半桥变压器设计步骤
半桥开关电源变压器设计方案
性能
冰箱
• 为设备提供稳定、可靠
空调
的电源
• 提高设备的能效、环保
性能
• 为设备提供稳定、可靠
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性能
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CREATE TOGETHER
• 实现设备的自动化、智能化控制
家用电器
• 电视、空调、冰箱等
• 提高设备的能效、环保性能
半桥开关电源变压器的发展趋势
高效率
• 优化磁芯、绕组的设计
• 提高开关管的工作频率
小型化
• 采用高磁导率的磁芯材料
• 优化绕组的排列方式
绿色环保
• 采用无铅、环保的材料
• 提高设备的能效性能
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02
半桥开关电源变压器的设计原理
常规测试
• 直流输出电压、电流、功率等测试
• 交流输入电压、电流、功率等测试
性能测试
• 效率、损耗、绝缘性能等测试
• 负载、短路、过载等条件下的测试
半桥开关电源变压器的故障诊断与排除
故障诊断
故障排除
• 通过测试数据、现象进行分析
• 对故障部位进行维修、更换
• 判断故障类型、部位
• 进行调试、测试，确保设备正常运行
半桥开关电源变压器的安全设计
绝缘性能
• 采用绝缘材料，保证绕组与磁芯之间的绝缘
• 考虑绕组、磁芯的耐压性能
散热性能
• 采用散热材料，保证设备的正常运行
• 考虑散热、通风设计，提高散热效果
抗震动性能
• 采用抗震动材料，保证设备在振动环境下的稳定运行
• 考虑设备结构、安装方式等因素
半桥LLC变压器的设计
半桥LLC变压器的设计
引言：
设计目标：
设计步骤：
下面是半桥LLC变压器的设计步骤：
1.确定输入电压和输出电压：首先，我们需要确定输入电压和输出电
压的数值。
根据应用需求，我们可以通过电压变换比来计算输出电压。
同时，我们还需要考虑输入电压的范围，以确定输入电压的设定。
2.确定功率需求：根据设计需求，我们可以计算出所需的功率。
功率
是变压器设计中一个非常重要的参数，因为它决定了变压器的大小和能效。
3.制定电路拓扑：在半桥LLC变压器设计中，需要选择适当的电路拓扑。
常见的拓扑选择包括全桥、半桥、LLC，并根据设计需求选择合适的
拓扑。
4.计算变压器参数：根据电路拓扑和设计需求，我们可以计算出变压
器的参数，包括变比、电感值和损耗等。
这些参数对于变压器的设计和性
能至关重要。
5.选择材料：根据设计需求和参数计算结果，选择适当的材料。
材料
的选择包括铁芯材料、线圈绝缘材料和绕组材料等。
6.进行热设计：在高功率变压器的设计中，热管理是至关重要的。
通
过进行热设计，包括散热器、冷却风扇和热导管等，可以确保变压器的稳
定性和长寿命。
7.进行模拟和测试：在设计完成后，进行模拟和测试以验证设计的性能和可靠性。
这可以通过电路仿真软件和实际硬件测试来完成。
总结：
半桥LLC变压器的设计过程包括确定输入电压和输出电压、确定功率需求、制定电路拓扑、计算变压器参数、选择材料、进行热设计和进行模拟和测试等步骤。
通过合理的设计和参数选择，可以设计出高效能的半桥LLC变压器，满足各种电源设计需求。
半桥式开关电源设计
半桥式开关电源设计半桥式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，广泛应用于电子设备中。
在半桥式开关电源中，将整个电源线路分为两个部分，每个部分分别由一个开关管和一个变压器组成。
这种设计能够提高电源的效率和功率密度，同时减少传导和辐射干扰。
1.选择开关管和变压器：开关管应具有较低的导通压降和开关损耗，以提高电源的效率。
变压器的选择应考虑到输入和输出电压的比例，同时保证在额定功率下具有足够的绝缘和耐压性能。
2.设计谐振网络：为了减少开关管的开关损耗和变压器的电流冲击，通常在输入端设置一个谐振网络。
谐振电容和电感的选择应确保在整个工作频率范围内实现临界谐振。
3.选择电源控制芯片：电源控制芯片是半桥式开关电源的核心组件，负责监测输入和输出电压，并根据需求控制开关管的导通和关断。
选择合适的电源控制芯片应考虑到电源的额定功率、工作频率和保护功能等。
4.控制策略设计：半桥式开关电源的控制策略包括电源开关频率调制和输出电压调节。
电源开关频率调制通过调整开关管的导通时间来实现，可以根据负载需求进行动态调整。
输出电压调节通常采用反馈控制，通过监测输出电压并调整开关管的导通时间来实现。
5.保护电路设计：保护电路是半桥式开关电源设计中不可或缺的部分，可以确保电源在故障情况下自动断开。
常见的保护电路包括过电流保护、过温保护和过压保护等。
6.PCB布局和散热设计：半桥式开关电源的布局和散热设计对电源的性能和可靠性有重要影响。
合理的PCB布局可以减少电源线路的互感和耦合，同时提供良好的散热通道，确保开关管和变压器的温度在可控范围内。
以上是半桥式开关电源设计的基本步骤，其中每个步骤都需要深入研究电源的性能需求和器件的选型。
在设计过程中还需要进行电源的仿真和测试，以确保设计的可靠性和稳定性。
同时，还需要考虑到电源的EMC（电磁兼容）设计，以减少传导和辐射干扰对其他设备的影响。
总之，半桥式开关电源的设计是一个综合性的工程，需要仔细考虑电源的性能需求和设计要求，选择合适的器件和控制策略，进行合理的布局和散热设计。
半桥电源驱动变压器设计
• 提高开关频率，减小变压器体积
• 提高变压器的工作效率，降低能耗
集成化技术
• 将变压器与其他电路集成在一起，提高系统性能
• 降低系统成本，提高可靠性
智能控制技术
• 采用数字控制技术，提高变压器的自适应性和可靠
性
• 实现变压器的远程监控和故障诊断
半桥电源驱动变压器的产业发展与市场前景
产业发展趋势
S M A RT C R E AT E
半桥电源驱动变压器设计全面解析
CREATE TOGETHER
01
半桥电源驱动变压器的基本原理与应用场景
半桥电源驱动变压器的结构及工作原理
半桥电源驱动变压器的结构
半桥电源驱动变压器的工作原理
• 由两个线圈、铁芯和输出端组成
• 当电源电压施加到线圈上时，产生磁场
• 材料性能：影响变压器的性能和质量
• 工艺参数：影响变压器的性能和稳定性
• 制造环境：影响变压器的可靠性和寿命
变压器的质量检测与评估方法
变压器的质量检测方法
变压器的质量评估方法
• 电气性能测试：测量输出电压、电流、功率等
• 性能指标评估：评估变压器的转换效率、输出稳定性等
• 磁性能测试：测量磁导率、磁饱和度、磁损耗等
• 具有磁导率和磁阻，能够产生磁场
• 具有磁饱和和磁滞现象，影响性能
• 具有磁损耗，包括磁滞损耗和涡流损耗
磁性材料的分类
• 铁磁材料：如铁、硅钢片等，具有较高的磁导率和磁饱和度
• 非铁磁材料：如钴磁体、钕磁体等，具有较高的磁能积和矫顽力
• 软磁材料：如纳米晶软磁材料等，具有低磁损耗和高磁导率
磁性材料在半桥电源驱动变压器中的应用
• 高性能、高效率、环保型变压器成为主流
半桥llc变压器共模干扰建模与屏蔽层设计
半桥llc变压器共模干扰建模与屏蔽层设计半桥LLC变压器共模干扰建模与屏蔽层设计引言：随着电子设备的快速发展，电磁兼容性（EMC）问题变得越来越突出。
共模干扰是一种常见的EMC问题，它会对电路的性能和稳定性造成负面影响。
为了解决共模干扰问题，设计工程师需要进行建模和屏蔽层设计。
本文将探讨半桥LLC变压器共模干扰的建模方法以及屏蔽层设计。
一、半桥LLC变压器共模干扰建模半桥LLC变压器是一种常用的电源变压器，广泛应用于电力电子领域。
在工作过程中，由于电源电压的高频切换，会引发共模干扰。
共模干扰是指电路中两个信号引起的干扰信号在地线上形成的电压。
为了建立半桥LLC变压器的共模干扰模型，我们可以按照以下步骤进行：1. 首先，需要确定共模干扰的来源。
共模干扰可以来自于电源、开关器件以及其他电路元件。
通过仔细分析电路结构和信号路径，可以确定共模干扰的主要来源。
2. 其次，需要建立共模干扰的传导路径。
共模干扰的传导路径包括电源线、地线以及信号线等。
通过分析电路的物理结构和布局，可以确定共模干扰的传导路径。
3. 然后，需要建立共模干扰的耦合模型。
共模干扰的耦合模型可以分为电容耦合、电感耦合和电阻耦合等。
根据具体情况，可以选择合适的耦合模型进行建模。
4. 最后，需要进行共模干扰的仿真和分析。
通过使用电磁场仿真软件，可以模拟共模干扰的传输和耦合过程，进一步分析共模干扰的影响和控制方法。
二、屏蔽层设计屏蔽层是减小共模干扰的重要手段之一。
通过合理的屏蔽层设计，可以有效地阻止共模干扰信号的传播和耦合。
以下是一些常见的屏蔽层设计方法：1. 选择合适的屏蔽材料。
屏蔽材料应具有良好的导电性和磁性，以便有效地吸收和屏蔽共模干扰信号。
常用的屏蔽材料包括金属板、导电涂层和磁性材料等。
2. 设计合理的屏蔽结构。
屏蔽结构应具有良好的接地连接，以便将共模干扰信号有效地引导到地线上。
同时，屏蔽结构的物理结构和布局应尽量减少共模干扰信号的传导路径。
一种半桥式变换器设计及仿真分析
引言：随着电力电子技术的广泛应用，越来越多的电子设备需要交流电压转换成为直流电压才能正常工作，因此交流电压到直流电压的变换器在各种电子设备中具有重要的地位。
半桥式变换器是直流电压变换的一种常见方案，它具有简单、可靠、成本低等优势，受到广泛关注。
本文通过对半桥式变换器的设计与仿真分析，系统介绍半桥式变换器的工作原理、设计流程、MATLAB 仿真和硬件实现，旨在对电力电子工程师和研究人员提供帮助和指导。
一、半桥式变换器的工作原理半桥式变换器从AC 电源输入处采集交流电压，并经过一个整流电路变成直流电压，再由MOSFET、IGBT 等器件控制，在变压器的作用下将直流电压变换为不同大小的交流电压。
同时变压器的二次侧根据用途转换为高频、低频、大电流、小电流、高电压等不同的输出信号。
图1 展示了半桥式变换器的基本原理框图。
(图1 半桥式变换器原理框图)半桥式变换器的输出特点取决于所使用的变压器的结构，变压器一般采用软磁材料制成。
高频变压器选用磁性材料，沉底铁心，SOFT 模式，以减小漏感，减小输出电感大小，增加输出电容，提高输出电流能力；中频变形器选用铁氧体磁芯，HARD 模式，以减小头部漏感，保证小信号通路电感，输出电容一般不增加，输出电流能力较高。
二、半桥式变换器的设计流程1.电源首先需根据实际情况选择合适的电源电压和频率，比如常用的220V/50Hz 的交流电源。
2.输出参数根据实际需求，选择输出电压、电流、功率等参数。
3.变压器设计变压器的参数，包括输入电压、输出电压、输出电流等。
4.变频器选用合适的变频器，比如MOSFET、IGBT 等，需满足电源频率和输出电流的要求。
此外，变频器的驱动电路也需要进行设计。
5.控制电路半桥式变换器的控制电路包括PWM 控制电路、保护电路等，其中PWM 控制电路主要包括比例积分控制、PID 控制等。
6.反馈电路反馈电路用于实现反馈控制和保护，如过电流保护、短路保护等。
ahb非对称半桥变压器设计方法
ahb非对称半桥变压器设计方法
非对称半桥变压器是一种常见的变压器拓扑结构，常用于直流-交流（DC-AC）逆变器和电源应用中。
设计非对称半桥变压器需要考虑以下几个方面：
1. 确定变压器的额定功率和输入/输出电压：根据应用需求确定变压器的额定功率和输入/输出电压，这将决定变压器的尺寸和参数。
2. 计算变压器的变比：根据输入/输出电压的比例，计算变压器的变比。
变比可以通过变压器的绕组比例来实现。
3. 计算变压器的绕组参数：根据变比和额定功率，计算变压器的绕组参数，包括绕组匝数、导线截面积和绕组电阻。
4. 选择磁芯材料和尺寸：根据变压器的功率和频率，选择合适的磁芯材料和尺寸。
常用的磁芯材料包括铁氧体和硅钢片。
5. 设计变压器的绕组结构：根据变压器的绕组参数和磁芯尺寸，设计变压器的绕组结构，包括绕组层数、绕组间隔和绕组连接方式。
6. 进行磁路设计和电磁仿真：使用磁路设计软件和电磁仿真工具，进行变压器的磁路设计和电磁性能仿真，以验证设计的合理性和性能。
7. 制造和测试：根据设计结果，制造变压器，并进行必要的测试和验证，确保其满足设计要求和性能指标。
需要注意的是，非对称半桥变压器的设计需要考虑到其特殊的工作方式和应用环境，例如逆变器的开关频率和电流波形等因素。
因此，在设计过程中需要综合考虑这些因素，并进行合适的优化和调整。
第17课_半桥式变压器的设计
磁心工作点的选择往往从磁心的材料，变压器的工作状 态，工作频率，输出功率，绝缘耐压等因素来考虑。超微 晶合金的饱和磁感应强度Bsat较高约为1.2T，在双极性开 关电源变压器的设计中，磁心的最大工作磁感应强度Bmax 一般可取到0.6～0.7T，经特别处理的磁心，Bmax可达到 0.9T。在本设计中，由于工作频率、绝缘耐压、使用环境 的原因，把最大工作磁感应强度Bmax定在0.6T，而磁心结 构则定为不切口的矩形磁心。这种结构的磁心与环形磁心 相比具有线圈绕制方便、分布参数影响小、磁心窗口利用 率高、散热性好、系统绝缘可靠、但电磁兼容性较差。
变压器绕组计算
初级匝数： Dmax取50％，Ton=D/f=0.5/(30×103)=16.67µs, 忽略开关管压降，Up1=Ui/2=150V。 N1=Up1×Ton×10-2/2×Bm×Ac=(150×16.67) ×102/(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=Up2×N1/Up1=(30×2100)/150= 420 （匝）
磁心的选择与工作点确定
从变压器的性能指标要求可知，传统的薄带 硅钢、铁氧体材料已很难满足变压器在频率、 使用环境方面的设计要求。磁心的材料只有从 坡莫合金、钴基非晶态合金和超微晶合金三种 坡莫合金、钴基非晶态合金和超微晶合金 材料中来考虑，但坡莫合金、钴基非晶态价格 高，约为超微晶合金的数倍，而饱和磁感应强 度Bsat却为超微晶合金2/3左右，且加工工艺复 杂。因此，综合三种材料的性能比较，见下表， 选择饱和磁感应强度Bsst高，温度稳定性好， 价格低廉，加工方便的超微晶合金有利于变压 器技术指标的实现。
线圈绕制与绝缘
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-6
mm
= W Is1 Is2 Is3 A A A A Ns1 Ns2 Ns3 T mm mm mm cm cm cm cm
= (1+2Dmax) /2*Io = = (2*Dmax) *Io =
路
0.5
0.5
= = 數
Ns=(2Np*Eo*Dmax)/(Vinmin/2) = STEP NO.15 : 0.943 0.211 0.179 STEP NO. 16 : N
2 SEC1 : n = (d/dMIN) = 2 SEC1 : n = (d/dMIN) = 2
V
mm
Vinmax(V): Vin(V): Vinmin(V): Vo(V): 流 Io(A): 率 f(Hz): D(us):
流. 路 降 數:
12 12 12 50 5 0.3
Vo(V): 流 Io(A): Ton(us) :
(10V ,50A 1.11)
0 0.25
Vo(V): 流 Io(A):
0 0.18
Pt( STEP NO.6 :
路) =
VA 6.4939 T cm
***
4
Ap=[(Pt*104)/(Kf*Ku*Kj*f*Bm)]1/(1-X) = STEP NO.7 : 數 Np=(VINmIN*Dmax)/(2*Bm*Ac*f) = STEP NO.7 : D. Dmin =Dmax/((1-Dmax)*K+Dmax) = Dmax =K*Dmin/((Dmin*(K-1)+1) = STEP NO.8 : 流 0.5 Ip=2*(2Dmax) *Eo*Io/Vinmin = STEP NO.9 : 流 度
2
: =Np*
1 2
+Ns*
2
2
=
流 流 流
2
N
/Wc = 37.62 % : N 2/Wc < 45% Rs1 Rs2 Rs3
STEP NO.17 : Rs=MLT*Ns*Column C* *10 STEP NO.18 : 2 Pcu =Io *Rs = STEP NO.19 : Pcu=Pcu +Pcu = STEP NO .20 : 率 =Pcu/(Po+Pcu)*100 = STEP NO.21 : 率 STEP NO.22 :
量 (g): ( ):
37.62 %,不 1.61 % W W
45%.
d<
: 數:
0.100 81.00
參
度 數
Weight1 Ac 1.42
Weight2 MLT 8.22
Weight3 Wc 117.79
Weight4 column c1 column c2 column c3 column c4 Vol Wtfe AS Ku Kf
Vo = (Ns*Vinmin)/(4Np*Dmax)-Vd = STEP NO.27. 量 WG1=MLT*Np*Weight1 = WG2=MLT*Ns1*Weight2 = WG3=MLT*Ns2*Weight3 = WG4=MLT*Ns3*Weight4 = STEP NO.28. . 0.79 55.01 t = (P /(As*0.0005)) = STEP NO.29. . d < 2*65.5/f0.5 = STEP NO.30. 數. 2 PRI : n = (d/dMIN) = SEC1 : n = (d/dMIN) =
路 路
降 VDF(V) : 率 ( t( ):
POT Core( 狀 ) / 1 , 金 /2, /3
: ):
2
-
流/ 1
-
流/ 2
-
流/ 3
Core
度: :
:
25
: EI40/27/12 0.042
Ap 數 :
Bm :
Kj = X=
PRI
: :
:
cm4 SEC1
SEC2
SEC3
率:
: 0.01 0.020 mm 0.36 0.25 Pcu : Pfe :
X J=Kj*Ap =
us us A
554.92
A/cm2 mm
:
STEP NO.10 : dp = 11.287(Ip/J)1/2 = Rp=MLT*Np*Column C1* *10 STEP NO.12 : 2 Pcu = Ip *Rp = 路 ) STEP NO.13 : 流( Is Is Is Is STEP NO.14 :
-6
= W W %
P =Po/ -Po = STEP NO.23 : Pfe=P -Pcu = STEP NO.24 : -3 1.41 1.77 Pfe=0.165*10 *f *B *Wtfe = : : :
路
W W W W W W
狀
Pfe=0.287*f Pfe=0.262*f
1.448 1.39
Ap 1.6726
: STEP NO.1 : 流 Vs1 Eo = K*Vo + Vd = Eo = STEP NO.2 : 率 PSAC=Eo*Io= PSAC = PODC = STEP NO.3 : 率 STEP NO.4 : Pt ( Pt ( Pt ( 率( 路 0.5 流 ) = Po*(1/ +2 ) = 流 ) = Po*(1/ +1) = 流 ) = Po*(1/ +1) = V Ps1 VA VA 0.945 ) VA VA VA Ps2 Ps3 VA Vs2 Vs3 V
*(10*B) *10 *Vol =
2.19
2
-3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ*B
*10 * Wtfe = *10 * Wtfe =
-3
-3
Pfe=5.97*f *Bac Pfe= STEP NO.25 : P =Pcu+Pfe = STEP NO.26 : Vo
1.26
1.73
W Vs1 50.00 Vs2 0.00 g g g g Vs3 0.00