高频变压器参数是怎么计算的_五金_土巴兔问吧
高频变压器参数是怎么计算的
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高频变压器参数是怎么计算的
请教师傅，高频变压器参数是怎么计算的？哪位大神愿意解析下的~~
提问者：莫思博|
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时间： 16:46:00
回答数：2349|被采纳数：320
厦门驰升装饰设计工程有限公司
所有回答：&2349
一． &&电磁学计算公式推导：
1．磁通量与磁通密度相关公式：
&& && && && &&Ф &&= &&B &&* &&S && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&⑴
Ф && &&----- &&磁通(韦伯)
B && && &&----- &&磁通密度(韦伯每平方米或高斯) && &&1韦伯每平方米=104高斯
S && && &&----- &&磁路的截面积(平方米)
&& && && && &&B &&= &&H &&* &&μ && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&⑵
μ && &&----- &&磁导率(无单位也叫无量纲)
H && && &&----- &&磁场强度(伏特每米)
&& && && && &&H &&= &&I*N &&/ &&l && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&⑶
I && && &&----- &&电流强度(安培)
N && && &&----- &&线圈匝数(圈T)
l && && &&----- &&磁路长路(米)
2．电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式：
&& && && && &&EL &&=⊿Ф &&/ &&⊿t &&* &&N && && && && && && && && && && && && &&⑷
&& && && && &&EL &&= &&⊿i &&/ &&⊿t &&* &&L && && && && && && && && && && && && &&⑸
⊿Ф && &&----- &&磁通变化量(韦伯)
⊿i && && &&----- &&电流变化量(安培)
⊿t && && &&----- &&时间变化量(秒)
N && && && && &&----- &&线圈匝数(圈T)
L && && && && &&------- &&电感的电感量(亨)
由上面两个公式可以推出下面的公式：
⊿Ф &&/ &&⊿t &&* &&N &&= &&⊿i &&/ &&⊿t &&* &&L && &&变形可得：
N &&= &&⊿i &&* &&L/⊿Ф && &&
&& &&再由Ф &&= &&B &&* &&S && &&可得下式:
N &&= &&⊿i &&* &&L &&/ &&( &&B &&* &&S &&) && && && && && &&⑹
且由⑸式直接变形可得：
⊿i &&= &&EL && &&* &&⊿t &&/ &&L && && && && && && && && && && && &&⑺
联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:
L &&=(μ* &&S &&)/ &&l &&* &&N2 && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&⑻ && && && && && && && && &&
这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素)
3．电感中能量与电流的关系：
&& && && && &&QL &&= &&1/2 &&* &&I2 &&* &&L && && && && && && && && && && && && &&⑼
QL && &&-------- &&电感中储存的能量(焦耳) && &&
I && && &&-------- &&电感中的电流(安培)
L && && &&------- &&电感的电感量(亨) && &&
4．根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式：
N1/N2 &&= &&(E1*D)/(E2*(1-D)) && && && && && &&⑽
N1 && &&-------- &&初级线圈的匝数(圈) && && && && &&E1 && &&-------- &&初级输入电压(伏特) && &&
N2 && &&-------- &&次级电感的匝数(圈) && && && && &&E2 && &&-------- &&次级输出电压(伏特)
二． &&根据上面公式计算变压器参数：
1． &&高频变压器输入输出要求：
输入直流电压： && && && && && && && && &&200--- &&340 &&V
输出直流电压： && && && && && && && && &&23.5V && && && && && &&
输出电流： && && && && && && && && && && && && &&2.5A &&* &&2
输出总功率： && && && && && && && && && && &&117.5W
2． &&确定初次级匝数比：
次级整流管选用VRRM &&=100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个，若初次级匝数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式：
N1/N2 &&= &&VIN(max) &&/ &&(VRRM &&* &&k && &&/ &&2) && && && && && && && && &&⑾
N1 &&----- &&初级匝数 && && && && &&VIN(max) && &&------ && &&最大输入电压 && && && &&k &&----- &&安全系数
N2 &&----- &&次级匝数 && && && && &&Vrrm && &&------ && &&整流管最大反向耐压
这里安全系数取0.9
由此可得匝数比N1/N2 && &&= && &&340/(100*0.9/2) &&≌ &&7.6
3． &&计算功率场效应管的最高反峰电压:
Vmax &&= &&Vin(max) &&+ &&(Vo+Vd)/ &&N2/ &&N1 && && && && && && && && && && && && && &&⑿
Vin(max) && &&----- && &&输入电压最大值 && && && && && && && && && && &&Vo &&----- &&输出电压 && &&
Vd && && && &&----- &&整流管正向电压
Vmax &&= &&340+(23.5+0.89)/(1/7.6) &&
&& &&由此可计算功率管承受的最大电压: &&Vmax &&≌ &&525.36(V)
4． &&计算PWM占空比：
由⑽式变形可得：
D &&= &&(N1/N2)*E2/(E1+(N1 &&/N2*E2) && && && && && && && && && &&
D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd) && &&⒀
D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)
由些可计算得到占空比 &&D≌ &&0.481
5． &&算变压器初级电感量：
为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波，也就是电流变化量等于电流的峰值,也就是理想的认为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。那么计算初级电感量就可以只以PWM的一个周期来分析，这时可由⑼式可以有如下推导过程：
（P/η）/ &&f && &&= &&1/2 &&* &&I2 &&* &&L && && && && &&⒁
P &&------- &&电源输出功率 &&(瓦特) && &&η &&---- &&能量转换效率 && &&f &&---- &&PWM开关频率将⑺式代入⒁式：
（P/η）/ &&f && &&= &&1/2 &&* &&(EL && &&* &&⊿t &&/ &&L)2 &&* &&L && && &&⒂
⊿t && &&= &&D &&/ && &&f && && &&(D &&----- &&PWM占空比) && && && && && &&
将此算式代入⒂式变形可得：
L &&= &&E2 &&* &&D2 &&*η/ &&( &&2 &&* &&f &&* &&P &&) && && && && && && && &&⒃ &&
这里取效率为85%， &&PWM开关频率为60KHz.
在输入电压最小的电感量为：
L=2002* &&0.4812 &&* &&0.85 &&/ &&2 &&* &&60000 &&* &&117.5
&& && && && &&计算初级电感量为: &&L1 &&≌ &&558(uH)
计算初级峰值电流：
由⑺式可得：
⊿i &&= &&EL && &&* &&⊿t &&/ &&L &&= &&200 &&* &&(0.481/60000 &&)/ &&(558*10-6)
&& && && &&计算初级电流的峰值为: &&Ipp &&≌ &&2.87(A)
&& && &&初级平均电流为： &&I1 &&= &&Ipp/2/(1/D) &&= &&0.690235(A)
6． &&计算初级线圈和次级线圈的匝数：
磁芯选择为EE-42(截面积1.76mm2)磁通密度为防治饱和取值为2500高斯也即0.25特斯拉, &&这样由⑹式可得初级电感的匝数为:
N1= &&⊿i &&* &&L &&/ &&( &&B &&* &&S &&) &&= &&2.87 &&* &&(0.558*10-3)/0.25*(1.76*10-4)
&& && && && &&计算初级电感匝数: && &&N1 &&≌ &&36 &&(匝)
&& && && &&同时可计算次级匝数： &&N2 &&≌ &&5 &&(匝)
7． &&计算次级线圈的峰值电流：
根据能量守恒定律当初级电感在功率管导通时储存的能量在截止时在次级线圈上全部释放可以有下式：
&& && &&由⑻⑼式可以得到：
Ipp2=N1/N2* &&Ipp && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&⒄
&& && && && && && && && && && && && && &&Ipp2 &&= &&7.6*2.87 &&
由此可计算次级峰值电流为：Ipp2 &&= &&21.812(A)
次级平均值电流为I2=Ipp2/2/(1/(1-D))= &&5.7(A)
6.计算激励绕组(也叫辅助绕组)的匝数：
因为次级输出电压为23.5V，激励绕组电压取12V，所以为次级电压的一半
由此可计算激励绕组匝数为: &&N3 &&≌ &&N2 &&/ &&2 &&≌ &&3 &&(匝)
&& && && && && && && &&激励绕组的电流取: && &&I3 &&= &&0.1(A)
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脉冲变压器也可称作开关变压器，或简单地称作高频变压器。在传统的高频变压器设计中，由于磁芯材料的限制，其工作频率较低，一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化、高频化和大功率化已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此，研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。
随着应用技术领域的不断扩展，开关电源的应用愈来愈广泛，但制作开关电源的主要技术和耗费主要精力就是制作开关变压器的部件。
开关变压器与普通变压器的区别大致有以下几点：
(1)电源电压不是正弦波，而是交流方波，初级绕组中电流都是非正弦波。
(2)变压器的工作频率比较高，通常都在几十赫兹，甚至高达几十万赫兹。在确定铁芯材料及损耗时必须考虑能满足高频工作的需要及铁芯中有高次谐波的影响。
(3)绕组线路比较复杂，多半都有中心抽头。这不仅增大了初级绕组的尺寸，增大了变压器的体积和重量，而且使绕组在铁芯窗口中的分布关系发生变化。
图1 &&开关电源原理图
本文介绍了一款如图1所示的DC—DC变换器，输入电压为直流24V，输出电压分别为5V及12V的多路直流输出。要求各路输出电流都在lA以上，核心器件是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片UC3842，最高工作频率可达200kHz。根据锌锰铁氧体合金的优异电磁性能，通过具体示例介绍工作频率为100kHz的高频开关电源变压器的设计及注意事项。
2变压器磁芯的选择与工作点的确定
2．1 &&磁芯材料的选择
从变压器的性能指标要求可知，传统的薄带硅钢已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。磁芯的材料只有从坡莫合金、铁氧体材料、钴基非晶态合金和超微晶合金几种材料中来考虑。坡莫合金、钴基非晶态价格高，约为铁氧体材料的数倍，而饱和磁感应强度Bs也不是很高，且加工工艺复杂。考虑到我们所要求的电源输出功率并不高，大约为30W，因此，综合几种材料的性能比较，我们还是选择了饱和磁感应强度Bs较高，温度稳定性好，价格低廉，加工方便的性价比较低的锌锰铁氧体材料，并选以此材料作为框架的EI28来绕制本例中的脉冲变压器。
2．2工作点的确定
根据相关资料，EC35输出功率为50W，饱和磁感应强度大约在2000Gs左右。买来的磁芯，由于厂家提供的磁感应强度月，值并不准确，可用图2所提供的方式粗略测试一下。将调压器接至原线圈，用示波器观察副线圈输出电压波形。将原线圈的输入电压由小到大慢慢升高，直到示波器显示的波形发生奇变。此时，磁芯已饱和，根据公式：
U＝4．44fN1 &&Φ &&m可推知在工频时的Φ &&m值。要求不高时，可根据测算出的Φ &&m，粗略估算出原线圈的匝数，。
图2 &&工作点测试示意图
3 &&变压器主要参数的计算
本例中的变换器采用单端反激式工作方式，单端反激变换器在小功率开关电源设计中应用非常广泛，且多路输出较方便。单端反激电源的工作模式有两种：电流连续模式和电流断续模式。前者适用于较小功率，副边二极管存在没有反向恢复的问题，但MOS管的峰值电流相对较大；后者MOS管的峰值电流相对较小，但存在副边二极管的反向恢复问题，需要给二极管加吸收电路。这两种工作模式可根据实际需求来选择，本文采用了后者。
设计变压器时大多需要考虑下面问题：变换器频率f(H2)；初级电压U &&1(V)，次级电压U &&2(V)；次级电流i &&2(A)；绕组线路参数n &&1、，n &&2；温升τ(℃)；绕组相对电压降u；环境温度τHJ(℃)；绝缘材料密度γz(g／cm3)
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高频变压器制作与技术参数
&&脉冲变压器也可称作开关变压器，或简单地称作高频变压器。在传统的高频变压器设计中，由于磁芯材料的限制，其工作频率较低，一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化、高频化和大功率化已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此，研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。
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脉冲变压器也可称作开关变压器，或简单地称作高频变压器。在传统的高频变压器设计中，由于磁芯材料的限制，其工作频率较低，一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化、高频化和大功率化已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此，研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。随着应用技术领域的不断扩展，开关电源的应用愈来愈广泛，但制作开关电源的主要技术和耗费主要精力就是制作开关变压器的部件。开关变压器与普通变压器的区别大致有以下几点：(1)电源电压不是正弦波，而是交流方波，初级绕组中电流都是非正弦波。(2)变压器的工作频率比较高，通常都在几十赫兹，甚至高达几十万赫兹。在确定铁芯材料及损耗时必须考虑能满足高频工作的需要及铁芯中有高次谐波的影响。(3)绕组线路比较复杂，多半都有中心抽头。这不仅增大了初级绕组的尺寸，增大了变压器的体积和重量，而且使绕组在铁芯窗口中的分布关系发生变化。图1 &&开关电源原理图本文介绍了一款如图1所示的DC—DC变换器，输入电压为直流24V，输出电压分别为5V及12V的多路直流输出。要求各路输出电流都在lA以上，核心器件是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片UC3842，最高工作频率可达200kHz。根据锌锰铁氧体合金的优异电磁性能，通过具体示例介绍工作频率为100kHz的高频开关电源变压器的设计及注意事项。2变压器磁芯的选择与工作点的确定2．1 &&磁芯材料的选择从变压器的性能指标要求可知，传统的薄带硅钢已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。磁芯的材料只有从坡莫合金、铁氧体材料、钴基非晶态合金和超微晶合金几种材料中来考虑。坡莫合金、钴基非晶态价格高，约为铁氧体材料的数倍，而饱和磁感应强度Bs也不是很高，且加工工艺复杂。考虑到我们所要求的电源输出功率并不高，大约为30W，因此，综合几种材料的性能比较，我们还是选择了饱和磁感应强度Bs较高，温度稳定性好，价格低廉，加工方便的性价比较低的锌锰铁氧体材料，并选以此材料作为框架的EI28来绕制本例中的脉冲变压器。2．2工作点的确定根据相关资料，EC35输出功率为50W，饱和磁感应强度大约在2000Gs左右。买来的磁芯，由于厂家提供的磁感应强度月，值并不准确，可用图2所提供的方式粗略测试一下。将调压器接至原线圈，用示波器观察副线圈输出电压波形。将原线圈的输入电压由小到大慢慢升高，直到示波器显示的波形发生奇变。此时，磁芯已饱和，根据公式：U＝4．44fN1 &&Φ &&m可推知在工频时的Φ &&m值。要求不高时，可根据测算出的Φ &&m，粗略估算出原线圈的匝数，。图2 &&工作点测试示意图3 &&变压器主要参数的计算本例中的变换器采用单端反激式工作方式，单端反激变换器在小功率开关电源设计中应用非常广泛，且多路输出较方便。单端反激电源的工作模式有两种：电流连续模式和电流断续模式。前者适用于较小功率，副边二极管存在没有反向恢复的问题，但MOS管的峰值电流相对较大；后者MOS管的峰值电流相对较小，但存在副边二极管的反向恢复问题，需要给二极管加吸收电路。这两种工作模式可根据实际需求来选择，本文采用了后者。设计变压器时大多需要考虑下面问题：变换器频率f(H2)；初级电压U &&1(V)，次级电压U &&2(V)；次级电流i &&2(A)；绕组线路参数n &&1、，n &&2；温升τ(℃)；绕组相对电压降u；环境温度τHJ(℃)；绝缘材料密度γz(g／cm3)1)根据变压器的输出功率选取铁芯，所选取的铁芯的户，值应等于或大于给定值。2)绕组每伏匝数(1)S &&T是铁芯的截面积；k &&T是窗口的填充系数；3)初级绕组电势E &&1＝U &&1(1－) &&(2)4)初级绕组匝数W &&1＝W &&0 &&E &&l &&(3)5)次级绕组电势E &&2i＝U &&2i &&(1+) &&(4)6)次级绕组匝数W &&2i＝W &&0 &&E &&2i &&(5)7)初级绕组电流(6)8)次级绕组电流 &&(7)其中，n &&1、n &&2：分别是初级绕组和次级绕组的每层匝数。9)初级绕组线径(8)10)次级绕组线径(9)其中，j是电流密度。详细的变压器设计方法与计算相当复杂，本文参照经验公式，依据下面的步骤设计了本例转换器中的高频变压器。3．1 &&确定变压器的变比根据输出电压U0的关系式(10)得变比为(11)式中U &&D为整流器输出的直流电压。本例中U &&D＝24V，f为100kHz，t &&ON取0．5；n＝2。3．2 &&计算初级线圈中的电流已知输出直流电压U0＝±12V、5V，负载电流均为I &&0＝lA，则输出功率P0＝P1+P2+P3＝29W开关电源的效率η一般在60～90%之间，本例取η＝0．65，则输入功率为初级的平均电流为假定初级线圈的初始电流为零，那么，在开关管的导通期tON里，初级线圈中的电流心便从零开始线性增长到峰值I &&1P3．3 &&计算初级绕组圈数N1初级绕组的最小电感L1为根据输出功率P的大小，选用适当的磁芯，其形状用环形、EI形或罐形均可，本例采用EI28，该类型的铁芯在f＝50kHz时，功率可达到60W，在f＝100kHz时，输出功率可达到90W。式中Ilp—初级线圈峰值电流，A；L &&1—初级电感，H；S—磁芯截面积，mm2；B &&m—磁芯最大磁通密度，T。3．4 &&计算次级绕组圈数N2即±12V分别绕5匝，5V绕3匝。3．5 &&反馈绕组N3的估算反馈绕组匝数的确定，要求既能保证开关元件的饱和导通又不至于造成过大损耗。根据UC3842的要求，反馈绕组的输出电压应在13V左右。因此，3．6 &&导线线径的选取根据输入输出的估算，初线线圈的平均电流值应该允许达到2A。1)初级绕组初级绕组的线径可选d＝0．80mm，其截面积为0．5027mm2的圆铜线。2)次级绕组次级绕组的线径可根据各组输出电流的大小，利用原级相同线径采用多股并绕的办法解决。为了方便线圈绕制，也可选用线径较粗的导线。由于工作频率较高，应考虑集肤效应的影响。3．7 &&线圈绕制与绝缘绕制开关变压器最重要的问题是想办法使初、次级线圈紧密地耦合在一起，这样可以减小变压器漏感，因为漏感过大，将会造成较大的尖峰脉冲，从而击穿开关管。因此，在绕制高频变压器线圈时，应尽量使初、次级线圈之间的距离近些。具体可采用以下方法：(1)双线并绕法将初、次级线圈的漆包线合起来并绕，即所谓双线并绕。这样初、次级线间距离最小，可使漏感减小到最小值。但这种绕法不好绕制，同时两线间的耐压值较低。(2)逐层间绕法为克服并绕法耐压低、绕制困难的缺点，用初、次级分层间绕法，即1、3、5行奇数层绕初级绕组，2、4、6等偶数层绕次级绕组。这种绕法仍可保持初、次级间的耦合，又可在初、次级间垫绝缘纸，以提高绝缘程度。(3)夹层式绕法把次级绕组绕在初级绕组的中间，初级分两次绕。这种绕法只在初级绕组中多一个接头，工艺简单，便于批量生产。本例中，为减小分布参数的影响，初级采用双线并绕连接的结构，次级采用分段绕制，串联相接的方式，即所谓堆叠绕法。降低绕组间的电压差，提高变压器的可靠性。在变压器的绝缘方面，线圈绝缘应尽量选用抗电强度高、介质损耗低的复合纤维绝缘纸，提高初、次级之间的绝缘强度和抗电晕能力，本例中，因为不涉及高压，绝缘问题不必特殊考虑。4 &&结束语绕制脉冲变压器是制作开关电源的重要工作，也是设计与制作过程中消耗大量时间和主要精力的工作。变压器做得好，整个设计与制作工作就完成了70%以上。做得不好，可能就会出现停振、啸叫或输出电压不稳、负载能力不高等现象。在变压器的温升
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脉冲变压器也可称作开关变压器，或简单地称作高频变压器。在传统的高频变压器设计中，由于磁芯材料的限制，其工作频率较低，一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化、高频化和大功率化已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此，研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。
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　高频变压器的计算功率 &&半桥式变换器的输出电路为桥式整流时，其开关电源变压器的计算功率为： &&Pt=UoIo(1＋1/η)(1) &&将Uo=2100V,Io=0.08A,η=80％代入式（1），可得Pt=378W。 &&3.2变压器的设计输出能力 &&变压器的设计输出能力为： &&Ap=(Pt·104/4BmfKWKJ)1.16（2） &&式中：工作频率f为30kHz，工作磁感应强度Bm取0.6T，磁心的窗口占空系数KW取0.2，矩形磁心的电流密度（温升为50℃时）KJ取468。经计算，变压器的设计输出能力AP=0.511cm4。 &&3.4绕组计算 &&初级匝数：D取50％，Ton=D/f=0.5/(30×103)=16.67μs, &&忽略开关管压降，Up1=Ui/2=150V。 &&N1=初级绕组Up1Ton10－2/2BmAc=(150×16.67)10－2 &&/(2×0.6×1×1×0.7)=29.77匝 &&取N1=30匝 &&次级匝数：忽略整流管压降，Up2=Uo=2100V。 &&N2=Up2N1/Up1=(30×0匝 &&3.5导线线径 &&Ip1=Up2Ip2/Up1=0.08×.12A &&电流密度：J=KjAp－0.×0.511－0.14 &&×10－2=5.14A/mm2 &&考虑到线包损耗与温升，把电流密度定为4A/mm2 &&（1）： &&计算导线截面积为Sm1=Ip1/J=1.12/4=0.28mm2 &&初级绕组的线径可选d=0.63mm,其截面积为0.312mm2的圆铜线。 &&(2)次级绕组： &&计算导线截面积为Sm2=Ip2/J=0.08/4=0.02mm2。 &&次级绕组的线径可选d=0.16mm的圆铜线，其截面积为0.02mm2。为了方便线圈绕制也可选用线径较粗的导线。 &&4线圈绕制与绝缘 &&为减小分布参数的影响，初级采用双腿并绕连接的结构，次级采用分段绕制，串联相接的方式，降低绕组间的电压差，提高变压器的可靠性，绕制后的线圈厚度约为4.5mm。小于磁心窗口宽度13.4mm的一半。在变压器的绝缘方面，线圈绝缘选用抗电强度高、介质损耗低的复合纤维绝缘纸，提高初、次级之间的绝缘强度和抗电晕能力。变压器绝缘则采用整体灌注的方法来保证变压器的绝缘使用要求
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　　的输入和输出端接反了的话在有些情况下后果是很严重的。举个例子来说，原来是220V转24V的变压器，接反后升压20倍输出电压为4400V，这时往往输出端(原来的输入端)绕组的绝缘性能达不到要求，会立即出现发烫、冒烟现象，导致变压器直接损坏，严重则会引发安全事故。所以说正确地分辨出环形变压器的输入和输出端是非常的重要。
　　以下几个小妙招分分钟教您学会怎么正确地分辨出环形变压器的输入和输出端，避免意外事故的发生：
　　1.察看标签法。绝大多数的环形变压器上都会贴有标签的，在接入前仔细看标签，变压器的输入和输出电压的参数、输入输出端的引线颜色等在标签上都会有详细的说明。
　　2.外观判断法。如果环形变压器用于降压则绕线圈数多且所用的漆包线较细的为输入端;绕线圈数少、线径粗的则为输出端。变压器用于升压中绕线圈数少、线径粗的为输入端;绕线圈数多、线径细的为输出端。
　　3.仪器测试法。用万能表测变压器的阻值，绕组阻值较大的是输入端;阻值小的是输出端。
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高频变压器是作为开关电源最主要的组成部分。开关电源中的拓扑结构有很多。比如半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行变压，输出交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。典型的半桥式变压电路中最为显眼的是三只高频变压器：主变压器、驱动变压器和辅助变压器（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。而辅助变压器，在电源功率不超过300W时其磁芯直径达到16mm就够了。变压器的工作原理：
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。
该系列变压器效率高，功耗小，温升底，体积小、重量轻、易装配，稳压范围宽、工作频率高；广泛运用与计算机，通讯设备，彩色电视机，多端网络，高密平面装置，不间断电源，整流器，VCD/DVD等电器产品。
多种标准尺寸的高频变压器依客户的要求，所有国家的各种安全标准等级都可达到。
欢迎广大客户垂讯！
该系列变压器采用纳米晶环形磁芯，外装增强尼龙或铝护盒，磁芯具有低剩磁、低损耗、低磁致伸缩系数等优良特性。变压器经合理工艺绕制，具有高饱和磁感、高磁导率、高居里温度、低损耗。且具有结构紧凑，机械强度高，安装方便等特点。
本系列产品适用于交流1-20KHz,工作电压600V以下。该系列变压器绝缘耐热等级为F级。它广泛用于高频逆变电焊机、高频整流电源等设备中。
产品制作按国家标准GB 或GB 19212.5生产。
订货要求：注明额定容量，电源频率，输入、输出电压（或输入电压、变比），用途，使用环境温度（标准40℃），是否需要防护罩壳等其他条件。
电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电磁器件，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。根据传送功率的大小，电源变压器可以分为几档：10kVA以上为大功率，10kVA至0.5kVA为中功率，0.5kVA至25VA为小功率，25VA以下为微功率。传送功率不同，电源变压器的设计也不一样，应当是不言而喻的。有人根据它的主要功能是功率传送，把英文名称&Power Transformers&译成&功率变压器&，在许多文献资料中仍然在使用。究竟是叫&电源变压器&，还是叫&功率变压器&好呢？有待于科技术语方面的权威机构来选择决定。
同一个英文名称&Power Transformer&，还可译成&电力变压器&。电力变压器主要用于电力输配系统中起功率传送、电压变换和绝缘隔离作用，原边电压为6kVA以上的高压，功率最小5kVA，**超过上万kVA。电力变压器和电源变压器，虽然工作原理都是基于电磁感应原理，但是电力变压器既强调功率传送大，又强调绝缘隔离电压高，无论在磁芯线圈，还是绝缘结构的设计上，都与功率传送小，绝缘隔离电压低的电源变压器有显著的差别，更不可能将电力变压器设计的优化设计条件生搬硬套地应用到电源变压器中去。电力变压器和电源变压器的设计方法不一样，也应当是不言而喻的。
高频电源变压器是工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低，可分为几个档次：10kHz-50kHz、50kHz-100kHz、100kHz～500kHz、500kHz～1MHz、1MHz以上。传送功率比较大的，工作频率比较低；传送功率比较小的，工作频率比较高。这样，既有工作频率的差别，又有传送功率的差别，工作频率不同档次的电源变压器设计方法不一样，也应当是不言而喻的。
如上所述，作者对高频电源变压器的设计原则、要求和程序不存在错误概念，而是在2003年7月初，阅读《电源技术应用》2003年第6期特别推荐的2篇高频磁性元件设计文章后，产生了疑虑，感到有些问题值得进一步商讨，因此才动笔写本文。正如《电源技术应用》主编寄语所说的那样：&具体地分析具体情况&，写的目的，是尝试把最难详细说明和选择的磁性元件**的高频电源变压器的设计问题弄清楚。如有说得不对的地方，敬请几位作者和广大读者指正。2 高频电源变压器的设计原则
高频电源变压器作为一种产品，自然带有商品的属性，因此高频电源变压器的设计原则和其他商品一样，是在具体使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比**。有时可能偏重性能和效率，有时可能偏重价格和成本。现在，轻、薄、短、小，成为高频电源的发展方向，是强调降低成本。其中成为一大难点的高频电源变压器，更需要在这方面下功夫。所以在高频电源变压器的&设计要点&一文中，只谈性能，不谈成本，不能不说是一大缺憾，如果能认真考虑一下高频电源变压器的设计原则，追求更好的性能价格比，传送不到10VA的单片开关电源高频变压器，应当设计出更轻、薄、短、小的方案来。不谈成本，市场的价值规律是无情的！许多性能好的产品，往往由于价格不能为市场接受而遭冷落和淘汰。往往一种新产品**被成本否决。一些&节能不节钱&的产品为什么在市场上推广不开值得大家深思。
产品成本，不但包括材料成本，生产成本，还包括研发成本，设计成本。因此，为了节约时间，根据以往的经验，对高频电源变压器的铁损铜损比例、漏感与激磁电感比例原边和副边绕组损耗比例、电流密度提供一些参考数据，对窗口填充程度、绕组导线和结构推荐一些方案，有什么不好？为什么一定要按步就班的来回进行推算和仿真，才不是概念错误？作者曾在 20世纪80年代中开发高频磁放大器式开关电源，以温升**为条件，对高频电源变压器进行过优化设计。由于热阻难以确定，结果与试制样品相差甚远，不得不再次修正。现在有些公司的磁芯产品说明书中，为了缩短用户设计高频电源变压器的时间，有的列出简化的设计公式，有的用表列出磁芯在某种工作频率下的传送功率。这种既为用户着想，又推广公司产品的双赢行为，是完全符合市场规律的行为，决不是什么需要辨析的错误概念。问题是提供的参考数据，推荐的方案是否是经验的总结？有没有普遍性？包括&辨析&一文中提出的一些说法，都需要经过实践检验，才能站得住脚。
总之，千万记住：高频电源变压器是一种产品（即商品），设计原则是在具体的使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比**。检验设计的**标准是设计出的产品能否经受住市场的考验。3 高频电源变压器的设计要求
以设计原则为出发点，可以对高频电源变压器提出四项设计要求：使用条件，完成功能，提高效率，降低成本。3.1 使用条件
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，高频电源变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件对高频电源变压器影响**的是环境温度。有些软磁材料，居里点比较低，对温度敏感。例如锰锌软磁铁氧体，居里点只有215℃，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℃时的各种参考数据。因此，锰锌软磁铁氧体磁芯的温度限制在100℃以下，也就是环境温度为40℃时，温升只允许低于60℃，相当于A级绝缘材料温度。与锰锌软磁铁氧体磁芯相配套的电磁线和绝缘件，一般都采用E级和B级绝缘材料，采用H级绝缘的三重绝缘电磁线和聚酰胺薄膜，是不是大材小用？成本增加多少？是不是因为H级绝缘的高频电源变压器优化的设计方案，可以使体积减少1/2～1/3的缘故?如果是，请举具体实例数据。作者曾开发H级绝缘工频 50Hz10kVA干式变压器，与B级绝缘工频50Hz 10kVA干式变压器相比，体积减小15%到20%，已经相当可观了。本来体积就比较小的高频100kHz10VA高频电源变压器，如次级绕组采用三重绝缘线，能把体积减小1/2～1/3，那一定是很宝贵的经验。请有关作者详细介绍优化设计方案，以便广大读者学习。
电磁兼容性是指高频电源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。电磁干扰包括可闻的音频噪声和不可闻的高频噪声。高频电源变压器产生电磁干扰的主要原因**是磁芯的磁致伸缩。磁致伸缩大的软磁材料，产生的电磁干扰大。例如锰锌软磁铁氧体，磁致伸缩系数&S为21&10-6(负六次方)，是取向硅钢的7倍以上，是高磁导坡莫合金和非晶合金的20倍以上，是微晶纳米晶合金的10倍以上。因此锰锌软磁铁氧体磁芯产生的电磁干扰大。高频电源变压器产生电磁干扰的主要原因还有磁芯之间的吸力和绕组导线之间的斥力。这些力的变化频率与高频电源变压器的工作频率一致。因此工作频率为100kHz左右的高频电源变压器，没有特殊原因是不会产生20kHz以下音频噪声的。既然提出10W以下单片开关电源的音频噪声频率，约为10kHz-20kHz，一定有其原因。由于没有画出噪声频谱图，具体原因说不清楚，但是由高频电源变压器本身产生的可能性不大，没有必要采用玻璃珠胶合剂粘合磁芯。至于采用这种粘合工艺可将音频噪声降低 5dB，请列出实例和数据和对噪声原因的详细说明，才会令人可信。
屏蔽是防止电磁干扰，增加高频电源变压器电磁兼容性的好办法。但是为了阻止高频电源变压器的电磁干扰传播，在设计磁芯结构和设计绕组结构也应当采取相应的措施，只靠加外屏蔽带并不一定是**方案，因为它只能阻止辐射传播干扰，不能阻止传导传播干扰。3.2 完成功能
高频电源变压器完成功能有三个：功率传送、电压变换和绝缘隔离。
功率传送有两种方式。**种是变压器功率的传送方式，加在原绕组上的电压，在磁芯中产生磁通变化，使副绕组感应电压，从而使电功率从原边传送到副边。在功率传送过程中，磁芯又分为磁通单方向变化和磁通双方向变化两种工作模式。单方向变化工作模式，磁通密度从**值 Bm变化到剩余磁通密度Br，或者从Br变化到Bm。磁通密度变化值△B=Bm-Br。为了提高△B，希望Bm大，Br小。双方向变化工作模式磁通度从+ Bm变化到-Bm，或者从-Bm变化到+Bm。磁通密度变化值△B=2Bm，为了提高△B，希望Bm大，但不要求Br小，不论是单方向变化工作模式还是双方向变化工作模式，变压器功率传送方式都不直接与磁芯磁导率有关，第二种是电感器功率传送方式，原绕组输入的电能，使磁芯激磁，变为磁能储存起来，然后通过去磁使副绕组感应电压，变成电能释放给负载。传送功率决定于电感磁芯储能，而储能又决定于原绕组的电感。电感与磁芯磁导率有关，磁导率高，电感量大，储能多。而不直接与磁通密度有关。虽然功率传送方式不同，要求的磁芯参数不一样，但是在高频电源变压器设计中，磁芯的材料和参数的选择仍然是设计的一个主要内容。在电源变压器&设计要点&一文中，很遗憾缺少这一个主要内容。只是&降低交流损耗&一节中，提出BAC典型值为0.04-0.075T。显然，文中的高频电源变压器采用电感功率传送方式，为什么不提磁导率，而提BAC弄不清楚。经查阅，在《电源技术应用》期，同一主要作者写的开关电源&设计要点&一文中，列出一节&磁芯的选择&，也没有提磁导率，只是提出**磁通密度Bm为0.275T。由于没有画磁通密度变化波形，弄不清楚前文中的BAC和后文中的Bm是否一致：为什么BAC和Bm 相差6.8～3.7倍？更不清楚，选的那一种软磁铁氧体材料？为什么选这种型号？两文中都没有一点说明，只好让读者自己去猜想了。
电压变换通过原边和副边绕组匝数比来完成。不管功率传送是那一种方式，原边和副边的电压变换比等于原和副绕组匝数比。绕组匝数设计成多少，只要不改变匝数比，就不影响电压变换。但是绕组匝数与高频电源变压器的漏感有关。漏感大小与原绕组匝数的平方成正比。有趣的是，漏感能不能规定一个数值？《电源技术应用》 2003年第6期同时刊登的两篇文章有着不同的说法。&设计要点&一文中说：&对于一符合绝缘及安全标准的高频变压器，其漏感量应为次级开路时初级电感量的1%～3%&。&辨析&一文中说：&在很多技术单上，标注着漏感=1%的磁化电感或漏感<2%的磁化电感等类似的技术要求。其实这种写法或设计标准很不专业。电源设计者应当根据电路正常工作要求，对所能接受的漏感值作一个数值限制。在制作变压器的过程中，应在不使变压器的其它参数（如匝间电容等）变差的情况下尽可能减小漏感值，而非给出漏感与磁化电感的比例关系作为技术要求&。&否则这将表明你不理解漏感知识或并不真正关心实际的漏感值&。虽然两篇文章说法不一样，但是有一点是共同的，就是尽可能减小漏感值。因为漏感值大，储存的能量也大，在电源开关过程中突然释放，会产生尖峰电压，增加开关器件承受的电压峰值，也对绝缘不利，产生附加损耗和电磁干扰。
绝缘隔离通过原边和副边绕组的绝缘结构来完成。为了保证绕组之间的绝缘，必须增加两个绕组之间的距离，从而降低绕组间的耦合程度，使漏感增大。还有，原绕组一般为高压绕组，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。这样，匝数有下限，使漏感也有下限。总之，在高频电源变压器绝缘结构和总体结构设计中，要统筹考虑漏感和绝缘强度问题。3.3 提高效率
提高效率是现在对电源和电子设备的普遍要求。虽然从单个高频电源变压器来看，损耗不大。例如，100VA高频电源变压器，效率为98%时，损耗只有2W，并不多。但是成十万个，成百万个高频电源变压器，总损耗可能达到上十万W，上百万W。还有，许多高频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kWh。这样，高频电源变压器提高效率，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，可以少排放废气、废水、烟尘和灰渣，减少对环境的污染。既具有节约能源，又具有环境保护的双重社会经济效益。因此提高效率是高频电源变压器一个主要的设计要求，一般效率要提高到95%以上，损耗要减少到5%以下。
高频电源变压器损耗包括磁芯损耗（铁损）和绕组损耗（铜损）。有人关心变压器的铁损和铜损的比例。这个比例是随变压器的工作频率发生变化的。如果变压器的外加电压不变，工作频率越低，绕组匝数越多，铜损越大。因此在 50Hz工频下，铜损远远超过铁损。例如：50Hz 100kVAS9型三相油浸式硅钢电力变压器，铜损为铁损的5倍左右。50Hz100kVA SH11型三相油浸式非晶合金电力变压器，铜损为铁损的20倍左右。工频电源变压器的铜损也比铁损大许多。并不存在&辨析&一文中所说那样，工频变压器从热稳定热均匀角度出发，把铜损等于铁损作为经验设计规则。随着工作频率升高，绕组匝数减少，虽然由于趋表效应和邻近效应存在而使绕组损耗增加，但是总的趋势是铜损随着工作频率升高而下降。而铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，随着工作频率升高而迅速增大。在某一段工作频率，有可能出现铜损和铁损相等的情况，超过这一段工作频率，铁损就大于铜损。造成铁损不等于铜损的原因，也并不象&辨析&一文中所说那样是由于&高频变压器采用非常细的漆包线作为绕组&。导线粗细的选择，虽然受趋表效应影响，但主要由高频电源变压器的传送功率来决定，与工作频率不存在直接关系。而且，选用非常细的漆包线作为绕组，反而会增加铜损，延缓铜损的下降趋势。说不定在设计选定的工作频率下，还有可能出现铜损等于铁损的情况。根据有的资料介绍，中小功率高频电源变压器的工作频率在 100kHz左右，铁损已经大于铜损，而成为高频电源变压器损耗的主要部分。
正因为铁损是高频电源变压器损耗的主要部分，因此根据铁损选择磁芯材料是高频电源变压器设计的一个主要内容。铁损也成为评价软磁芯材料的一个主要参数。铁损与磁芯的工作磁通密度工作频率有关，在介绍软磁磁芯材料铁损时，必须说明在什么工作磁通密度下和在在什么工作频率下损耗。用符号表示时，也必须标明：Ps&其中工作磁通密度B的单位是T（特斯拉），工作频率f的单位是Hz（赫芝）。例如Pos/doo表示工作磁能密度为0.5T，工作频率为400Hz时的损耗。又例如()表示工作磁通密度为0.1T，工作频率为 100kHz时的损耗。铁损还与工作温度有关，在介绍软磁磁芯材料铁损时，必须指明它的工作温度，特别是软磁铁氧体材料，对温度变化比较敏感，在产品说明书中都要列出25℃至100℃的铁损。软磁材料的饱和磁通密度并不完全代表使用的工作磁通密度的上限，常常是铁损限制使用的工作磁通密度的上限。所以在新的电源变压器用软磁铁氧体材料分类标准中把允许的工作磁通密度和工作频率乘积B&f，作为材料的性能因子，并说明在性能因子条件下允许的损耗值。新的分类标准根据性能因子把软磁铁氧体材料分为 PW1、PW2、PW3、PW4、PW5五类，性能因子越高的，工作频率越高，极限频率也越高。例如，PW3类软磁铁氧体材料，工作频率为100kHz，极限频率为300kHz，性能因子B&f为10000mT&kHz，即在100mT（0.1T）和100kHz下，100℃时损耗a级为 &300kW/m3（300mw/cm3），b级为&150kW/m3（150mw/cm3）。日本TDK公司生产的PC44型号软磁铁氧体材料达到 PW3a级标准，达不到PW3的b级标准。
&设计要点&一文中提出高频变压器使用的铁氧体磁芯在100kHz时的损耗应低于 50mW/cm3，没指明是选那一类软磁铁氧体材料，也没说明损耗对应的工作磁通密度。读者只好去猜：损耗对应的工作磁通密度是《电源技术应用》2003 年6期&设计要点&一文中的BAC典型值0.04-0.075T？还是《电源技术应用》期&设计要点&一文中的Bm值0.237T？不管是0.075T，还是0.237T？要达到100kHz下铁损低于50mW/cm3的铁氧体材料是非常先进的
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