeMB系非晶合金和纳米晶合金,其Bs可达1.7~1.8T,而且损耗为现有FeSiB系非晶合金的50%以下,如果用于工频电子变压器,工作磁通密度达到1. 5T以上,而损耗只有硅钢工频变压器的10%~15%,将是硅钢工频变压器的更有力的竞争者.日本预计在2005年就可以将FeMB系非晶合金工频变压器试制成功,并投入生产.非晶纳米晶合金在中高频领域中,正在和软磁铁氧体竞争.在10kHz至50kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金的工作磁通密度可达0.5T,损耗P0.5/20k≤25W/kg,因而,在大功率电子变压器中有明显的优势.在50kHz至100kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金损耗P0.2/100k为30~ 75W/kg, 铁基非晶合金P0.2/100k为30W/kg,可以取代部分铁氧体市场.非晶纳米晶合金经过20多年的推广应用,已经证明其具有下述优点:1)不存在时效稳定性问题,纳米晶合金在200℃以下,钴基非晶合金在100℃以下,经过长期使用,性能无显著变化;2)温度稳定性比软磁铁氧体好,在-55℃至150℃范围内,磁性能变化5%~10%,而且可逆;3)耐冲击振动,随电源整机在30g下的振动试验中,均未发生过性能恶化问题;4)铁基非晶合金脆性大大改善,带材平整度良好,可以剪切加工,也可以制成搭接式卷绕磁芯,经过5次弯折或拆卸,性能无显著变化.软磁复合材料经过争论,现在对磁粉芯等已经取得了一致认识,即认为它属于软磁复合材料.软磁复合材料是将磁性微粒均匀分散在非磁性物中形成的.与传统的金属软磁合金和铁氧体材料相比,它有很多独特的优点:磁性金属粒子分散在非导体物件中,可以减少高频涡流损耗,提高应用频率;既可以采取热压法加工成粉芯,也可以利用现在的塑料工程技术,注塑制造成复杂形状的磁体;具有密度小,重量轻,生产效率高,成本低,产品重复性和一致性好等优点.缺点是由于磁性粒子之间被非磁性体分开,磁路隔断,磁导率现在一般在100以内.不过,采用纳米技术和其他措施,国外已有磁导率超过1000的报导,最大可达6000.软磁复合材料的磁导率受到很多因素的影响,如磁性粒子的成分,粒子的形状,尺寸,填充密度等.因此,根据工作频率可以进行调整.磁粉芯是软磁复合材料的典型例子.现在已在20kHz至100kHz甚至1MHz的电感器中取代了部分软磁铁氧体.例如铁硅铝磁粉芯,硅含量为8.8%,铝为5.76%,剩余全为铁.粒度为90~4 5μm,45~32μm和32~30μm.用硅树脂作粘接剂,1%左右硬脂酸作润滑剂,在2t/cm2压力下,制成 13× 8×5的环形磁芯,在氢气中用673°K,773°K,873°K退火,使磁导率达到100,300,600.在100k Hz下损耗低,已经代替软磁铁氧体和MPP磁粉芯用于电感器中.已经有人对大功率电源的电感器用软磁复合材料——磁粉芯进行了开发研究.在20kHz 以下,磁导率基本不变.在1.0T下,磁导率为100左右.50Hz~20kHz损耗小,可制成100kg重量以上的大型的磁芯,而且在20kHz下音频范围,噪声比环形铁氧体磁芯降低10dB.可以在大功率电源中代替硅钢和软磁铁氧体.有人用钴/二氧化硅(Co/SiO2)纳米复合软磁材料制作不同于薄膜的大尺寸磁芯.钴粒子平均尺寸为30μm,填充度40%至90%,经过搅拌后,退火形成Co/SiO2纳米复合粉,然后压制成环形磁芯.磁导率在300MHz以下,都可达到16.镍锌铁氧体的磁导率为12,而且在100MHz以后迅速下降.证明在高频和超高频下,软磁复合材料也可取代部分铁氧体市场.新磁芯结构在电子变压器中的应用搭接式卷绕磁芯搭接式卷绕磁芯最早用于非晶合金配电变压器.它既有卷绕磁芯优点,激磁电流小,空载损耗低,又可以打开装卸线圈,消除一般卷绕磁芯的缺点,不需要用专用绕线机绕制线圈,生产效率提高,线圈出现问题时也便于更换和维修.现有3%取向硅钢的厚度已减薄到0.23mm和0. 27mm,用它们制造搭接式卷绕磁芯比非晶合金更容易.因此,搭接式卷绕磁芯有可能用于500V A以上的硅钢电源变压器,尤其是大容量整流电源和不停电电源中的硅钢电源变压器.立体三角形磁芯立体布置的三角形三相磁芯,现在正在国内风行.最早出现立体三角形磁芯可追溯到20世纪30年代,但是,由于磁芯需要特殊剪切加工,线圈需要专用绕线机绕制,而未能推广应用.现在可以用计算机控制磁芯剪切加工,已经有专用绕线机绕线.国内有5—6家企业在申请立体三角形磁芯变压器的专利.立体布置的三角形三相磁芯与平面布置的三柱式三相磁芯相比,磁通分布均匀,不会出现局部饱和,激磁电流和磁通的对称性好.问题是各个柱的截面要形成接近圆形相当困难,绕组平均匝长增加,负载损耗也会增加.可用于30kVA以上的大型变压器.正交形磁芯把C型磁芯的一半旋转90°,再接合在一起,就形成正交形磁芯.可以用直流控制绕组控制正交形磁芯的电感.日本索尼公司已经用软磁铁氧体制成这种磁芯,叫SX形磁芯,并且已经用于各种电视机的开关电源,作为驱动变压器,控制它的电感,使电路出现电压谐振或者电流谐振,而实现软开关条件.日本东北大学和东北电力公司已经用硅钢制成这种磁芯,用于功率补偿器和移相器,控制电力系统的有功和无功功率.与晶闸管功率补偿器和移相器相比,具有高次谐波少,电磁干扰小,控制电路简单等特点.磁性液体磁芯有人曾设想过,用注塑机加工变压器磁芯,可以避免硅钢磁芯冲片,热处理,叠片,组装等多道工序.现在正在开发磁性液体磁芯可以实现这种设想,用工程塑料做成磁芯外壳,中间注入磁性液体,表面再用磁性片封住.这样,大量生产的中小型电源变压器的加工效率可以显著提高,使成本降低,与叠片式硅钢磁芯相比具有明显的优势.电子变压器在电源技术中起着重要作用.电源技术要求电子变压器能适应外界使用条件,。
开关电源变压器磁芯功率计算
开关电源变压器磁芯功率计算
开关电源变压器磁芯功率计算的步骤：
1. 计算变压器的额定功率，即P=V*I，其中V为变压器的额
定输出电压，I为额定输出电流。
2. 根据变压器的额定功率和频率，选择合适的磁芯型号和大小。
3. 根据磁芯的参数，如磁通密度B、交流磁通密度BAC、饱
和电流密度J、有效磁路长度L等，计算出磁芯截面积A。
4. 根据磁芯截面积A和交变磁场BAC，计算出磁通量Φ。
5. 根据磁通量Φ和变压器的额定电压V，计算出磁芯上的磁
场强度H=Φ/L。
6. 根据磁场强度H和磁芯的材料特性，如B-H曲线，计算磁
芯的磁能量损失Pc。
7. 根据变压器的负载特性和开关电源的控制方式，计算出开关电源的开关频率和占空比，以确定变压器的工作状态和其产生的寄生损耗。
8. 根据变压器的寄生损耗和磁芯的磁能量损失，得出变压器磁芯的总功率损耗Pall=Pc+Ppar，其中Ppar为寄生损耗。
9. 根据变压器的额定功率和总功率损耗，计算出磁芯的效率η=P/（P+Pall）。
LLC变压器设计步骤与说明
LLC变压器设计步骤与说明设计LLC变压器的步骤如下：1.确定设计参数：首先，需要明确变压器的额定功率、变比、频率等参数。
这些参数将直接影响到变压器的设计和选材。
2.计算铜导线截面积：根据所需的额定功率和电流密度，计算出变压器的铜导线截面积。
一般来说，电流密度通常不超过导线材料的额定值，以确保导线的稳定性和寿命。
3.选择磁芯材料：根据所需的频率和工作条件，选择合适的磁芯材料。
常用的磁芯材料有硅钢片和铁氧体等。
硅钢片通常用于低频变压器，而铁氧体则适用于高频变压器。
4.计算磁芯尺寸：确定磁芯的尺寸，包括磁芯的平均磁通密度和有效截面积。
这些参数可以通过计算和经验公式来得到。
5.计算电感：在已知磁芯材料和尺寸的情况下，计算电感。
电感的设计需要满足所需的电感值，同时要考虑到磁芯的饱和情况。
6.计算绕组参数：根据所需的变比和额定功率，计算绕组的匝数和线圈直径等参数。
同时，根据绕组材料和铜导线截面积，计算绕组的电阻和损耗。
7.确定冷却方式：在设计LLC变压器时，需要确定合适的冷却方式，通常包括自然冷却和强制风冷等。
冷却方式的选择将直接影响到变压器的散热性能和效率。
8.计算损耗和效率：根据绕组的电阻、铜损和磁芯的铁损，计算出变压器的总损耗。
然后，根据输入功率和输出功率，计算出变压器的效率。
优化损耗和效率是设计过程中的重要考虑因素。
9.进行热设计：根据变压器的总损耗和冷却方式，进行热设计。
通过计算绕组和磁芯的温度升高和散热面积，确定合适的散热器尺寸和材料。
10.进行结构设计：设计变压器的结构，包括绕组、磁芯、绝缘材料和外壳等。
确保变压器的结构稳定、耐用并满足安全标准。
11.进行仿真和验证：使用专业软件对设计的变压器进行仿真和验证。
通过电磁场分析和热场分析，验证设计的合理性和可靠性。
12.制造和测试：根据设计图纸和文档，制造并测试变压器。
测试包括电气性能、绝缘性能和温升测试等，以确保变压器符合设计要求和标准。
说明：LLC变压器是一种具有较高效率和低损耗的变压器，常用于电力电子领域。
变压器输出功率与磁芯尺寸、频率关系
变压器输出功率和磁芯尺寸的关系要使变压器输出更大的功率，我们希望在电压一定的情况下，圈数要尽可能的少、导线尽可能的粗。
这样才有利于提供较大的电流，输出更大的功率。
前者需要较大的磁芯截面积，后者要求较大的磁芯窗口面积。
因此要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行。
变压器初级绕组的圈数可用下式来算：N=k*10^5*U/(f*Ae*Bmax)k为最大导通时间与周期之比，通常取k=0.4；U是初级绕组输入电压（V），（近似等于直流输入电压)；f是变压器的工作频率（KHZ）；Ae是磁芯的截面积（cm2）；Bmax是允许的磁通密度最大变化幅度（G）。
因此，在一定电压下，增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax，都有利于减少圈数，提高输出功率。
但是，磁芯的损耗（铁损）是按Bmax的2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的，Bmax还受磁芯饱和的限制。
因此，提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的。
大多数适合做开关电源的铁氧体磁芯频率通常限制在10-50KHZ以内，Bmax限制在2000G（高斯）以内，一般取Bmax=1600G 较为合适。
因此，功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制。
但必须明确的是，这种控制关系是间接的而不是直接的，Ae加大和f提高只是表示对同样的电压，允许绕的圈数更少，只有实际把圈数减少了才能提高功率。
如果在同样材料的一个大磁芯和一个小磁芯上，用一样的导线绕同样的圈数，对同样的输入电压输出功率是基本相同的。
同样，如果一个做好的变压器，仅仅靠改变工作频率，也是不会使输出功率提高的。
如果从变压器入手的话，可以尝试把导线适当加粗，同时把频率提高一些，以允许圈数能有所减少，这样就可加大输出功率。
导线加粗受到磁芯窗口面积Ac限制。
用截面积为Ad的导线绕N圈，占用的窗口面积为：Awc=N*Ad=k*10^5*U*Ad/(f*Ae*Bmax)设，初级绕组窗口占用系数为Sn=Awc/Ac，Ad用电流I（有效值）和允许的电流密度J表示为Ad=I/J/100，（Ad-平方厘米，I-A有效值，J-A/平方毫米）则上式可写成：Ac*Sn=k*U*I*10^3/(f*Ae*Bmax*J)或，U*I=Sn*Bmax*J*f*Ae*Ac*10^-3/k因为输入功率等于输入电压U与电流平均值k*Ip的乘积，而电流有效值I与峰值Ip 的关系为Ip=1.58*I，所以输入功率Pi=1.58*k*U*I=1.58*Sn*Bmax*J*f *Ae*Ac*10^-3再乘上效率Ef就得到最大输出功率的表达式Po=1.58*Ef*Sn*Bmax*J*f*Ae*Ac*10^-3可见，功率除了和上面那些有利于圈数减少的因素成正比之外，还与允许导线加粗的Ac、Sn以及电流密度J成正比。
常用磁芯参数范文
常用磁芯参数范文磁芯是一种用于电磁元件中的材料，主要用于集成电路、传感器、电感、变压器和电源等设备中。
它们具有不同的特性和特点，因此在选择磁芯时需要考虑许多参数。
下面是一些常用的磁芯参数。
1.硬磁性能：硬磁性能是磁芯的重要参数之一，它决定了磁芯在磁场中能够产生多大的磁感应强度。
硬磁性能通常用剩磁、矫顽力和矫顽力延迟等指标来表示。
2.相对磁导率：相对磁导率是磁芯的另一个重要参数，它决定了磁芯的导磁能力。
相对磁导率越高，磁芯的导磁能力越强。
3.矫顽力：矫顽力是指磁芯在外加磁场作用下，磁感应强度增加到饱和值所需的磁场强度。
矫顽力越高，磁芯的磁感应强度越高。
4.矫顽力延迟：矫顽力延迟是指矫顽力在磁场消失后，磁芯保持磁感应强度的能力。
矫顽力延迟越高，磁芯的保持磁感应强度能力越强。
5.饱和磁感应强度：饱和磁感应强度是指磁芯在饱和状态下的磁感应强度。
饱和磁感应强度越高，磁芯的导磁能力越强。
6.损耗：损耗是指磁芯在磁场作用下产生的能量损失。
损耗通常分为磁滞损耗和涡流损耗两种。
7.温度特性：磁芯的温度特性决定了磁芯在不同温度下的性能。
温度特性通常包括磁感应强度、电阻和导磁系数等参数的变化。
8.尺寸：磁芯的尺寸决定了它的使用范围。
尺寸通常包括磁心直径、磁心高度、线圈匝数等参数。
9.材料：磁芯的材料决定了它的性能和特点。
常见的磁芯材料包括铁氧体、镍锌铁氧体、铁镍合金等。
以上是一些常用的磁芯参数，不同的应用场景和需求会对这些参数有不同的要求。
因此，在选择磁芯时，需要根据具体的应用需求来确定合适的参数。
常用磁性器件中磁芯的选用及设计
常用磁性器件中磁芯的选用及设计开关电源中使用的磁性器件较多，其中常用的软磁器件有：作为开关电源核心器件的主变压器（高频功率变压器）、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。
不同的器件对材料的性能要求各不相同，如表所示为各种不同器件对磁性材料的性能要求。
（一）、高频功率变压器变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。
变压器的设计公式如下：P=KfNBSI×10-6T=hcPc＋hWPW其中，P为电功率；K为与波形有关的系数；f为频率；N为匝数；S为铁芯面积；B为工作磁感；I为电流；T为温升；Pc为铁损；PW为铜损；hc和hW为由实验确定的系数。
由以上公式可以看出：高的工作磁感B可以得到大的输出功率或减少体积重量。
但B值的增加受到材料的Bs值的限制。
而频率f可以提高几个数量级，从而有可能使体积重量显著减小。
而低的铁芯损耗可以降低温升，温升反过来又影响使用频率和工作磁感的选取。
一般来说，开关电源对材料的主要要求是：尽量低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导率、足够高的居里温度和好的温度稳定性，有些用途要求较高的矩形比，对应力等不敏感、稳定性好，价格低。
单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料磁性的要求有别于前述主变压器。
它实际上是一只单端脉冲变压器，因而要求具有大的B＝Bm－Br，即磁感Bm和剩磁Br之差要大；同时要求高的脉冲磁导率。
特别是对于单端反激式开关主变压器，或称储能变压器，要考虑储能要求。
线圈储能的多少取决于两个因素：一个是材料的工作磁感Bm值或电感量L，另一个是工作磁场Hm或工作电流I，储能W＝1/2LI2。
这就要求材料有足够高的Bs值和合适的磁导率，常为宽恒导磁材料。
对于工作在±Bm之间的变压器来说，要求其磁滞回线的面积，特别是在高频下的回线面积要小，同时为降低空载损耗、减小励磁电流，应有高磁导率，最合适的为封闭式环形铁芯，其磁滞回线见图所示，这种铁芯用于双端或全桥式工作状态的器件中。
单端反激式DC-DC开关电源变压器的设计全过程
单端反激式DC/DC 开关电源变压器的设计全过程，xuguoping 分享与世纪电源网的网友 变压器的参数计算：（1） 变压器的设计要求：输出电压：10V ～3KV ，8mA （变压器输出之后三倍压）输入电压：24 1V±工作频率：50KHZ最大占空比：45％变换效率：80％（2） 基本参数计算：输入最小电压：min IN V =－IN V V ＝24－1－0.5＝22.5V输出功率：OUT OUT OUT P U I =30000.00824()W =×=输入功率：OUT IN P P η=2430()0.8W == （3） 选择磁芯：由于输出功率为24W ，需要留有一定的余量，选择磁芯的型号为：EI-28。
其具体参数如下：材料：PC40；尺寸：28.0*16.75*10.6（mm）；P A ：0.6005（）；：86 4cm e A 2mm W A ：69.83； ：4300；2mm L A 2/nH N S B ：500mT （） 390mT （10） 25o C 0o C 使用时为防止出现磁饱和，实取磁通密度m B = 250 mT（4） 粗略估计匝数比以及最大占空比（通过实际计算）min (1)OUT MAX IN MAX V D N V D −= 30000.5522.50.45×=× 162.9=（求出结果后然后取整为Nm ）因为匝数比可以根据设计理念修正为M N ＝165，从而可以产生新的MAX Dmin OUT MAX M IN OUT V D N V V =+ 300022.51653000=×+44.7%=（5） 计算初级平均电流，峰值电流和电流的有效值由于输出功率为24W ，用电流连续模式（CCM ）比较适合。
这里取为0.6RP K .min min IN OUT P AVG IN IN P P I V V η== 240.822.5=×1.333A =.1[1]2P AVG P RP MAX I I K D =− 1.333(10.50.6)0.447=−××4.26A=.P RMS P I I ==2.054A =.P RMS I －电流有效值，P I －峰值电流，.P AVG I －平均电流，（RP K R RP PI K I =）电流比例因数，MAX D －最大占空比； 利用Krp 的值可以定量描述开关电源的工作模式，若Krp=1.0，即峰值电流和脉动电流相等，开关电源工作在断续模式；若Krp<1.0,峰值电流大于脉动电流，开关电源工作在连续模式。
单端反激式开关电源磁芯尺寸和类型的选择
单端反激式开关电源磁芯尺寸和类型的选择字体大小：大| 中| 小2008-08-28 12:53 - 阅读：6184 - 评论：2单端反激式开关电源磁芯尺寸和类型的选择徐丽红王佰营A、InternationalRectifier公司--56KHz输出功率推荐磁芯型号0---10WEFD15SEF16EF16EPC17EE19EF(D)20EPC25EF(D)2510-20WEE19EPC19EF(D)20EE,EI22EF(D)25EPC2520-30WEI25EF(D)25EPC25EPC30EF(D)30ETD29EER28(L)30-50WEI28EER28(L)ETD29EF(D)30EER3550-70WEER28LETD34EER35ETD3970-100WETD34EER35ETD39EER40E21摘自InternationalRectifier,AN1018-“应用IRIS40xx系列单片集成开关IC开关电源的反激式变压器设计”B、ELYTONE公司型号输出功率（W）<5 5-10 10-20 20-50 50-100 100-200200-500 500-1KEI EI12.5 EI16 EI19 EI25 EI40 EI50 EI60 --EE EE13 EE16 EE19 EE25 EE40 EE42 EE55 EE65EF EF12.6 EF16 EF20 EF25 EF30 EF32 -- --EFD -- EFD12 EFD15 EFD20 EFD25 EFD30 ----EPC -- EPC13 EPC17 EPC19 EPC25 EPC30 ----EER EER9.5 EER11 EER14.5 EER28 EER35 EER42 EER49 --ETD -- -- ETD29 ETD34 ETD44 ETD49 ETD54--EP EP10 EP13 EP17 EP20 -- ---- --RM RM4 RM5 RM6 RM10 RM12 RM14 ----POT POT1107 POT1408 POT1811 POT2213POT3019 POT3622 POT4229 --PQ -- -- -- PQ2016 PQ2625 PQ3230PQ3535 PQ4040EC -- -- -- -- --EC35 EC41 EC70摘自PowerTransformers OFF-LINE Switch ModeAPPLICATION NOTES"Converter circuitas a function of S.M.P.S. output voltage (Vo) and output power (Po)"C、Fairchild Semiconductor公司--67KHzOutput Power EIcore EE core EPC core EER core0-10W EI12.5 EE8 EPC10EI16 EE10 EPC13EI19 EE13 EPC17EE1610-20W EI22 EE19 EPC1920-30W EI25 EE22 EPC25 EER25.530-50W EI28 EE25 EPC30 EER28EI3050-70W EI35 EE30 EER28L70-100W EI40 EE35 EER35100-150W EI50 EE40 EER40EER42150-200W EI60 EE50 EER49EE60The core quickselection table For universal input range, fs=67kHz and 12V singleoutput 摘自：Application Note AN4140Transformer Design Consideration for off-lineFlybackTMConverters using Fairchild Power Switch (FPS)D、单端反激式变压器磁芯的选择公式Ve =5555 * P / f式中：Ve——为磁芯的体积：Ve=Ae*Le；单位为：毫米立方；P——为输入功率；单位为：瓦；f——为开关频率；单位为：千赫兹；本公式假设：Bm=0.3T,Lg/Le=0.5%=气隙长度/磁芯等效长度；如果Lg/Le=气隙长度/磁芯等效长度=1%时，又如何计算呢？（请考虑）输出功率、磁芯截面积和开关频率决定气隙，因为在反激式开关电源中气隙的体积大小决定储能的多少，频率决定能量传输的快慢；如：EI25Ve=2050mm³，Ae=42平方毫米，Le=49.4mm；f=40KHz；η=0.75；Lg= 0.005*49.4 = 0.247mm ---气隙长度Pin =Ve*F/5555 = 2050*40/5555 = 14.76W；Pout =η*Pin= 0.75 * 14.76 = 11.07W;若：f=100KHz 则：Pout = 11.07W *(100/40) = 27.675W;反激式开关电源设计的思考一字体大小：大| 中| 小2007-03-01 11:00 - 阅读：4593 - 评论：3反激式开关电源设计的思考一王佰营徐丽红对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消副边电流的作用。
llc ap法选择变压器的磁芯的公式
llc ap法选择变压器的磁芯的公式文章标题：深度探讨LLC AP法选择变压器磁芯的公式在电力电子领域中，LLC共振变换器是一种常见的拓扑结构，它被广泛应用于电源转换和功率调节领域。
选择合适的变压器磁芯对于LLC 共振变换器的设计和性能至关重要。
本文将深入探讨LLC AP法选择变压器磁芯的公式，从而帮助读者更好地理解和应用这一关键知识。
一、LLC共振变换器简介LLC共振变换器是一种三电平变换器，其拓扑结构复杂且动态性能优越，因此在高功率密度、高效率和高可靠性的电源系统中具有广泛的应用前景。
在LLC共振变换器中，变压器的设计对于整个系统的性能具有重要影响。
在选择变压器磁芯时，需要考虑的因素很多，包括工作频率、电流密度、损耗等。
二、LLC AP法选择变压器磁芯的公式LLC AP法是一种常用的变压器设计方法，通过该方法可以计算出合适的变压器参数，包括磁芯的尺寸、匝数等。
在选择变压器磁芯时，需要考虑的主要公式包括：1. 磁芯有效截面积的计算公式2. 磁芯气隙长度的计算公式3. 磁芯线圈匝数的计算公式4. 磁芯材料的选择三、LLC AP法选择变压器磁芯的公式深入解析在实际应用中，LLC AP法选择变压器磁芯的公式并非一成不变，其中涉及到诸多参数的选择及修正。
通过对变压器磁芯公式的深入解析，我们可以更好地理解其内涵和应用。
在计算磁芯有效截面积时，需要考虑到工作频率、磁通密度、损耗密度等因素；在计算磁芯气隙长度时，需要考虑到磁阻、电流等因素；在计算磁芯线圈匝数时，需要考虑到电压、匝数、工作频率等因素。
四、个人观点和理解作为电力电子领域的从业者，我对LLC AP法选择变压器磁芯的公式有着深刻的理解和丰富的实践经验。
在实际项目中，通过不断的实践和总结，我认为在选择变压器磁芯时，需要充分考虑系统的工作环境、温度、损耗等因素，同时结合LLC共振变换器的特点和性能要求，灵活运用公式进行参数计算和修正，以实现最佳的设计效果。
高频变压器设计时选择磁芯的两种方法
高频变压器设计时选择磁芯的两种方法变压器 2009-11-26 18:34:27 阅读809 评论1 字号:大中小订阅在高频变压器设计时，首先遇到的问题，便是选择能够满足设计要求和使用要求的磁芯。
通常可以采取下面介绍的两种方法:面积乘积法和几何尺寸参数法。
这两种方法的区别在于:面积乘积法是把导线的电流密度作为设计参数，几何尺寸参数法则是把绕组线圈的损耗，即铜损作为设计参数。
1 面积乘积法这里讲的面积乘积。
是指磁芯的可绕线的窗口面积和磁芯的截面积，这两个面积的乘积。
表示形式为WaAe，有些讲义和书本上简写为Ap，单位为。
根据法拉第定律，我们有:窗口面积利用情况有:KWα=NAw变压器有初级、次级两个绕组。
因此有:KWα=2NAw或0.5KWα=NAw我们知道:Aw=而电流有效值I=Ip得到以下关系式:0.5KWα=即:于是就有如下式:由于:EδIp=Pi 又有: Pi=最后得到如下公式:这个公式适用于单端变压器，如正激式和反激式。
δ,0.5，Bm-T,K-0.3,0.4，η-0.8,0.9,J-A/。
推挽式的公式则为: 半桥式的公式则为:这里的δ,0.5，例如0.8,0.9。
单端变压器如正激式和反激式:Bm=?B=Bs-Br。
双端变压器如推挽式、半桥式和桥式:Bm=2Bpk。
全桥式公式与推挽式相同，但δ,0.5，例如0.8,0.9。
在J=400A/，K=0.4，η=0.8，δ=0.4(单端变压器)，δ=0.8(双端变压器)。
公式简化如下:(单端变压器)(推挽式)(半桥式和桥式) 2 几何尺寸参数法这个方法是把绕组线圈的损耗，即铜损作为设计参数。
因此，公式正是由计算绕组线圈的铜损的公式演变而来的。
变压器有两个绕组这里为初级绕组电阻，为次级绕组电阻。
由于因此每个绕组各占一半窗口面积，全部绕组线圈的铜损的公式:公式简化:变换两个参数的位置，公式变成:初级安匝与次级安匝相等的关系，以及电流有效值同峰值的关系。
反激式电源变压器设计公式新解
反激式电源变压器设计公式新解反激式电源变压器设计公式新解固定周期电流控制型反激式开关电源中，控制电路能使电源能够稳定⼯作，⽽其中设计的关键是变压器。
设计开关电源变压器最主要的是考虑三⼤要素：⼀是完成电功率的传输；⼆是初级线圈电感量；三是次级与初级线圈的以Vor 为基准的⽐例关系。
已有的开关电源变压器的计算⼤多很复杂，然⽽在搞清楚电感充放电基本原理的基础上，紧紧抓住电感充电放电的本质，应⽤到功率传输等⽅⾯，得到⼀个新的能量传输关系函数表达式，最后设计出⼀款⽐较合理的反激式电源变压器。
⼀、动态深度和设计深度的关系CCM 模式与tor 关系图：1．动态深度在电流连续模式下Krp 的设置时，动态深度为，从CCM 模式tor ⽰意图的⼏何关系可以得到，，式中tor 为电感不受开关周期约束的最长放电时间，该式把电感放电时间与开关关闭时间和Krp 联系在⼀起，由于Krp 是随着输⼊电压的改变⽽变化的，所以Krp 称动态深度。
2．设计深度设计深度：Kt=tor/T ，即电感不受开关周期约束的最长放电时间与开关周期的⽐值。
此值由设计时确定，是⼀个固有参数，在运⾏过程中不会改变，所以Kt 称设计深度。
占空⽐：D=Ton/T=(T-Toff ）/T 由此可得到Krp 、Kt 与占空⽐D 的关系：------------------------------(1)或假如tor=1.2T ，Krp=0.4 则表⼀：以D 为⾃变量，Kt 、D 与Krp 三者的关系列表： DKt 0.10.20.30.40.50.60.5 1.80 1.60 1.40 1.20 1.000.800.6 1.50 1.33 1.17 1.000.830.670.71.291.141.000.860.710.570.8 1.13 1.000.880.750.630.500.9 1.000.890.780.670.560.4410.900.800.700.600.500.401.10.820.730.640.550.450.361.20.750.670.580.500.420.331.30.690.620.540.460.380.311.40.640.570.500.430.360.291.50.600.530.470.400.330.27对于CCM模式，Kt越⼤，Krp就越⼩，相应的深度就越⾼。
变压器参数
1、基本参数：
输入电压：Vac 100-240Vac
输入频率：50Hz
输出电压：
输出电流：
输出功率：
开关频率：65KHz
预估效率：85%
输入最大功率：43W
变压器最高温升：43度
2、设计参数
一、选择磁芯大小：EI28
TDK PC40 μi=2250 Bs=3900mT Br=60mT EI28 Ae=86cm2
二、选择最低输入电压和最大占空比
Vin min=100V
Dmax=
三、计算输入峰值电流大小
Ipk=
四、计算初级电感
Lp=385uH
五、计算初级匝数
Np=49Ts
六、计算次级匝数
Ns=14Ts
七、计算Nb反馈线圈匝数：
Vb =8 Ts
八、计算磁芯气隙：
Lg=
九、计算电流有效值
初级电流有效值：
初级电流有效值：
十、计算最大工作磁通密度Bmax
Bmax=3150T<3900T
十一、计算线径
集肤深度
初级：
次级：
反馈：
1、Winding Table/绕线结构
2、Schematic/线路图
3、初级电感及气隙
初级电感Lp=385uH
磁芯气隙Lg=
备注
1：6、8、10脚拔除。
2：成品2脚剪去2/3.
3：成品在线包外包两层11mm胶带4:标签为不干胶，大小为20*8
5：铁氧体磁芯（EI28型）。