高频变压器设计原理与实例
工程师实例为你讲解电源高频变压器的设计方法
工程师实例为你讲解电源高频变压器的设计方法
设计高频变压器是电源设计过程中的难点，下面以反馈式电流不连续电源高频变压器为例，向大家介绍一种电源高频变压器的设计方法。
设计目标：电源输入交流电压在180V~260V之间，频率为50Hz，输出电压为直流5V、14A，功率为70W，电源工作频率为30KHz。
设计步骤：
计算高频变压器初级峰值电流Ipp
由于是电流不连续性电源，当功率管导通时，电流会达到峰值，此值等于功率管的峰值电流。
由电感的电流和电压关系V=L*di/dt可知：
输入电压：Vin(min)=Lp*Ipp/Tc
取1/Tc=f/Dmax，则上式为：
Vin(min)=Lp*Ipp*f/Dmax
其中：V in：直流输入电压，V
Lp：高频变压器初级电感值，mH
Ipp：变压器初级峰值电流，A
Dmax：最大工作周期系数
f：电源工作频率，kHz
在电流不连续电源中，输出功率等于在工作频率下的每个周期内储存的能量，其为：
Pout=1/2*Lp*Ipp2*f
将其与电感电压相除可得：
Pout/Vin(min)=Lp*Ipp2*f*Dmax/(2*Lp*Ipp*f)
由此可得：。
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。
高频变压器工作原理
高频变压器工作原理高频变压器是一种常见的电力设备，广泛应用于电子电路、通信系统及其他各个领域。
它通过调整电压来实现电能的传输与转换。
本文将详细介绍高频变压器的工作原理，以及其在实际应用中的重要性。
一、高频变压器的基本结构与原理高频变压器主要由铁芯和绕组两部分组成。
根据绕组的数量和连接方式，它可以分为单绕组和多绕组两种类型。
1. 单绕组变压器单绕组变压器包含一个绕组，通过改变绕组的匝数比例来实现输入电压与输出电压之间的变压关系。
当输入电压施加在绕组上时，变压器的铁芯会产生磁通。
根据导线圈的长度和截面积，绕组上会有一定的电阻和电感。
当交流电通过绕组时，会引起电流的变化，从而在绕组上产生电磁感应。
2. 多绕组变压器多绕组变压器包含多个绕组，通常有一个或多个输入绕组和一个或多个输出绕组。
每个绕组都有自己的匝数和独立的电压传递。
多绕组变压器通常用于复杂的电路系统，如功率放大器和变频器。
在高频变压器中，铁芯的材料通常采用铁氧体或硅钢片。
这些材料具有低磁导率，能够有效地抑制铁芯中的涡流损耗。
二、高频变压器的工作原理高频变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律和电能守恒定律。
当输入电压施加在绕组上时，产生的交变磁场会引起绕组内部的电流变化。
这个变化的电流会进一步产生磁场，并在绕组之间传递。
高频变压器通过绕组间的磁耦合将输入电能转换为输出电能。
当输入电压为正弦波时，通过绕组的正弦电流将能量传递到铁芯中，产生交变磁通。
磁通的变化进一步诱导电动势，在输出绕组中生成输出电压。
变压器的输出电压与输入电压之间的关系由匝数比例决定。
当输出绕组的匝数少于输入绕组的匝数时，输出电压会增加；反之，输出电压会减小。
这种变压器通过改变绕组的匝数比例来调整电压，满足不同电路的需求。
三、高频变压器在实际应用中的重要性高频变压器在电力传输、电子设备和通信系统等领域具有广泛的应用。
在电力传输中，高频变压器用于将高电压输送到远距离，然后通过变压器将电能转换为适合家庭和工业需求的低电压。
高频变压器的设计
高频变压器制作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200k Hz。
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B s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B s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EI2 8来绕制本例中的脉冲变压器。
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与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围以。
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与假负载等。
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。
高频变压器设计范本
Corp：xxx Designer：xxx TEL：xxx Date：2010-2-26
变压器型号：xxxxxx VER： 2.0
CHE200-30GT1
NP8NP7NP6NP5NP4NP3
图1、变压器原理图
技术要求：
1、绕制要求紧密、均匀，不同绕组间要用绝缘胶带隔开(见图3)
2、NS2、NS3并绕，NP3~NP8并绕。
3、引出线要套高压铁氟龙套管，套管伸至边空内。
4、原副边耐压要求：各绕组-绕组之间及绕组-磁芯之间3000V AC/1分钟，要求无闪
烙，漏电流<1mA 。
(NP为原边绕组，NS为副边绕组)
5、磁芯型号：PC40
6、骨架：采用我司最新开模骨架：ETD34 (18+18PIN)
7、NP1绕组电感：3.5 mH±5%
8、漏感：<80 uH(1kHz，1V，短NP2~NP8、NS1~NS4，测NP1)
9、变压器要浸漆烘干并拔掉不用的引脚
10、变压器铁芯最外层加焊宽12mm的铜铂，并外包一层绝缘胶带。
请标示出第
1脚。
11、标明变压器型号和生产日期。
图2、变压器骨架引脚图(引脚朝下，俯视图)
1T 1T
1T 1T 1T 1T 1T
2T
绕组
绝缘胶带
边空档带
图3、内部绕线示意图
注： 1、各层之间的绝缘胶带必须要绕；（尤其NP1绕组层间绝缘胶带必须有）； 2、内层NP1绕60匝，最外层NP1绕38匝。
3、NP1、NP2均留边墙胶带。
请打样 10 PCS ，希望3月5日前完成。
谢谢合作！ 如有疑问，请电话联系。
高频变压器设计
高频变压器设计单端反激式开关电源中，高频变压器的设计是设计的核心。
高频变压器的磁芯一般用锰锌铁氧体，EE 型和EI 型，近年来，我国引进仿制了汤姆逊和TDK 公司技术开发出PC30,PC40高磁导率，高密度几个品种。
一、 计算公式单端反激式开关电源是以电感储能方式工作，反激式公式推导： 首先要计算出整流后的输入电压的最大值和最小值，如交流输入电压AC V （160~242V ），窄限范围；AC V （85~265V ），宽限范围。
整流后直流电压DC V =1.4*AC V （224~338V ）窄限范围；DC V =1.4AC V （119~371V ），宽限范围。
整流后直流纹波电压和整流桥压降一般取20V ，和滤波电容有关。
（1）初级峰值电流p I集电极电压上升率p in p cI V L t = (c t 电流从0上升到集电极电流峰值作用时间)取max1c ft D =min max**p p in L I f V D =公式中，min in V ： 是最低直流输入电压，V ； p L ：变压器初级电感量，H ；f ：开关频率，Hz ；输出功率等于存储在每个周期内的能量乘以工作频率。
21***2out p p P L I f =经进一步简化，就可以得到变压器初级电流峰值为min max2**outp c in P I I V D ==(2)初级电感量p L因为电感量*V S H I =(max D S f= ；1V*1S1mH=1A ) min max p L *in p V D I f=（3）关于最小占空比min D 和最大占空比max D最小占空比和最大占空比的设计可根据输入电压变化范围和负载情况合理决定，在输入电压比较高的情况下，如400VDC ，max D 可选0.25以下；在输入电压比较低的情况下，如110VDC , max D 可选0.45以下；max minin in V K V =；maxmin max max (1)*D D D K D =-+（4）磁芯的选择磁芯输出功率和磁芯截面积的经验关系式为(0.1~e A ≈对于磁芯EI16~EI40,系数一般按0.1~0.15计算。
高频变压器计算
高频变压器计算1. 引言高频变压器在电子领域中具有广泛的应用，尤其在通信、电力电子、医疗器械等领域中扮演着重要的角色。
在设计高频变压器时，正确的计算方法可以保证其性能和可靠性。
本文将介绍高频变压器计算的基本原理和方法。
2. 变压器的基本原理变压器是基于电磁现象工作的电子设备，它通过电流的变化在一个线圈中产生磁场，进而将磁场传递给另一个线圈，并在另一个线圈中产生电流。
根据电磁感应定律，当一个线圈的磁场变化时，另一个线圈中就会产生感应电动势。
变压器是根据线圈的匝数比来调整输出电压和电流的。
在高频变压器中，由于工作频率较高，需要更细致的计算方法。
3. 高频变压器的主要参数在高频变压器的设计中，需要考虑以下几个主要参数：3.1 匹配阻抗在高频电路中，要达到最大功率传输，输入和输出线圈的阻抗需要匹配。
当输入线圈的阻抗与输出线圈的阻抗相等时，能够实现最大功率传输效率。
因此，通过计算输入线圈和输出线圈的等效电阻，并进行匹配阻抗计算，可以得到最佳的转换效率。
3.2 磁芯选材高频变压器中磁芯的选材非常重要。
磁芯的材料应具有低磁滞、低损耗和高饱和磁感应强度等特性。
常用的磁芯材料有硅钢片、铁氧体、纳米晶等。
根据应用需求和工作频率的不同，选择适合的磁芯材料可以提高变压器的效率和稳定性。
3.3 匝数比计算变压器的匝数比决定了输出电压与输入电压之间的比例关系。
在高频变压器设计中，需要根据所需的输出电压和输入电压计算匝数比。
根据变压器的工作原理以及电压和匝数的关系，可以使用以下公式进行计算：匝数比 = 输出电压 / 输入电压3.4 磁链密度计算磁链密度是指磁场中磁感应强度的大小。
磁链密度的计算是为了保证变压器在工作时不出现过磁和饱和现象，从而提高变压器的性能和可靠性。
通过根据磁芯的特性和工作条件，计算磁链密度的大小，并进行合理的选择和优化。
4. 高频变压器计算实例以一个具体的高频变压器为例，假设输入电压为12V，输出电压为120V，工作频率为1MHz。