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前言

開關(guān)電源中主要的發(fā)熱元器件為半導(dǎo)體開關(guān)管,、功率二極管,、高頻變壓器、濾波電感等,。不同器件有不同的控制發(fā)熱量的方法,。功率管是高頻開關(guān)電源中發(fā)熱量較大的器件之一，減小它的發(fā)熱量,，不僅可以提高功率管的可靠性,，而且可以提高開關(guān)電源的可靠性，提高平均無故障時(shí)間（MTBF）,。開關(guān)管的發(fā)熱量是由損耗引起的,，開關(guān)管的損耗由開關(guān)過程損耗和通態(tài)損耗兩部分組成，減小通態(tài)損耗可以通過選用低通態(tài)電阻的開關(guān)管來減小通態(tài)損耗,；開關(guān)過程損耗是由于柵電荷大小及開關(guān)時(shí)間引起的,，減小開關(guān)過程損耗可以選擇開關(guān)速度更快、恢復(fù)時(shí)間更短的器件來減少,。但更為重要的是通過設(shè)計(jì)更優(yōu)的控制方式和緩沖技術(shù)來減小損耗,，如采用軟開關(guān)技術(shù),，可以大大減小這種損耗。減小功率二極管的發(fā)熱量,，對(duì)交流整流及緩沖二極管,，一般情況下不會(huì)有更好的控制技術(shù)來減小損耗，可以通過選擇高質(zhì)量的二極管來減小損耗,。對(duì)于變壓器二次側(cè)的整流可以選擇效率更高的同步整流技術(shù)來減小損耗,。對(duì)于高頻磁性材料引起的損耗，要盡量避免趨膚效應(yīng),，對(duì)于趨膚效應(yīng)造成的影響,，可采用多股細(xì)漆包線并繞的辦法來解決。

高頻電源變壓器是工作頻率超過中頻（10kHz）的電源變壓器,，主要用于高頻開關(guān)電源中作高頻開關(guān)電源變壓器,，也有用于高頻逆變電源和高頻逆變焊機(jī)中作高頻逆變電源變壓器的。按工作頻率高低,，可分為幾個(gè)檔次：10kHz～50kHz,、50kHz～100kHz、100kHz～500kHz,、500kHz～1MHz,、1MHz以上。傳送功率比較大的,，工作頻率比較低,；傳送功率比較小的，工作頻率比較高,。這樣,，既有工作頻率的差別，又有送功率的差別,，工作頻率不同檔次的電源變壓器設(shè)計(jì)方法不一樣.

高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)原則

高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)原則,，是在具體使用條件下完成具體的功能中追求性能價(jià)格比最好。有時(shí)可能偏重性能和效率,，有時(shí)可能偏重價(jià)格和成本?，F(xiàn)在，輕,、薄,、短、小,，成為高頻電源的發(fā)展方向,，是強(qiáng)調(diào)降低成本。其中成為一大難點(diǎn)的高頻電源變壓器，更需要在這方面下功夫,。所以高頻電源變壓器的“設(shè)計(jì)要點(diǎn)”,，性能，成本,，如果能認(rèn)真考慮一下高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)原則,，追求更好的性能價(jià)格比，傳送不到10VA的單片開關(guān)電源高頻變壓器,，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)出更輕、薄,、短,、小的方案來。市場(chǎng)的價(jià)值規(guī)律是無情的,！許多性能好的產(chǎn)品,，往往由于價(jià)格不能為市場(chǎng)接受而遭冷落和淘汰。往往一種新產(chǎn)品最后被成本否決,。要“節(jié)能又節(jié)錢”.  產(chǎn)品成本,，不但包括材料成本，生產(chǎn)成本,，還包括研發(fā)成本,，設(shè)計(jì)成本。因此,，為了節(jié)約時(shí)間,，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高頻電源變壓器的鐵損銅損比例,、漏感與激磁電感比例,、原邊和副邊繞組損耗比例、電流密度提供一些參考數(shù)據(jù),，對(duì)窗口填充程度,，繞組導(dǎo)線和結(jié)構(gòu)推薦一些方案,不要按步就班地來回進(jìn)行推算和仿真。設(shè)計(jì)原則是在具體的使用條件下完成具體的功能中追求性能價(jià)格比最好,。檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的唯一標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能否實(shí)應(yīng)住市場(chǎng).   高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)要求   以設(shè)計(jì)原則為出發(fā)點(diǎn),，可以對(duì)高頻電源變壓器提出4項(xiàng)設(shè)計(jì)要求：使用條件，完成功能,，提高效率,，降低成本。

1 使用條件

使用條件包括兩方面內(nèi)容：可靠性和電磁兼容性,。 可靠性是指在具體的使用條件下,，高頻電源變壓器能正常工作到使用壽命為止。一般使用條件對(duì)高頻電源變壓器影響最大的是環(huán)境溫度。有些軟磁材料,，居里點(diǎn)比較低,，對(duì)溫度敏感。例如：錳鋅軟磁鐵氧體,，居里點(diǎn)只有215℃,，其磁通密度，磁導(dǎo)率和損耗都隨溫度發(fā)生變化,，故除正常溫度25℃外,，還要給出60℃，80℃,，100℃時(shí)的各種參考數(shù)據(jù),。因此，將錳鋅軟磁鐵氧體磁芯的工作溫度限制在100℃以下,，也就是環(huán)境溫度為40℃時(shí),，溫升只允許低于60℃，相當(dāng)于A級(jí)絕緣材料溫度,。與錳鋅軟磁鐵氧體磁芯相配套的電磁線和絕緣件,，一般都采用E級(jí)和B級(jí)絕緣材料，采用H級(jí)絕緣的三重絕緣電磁線和聚酰胺薄膜,，成本增加,是不是因?yàn)镠級(jí)絕緣的高頻電源變壓器優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案,，可以使體積減少1/2～1/3的緣故?本來體積就比較小的高頻100kHz10VA高頻電源變壓器，如次級(jí)繞組采用三重絕緣線,，能把體積減小1/2～1/3,。  電磁兼容性是指高頻電源變壓器既不產(chǎn)生對(duì)外界的電磁干擾，又能承受外界的電磁干擾,。電磁干擾包括音頻噪聲和高頻噪聲,。高頻電源變壓器產(chǎn)生電磁干擾的主要原因之一是磁芯的磁致伸縮。磁致伸縮大的軟磁材料,，產(chǎn)生的電磁干擾大,。例如，錳鋅軟磁鐵氧體,，磁致伸縮系數(shù)λS為21×10－6,，是取向硅鋼的7倍以上，是高磁導(dǎo)坡莫合金和非晶合金的20倍以上,，是微晶納米晶合金的10倍以上,。因此錳鋅軟磁鐵氧體磁芯產(chǎn)生的電磁干擾大。

高頻電源變壓器產(chǎn)生電磁干擾的主要原因還有磁芯之間的吸力和繞組導(dǎo)線之間的斥力,。這些力的變化頻率與高頻電源變壓器的工作頻率一致,。因此,，工作頻率為100kHz左右的高頻電源變壓器，沒有特殊原因是不會(huì)產(chǎn)生20kHz以下音頻噪聲的,。10W以下單片開關(guān)電源的音頻噪聲頻率,，約為10kHz～20kHz，一定有其原因,。由高頻電源變壓器本身產(chǎn)生的可能性不大,，沒有必要采用玻璃珠膠合劑粘合磁芯。  屏蔽是防止電磁干擾,，增加高頻電源變壓器電磁兼容性的好辦法,。但是為了阻止高頻電源變壓器的電磁干擾傳播，在設(shè)計(jì)磁芯結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)繞組結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施,，只加外屏蔽帶并不一定是最佳方案,，因?yàn)樗荒茏柚馆椛涓蓴_，不能阻止傳導(dǎo)干擾,。

2 完成功能

高頻電源變壓器完成功能有3個(gè)：功率傳送，電壓變換和絕緣隔離,。功率傳送有兩種方式,。第一種是變壓器功率的傳送方式，加在原繞組上的電壓,，在磁芯中產(chǎn)生磁通變化,，使副繞組感應(yīng)電壓，從而使電功率從原邊傳送到副邊,。在功率傳送過程中,，磁芯又分為磁通單方向變化和雙方向變化兩種工作模式。單方向變化工作模式,，磁通密度從最大值Bm變化到剩余磁通密度Br,，或者從Br變化到Bm。磁通密度變化值ΔB=Bm－Br,。為了提高ΔB,，希望Bm大，Br小,。雙方向變化工作模式磁通度從＋Bm變化到－Bm,，或者從－Bm變化到＋Bm。磁通密度變化值ΔB=2Bm,，為了提高ΔB,，希望Bm大，但不要求Br小,，不論是單方向變化工作模式還是雙方向變化工作模式,，變壓器功率傳送方式都不直接與磁芯磁導(dǎo)率有關(guān),。第二種是電感器功率傳送方式，原繞組輸入的電能,，使磁芯激磁,，變?yōu)榇拍軆?chǔ)存起來，然后通過去磁使副繞組感應(yīng)電壓,，變成電能釋放給負(fù)載,。傳送功率決定于電感磁芯儲(chǔ)能，而儲(chǔ)能又決定于原繞組的電感,。電感與磁芯磁導(dǎo)率有關(guān),，磁導(dǎo)率高，電感量大,，儲(chǔ)能多,，而不直接與磁通密度有關(guān)。雖然功率傳送方式不同,，要求的磁芯參數(shù)不一樣,，但是在高頻電源變壓器設(shè)計(jì)中，磁芯的材料和參數(shù)的選擇仍然是設(shè)計(jì)的一個(gè)主要內(nèi)容,。電壓變換通過原邊和副邊繞組匝數(shù)比來完成,。不管功率傳送是哪一種方式，原邊和副邊的電壓變換比等于原繞組和副繞組匝數(shù)比,，只要不改變?cè)褦?shù)比,，就不影響電壓變換。但是,，繞組匝數(shù)與高頻電源變壓器的漏感有關(guān),。漏感大小與原繞組匝數(shù)的平方成正比?！皩?duì)于一符合絕緣及安全標(biāo)準(zhǔn)的高頻變壓器,，其漏感量應(yīng)為次級(jí)開路時(shí)初級(jí)電感量的1％～3％：“在很多技術(shù)單上，標(biāo)注著漏感=1％的磁化電感或漏感<>

3 提高效率

提高效率是對(duì)電源和電子設(shè)備的普遍要求,。提高高頻電源變壓器效率,，可以節(jié)約電力。又具有環(huán)境保護(hù)的雙重社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,。因此,，提高效率是高頻電源變壓器一個(gè)主要的設(shè)計(jì)要求，一般效率要提高到95％以上,，損耗要減少到5％以下,。高頻電源變壓器損耗包括磁芯損耗（鐵損）和繞組損耗（銅損）。有人關(guān)心變壓器的鐵損和銅損的比例,。這個(gè)比例是隨變壓器的工作頻率發(fā)生變化的,。如果變壓器的外加電壓不變,，工作頻率越低，繞組匝數(shù)越多,，銅損越大,。因此在50Hz工頻下，銅損遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鐵損,。例如：50Hz,，100kVAS9型三相油浸式硅鋼電力變壓器，銅損為鐵損的5倍左右,。50Hz,，100kVASH11型三相油浸式非晶合金電力變壓器，銅損為鐵損的20倍左右,。隨著工作頻率升高,，繞組匝數(shù)減少，雖然由于趨表效應(yīng)和鄰近效應(yīng)存在而使繞組損耗增加,，但是總的趨勢(shì)是銅損隨著工作頻率升高而下降,。而鐵損包括磁滯損耗和渦流損耗，隨著工作頻率升高而迅速增大,。在某一段工作頻率,，有可能出現(xiàn)銅損和鐵損相等的情況，超過這一段工作頻率,，鐵損就大于銅損。造成鐵損不等于銅損的原因.導(dǎo)線粗細(xì)的選擇,，雖然受趨表效應(yīng)影響,，但主要由高頻電源變壓器的傳送功率來決定，與工作頻率不存在直接關(guān)系,。而且,，選用非常細(xì)的漆包線作為繞組，反而會(huì)增加銅損,，延緩銅損的下降趨勢(shì),。說不定在設(shè)計(jì)選定的工作頻率下，還有可能出現(xiàn)銅損等于鐵損的情況,。中小功率高頻電源變壓器的工作頻率在100kHz左右,，鐵損已經(jīng)大于銅損，而成為高頻電源變壓器損耗的主要部分,。

正因?yàn)殍F損是高頻電源變壓器損耗的主要部分,，因此根據(jù)鐵損選擇磁芯材料是高頻電源變壓器設(shè)計(jì)的一個(gè)主要內(nèi)容。鐵損也成為評(píng)價(jià)軟磁芯材料的一個(gè)主要參數(shù),。鐵損與磁芯的工作磁通密度工作頻率有關(guān),，在介紹軟磁磁芯材料鐵損時(shí),，必須說明在什么工作磁通密度下和在什么工作頻率下?lián)p耗。用符號(hào)表示時(shí),，也必須標(biāo)明PB/f〔式中工作磁通密度B的單位是T（特斯拉）,，工作頻率f的單位是Hz（赫芝）〕。例如,，P0.5/400表示工作磁通密度為0.5T,，工作頻率為400Hz時(shí)的損耗。又例如,，P0.1/100k表示工作磁通密度為0.1T,，工作頻率為100kHz時(shí)的損耗。鐵損還與工作溫度有關(guān),，在介紹軟磁磁芯材料鐵損時(shí),，必須指明它的工作溫度，特別是軟磁鐵氧體材料,，對(duì)溫度變化比較敏感,，在產(chǎn)品說明書中都要列出25℃至100℃的鐵損。軟磁材料的飽和磁通密度并不完全代表使用的工作磁通密度的上限,，常常是鐵損限制了工作磁通密度的上限,。所以，在新的電源變壓器用軟磁鐵氧體材料分類標(biāo)準(zhǔn)中,，把允許的工作磁通密度和工作頻率乘積B×f,，作為材料的性能因子，并說明在性能因子條件下允許的損耗值,。新的分類標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)性能因子把軟磁鐵氧體材料分為PW1,，PW2，PW3,，PW4,，PW5等5類，性能因子越高的,，工作頻率越高,，極限頻率也越高。例如,，PW3類軟磁鐵氧體材料,，工作頻率為100kHz，極限頻率為300kHz,，性能因子B×f為10000mT×kHz,，即在100mT（0.1T）和100kHz下，100℃時(shí)損耗a級(jí)≤300kW/m（300mW/cm³）,，b級(jí)≤150kW/m³（150mW/cm³）,。    在某一段工作頻率下,，高頻電源變壓器的繞組損耗（銅損）與鐵損相接近時(shí)，例如,，銅損/鐵損=100％～25％范圍內(nèi),，銅損也不能忽視，也應(yīng)當(dāng)考慮采取措施來減少銅損,。由于原繞組和副繞組承擔(dān)的功率相近,，往往在設(shè)計(jì)中取原繞組的銅損等于副繞組的銅損，以便簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)算過程,，不能只強(qiáng)調(diào)依溫升來設(shè)計(jì)高頻電源變壓器,，由于熱阻不容易準(zhǔn)確確定，設(shè)計(jì)計(jì)算相當(dāng)麻煩,。因此,，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，有時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)先推薦一些原則和數(shù)據(jù)是必要的,。同樣,，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)不同工作頻率,，不同功率的高頻電源變壓器推薦不同的繞組電流密度,，也是必要的，但不限于某一個(gè)電流密度值,，例如,，2A/mm2～3A/mm2。應(yīng)當(dāng)看到：實(shí)現(xiàn)高頻電源變壓器設(shè)計(jì)要求的方法并不限于一種,，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行多種多樣的探索.

4 降低成本

降低成本是高頻電源變壓器的一個(gè)主要設(shè)計(jì)要求,，有時(shí)甚至是決定性的要求。高頻電源變壓器作為一種產(chǎn)品,，和其他商品一樣，都面臨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),。競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)容包括性能和成本兩個(gè)方面,，缺一不可。不注意降低成本,，往往會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰,。高頻電源變壓器的成本包括材料成本，制造成本和管理成本,。設(shè)計(jì)是高頻電源變壓器降低成本的主要手段,。高頻電源變壓器所用的材料和零部件的貴*和數(shù)量的多少？是否方便采購(gòu),？是否要備有多少庫存量,？磁芯,，線圈和總體結(jié)構(gòu)的加工和裝配工藝復(fù)雜還是簡(jiǎn)單？需要人工占的比例多大（實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動(dòng)化,，可以減少人工工時(shí),，更能保證產(chǎn)品的一致性和質(zhì)量）？是否需要工模具,？質(zhì)量控制中需要檢測(cè)的工序和參數(shù)：哪些參數(shù)要在加工過程中檢測(cè),？哪些參數(shù)要在出廠試驗(yàn)中檢測(cè)（出廠試驗(yàn)的參數(shù)應(yīng)選擇能決定性能的關(guān)鍵參數(shù)，數(shù)量不要多,，以便能即時(shí)判斷產(chǎn)品質(zhì)量,。）？哪些參數(shù)要在型式試驗(yàn)中檢測(cè),？要用什么檢測(cè)儀器和設(shè)備,，價(jià)格如何？等等,，都是由設(shè)計(jì)來決定的,。因此，高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)者除了要了解高頻電源變壓器的理論和設(shè)計(jì)方法而外,，還要了解各種軟磁材料和磁芯的性能和價(jià)格,，各種電磁線的性能和價(jià)格，各種絕緣材料的性能和價(jià)格,；還要了解磁芯加工熱處理工藝,，線圈繞制和絕緣處理工藝及變壓器組裝工藝；還要了解實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的檢測(cè)參數(shù)和儀器設(shè)備,；還要了解生產(chǎn)管理的基本知識(shí)以及高頻電源變壓器的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)等等,。只有知識(shí)全面的設(shè)計(jì)者，才能設(shè)計(jì)出性能好,，成本低的高頻電源變壓器產(chǎn)品,。降低成本是促進(jìn)高頻電源變壓器技術(shù)發(fā)展的一種推動(dòng)力。為什么輕,、薄,、短、小成為高頻電源變壓器的發(fā)展方向,？原因之一是這樣既能降低材料成本,，又能降低制造成本。提高工作頻率,，可以使高頻電源變壓器的重量和體積下降,。但是，要克服高頻帶來的負(fù)面影響，必須采用新的軟磁材料和導(dǎo)電材料并增加抑制高頻電磁干擾的措施,，因此,，對(duì)具體使用條件下的高頻電源變壓器究竟選用多高的工作頻率？要在綜合考慮性能和總體成本后決定,。提高效率,，降低損耗發(fā)生的熱量，可以減少高頻電源變壓器散熱的表面積,，從而使體積和重量下降,。但是，降低損耗必須采用新材料和新工藝,。因此,，對(duì)具體使用條件下的高頻電源變壓器究竟達(dá)到多高的效率？也要在綜合考慮性能和總體成本后決定,。 

高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)程序

高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)程序高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)程序,，包括磁芯材料，磁芯結(jié)構(gòu),，磁芯參數(shù),，線圈參數(shù)，組裝結(jié)構(gòu)和溫升校核等內(nèi)容,。下面分別進(jìn)行討論,。

磁芯材料

根據(jù)高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)要求，選擇軟磁材料本來應(yīng)當(dāng)是設(shè)計(jì)程序的第一項(xiàng),。但是,，現(xiàn)在一般都認(rèn)為高頻電源變壓器應(yīng)當(dāng)選擇軟磁鐵氧體，是自然而然的事情,。許多有關(guān)高頻電源變壓器的論文,，專著和教材，只針對(duì)軟磁鐵氧體進(jìn)行討論,，而對(duì)其他軟磁材料有時(shí)說明一下,，有時(shí)只字不提。而且究竟選擇哪一類軟磁鐵氧體,，也不加以說明,，好象大家都知道?！峨娫醇夹g(shù)應(yīng)用》2003年第6期中的兩篇文章就是一例。和任何軟磁磁芯材料一樣,，軟磁鐵氧體有自己的優(yōu)缺點(diǎn),。軟磁鐵氧體的優(yōu)點(diǎn)是電阻率高、交流渦流損耗小,，價(jià)格便宜,，易加工成各種形狀的磁芯,。缺點(diǎn)是工作磁通密度低，磁導(dǎo)率不高,，磁致伸縮大,，對(duì)溫度變化比較敏感。因此,，有些高頻電源變壓器并不適合選擇軟磁鐵氧體,。例如，工作頻率比較低（50kHz以下）,，功率比較大的高頻電源變壓器,，如果選擇軟磁鐵氧體，由于工作磁通密度低,，用材料多,，磁芯體積大，加工困難,，易碎,，成品率不高，顯不出價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì),。又例如,，工作頻率高（500kHz以上），功率比較小的高頻電源變壓器,，磁芯重量和體積本來都小,，如果選擇軟磁鐵氧體，必須用PW4,、PW5類材料,，價(jià)格也不便宜，與其他軟磁材料相比,，磁芯價(jià)格基本相當(dāng),，有時(shí)反而由于體積大，而處于不利地位,。即使在適合于軟磁鐵氧體的工作頻率范圍內(nèi),，也要對(duì)選擇哪一類軟磁鐵氧體更能全面滿足高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行認(rèn)真考慮,，才可以使設(shè)計(jì)出來的高頻電源變壓器達(dá)到比較理想的性能價(jià)格比,。

磁芯結(jié)構(gòu)

高頻電源變壓器設(shè)計(jì)中選擇磁芯結(jié)構(gòu)時(shí)考慮的因素有：降低漏磁和漏感，增加線圈散熱面積,，有利于屏蔽,，線圈繞線容易，裝配接線方便等。漏磁和漏感與磁芯結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系,。如果磁芯不需要?dú)庀?，則盡可能采用封閉的環(huán)形和方框型結(jié)構(gòu)磁芯，特別是工作頻率高的電源變壓器,，因?yàn)?，有一點(diǎn)漏感，就容易產(chǎn)生比較大的漏阻抗,。封閉磁芯的磁通基本上集中在磁芯里面,，漏磁小。同時(shí),，不論外界干擾磁場(chǎng)從哪個(gè)方向侵入,，都在磁芯中分為兩個(gè)方向通過，產(chǎn)生的干擾互相抵消,。但是,，封閉磁芯繞線困難，且環(huán)形磁芯散熱要通過線圈,，而且內(nèi)層引出線也要穿過線圈引出,，故必須加強(qiáng)絕緣。不封閉磁芯繞線容易,，磁芯散熱面大,，可直接散熱，引出線也容易,。裝線圈的磁路部分為圓柱形截面,，減少平均匝長(zhǎng)，降低損耗,。矮胖圓柱形磁芯的漏磁和漏感比瘦高圓柱形磁芯大,，一個(gè)原因是胖，圓柱形大,，漏磁輻射面大,；另一個(gè)原因是矮，上下兩磁軛距離近,，容易形成漏磁通的路徑,。不封閉磁芯中的氣隙大小和位置與漏磁和漏感有密切關(guān)系。在保證完成功能所需的氣隙條件下,，盡可能減少氣隙尺寸,。因?yàn)椋瑲庀冻叽缭龃?，不但增加漏磁和漏感,，還減少等值磁導(dǎo)率,，增加激磁功率，對(duì)高頻電源變壓器工作不利,。另外，氣隙的位置最好處于線圈的中間部位,，可以起到減少氣隙漏磁通的作用,。窗口面積的大小與線圈發(fā)熱損耗和散熱面積有關(guān)。窗口面積大,，繞的電磁線截面大,，電阻小，損耗小,，發(fā)熱小,。同時(shí)，線圈外形尺寸大,，散熱面積也大,。一般在留足工藝需要的窗口面積以后，希望盡可能把窗口面積繞滿,。如果不能充分利用窗口面積,，將會(huì)造成磁芯尺寸和變壓器外形尺寸不必要的增大，有可能要增加材料成本,。因此,，在高頻電源變壓器磁芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)窗口面積的大小,，要綜合考慮各種因素后來決定,。線圈和磁芯既然不是一個(gè)整體，必須分別用夾件固緊,，才能保證各自的機(jī)械穩(wěn)定性,。同時(shí)，為了保證足夠的絕緣距離,，線圈兩端和繞組之間都必須留有氣隙,，不可能用繞組填滿整個(gè)窗口。為了防止高頻電源變壓器從里向外和從外向里的電磁干擾,，有些磁芯結(jié)構(gòu)在窗口外面有封閉和半封閉的外殼,。封閉外殼屏蔽電磁干擾作用好，但散熱和接線不方便,，必須留有接線孔和出氣孔,。半封閉外殼，封閉的地方起屏蔽電磁干擾作用,，不封閉的地方用于接線和散熱,。窗口完全開放,，接線和散熱方便，屏蔽電磁干擾作用差,。

磁芯參數(shù)

高頻電源變壓器磁芯參數(shù)設(shè)計(jì)中,，要特別注意工作磁通密度不只是受磁化曲線限制，還要受損耗的限制,，同時(shí)還與功率傳送的工作方式有關(guān),。對(duì)變壓器功率傳送方式的磁通單方向變化工作模式，ΔB=Bm－Br,，既受飽和磁通密度限制,，又更主要地是受損耗限制。但是單方向變化的高頻電源變壓器工作時(shí),，沿局部磁滯回線來回變化,，磁芯損耗比雙方向變化沿大的磁滯回線來回變化小，只有它的30％～40％,。而材料測(cè)試時(shí)是按正弦波雙向激磁條件下變化的ΔB為2Bm進(jìn)行的,。因此，Bm可以取材料測(cè)試損耗值時(shí),，選取的B值高一倍以上,。Br受材料磁滯回線上的Br限制，可以用開氣隙的辦法來降低Br,，以增大磁通密度變化值ΔB,。雖然開氣隙后，激磁電流有所增加,，但增大ΔB后可以減少磁芯體積,，還是值得的。對(duì)變壓器功率傳送方式磁通雙方向變化工作模式,，ΔB=2Bm,，工作的磁滯回線包圍的面積比局部回線大得多，損耗也大得多,，Bm主要受損耗限制,，在雙方向變化工作模式中，還要注意由于各種原因造成激磁的正負(fù)變化的伏秒面積不相等,，而出現(xiàn)直流偏磁問題,。可以在磁芯磁路中加一個(gè)小氣隙,，或者在電路設(shè)計(jì)時(shí)加隔直流電容,，或者采用電流型控制來解決。對(duì)電感器功率傳送方式,，磁導(dǎo)率是有氣隙后的等值磁導(dǎo)率,，一般都比磁化曲線測(cè)出的磁導(dǎo)率小,。可以在確定磁芯結(jié)構(gòu)后,，直接測(cè)試它的線圈參數(shù),。

線圈參數(shù)

高頻電源變壓器設(shè)計(jì)的線圈參數(shù)包括：

匝數(shù)，導(dǎo)線截面（直徑）,，導(dǎo)線形式,，繞組排列和絕緣安排。原繞組匝數(shù)根據(jù)外加激磁電壓或者原繞組激磁電感（儲(chǔ)存能量）來決定,，匝數(shù)不能過多，也不能過少,。如果匝數(shù)過多,，會(huì)增加漏感和繞線工時(shí)；如果匝數(shù)過少,，在外加激磁電壓比較高時(shí),，有可能使匝間電壓降和層間電壓降增大，而必須加強(qiáng)絕緣,。副繞組匝數(shù)由輸出電壓決定,。高頻電源變壓器主要用于高頻開關(guān)電源。開關(guān)電源可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整,，調(diào)整上限受允許的開關(guān)占空比限制,。在從要求的負(fù)載電壓計(jì)算變壓器輸出電壓時(shí)，應(yīng)考慮開關(guān)占空比,，串聯(lián)二極管壓降和變壓器的內(nèi)阻抗壓降,。導(dǎo)線截面（直徑）決定于繞組的電流密度。繞組損耗（銅損）占總損耗比例比較大時(shí),，推薦電流密度取2～4A/mm2,，銅損占總損耗比例比較小時(shí)，推薦電流密度取8～12A/mm2,，但是,，要經(jīng)過變壓器溫升校核后進(jìn)行必要的調(diào)整。還要注意的是導(dǎo)線截面（直徑）的大小還與漏感有關(guān),。在同樣匝數(shù)下,，導(dǎo)線截面直徑增加，內(nèi)層排列的匝數(shù)減少,，層數(shù)增加,。而漏磁場(chǎng)分布*近磁芯的內(nèi)層大，外層小,，與磁芯距離平方成反比例地衰減,。這樣,，漏磁通大的內(nèi)層交鏈的匝數(shù)減少?gòu)亩孤└邢陆怠?/p>

1）如果原繞組電壓高（例如220V），副繞組電壓低,，可以采用副繞組*近磁芯,，接著繞反饋繞組，原繞組在最外層的繞組排列形式,，這樣有利于原繞組對(duì)磁芯的絕緣安排,； 

2）如果要增加原和副繞組之間耦合，可以采用一半原繞組靠近磁芯,，接著繞反饋繞組和副繞組,，最外層再繞一半原繞組的繞組排列形式，這樣有利于減少漏感,。 

絕緣安排首先要注意使用的電磁線和絕緣件的絕緣材料等級(jí),，要與磁芯和繞組允許的工作溫度相匹配。等級(jí)低,，滿足不了耐熱要求,，等級(jí)過高，會(huì)增加不必要的材料成本,。其次,，對(duì)在圓柱形磁路上繞線的線圈，最好采用線圈骨架,，既可以保證絕緣,，又可以簡(jiǎn)化繞線工藝。還有,，線圈最外層和最里層,，高壓和低壓繞組之間都要加強(qiáng)絕緣。如果一般絕緣只墊一層絕緣薄膜,，加強(qiáng)絕緣應(yīng)墊2～3層絕緣薄膜,。

組裝結(jié)構(gòu)

高頻電源變壓器組裝結(jié)構(gòu)分為臥式和立式兩種。如果選用平面磁芯,、片式磁芯和薄膜磁芯,，都采用臥式組裝結(jié)構(gòu)，上下表面比較大,，有利于散熱或者附加散熱器,，高度低，有利于安裝在印刷電路板上,。組裝結(jié)構(gòu)中采用的夾件和接線端子等盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件,，以便于外協(xié)加工，降低成本,。 

溫升校核

溫升校核可以通過計(jì)算和樣品測(cè)試來進(jìn)行,。一般通過樣品試驗(yàn)進(jìn)行溫升核算的比較多一些,。如果樣品試驗(yàn)溫升不超過允許溫升，可以通過,。但是試驗(yàn)溫升低于允許溫升15℃以上,，要對(duì)繞組的電流密度和導(dǎo)線截面進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)增加電流密度和減少導(dǎo)線截面,。如果樣品試驗(yàn)溫升超過允許溫升,，則要對(duì)繞組的電流密度和導(dǎo)線截面進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)減少電流密度和增加導(dǎo)線截面,。如果增加導(dǎo)線截面,，窗口繞不下，要增加磁芯尺寸,。如果樣品試驗(yàn)磁芯溫升超過允許溫升,，則要增加磁芯的散熱面積，加大磁芯,。  高頻電源變壓器隨著工作頻率的提高，設(shè)計(jì)不斷發(fā)生變化,，不斷出現(xiàn)新的軟磁材料,，新的磁芯結(jié)構(gòu)，新的導(dǎo)線材料和絕緣材料,，新的線圈結(jié)構(gòu)和組裝結(jié)構(gòu)等等,，不斷出現(xiàn)新的設(shè)計(jì)方法。  高頻電源變壓器設(shè)計(jì)也有目標(biāo),，設(shè)計(jì)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)原則,，在具體使用條件下完成具體的功能中追求性能價(jià)格比最好。  高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)方法也不只一種,。不管采用哪一種設(shè)計(jì)方法,，只要能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)原則，則該種設(shè)計(jì)方法就不能說是概念錯(cuò)誤的,。

張飛實(shí)戰(zhàn)電源電子視頻教程1-10部