maichongbianyaqiyekechengzuokaiguanbianyaqi，huojiandandichengzuogaopinbianyaqi。zaichuantongdegaopinbianyaqishejizhong，youyucixincailiaodexianzhi，qigongzuopinlvjiaodi，yibanzai20kHz左右。隨著電源技術的不斷發展，電源係統的小型化、高頻化和大功率化已成為一個永恒的研究方向和發展趨勢。因此
，研究使用頻率更高的電源變壓器是降低電源係統體積、提高電源輸出功率比的關鍵因素。

 

隨著應用技術領域的不斷擴展，開關電源的應用愈來愈廣泛
，但製作開關電源的主要技術和耗費主要精力就是製作開關變壓器的部件。

 

開關變壓器與普通變壓器的區別大致有以下幾點：

 

(1)電源電壓不是正弦波，而是交流方波，初級繞組中電流都是非正弦波。

 

(2)bianyaqidegongzuopinlvbijiaogao，tongchangdouzaijishihezi
，shenzhigaodajishiwanhezi。zaiquedingtiexincailiaojisunhaoshibixukaolvnengmanzugaopingongzuodexuyaojitiexinzhongyougaocixiebodeyingxiang。

 

(3)raozuxianlubijiaofuza
，duobandouyouzhongxinchoutou。zhebujinzengdalechujiraozudechicun，zengdalebianyaqidetijihezhongliang

，erqieshiraozuzaitiexinchuangkouzhongdefenbuguanxifashengbianhua。

圖1開關電源原理圖

 

本文介紹了一款如圖1所示的DC—DC變換器
，輸入電壓為直流24V，輸出電壓分別為5V及12V的多路直流輸出。要求各路輸出電流都在lA以上，核心器件是美國Unitrode公司生產的一種高性能單端輸出式電流控製型脈寬調製器芯片UC3842
，最高工作頻率可達200kHz。根據鋅錳鐵氧體合金的優異電磁性能，通過具體示例介紹工作頻率為100kHz的高頻開關電源變壓器的設計及注意事項。

 

 

從變壓器的性能指標要求可知，傳統的薄帶矽鋼已很難滿足變壓器在頻率、使用環境方麵的設計要求。磁芯的材料隻有從坡莫合金

、鐵氧體材料
、鈷基非晶態合金和超微晶合金幾種材料中來考慮。坡莫合金
、鈷基非晶態價格高
，約為鐵氧體材料的數倍，而飽和磁感應強度Bs也不是很高，且加工工藝複雜。考慮到我們所要求的電源輸出功率並不高，大約為30W
，因此，綜合幾種材料的性能比較，我們還是選擇了飽和磁感應強度Bs較高
，溫度穩定性好
，價格低廉，加工方便的性價比較低的鋅錳鐵氧體材料，並選以此材料作為框架的EI28來繞製本例中的脈衝變壓器。

 

 

根據相關資料，EC35輸出功率為50W，飽和磁感應強度大約在2000Gs左右。買來的磁芯

，由於廠家提供的磁感應強度月，值並不準確，可用圖2所(suo)提(ti)供(gong)的(de)方(fang)式(shi)粗(cu)略(lve)測(ce)試(shi)一(yi)下(xia)。將(jiang)調(tiao)壓(ya)器(qi)接(jie)至(zhi)原(yuan)線(xian)圈(quan)
，用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)觀(guan)察(cha)副(fu)線(xian)圈(quan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)波(bo)形(xing)。將(jiang)原(yuan)線(xian)圈(quan)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)由(you)小(xiao)到(dao)大(da)慢(man)慢(man)升(sheng)高(gao)，直(zhi)到(dao)示(shi)波(bo)器(qi)顯(xian)示(shi)的(de)波(bo)形(xing)發(fa)生(sheng)奇(qi)變(bian)。此(ci)時(shi)
，磁(ci)芯(xin)已(yi)飽(bao)和(he)，根(gen)據(ju)公(gong)式(shi)：

 

U=4.44fN1Φm可推知在工頻時的Φm值。要求不高時，可根據測算出的Φm，粗略估算出原線圈的匝數：

圖2工作點測試示意圖

 

 

本(ben)例(li)中(zhong)的(de)變(bian)換(huan)器(qi)采(cai)用(yong)單(dan)端(duan)反(fan)激(ji)式(shi)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)，單(dan)端(duan)反(fan)激(ji)變(bian)換(huan)器(qi)在(zai)小(xiao)功(gong)率(lv)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)中(zhong)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)，且(qie)多(duo)路(lu)輸(shu)出(chu)較(jiao)方(fang)便(bian)。單(dan)端(duan)反(fan)激(ji)電(dian)源(yuan)的(de)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)有(you)兩(liang)種(zhong)：電流連續模式和電流斷續模式。前者適用於較小功率，副邊二極管存在沒有反向恢複的問題，但MOS管的峰值電流相對較大;後者MOSguandefengzhidianliuxiangduijiaoxiao，dancunzaifubianerjiguandefanxianghuifuwenti

，xuyaogeierjiguanjiaxishoudianlu。zheliangzhonggongzuomoshikegenjushijixuqiulaixuanze，benwencaiyonglehouzhe。

 

設計變壓器時大多需要考慮下麵問題：變換器頻率f(H2);初級電壓U1(V)

，次級電壓U2(V);次級電流i2(A);繞組線路參數n1、
，n2;溫升τ(℃);繞組相對電壓降u;環境溫度τHJ(℃);絕緣材料密度γz(g/cm3)

 

1)根據變壓器的輸出功率選取鐵芯，所選取的鐵芯的戶，值應等於或大於給定值。

 

2)繞組每伏匝數

ST是鐵芯的截麵積;kT是窗口的填充係數;

 

3)初級繞組電勢

 

　　E1=U1(1-2/u） (2)

 

4)初級繞組匝數

 

　　W1=W0El(3)

 

5)次級繞組電勢

 

　　E2i=U2i(1+u/2） (4)

 

6)次級繞組匝數

 

　　W2i=W0E2i(5)

 

7)初級繞組電流

其中，j是電流密度。

 

詳細的變壓器設計方法與計算相當複雜，本文參照經驗公式，依據下麵的步驟設計了本例轉換器中的高頻變壓器。

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根據輸出電壓U0的關係式

 

已知輸出直流電壓U0=±12V、5V，負載電流均為I0=lA，則輸出功率

 

P0=P1+P2+P3=29W

 

開關電源的效率η一般在60～90%之間，本例取η=0.65
，則輸入功率為

初級的平均電流為

 

初級繞組的最小電感L1為

 

根據輸入輸出的估算，初線線圈的平均電流值應該允許達到2A。

 

 

初級繞組的線徑可選d=0.80mm，其截麵積為0.5027mm2的圓銅線。

 

2)次級繞組

 

次ci級ji繞rao組zu的de線xian徑jing可ke根gen據ju各ge組zu輸shu出chu電dian流liu的de大da小xiao
，利li用yong原yuan級ji相xiang同tong線xian徑jing采cai用yong多duo股gu並bing繞rao的de辦ban法fa解jie決jue。為wei了le方fang便bian線xian圈quan繞rao製zhi
，也ye可ke選xuan用yong線xian徑jing較jiao粗cu的de導dao線xian。由you於yu工gong作zuo頻pin率lv較jiao高gao
，應ying考kao慮lv集ji膚fu效xiao應ying的de影ying響xiang。

 

 

繞製開關變壓器最重要的問題是想辦法使初、cijixianquanjinmidiouhezaiyiqi，zheyangkeyijianxiaobianyaqilougan，yinweilouganguoda，jianghuizaochengjiaodadejianfengmaichong

，congerjichuankaiguanguan。yinci
，zairaozhigaopinbianyaqixianquanshi，yingjinliangshichu、次級線圈之間的距離近些。

 

具體可采用以下方法：

 

(1)雙線並繞法

 

將初、次級線圈的漆包線合起來並繞，即所謂雙線並繞。這樣初

、次級線間距離最小，可使漏感減小到最小值。但這種繞法不好繞製，同時兩線間的耐壓值較低。

 

(2)逐層間繞法

 

為克服並繞法耐壓低
、繞製困難的缺點，用初、次級分層間繞法，即1、3

、5行奇數層繞初級繞組


，2、4
、6等偶數層繞次級繞組。這種繞法仍可保持初
、次級間的耦合，又可在初、次級間墊絕緣紙，以提高絕緣程度。

 

(3)夾層式繞法

 

把次級繞組繞在初級繞組的中間，初級分兩次繞。這種繞法隻在初級繞組中多一個接頭，工藝簡單，便於批量生產。

 

本(ben)例(li)中(zhong)
，為(wei)減(jian)小(xiao)分(fen)布(bu)參(can)數(shu)的(de)影(ying)響(xiang)，初(chu)級(ji)采(cai)用(yong)雙(shuang)線(xian)並(bing)繞(rao)連(lian)接(jie)的(de)結(jie)構(gou)
，次(ci)級(ji)采(cai)用(yong)分(fen)段(duan)繞(rao)製(zhi)

，串(chuan)聯(lian)相(xiang)接(jie)的(de)方(fang)式(shi)
，即(ji)所(suo)謂(wei)堆(dui)疊(die)繞(rao)法(fa)。降(jiang)低(di)繞(rao)組(zu)間(jian)的(de)電(dian)壓(ya)差(cha)
，提(ti)高(gao)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)可(ke)*性。在變壓器的絕緣方麵
，線圈絕緣應盡量選用抗電強度高

、介質損耗低的複合纖維絕緣紙，提高初、次級之間的絕緣強度和抗電暈能力，本例中，因為不涉及高壓，絕緣問題不必特殊考慮。

 

 

繞(rao)製(zhi)脈(mai)衝(chong)變(bian)壓(ya)器(qi)是(shi)製(zhi)作(zuo)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)重(zhong)要(yao)工(gong)作(zuo)，也(ye)是(shi)設(she)計(ji)與(yu)製(zhi)作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)時(shi)間(jian)和(he)主(zhu)要(yao)精(jing)力(li)的(de)工(gong)作(zuo)。變(bian)壓(ya)器(qi)做(zuo)得(de)好(hao)
，整(zheng)個(ge)設(she)計(ji)與(yu)製(zhi)作(zuo)工(gong)作(zuo)就(jiu)完(wan)成(cheng)了(le)70%以上。做得不好
，可能就會出現停振、嘯叫或輸出電壓不穩
、負載能力不高等現象。在變壓器的溫升

 

(1)即使輸入電壓最大，主開關器件導通時間最長，也不至於使變壓器的磁芯飽和;

 

(2)初級線圈與次級線圈的耦合要好
，漏電感要小;

 

(3)高頻開關變壓器會因集膚效應導致電線的電阻值增大，因而要減小電流密度。通常
，工作時的最大磁通密度取決於次級線圈。

(4)一般來說，采用鐵氧體磁芯E128時，要把Bm控製在3kGs以下。