高频变压器设计原理
高速变压器工作原理

高速变压器工作原理高速变压器的工作原理变压器是一种利用电磁感应原理进行电压和电流转换的静止电气设备。
高速变压器专门用于在高频下运行,通常用于开关电源、高频照明和通信系统中。
工作原理高速变压器的基本工作原理与传统低频变压器类似。
它由两个或多个绕在同一铁芯上的线圈组成:初级线圈:接收来自电源的输入电压和电流信号。
次级线圈:感应出与初级线圈成比例的输出电压和电流信号。
当交流电通过初级线圈时,它会在铁芯中产生交变磁场。
由于铁芯的高导磁性,它充当磁通量的有效导体,将磁通量引导到次级线圈。
次级线圈与初级线圈磁耦合,因此铁芯中的磁通量变化会在次级线圈中感应出电压。
次级线圈上感应出的电压与初级线圈上的输入电压成正比,电压比由线圈匝数比决定。
高频下的特性高速变压器在高频下工作时有几个独特的特性:损耗降低:涡流损耗和磁滞损耗在高频下会显著增加。
为了减轻这些损耗,高速变压器通常使用铁氧体或纳米晶体等低损耗磁芯材料。
分布电容:线圈匝之间的寄生电容在高频下变得更加明显。
这会影响变压器的频率响应和效率。
为了减小分布电容的影响,高速变压器使用特殊绕线技术和分层线圈结构。
皮肤效应:高频下交流电趋于沿着导体的表面流动。
这被称为皮肤效应。
为了减轻皮肤效应,高速变压器使用特殊导体结构,如Litz线或铜箔。
应用高速变压器广泛应用于各种高频应用中,包括:开关电源:用于将交流电转换为直流电,为电子设备供电。
高频照明:用于为高频照明设备(如荧光灯和LED灯)供电。
通信系统:用于耦合和隔离不同射频频段的信号。
设计注意事项高速变压器设计涉及以下几个关键因素:铁芯材料:选择合适的铁芯材料以实现所需的损耗和磁通量密度。
绕线技术:优化线圈绕线以减小分布电容和皮肤效应。
散热:考虑损耗产生的热量,并设计适当的散热措施。
绝缘:确保变压器绝缘可靠,以防止匝间短路和泄漏电流。
结论高速变压器通过电磁感应原理在高频下实现电压和电流转换。
它们在开关电源、高频照明和通信系统中发挥着至关重要的作用。
开关电源高频变压器工作原理

开关电源高频变压器工作原理开关电源是一种常见的电源类型,它通过高频变压器来实现电能的转换和稳定输出。
本文将介绍开关电源高频变压器的工作原理。
开关电源的基本组成包括输入滤波电路、整流电路、功率变换电路和输出滤波电路。
其中,高频变压器是功率变换电路中的重要组成部分。
高频变压器由铁芯和绕组构成。
铁芯是由软磁材料制成的,能够有效地传导和集中磁场。
绕组则由导线绕制而成,通常分为输入绕组和输出绕组。
在工作时,开关电源的输入电压经过输入滤波电路进行滤波处理,然后进入整流电路。
整流电路将交流电转换为直流电,并通过功率变换电路进行变压和变换。
功率变换电路包括一个或多个功率开关器件,如晶体管或MOSFET。
当功率开关器件导通时,输入电压施加在输入绕组上,产生磁场。
磁场的变化会引起输出绕组中的电压变化,从而实现变压和变换。
当功率开关器件关断时,输入电压消失,磁场也消失。
这样,输出绕组中的电压也会发生变化。
高频变压器的工作原理主要依赖于电磁感应现象。
当输入绕组中的电流变化时,会产生变化的磁场。
根据法拉第电磁感应定律,变化的磁场会诱导出输出绕组中的电动势。
根据电磁感应定律,电动势的大小与磁场变化的速率成正比。
在开关电源中,频率较高的开关操作使得输入电流的变化速率很大,从而增大了磁场变化的速率。
这样,输出绕组中诱导出的电动势也会增大。
通过合理设计高频变压器的铁芯和绕组参数,可以实现电压的升降和输出功率的稳定。
高频变压器的设计需要考虑多个因素,如输入电压、输出电压、输出功率、工作频率等。
合理的设计可以提高开关电源的效率和稳定性。
高频变压器是开关电源中的关键组成部分,它利用电磁感应现象实现电能的转换和稳定输出。
通过合理设计和优化,可以提高开关电源的性能和可靠性,满足不同应用领域的需求。
高频变压器每伏匝数表

高频变压器每伏匝数表一、引言高频变压器是一种常用的电气设备,用于将一个电压转换为另一个电压,同时保持功率不变。
在设计高频变压器时,每伏匝数表是非常重要的参考工具。
本文将详细探讨高频变压器每伏匝数表的相关内容。
二、高频变压器的基本原理高频变压器是由一个或多个密绕在磁性芯上的线圈组成。
当通过一个线圈中的电流发生变化时,就会在另一个线圈中产生感应电势。
这种原理被称为电磁感应。
三、高频变压器的每伏匝数高频变压器的每伏匝数是一个重要的参数,用于描述电压与匝数之间的比例关系。
每伏匝数越大,将产生更高的电压。
在设计高频变压器时,了解和计算每伏匝数至关重要。
3.1 计算每伏匝数的公式高频变压器的每伏匝数可以通过以下公式计算:每伏匝数 = 匝数 / 电压3.2 高频变压器设计中的考虑因素在确定高频变压器的每伏匝数时,需要考虑以下因素:1.额定功率:高频变压器需要能够传输一定的功率,因此每伏匝数应根据额定功率进行选择。
2.磁性芯材料:磁性芯材料的选取对高频变压器性能有很大影响。
不同的材料具有不同的磁导率和矫顽力,这将直接影响每伏匝数的选择。
3.电流密度:在高频变压器中,电流密度是一个重要的设计考虑因素。
较高的电流密度将导致更高的温升和损耗,因此需要在设计中进行权衡。
四、高频变压器每伏匝数表的作用高频变压器每伏匝数表是一个简单却强大的工具,用于帮助工程师在设计高频变压器时进行快速准确的计算。
在每伏匝数表中,可以根据不同的电压和匝数,找到相应的每伏匝数值。
4.1 操作步骤使用高频变压器每伏匝数表时,可以按照以下步骤进行操作:1.确定所需的变压器输入电压和输出电压。
2.在每伏匝数表的电压列中找到输入电压的数值。
3.在每伏匝数表的匝数列中找到输出电压的数值。
4.交叉对应这两个数值,即可找到每伏匝数的值。
4.2 优势和应用高频变压器每伏匝数表的优势在于提供了一个简单且直观的工具,可以帮助工程师快速计算变压器的设计参数。
它在电气工程领域中得到广泛应用,特别是在高频电路和电子设备设计中。
高频变压器设计原理

摘要:阐述了高频开关电源热设计的一般原则,着重分析了开关电源散热器的热结构设计。
关键词:高频开关电源;热设计;散热器1 引言电子产品对工作温度一般均有严格的要求。
电源设备内部过高的温升将会导致对温度敏感的半导体器件、电解电容等元器件的失效。
当温度超过一定值时,失效率呈指数规律增加。
有统计资料表明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%;温升50℃时的寿命只有温升为25℃时的1/6。
所以电子设备均会遇到控制整个机箱及内部元器件温升的要求,这就是电子设备的热设计。
而高频开关电源这一类拥有大功率发热器件的设备,温度更是影响其可靠性的最重要的因素,为此对整体的热设计有严格要求。
完整的热设计包括两方面:如何控制热源的发热量;如何将热源产生的热量散出去。
最终目的是如何将达到热平衡后的电子设备温度控制在允许范围以内。
2 发热控制设计开关电源中主要的发热元器件为半导体开关管(如MOSFET、IGBT、GTR、SCR等),大功率二极管(如超快恢复二极管、肖特基二极管等),高频变压器、滤波电感等磁性元件以及假负载等。
针对每一种发热元器件均有不同的控制发热量的方法。
2.1 减少功率开关的发热量开关管是高频开关电源中发热量较大的器件之一,减少它的发热量,不仅可以提高开关管自身的可靠性,而且也可以降低整机温度,提高整机效率和平均无故障时间(MTBF)。
开关管在正常工作时,呈开通、关断两种状态,所产生的损耗可细分成两种临界状态产生的损耗和导通状态产生的损耗。
其中导通状态的损耗由开关管本身的通态电阻决定。
可以通过选择低通态电阻的开关管来减少这种损耗。
MOSFET的通态电阻较IGBT的大,但它的工作频率高,因此仍是开关电源设计的首选器件。
现在IR公司新推出的IRL3713系列HEXFET(六角形场效应晶体管)功率MOSFET已将通态电阻做到3mΩ,从而使这些器件具有更低的传导损失、栅电荷和开关损耗。
美国APT公司也有类似的产品。
高频变压器培训教材

高频变压器培训教材一、变压器基础知识1.变压器的定义:变压器是一种利用电磁感应原理将交流电压、电流转换成另一数值电压、电流的电气设备。
2.变压器的组成:包括铁芯、绕组、绝缘材料等部分。
二、电磁感应原理1.法拉第电磁感应定律:当一个导线在磁场中做切割磁感线运动时,会在导线中产生感应电动势。
2.变压器的工作原理:基于电磁感应原理,通过改变铁芯中的磁通量,在绕组中产生感应电动势和电流。
三、变压器设计原理1.变压器的设计目标:实现电压、电流、阻抗的转换,满足特定应用需求。
2.变压器的设计参数:包括输入输出电压、电流,阻抗匹配,效率等。
四、绕组设计及制作方法1.绕组材料选择:根据工作频率、电流大小等因素选择合适的导线材料。
2.绕组结构:单层绕组、多层绕组、纠结绕组等。
3.绕组制作工艺:包括绕线、绝缘处理、引出线制作等步骤。
五、磁芯选择及设计原则1.磁芯材料:根据工作频率、磁通密度等因素选择合适的磁芯材料。
2.磁芯结构:包括E型、I型、罐型等结构。
3.磁芯设计原则:保证磁通量最大化,减小损耗,提高效率。
六、绝缘处理与安全操作规程1.绝缘材料选择:选择合适的绝缘材料,保证变压器正常工作且安全可靠。
2.绝缘处理方法:浸渍绝缘漆、绕包绝缘材料等。
3.安全操作规程:包括操作流程、注意事项、异常情况处理等。
七、性能测试与评估方法1.性能测试项目:包括电压比测试、电流比测试、绝缘电阻测试等。
2.评估方法:通过对比实验数据与设计目标,评估变压器的性能指标。
八、常见故障及维护方法1.常见故障:包括绕组短路、磁芯松动、绝缘损坏等。
2.维护方法:定期检查、清洁、紧固各部件,及时更换损坏的部件。
九、应用案例及设计实例1.应用案例:列举高频变压器在不同领域的应用案例,如通信、电力电子等。
2.设计实例:提供高频变压器设计实例,包括参数设定、结构选择等详细信息。
高频变压器的原理

高频变压器的原理
高频变压器是一种将高频交流电能转化为不同电压的装置。
它由一个或多个线圈组成,主要包括一个主线圈(也称为原线圈或一次线圈)和一个副线圈(也称为次级线圈或二次线圈)。
在高频变压器中,主线圈通常是由大直径的导线绕成圈,而副线圈由细丝绕成。
当高频交变电压通过主线圈时,会在主线圈中产生一个变化的磁场。
这个变化的磁场会穿透到副线圈中,导致副线圈中的电流产生变化。
由于副线圈的绕组方式和主线圈不同,因此副线圈中的电流和电压会有不同的改变。
这样,高频变压器就实现了输出不同的电压。
高频变压器的工作原理涉及到电磁感应和电压的变化。
当高频交流电通过主线圈时,高频的交变电流会产生一个交变磁场。
这个交变磁场会导致主线圈和副线圈之间产生电磁感应现象。
根据法拉第电磁感应定律,当磁通量的变化率发生变化时,会在导线中产生感应电动势。
在高频变压器中,这个变化的磁通量会产生变化的电动势,从而导致副线圈中的电流和电压发生变化。
除了电磁感应原理,高频变压器还涉及到传输功率和磁耦合。
传输功率是指输入和输出之间的电能转化,通过磁耦合实现。
当主线圈中的电流产生变化时,会在主线圈和副线圈之间产生磁场耦合。
这种耦合会导致主线圈中的能量传输到副线圈中,从而实现功率的传递。
总之,高频变压器通过电磁感应和磁耦合的原理,将高频交流
电能转化为不同的电压。
这种装置在许多电子设备中广泛应用,例如无线通信、电源适配器和放大器等。
工程师讲解:高频平板变压器的设计原理及存在问题

工程师讲解:高频平板变压器的设计原理及存在问题
1引言
变压器一直是电源设备和装置,缩小体积、提高功率密度、实现模块化的一只拦路虎。
虽然高频变换技术引入电源后,可以甩掉体积庞大的工频变压器,但还需使用铁氧体磁芯的高频变压器。
铁氧体磁芯高频变压器的体积虽比工频变压器小,但离开模块化的要求还相差很远。
它不但体积还嫌大,而且它的发热量,漏电感都不小。
因此近几年来,许多专家、学者、工程师一直在研究解决这个问题的办法。
高频平板变压器的研制开发成功,就使变压器技术发生一个飞跃。
它不但能使变压器的体积缩小很多,而且还能使变压器内部的温升很低、漏电感很小,效率可做到99.6%,成本比一般同功率的变压器低一半。
它可用于单端正、反激,半桥,全桥和推挽变换器中作
AC/DC和DC/DC变换器用。
它对低电压、大电流的变换器特别适用。
所以用它来做当代计算机电源特别合适。
2运行在高频情况下常规变换变压器存在的问题
(1)漏电感(简称漏感)
理想的变压器(完全耦合的变压器)原边绕组产生的磁通应全部穿过副边绕组,没有任何损失和泄漏。
但实际上常规的变换变压器不可能实现没有任何损失和泄漏。
原边绕组产生的磁通不可能全部穿过副边绕组。
非耦合部分磁通就在绕组或导体中有它自己的电感,存贮在这个“电感”中的能量不和主功率变压器电路相耦合。
这种电感我们称之为“漏感”。
理想变换器对绝缘的要求和为了要得到很低的电磁干扰(EMI)而需要很紧的电磁耦合以减小漏感的要求,是相互矛盾的。
当变压器不通电(转向脱离电源或开关处于关断期间)时,漏感存贮的能量。
高频变压器工作原理及用途

高频变压器工作原理及用途简介就是作为开关电源最主要得组成部分。
开关电源中得拓扑结构有很多。
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得高频脉冲波,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得匝数比例则决定了输出电压得多少。
典型得半桥式变压电路中最为显眼得就是三只高频变压器:主变压器、驱动变压器与辅助变压器(待机变压器),每种变压器在国家规定中都有各自得衡量标准,比如主变压器,只要就是200W以上得电源,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。
工作原理变压器就是变换交流电压、电流与阻抗得器件,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)。
变压器由铁芯(或磁芯)与线圈组成,线圈有两个或两个以上得绕组,其中接电源得绕组叫初级线圈,其余得绕组叫次级线圈。
用途高频变压器就是工作频率超过中频(10kHz)得电源变压器,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与高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器得。
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。
传送功率比较大得情况下,功率器件一般采用 IGBT,由于IGBT存在关断电流拖尾现象,所以工作频率比较低;传送功率比较小得,可以采用MOSFET,工作频率就比较高。
制造工艺高频变压器得制造工艺要点一。
绕线A 确定BOBBIN得参数B 所有绕线要求平整不重叠为原则C 单组绕线以单色线即可,双组绕线必需以双色线或开线浸锡来分脚位,以免绕错D 横跨线必需贴胶带隔离1、疏绕完全均匀疏开2、密绕排线均匀紧密3、线圈两边与绕线槽边缘保持足够得安全距离A,B4、套管长度必须足够,一端伸入绕线管得安全胶带以内,另一端伸出BOBBIN上沿面,但不得靠近PIN5、最外层胶带切割在铁芯组合面,切割处必须被铁芯覆盖。
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摘要:阐述了高频开关电源热设计的一般原则,着重分析了开关电源散热器的热结构设计。
关键词:高频开关电源;热设计;散热器1 引言电子产品对工作温度一般均有严格的要求。
电源设备内部过高的温升将会导致对温度敏感的半导体器件、电解电容等元器件的失效。
当温度超过一定值时,失效率呈指数规律增加。
有统计资料表明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%;温升50℃时的寿命只有温升为25℃时的1/6。
所以电子设备均会遇到控制整个机箱及内部元器件温升的要求,这就是电子设备的热设计。
而高频开关电源这一类拥有大功率发热器件的设备,温度更是影响其可靠性的最重要的因素,为此对整体的热设计有严格要求。
完整的热设计包括两方面:如何控制热源的发热量;如何将热源产生的热量散出去。
最终目的是如何将达到热平衡后的电子设备温度控制在允许范围以内。
2 发热控制设计开关电源中主要的发热元器件为半导体开关管(如MOSFET、IGBT、GTR、SCR等),大功率二极管(如超快恢复二极管、肖特基二极管等),高频变压器、滤波电感等磁性元件以及假负载等。
针对每一种发热元器件均有不同的控制发热量的方法。
2.1 减少功率开关的发热量开关管是高频开关电源中发热量较大的器件之一,减少它的发热量,不仅可以提高开关管自身的可靠性,而且也可以降低整机温度,提高整机效率和平均无故障时间(MTBF)。
开关管在正常工作时,呈开通、关断两种状态,所产生的损耗可细分成两种临界状态产生的损耗和导通状态产生的损耗。
其中导通状态的损耗由开关管本身的通态电阻决定。
可以通过选择低通态电阻的开关管来减少这种损耗。
MOSFET的通态电阻较IGBT的大,但它的工作频率高,因此仍是开关电源设计的首选器件。
现在IR公司新推出的IRL3713系列HEXFET(六角形场效应晶体管)功率MOSFET已将通态电阻做到3mΩ,从而使这些器件具有更低的传导损失、栅电荷和开关损耗。
美国APT公司也有类似的产品。
开通和关断两种临界状态的损耗也可通过选择开关速度更快、恢复时间更短的器件来减少。
但更为重要的则是通过设计更优的控制方式和缓冲技术来减少损耗,这种方法在开关频率越高时越能体现出优势来。
如各种软开关技术,能让开关管在零电压、零电流状态下开通或关断,从而大大减少了这两种状态产生的损耗。
而一些生产厂家从成本上考虑仍采用硬开关技术,则可以通过各种类型的缓冲技术来减少开关管的损耗,提高其可靠性。
2.2 减少功率二极管的发热量高频开关电源中,功率二极管的应用有多处,所选用的种类也不同。
对于将输入50Hz交流电整流成直流电的功率二极管以及缓冲电路中的快恢复二极管,一般情况下均不会有更优的控制技术来减少损耗,只能通过选择高品质的器件,如采用导通压降更低的肖特基二极管或关断速度更快且软恢复的超快恢复二极管,来减少损耗,降低发热量。
高频变压器二次侧的整流电路还可以采用同步整流方式,进一步减少整流压降损耗和发热量,但它们均会增加成本。
所以生产厂家如何掌握性能与成本之间的平衡,达到性价比最高是个很值得研究的问题。
2.3 减少高频变压器与滤波电感等磁性元件的发热高频开关电源中不可缺少地应用了各种磁性元件,如滤波器中的扼流圈、储能滤波电感,隔离型的电源还有高频变压器。
它们在工作中会产生或多或少的铜损、铁损,这些损耗以发热的方式散发出来。
尤其是电感和变压器,线圈中所流的高频电流由于趋肤效应的影响,会使铜损成倍增加,这样电感、变压器所产生的损耗成为不可忽视的一部分。
因此在设计上要采用多股细漆包线并联缠绕,或采用宽而薄的铜片缠绕,以降低趋肤效应造成的影响。
磁芯一般选用高品质铁氧体材质,如日本生产的TDK磁性材料。
型号的选择上要留有一定的余量,防止出现磁饱和。
2.4 减少假负载的发热量大功率开关电源为避免空载状态引起的电压升高,往往设有假负载——大功率电阻,带有源PFC单元的电源更是如此。
开关电源工作时,假负载要通过少量电流,不但会降低开关电源的效率,而且其发热量也是影响整机热稳定性的因素。
假负载在印制板(PCB)上的位置往往与输出滤波用的电解电容靠得很近,而电解电容对温度极为敏感。
因此很有必要降低假负载的发热量。
比较可行的办法是将假负载设计成阻抗可变方式。
通过对开关电源输出电流的检测来控制假负载阻抗的大小,当电源处于正常负载时,假负载退出消耗电流状态;空载时,假负载消耗电流最大。
这样既不会影响电源空载时的稳定性,也不会降低电源的效率和产生大量不必要的热量。
3 散热设计3.1 散热的基本方式及其计算方法散热有三种基本方式:热传导、对流换热和热辐射。
1)热传导靠物体直接接触或物体内部各部分之间发生的传热即是热传导。
其机理是不同温度的物体或物体不同温度的各部分之间、分子动能的相互传递。
热传导与电流的概念非常类似,热量总是从温度高的地方传导到温度低的地方,热传导过程中有热阻存在如同电流流动过程中有电阻一样。
其热流量Φ=[W],式中R t为热阻,τ为温度差。
而热阻R t=[K/W],式中δ为导体厚度,λ为热导率,A为导体截面积。
这样,在开关电源设计中,可以由发热源的耗散功率,求出温升τ=ΦR t。
由于实际应用中,热流量从热源出发到达散热器往往要经过几种不同材料的热导体,即存在不同热阻的串联,在计算时,总热阻为多个热阻的和。
2)对流换热热量通过热传导的方式传给与它紧靠在一起的流体层,这层流体受热后,体积膨胀,密度变小,向上流动,周围的密度大的流体流过来填充,填充过来的流体吸热膨胀向上流动,如此循环,不断从发热元器件表面带走热量,这一过程称为对流换热。
对流换热的计算一般采用牛顿所提出的公式:Φ=αA(θ1-θ2)[W],其中A为与流体接触的壁面面积[m2],α为对流换热系数,θ1为壁面温度[K],θ2为流体平均温度[K]。
由此可见,热流量Φ与对流换热系数α,截面积A及固体表面与流体的温度差(θ1-θ2)的乘积成正比。
对流换热是一种复杂的热传递过程,它不仅决定于热的过程,而且决定于气体的动力学过程。
简单地说,影响对流换热的因素有两个方面:(1)流体的物理性质,如密度、粘度、膨胀系数、热导率、比热等;(2)流体的流动情况,是自然对流还是强迫对流,是层流还是紊流。
因为层流时,热传递主要依靠互不相干的流层之间导热;而紊流时,则在紧贴壁面的层流底层之外,流体产生漩涡加强了热传递作用。
一般而言,在其它条件相同情况下,紊流的换热系数比层流的换热系数大好几倍,甚至更多。
3)热辐射由于温差引起的电磁波传播称为热辐射。
它的过程比热传导和对流换热复杂得多。
它是将物体的一部分热能转换成电磁波的能量,通过能传递电磁波的介质如空气、真空等,向四周传播出去,当遇到其它物体时,则一部分被吸收再转化为热能,剩下的则被反射回来。
各种物体所散发出来的红外线,即是热辐射的一种。
在真空或空气中,物体辐射出去的辐射能力Φ,决定于物体的性质、表面状况(如颜色、粗糙度等)、表面积大小及表面温度等。
Φ=εσb A(T14-T24)其中σb为波尔兹曼常数,值为5.67×10-8,A为辐射表面积[m2],T为两物体表面的绝对温度[K],ε为表面黑度。
物体表面颜色越深,越粗糙,辐射能力越强。
3.2 开关电源中各发热源的主要散热方式开关电源中各发热源,如整流桥、功率开关管、快恢复二极管、磁性元件以及作为假负载的大功率电阻等,这些元器件所产生的热量必须设法散发出去,一般热设计所采用的散热方式主要是传导换热和对流换热。
即所有发热元器件均先固定在散热器上,热量通过热传导方式传递给散热器,散热器上的热量再通过对流换热的方式由空气带出机箱。
实际的散热情况为三种传热方式的综合,可以用牛顿公式来统一表达:Φ=KSτ,其中S为散热表面积,K为表面散热系数。
表面散热系数通常由试验确定,在一般的工程流体力学中有数据可查。
它把传热的三种形式全部统一起来了。
通过Φ=KSτ,我们可以在计算出耗散功率以后,根据允许温升τ来确定散热表面积S,并由此而确定所要选用的散热器。
这种计算对于提高开关电源的可靠性、功率密度、性价比等都有着重要意义。
在相当多的情况下,生产厂家为了降低电源模块的成本,往往采用通用型的散热器,这些散热器的设计并不一定非常合适。
对于特定的要求高可靠性的通信用高频开关电源来说,有针对性地设计专门的散热器就显得很重要。
例如新西兰的一种用于通信电源系统的整流模块Intergy R2948(48V/60A)单模块输出功率2900W,它所采用的风冷散热为前进风,斜上出风方式,其散热器为专门设计。
它最突出的特点是散热器上的散热片均呈一定的斜角,可将流过的空气导向斜上方,这种流向符合热空气由下往上流动的物理特性,这样在相同散热功率下,可以降低对空气流速的要求。
同时,散热片为铸铝磨砂外型,表面粗糙度大,这种外形在底流速的空气中,更容易使层流转变成紊流,进而提高换热系数。
综合这两种特性,可以大大提高散热器的散热效率,从而在相同功率输出和其它外界条件下,降低了对风扇转速的要求,如果再采取风扇随功率输出大小的无级调速,便可提高风扇的寿命。
而对整流模块来说,风扇的MTBF是所有元器件中最低的,一直都是制约整流模块提高MTBF的瓶颈,所以采取各种措施提高散热效率来延长风扇寿命就具有非常积极的意义。
原华为电气公司,现在的艾默生网络能源公司的部分产品也有类似设计,说明这种设计方法正被越来越多的电源厂家采用。
由于这种散热器需要定做,根据用户要求加工模具,故成本高一些,但对提高电源的可靠性还是相当有益的。
3变压器主要参数的计算3.1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=Up1Ton10-2/2BmAc=(150×16.67)10-2/(2×0.6×1×1×0.7)=29.77匝高频电源变压器磁芯的设计原理摘要:开关电源正向高频化发展,作为主变压器使用的软磁铁氧体磁芯,从材料性能、尺寸形状等均应作相应改进。
本文讨论了磁芯设计中应考虑的通过功率、性能因子、热阻系数等参数,并提出了降低材料高频损耗的微观设计方法。