变压器的设计方法与技巧
变压器的设计方法与技巧
?变压器设计方法与技巧
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?一、设计2kVA以下的电源变压器及音频变压器
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?一些电子线路设计人员及电子、电工爱好者经常碰到设计好的变压器，绕制时却绕不下；另外，设计的变压器，在带足负载后，次级电压明显下降。还有一部分设计的变压器的性能良好，但成本较高而没有商业价值。笔者在这里谈谈变压器的设计方法与技巧。
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?●变压器截面积确定：
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?大家知道铁芯截面积是根据变压器总功率“P”确定的(A=1.25*SQRT(P)。在设计时，假定负载是恒定不变的，则其铁芯截面积通常可选取计算的理论值。如果其负载是变化比较大的，例如，音频、功放电源等变压器的截面积，则应适当大于理论计算值．这样才能保证有足够的功率输出能力(因为一旦截面积确定后，就不可能再选择功率余量了)。如何确定这些变压器的”P”值呢?应该计算出使用时负荷的最大功率。并且估算出某些变压器在使用中需
今天终于弄懂了PCB高速电路板设计的方法和技巧
[讨论]今天终于弄懂了PCB高速电路板设计的方法和技巧受益匪浅啊 电容, 最大功率, 技巧 高速电路设计技术阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，并且得到最大功率输出的一种工作状态。高速PCB布线时，为了防止信号的反射，要求线路的阻抗为50Ω。这是个大约的数字，一般规定同轴电缆基带50Ω，频带75Ω，对绞线则为100Ω，只是取整数而已，为了匹配方便。根据具体的电路分析采用并行AC端接，使用电阻和电容网络作为端接阻抗，端接电阻R要小于等于传输线阻抗Z0，电容C必须大于100pF，推荐使用0.1UF的多层陶瓷电容。电容有阻低频、通高频的作用，因此电阻R不是驱动源的直流负载，故这种端接方式无任何直流功耗。 串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁耦合对相邻的传输线产生不期望的电压噪声干扰。耦合分为容性耦合和感性耦合，过大的串扰可能引起电路的误触发，导致系统无法正常工作。根据串扰的一些特性，可以归纳出几种减小串扰的方法： 1、加大线间距，减小平行长度，必要时采用jog 方式布线。 2、高速信号线在满足条件的情况下，加入端接匹配可以减小或消除反射，从而减小串扰。 3、对于微带传输线和带状传输线，将走线高度限制在高于地线平面范围要求以内，可以显著减小串扰。 4、在布线空间允许的条件下，在串扰较严重的两条线之间插入一条地线，可以起到隔离的作用，从而减小串扰。传统的PCB设计由于缺乏高速分析和仿真指导，信号的质量无法得到保证，而且大部分问题必须等到制版测试后才能发现。这大大降低了设计的效率，提高了成本，在激烈的市场竞争下显然是不利的。于是针对高速PCB设计，业界人士提出了一种新的设计思路，成为“自上而下”的设计方法，经过多方面的方针分析和优化，避免了绝大部分可能产生的问题，节省了大量的时间，确保满足工程预算，产生高质量的印制板，避免繁琐而高耗的测试检错等。利用差分线传输数字信号就是高速数字电路中控制破坏信号完整性因素的一项有效措施。在印制电路板（PCB抄板）上的差分线，等效于工作在准TEM模的差分的微波集成传输线对。其中，位于PCB顶层或底层的差分线等效于耦合微带线，位于多层PCB内层的差分线，等效于宽边耦合带状线。数字信号在差分线上传输时是奇模传输方式，即正负两路信号的相位差是180，而噪声以共模的方式在一对差分线上耦合出现，在接受器中正负两路的电压或电流相减，从而可以获得信号消除共模噪声。而差分线对的低压幅或电流驱动输出实现了高速集成低功耗的要求。
最佳低频变压器设计方法
最佳低频变压器设计方法 热轧硅钢片选铁心型号和叠厚：比如E I型的，中部舌宽，叠厚每伏匝数：N0=4、510^5/BmQ0=4、510^5/(11000Q0) Bm：磁通密度极大值，10000～12000Gs一次匝数：N1=N0U1二次匝数：N2=N0U 21、0 61、06为补偿负载时的电压下降一次导线截面积： S1=I1/δ=P1/U1δ，δ：电流密度，可选2～3A/mm^2二次导线截面积：S2=I2/δ=P2/U2δ舌口32MM,厚34MM,E宽96MM,问功率,初级220,多少匝,线粗多少,次级51V 双组的,最大功率使用要多粗的线,告口是指＜EI型变压器铁芯截面积是指E片中间那一横（插入变压器骨架中间方口里的）的宽度即铁芯舌宽与插入变压器骨架方口里所有E片的总厚度即叠厚的乘积最简单的就是指变压器骨架中间方口的面积，变压器铁芯截面积是指线圈所套着的部分：舌宽叠厚＝截面积，单位：C㎡＞,第一种方法：计算方法：（1）变压器矽钢片截面：3、2CM*3、4CM*0、9=9、792CM^2(2)根据矽钢片截面计算变压器功率：P=S/K^2=(9、79/1、25)^2= 61、34瓦(取60瓦）（3）根据截面计算线圈每伏几匝： W=4、5*10^5/BmS=4、5*10^5/(10000*9、79)=4、6匝/伏（4）初级线圈匝数：220*4、6＝1012匝（5）初级线圈电流： 60W/220V=0、273A(6)初级线圈线径：d=0、715根号0、273＝0、
37(MM)（7）次级线圈匝数：2*（51*4、6*1、03）＝2*242（匝）（1、03是降压系素，双级51V=2*242匝）（8）次级线圈电流：60W/(2*51V)=0、59A(9)次级线径：d=0、715根号0、59＝0、55（MM)第二种方法：计算方法：E形铁芯以中间舌为计算舌宽的。计算公式：输出功率：P2＝UI考虑到变压器的损耗，初级功率：P1＝P2/η(其中η＝0、7～0、9，一般功率大的取大值)每伏匝数计算公式：N(每伏匝数)＝4、510(的5次方)/BS（B＝硅钢片导磁率，一般在8000～12000高斯，好的硅钢片选大值，反之取小值。S＝铁芯舌的面积，单位是平方CM）如硅钢片质量一般可选取10000高斯，那么可简化为：N＝45/S计算次级绕组圈数时，考虑变压器漏感和导线铜损，须增加5% 绕组余量。初级不用加余量。由电流求线径：I＝P/U (I＝A，P＝W，U＝V)以线径每平方 MM≈2、5～2、6A选取。第三种方法：计算方法首先要说明的是变压器的截面积是线圈所套住位置的截面积、如果你的铁心面积(线圈所套住位置)为32*34=1088mm2= 10、88cm2 我没有时间给你计算、你自己算、呵呵!给你个参考,希望对你有帮助:小型变压器的简易计算：1，求每伏匝数每伏匝数=55/铁心截面例如，你的铁心截面=3、5╳1、6=5、6平方厘米故，每伏匝数=55/5、6=9、8匝2，求线圈匝数初级线圈 n1=220╳9、8=2156匝次级线圈n2=8╳9、8╳1、05= 82、32 可取为82匝次级线圈匝数计算中的1、05是考虑有负荷时的压降3，求导线直径你未说明你要求输出多少伏的电流是
(整理)反激式开关电源变压器设计原理.
反激式开关电源变压器设计原理 (Flyback Transformer Design Theory) 第一节. 概述. 反激式(Flyback)转换器又称单端反激式或"Buck-Boost"转换器.因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名.离线型反激式转换器原理图如图. 一、反激式转换器的优点有: 1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求. 2. 转换效率高,损失小. 3. 变压器匝数比值较小. 4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求. 二、反激式转换器的缺点有: 1. 输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下. 2. 转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大. 3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂. 第二节. 工作原理 在图1所示隔离反驰式转换器(The isolated flyback converter)中, 变压器" T "有隔离与扼流之双重作用.因此" T "又称为Transformer- choke.电路的工作原理如下: 当开关晶体管 Tr ton时,变压器初级Np有电流 Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp / 2).由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律 : (e = -N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通.反激式转换器之稳态波形如图2. 由图可知,导通时间 ton的大小将决定Ip、Vce的幅值: Vce max = VIN / 1-Dmax VIN: 输入直流电压 ; Dmax : 最大工作周期 Dmax = ton / T 由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的Dmax,也就是Dmax＜0.5,在实际应用中通常取Dmax = 0.4,以限制Vcemax ≦ 2.2VIN. 开关管Tr on时的集电极工作电流Ie,也就是原边峰值电流Ip 为: Ic = Ip = IL / n. 因IL = Io,故当Io一定时,匝比 n的大小即决定了Ic 的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数相等 NpIp = NsIs而导出. Ip 亦可用下列方法表示: Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax) η: 转换器的效率 公式导出如下: 输出功率 : Po = LIp2η / 2T
高频变压器的设计
高频变压器的设计 高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但Bs值比较小，常使用在开关电源中。 高频变压器的设计通常采用两种方法[3]：第一种是先求出磁芯窗口面积AW与磁芯有效截面积Ae的乘积AP（AP=AW×Ae，称磁芯面积乘积），根据AP值，查表找出所需磁性材料之编号；第二种是先求出几何参数，查表找出磁芯编号，再进行设计。 注意： 1）设计中，在最大输出功率时，磁芯中的磁感应强度不应达到饱和，以免在大信号时产生失真。 2）在瞬变过程中，高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡，使损耗增加，严重时会造成开关管损坏。同时，输出绕组匝数多，层数多时，应考虑分布电容的影响，降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的，应根据不同的工作要求，保证合适的电容和电感。 单片开关电源高频变压器的设计要点 高频变压器是单片开关电源的核心部件，鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性，为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法，可供高频变压器设计人员参考。 单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点，能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994～2001年，国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多种系列的单片开关电源产品，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。 高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件，单片开关电源中高频变压器性能的优劣，不仅对电源效率有较大的影响，而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性（EMC）。为此，一个高效率高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。 高频变压器的直流损耗是由线圈的铜损耗造成的。为提高效率，应尽量选择较粗的导线，并取电流密度J=4～10A／mm2。 高频变压器的交流损耗是由高频电流的趋肤效应以及磁芯的损耗引起的。高频电流通过导线时总是趋向于从表面流过，这会使导线的有效流通面积减小，并使导线的交流等效阻抗远高于铜电阻。高频电流对导体的穿透能力与开关频率的平方根成反比，为减小交流铜阻抗，导线半径不得超过高频电流可达深度的2倍。可供选用的导线线径与开关频率的关系曲线如图1所示。举例说明，当f=100kHz时，导线直径理论上可取φ0.4mm。但为了减小趋肤效应，实际可用更细的导线多股并绕，而不用一根粗导线绕制。 在设计高频变压器时必须把漏感减至最小。因为漏感愈大，产生的尖峰电压幅度愈高，漏极钳位电路的损耗就愈大，这必然导致电源效率降低。对于一个符合绝缘及安全性标准的高频变压器，其漏感量应为次级开路时初级电感量的1％～3％。要想达到1％以下的指标，在制造工艺上将难于实现。减小漏感时可采取以下措施：o减小初级绕组的匝数NP； o增大绕组的宽度（例如选EE型磁芯，以增加骨架宽度b）；
1000W以下小型电源变压器的四种绕制方法
1000W以下小型电源变压器的 四种绕制方法 江苏省泗阳县李口中学沈正中 一、电源变压器绕制 方法一：已知变压器铁芯截面积
注：经桥式整流电容滤波后的电压约是原变压器次级电压的 1.4倍。 方法二：制作一定功率的变压器 1.求铁芯面积 铁芯截面积S＝是被线圈套着部位铁芯的截面积，单位：cm2，P为输出功率，单位：W )； 2.求线圈匝数 铁芯的磁感应强度可取（7000-10000Gs），通常取8000Gs,每伏匝数T＝450000/（8000×铁芯截面积S）； 3.求导线直径 同方法一。 例如：制作功率为20W的变压器，输出电压50V。 1.求铁芯面积 铁芯截面积S＝＝1.25×20＝1.25×4.472≈5.6 cm2 2.求线圈匝数（磁感应强度取8200高斯） 每伏匝数T＝450000/（8000×S）＝450000/（8200×5.6）≈9.8匝
注：下表磁感应强度B取9600 Gs 20 5.6 8.4 0.2 1848 484
例如：制作功率为20W的变压器，输出电压50V。 查上表，根据表中红色一行数据进行绕制即可。 方法四：利用图表数据制作变压器（2） 也可利用下面的“图1或图2”来计算。 如：设计一个30瓦的变压器，铁芯面积可直接从图中刻度线上得到6.8㎝2； 如果采用比较 好的铁芯片， 磁通密度可取 10000高斯， 在磁通密度的 刻度线上找到 10000Gs这个 点；在变压器 电功率的刻度 线上找到30 瓦这个点，连 接这两点，交 每伏匝数刻度 线于6.7，也就 是说每伏应该 绕6.7匝。 另外，导线的 直径可以根据 各个线圈使用 的电流，从图 中的刻度线上图1
反激式开关电源变压器的设计方法
反激式开关电源变压器的设计方法 1引言 在开关电源各类拓扑结构中，反激式开关电源以其小体积、低成本的优势，广泛应用在高电压、小功率的场合。反激式开关电源设计的关键在于其变压器的设计。由于反激变压器可以工作在断续电流（DCM ）和连续电流（CCM ）两种模式，因此增加了设计的复杂性。本文考虑到了两种工作模式下的差异，详细介绍了反激变压器的设计方法和步骤。 2基本原理 R 1 V o 图1 反激变换器原理图 反激变压器实际上是一个耦合电感，首先要存储能量，然后再将磁能转化为电能传输出去[1]。如图1所示，当开关管r T 导通时，输入电压i V 加在变压器初级线圈上。由于初级与次级同名端相反，次级二极管1D 截止，能量储存在初级线圈中，初级电流线性上升，变压器作为电感运行。当r T 关断时，励磁电感的电流使初级和次级绕组电压反向，1D 导通，储存在线圈中的能量传递给负载。按照电感线圈中电流的特点，可分为断续电流模式（DCM ）和连续电流模式（CCM ）。电流波形如图2所示。
初级 次级 初级 次级 I p2I p1I s2 I s1 I p2 I p1 I s2 I s1 DCM CCM 图2 DCM 和CCM 电流波形 DCM 为完全能量转换，在开关管开通时，初级电流从零开始逐渐增加，开关管关断期间，次级电流逐渐下降到零。 CCM 为不完全能量转换，开关管开通时，初级电流有前沿阶梯，开关管关断期间，次级电流为阶梯上叠加的衰减三角波。 3设计步骤 （1）各项参数的确定 反激式开关电源变压器的设计中涉及到很多参数，因此在计算之前必须要明确已知量和未知量。 已知参数一般由电源的设计要求和特点来确定，包括：直流输入电压i V （i min i i max V V V ≤≤），输出电压o V ，输出功率o P ，效率o i P = P η，工作频率1 f=T 。 未知量即所要求的参数包括：磁芯型号，初级线圈匝数p N ，次级线圈匝数s N ，初级导线直径p d ，次级导线直径s d ，气隙长度g l 。 另外，为了能够对未知参数进行求解，我们还必须要指定开关管的耐压值或开关的最大占空比。本文中，以规定满载和最小输入电压条件下最大占空比为 max D 来进行后续的计算。 为简化计算公式，本文中忽略开关管及二极管导通压降。
初中物理电路设计的解题技巧.学生版
电路设计的解题技巧 知识互联网 思路导航 电路设计的解题技巧 1.先排布用电器连接关系和位置 1)单一用电器 2)两个用电器 要判断串联还是并联的关系, 方法如下： a)串联：要求同时工作、同时不工作; 而且一个不工作, 另一个也不能工作. b)并联：两个用电器可以独立工作, 互不影响. 3)三个或者三个以上的用电器 a)判断串联还是并联的关系, 方法见上. b)判断用电器在支路上还是干路上：若此用电器不工作其他用电器都不能工作的话, 这 个用电器在干路上; 若此用电器不工作的时候, 其他用电器仍可以工作的, 这个用 电器在支路上.
2. 再排布开关的位置和连接关系 1) 判断支路开关还是干路开关 a) 若开关断开, 干路、支路所有用电器都不工作了, 说明是干路开关. b) 若开关可以单独控制其中某一个用电器, 对其他用电器没有影响, 说明是支路开关. 2) 判断多个开关之间是串联还是并联 a) 开关串联：多条件同时满足(一个条件就是一个开关), 也叫“一票否决制”. b) 开关并联：只要满足任何一个条件, 也叫“一票通过制”. 3) 单刀多掷开关、双刀双掷开关 【例1】 下列文具中, 通常情况下属于绝缘体的是( ) A ．铅笔芯 B ．塑料笔杆 C ．金属小刀 D ．不锈钢尺 【例2】 下列物体通常情况下都属于绝缘体的一组是( ) A ．汽油和盐水 B ．塑料和陶瓷 C ．人体和大地 D ．黄铜和石墨 例题精讲 模块一 电荷与电流的形成
【例3】定向移动形成电流. 物理学中规定定向移动的方向为电流的方向. 【例4】判断: 1. 闭合的电路中有电流, 就一定有正电荷发生定向移动( ) 2. 只有正电荷定向移动才能形成电流( ) 3. 金属导体中的电流是自由电子定向移动形成的( ) 4. 金属导体中的电流方向与自由电子定向移动方向相反( ) 5. 如果正负电荷同时做定向移动, 则不会形成电流( ) 【例5】电源是将能转化成能的装置; 用电器是将能转化成能的装置. 【例6】如图甲为一实物电路连接图, 如图乙是某同学所画出其对应的电路图, 正确的是( ) 【例7】只改动一根导线, 让两盏灯并联发光. 例题精讲 模块二电路识别 L1 S S L1 L2S L1 L2 S S L1 + - L2 A B C D 图甲图乙
最佳低频变压器设计方法
二次容量：P2=U2I2(VA)，如有几个二次线圈，求其和 一次容量：P1=P2/η，η：效率，0.7～0.9 铁心净截面积：Q0=K0√P1=1.25√P1 用变压器硅钢片 铁心毛截面积：Q0’=Q0/k=Q0/0.93 热轧硅钢片 选铁心型号和叠厚：比如E I型的，中部舌宽，叠厚 每伏匝数：N0=4.5×10^5/BmQ0=4.5×10^5/(11000Q0) Bm：磁通密度极大值，10000～12000Gs 一次匝数：N1=N0U1 二次匝数：N2=N0×U2×1.06 1.06为补偿负载时的电压下降 一次导线截面积：S1=I1/δ=P1/U1δ，δ：电流密度，可选2～3A/mm^2 二次导线截面积：S2=I2/δ=P2/U2δ 舌口32MM,厚34MM,E宽96MM,问功率,初级220,多少匝,线粗多少,次级51V 双组的,最大功率使用要多粗的线,告口是指＜EI型变压器铁芯截面积是指E片中间那一横（插入变压器骨架中间方口里的）的宽度即铁芯舌宽与插入变压器骨架方口里所有E片的总厚度即叠厚的乘积最简单的就是指变压器骨架中间方口的面积，变压器铁芯截面积是指线圈所套着的部分：舌宽×叠厚＝截面积，单位：C㎡＞, 第一种方法：计算方法： （1）变压器矽钢片截面：3.2CM*3.4CM*0.9=9.792CM^2 (2)根据矽钢片截面计算变压器功率：P=S/K^2=(9.79/1.25)^2=61.34瓦(取60瓦） （3）根据截面计算线圈每伏几匝：W=4.5*10^5/BmS=4.5*10^5/(10000*9.79)=4.6匝/伏（4）初级线圈匝数：220*4.6＝1012匝 （5）初级线圈电流：60W/220V=0.273A (6)初级线圈线径：d=0.715根号0.273＝0.37(MM) （7）次级线圈匝数：2*（51*4.6*1.03）＝2*242（匝） （1.03是降压系素，双级51V=2*242匝） （8）次级线圈电流：60W/(2*51V)=0.59A (9)次级线径：d=0.715根号0.59＝0.55（MM) 第二种方法：计算方法： E形铁芯以中间舌为计算舌宽的。计算公式：输出功率：P2＝UI 考虑到变压器的损耗，初级功率：P1＝P2/η(其中η＝0.7～0.9，一般功率大的取大值) 每伏匝数计算公式：N(每伏匝数)＝4.5×10(的5次方)/B×S（B＝硅钢片导磁率，一般在8000～12000高斯，好的硅钢片选大值，反之取小值。S＝铁芯舌的面积，单位是平方CM）如硅钢片质量一般可选取10000高斯，那么可简化为： N＝45/S 计算次级绕组圈数时，考虑变压器漏感和导线铜损，须增加5% 绕组余量。初级不用加余量。 由电流求线径：I＝P/U (I＝A，P＝W，U＝V) 以线径每平方MM≈2.5～2.6A选取。 第三种方法：计算方法
CCM反激变压器设计
连续电流模式反激变压器的设计 Design of Flyback Transformer with Continuing Current Model 作者：深圳市核达中远通电源技术有限公司- 万必明 摘要:本文首先介绍了反激变换器(Flyback Converter)的工作原理,然后重点介绍一种连续电流模式反激变压器的设计方法以及多路输出各次级电流有效值的计算. 关键词:连续电流模式(不完全能量传递方式)、不连续电流模式(完全能量传递方式)、有效值、峰值. Keywords: Continuing Current Model、Discontinuing Current Model、virtual value 、peak value. 一.序言 反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计.
二.反激式变换器(Flyback Converter)的工作原理 1).反激式变换器的电路结构如图一. 2).当开关管Q1导通时,其等效电路如图二(a)及在导通时初级电流连续时的波形,磁化曲线如图二(b). 图一 图二(a)
高频变压的设计方法
高频链中高频变压器的分析与设计 文章作者：四川成都西南交通大学龙海峰郭世明江苏南京国电南京自动化股份有限公司呙道静 文章类型：设计应用文章加入时间：2004年9月6日14:54 文章出处：电源技术应用 摘要：高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体 积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。叙述了高频变压器的设计过程。 实验结果证明该设计满足要求。 关键词：高频链；高频变压器；逆变器 引言 MESPELAGE于1977年提出了高频链逆变技术的新概念[1]。高频链逆变技术与常规的逆变技术最 大的不同，在于利用高频变压器实现了输入与输出的电气隔离，减小了变压器的体积和重量。近年来， 高频链技术引起人们越来越多的兴趣。 1 概述 图1是传统的逆变器框图。其缺点是采用了笨重庞大的工频变压器和滤波电感，导致效率低，噪 音大，可靠性差。另外，谐波含量大，波形畸变严重，与要求的优质正弦波相差甚远。
图2所示为电压源高频链逆变器的框图，该方案是当今研究的最先进方案[2]，也是本文中采用的方案。采用此方案有其一系列的优点，诸如，以小型的高频变压器替代工频变压器；只有两级功率变换；正弦波质量高；控制灵活等。高频变压器是高频链的核心部件，肩负着隔离和传输功率的重任，其性能好坏直接决定逆变器的性能好坏。不合格的变压器温升高，效率低，漏感严重，输出波形畸变大，直接影响电路的稳定性和可靠性，甚至损坏开关器件，导致实验失败。 2 高频变压器的设计 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。各种磁芯物理性能及价格比如表1所列。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但Bs值比较小，常使用在开关电源中。本文采用的就是铁氧体材料。 表1 各种磁芯特性比较表
反激变压器设计实例(二)
反激变压器设计实例（二） 目录 反激变压器设计实例（二） (1) 导论 (1) 一．自跟踪电压抑制 (2) 2. 反激变换器“缓冲”电路 (4) 3. 选择反击变换器功率元件 (5) 3.1 输入整流器和电容器 (5) 3.2 原边开关晶体管 (5) 3.3 副边整流二极管 (5) 3.4 输出电容 (6) 4. 电路搭接和输出结果 (6) 总结 (7) 导论 前面第一节已经将反激变换器的变压器具体参数计算出来，这里整个反激电路最核心的部件已经确定，我们可以利用saber建立电路拓扑，由saber得出最初的输出参数结果。首先进行开环控制，输出电容随便输出一个值（由于C1作为输出储能单元，其容值估算应考虑到输出的伏秒，也有人用1~2uF/W进行大概估算），这里选取1000uF作为输出电容。初始设计中的输出要求12V/3A，故负载选择4欧姆电阻，对于5V/10A的输出，通过调节负载和占空比可以达到。由实际测量可得，1mm线径的平均电感和电阻值分别为6uH/匝和2.6mΩ/匝，寄生电感通常为5%，由于副边匝数较少，可不考虑寄生电感，所以原边寄生电感为27uH，电阻为11.57mΩ，最终结果如图1所示。
图1.反激电路主拓扑 图2.开关管电压、输出电压、输出电流 首先由输出情况可以看出，变压器的设计还是满足要求的。查看图2中开关管电压曲线可以看出，其开关应力过高，不做处理会导致开关管导通瞬间由于高压而击穿。 在反激变换器中，有两个主要原因会引起高开关应力。这两个原因都与晶体管自带感性负载关断特性有关。最明显的影响是由于变压器漏感的存在，集电极电压在关断边沿会产生过电压。其次，不是很明显的影响是如果没有采用负载线整形技术，开关关断期间会出现很高的二次测击穿应力。 一．自跟踪电压抑制 当警惕管所在电路中带感性或变压器负载，在晶体管关断时，由于有能量存储在电感或变压器漏感的磁场中，在其集电极将会产生高压。 在反激变换器中，储存在变压器中的大部分能量在反激期间将会传递到副边。可是由于漏感的存在，在反激期间开始时，除非采用一定形式的电压抑制，集电极电压会有增加的趋势。在图3中，变压器漏感、输出电容电感和副边电路的回路电感集中为L TL，并折算到变压器原边与原边主电感L p相串联。 考虑在关断后紧接着导通这个动作，在此期间T1原边绕组中已建立电流。当晶体管Q关断
印制电路板手工制作方法与技巧
印制电路板手工制作方法与技巧 印制电路板（PCB板）是电子制作的必备材料，既起到元器件的固定安装作用，又起到元器件相互之间的电路连接作用，也就是说只要有元器件就一定需要PCB板，而PCB板不可能从市场上直接选购，一定要根据电子制作（电子产品）的不同需要单独生产制作。产品生产中的PCB板通常要委托专业生产厂家制作，但我们在科研、产品试制、业余制作、学生的毕设、课设大赛、创新制作等环节中只需一两块PCB板时，委托专业厂家制作，不仅时间长（一周左右或更长），费用高（百元以上），而且不便随时修改。电子制作中如何用最短时间（几十分钟）、最少费用（每平方厘米几分钱）、最简单的办法（一学就会）加工制作出精美的PCB板呢？下面向读者介绍几种简便易行的方法。 PCB板分单面板、双面板、多层板几种，在业余条件下只能实现单面和双面板印制板的制作。制作通常要经过如下几个环节： 设计准备覆铜板转移图形腐蚀钻孔表面处理 一、设计 把电路原理图设计成印制电路布线图，可在计算机上通过多种PCB设计软件实现。简单电路如可直接用手工布线完成，具体操作方法、要求、技巧等内容将在今后文章中详细介绍。 二、准备覆铜板 覆铜板是制作PCB板的材料，分单面覆铜板和双面覆铜板，铜箔板（厚度有18um、35um、55um和70um几种）通过专用胶热压到PCB基板上（基板厚度有0.2、0.5….1、1.6等几种规格），如图1所示。 制作中PCB板厚度根据制作需求选择，常用规格为1.6nm,铜箔厚度尽量选择薄的覆铜板，这样腐蚀速度快、侧蚀少，适合高精度PCB板的制作。覆铜板外形尺寸的大小与形状完全根据制作需求而定，可用剪板机、剪刀、锯等工具实现。 三、转印图形（或描绘） 将设计好的PCB布线图（包括焊盘与导线）转印（或描绘）到覆铜板上。本环节要求线条清晰、无断线、无砂眼、无短接，且耐水洗、抗腐蚀。 方法一：手工描绘法 （1）将设计好的PCB图按1:1画好，然后通过复写纸印到覆铜板上。
如何选择变压器：容量计算方法
电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠与经济有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中一个主要问题。 如何选择变压器？ 选用配电变压器时，如果把容量选择过大，就会形成“大马拉小车”的现象。不仅增加了设备投资，而且还会使变压器长期处于空载状态，使无功损失增加。 如果变压器容量选择过小，将会使变压器长期处与过负荷状态。易烧毁变压器。依据“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。 配电变压器的负载率在0.5～0.6之间效率最高，此时变压器的容量称为经济容量。如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。 对于仅向排灌等动力负载供电的专用变压器，一般可按异步电动机铭牌功率的1.2倍选用变压器的容量。 一般电动机的启动电流是额定电流的4~7倍，变压器应能承受住这种冲击，直接启动的电动机中最大的一台的容量，一般不应超过变压器容量的30%左右。 应当指出的是：排灌专用变压器一般不应接入其他负荷，以便在非排灌期及时停运，减少电能损失。 对于供电照明、农副业产品加工等综合用电变压器容量的选择，要考虑用电设备的同时功率，可按实际可能出现的最大负荷的1.25倍选用变压器的容量。 根据农村电网用户分散、负荷密度小、负荷季节性和间隙性强等特点，可采用调容量变压器。调容量变压器是一种可以根据负荷大小进行无负荷调整容量的变压器，它适宜于负荷季节性变化明显的地点使用。 对于变电所或用电负荷较大的工矿企业，一般采用母子变压器供电方式，其中一台（母变压器）按最大负荷配置，另一台（子变压器）按低负荷状态选择，就可以大大提高配电变压器利用率，降低配电变压器的空载损耗。 针对农村中某些配变一年中除了少量高峰用电负荷外，长时间处于低负荷运行状态实际情况，对有条件的用户，也可采用母子变或变压器并列运行的供电方式。在负荷变化较大时，根据电能损耗最低的原则，投入不同容量的变压器。 变压器的容量是个功率单位（视在功率），用AV（伏安）或KVA（千伏安）表示。 它是交流电压和交流电流有效值的乘积，计算公式S=UI。变压器额定容量的大小会在其的铭牌上标明。
反激变压器绕制详解
反激式开关电源变压器的设计（小生我的办法，见笑） 反激式变压器是反激开关电源的核心，它决定了反激变换器一系列的重要参数，如占空比D，最大峰值电流，设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其的发热尽量小，对器件的磨损也尽量小。同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源的性能会有很大下降，如损耗会加大，最大输出功率也会有下降，下面我系统的说一下我算变压器的方法。 算变压器，就是要先选定一个工作点，在这个工作点上算，这个是最苛刻的一个点，这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265V，输出5V，2A 的电源，开关频率是100KHZ。 第一步就是选定原边感应电压VOR，这个值是由自己来设定的，这个值就决定 了电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电压，是这样的，这要从下面看起，慢慢的来， 这是一个典型的单端反激式开关电源，大家再熟悉不过了，来分析一下一个工作周期，当开关管开通的时候，原边相当于一个电感，电感两端加上电压，其电流值不会突变，而线性的上升，有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压，开关开通时间，和原边电感量．在开关管关断的时候，原边电感放电，电感电流又会下降，同样要尊守上面的公式定律，此时有下降了的Ｉ=VOR*toff/L,这三项分别是原边感应电压，即放电电压，开关管关断时间，和电感量．在经过一个周期后，原边电感电流的值会回到原来，不可能会变，所以，有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,，上升了的，等于下降了的，懂吗，好懂吧，上式中可以用Ｄ来代替ＴＯＮ，用１－Ｄ来代替ＴOOF，移项可得，D=VOR/（VOR+VS）。此即是最大占空比了。比如说我设计的这个，我选定感应电压为80V，VS为90V ，则D=80/（*80+90）=0.47 第二步,确实原边电流波形的参数. 原边电流波形有三个参数,平均电流,有效值电流,峰值电流.,首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示,画的不好,但不要笑啊.这是一个梯形波横向表示时间,纵向表示电流大小,这个波形有三个值,一是平均值,二是有效值,三是其峰值,平均值就是把这个波形的面积再除以其时间.如下面那一条横线所示,首先要确定这个值，这个值是这样算的，电流平均值=输出功率/效率*VS，因为输出功率乘以效率就是输入功率，然后输入功率再除以输入电压
PCB设计电路中的布线方法和技巧
PCB设计电路中的布线方法和技巧 PCB又被称为印刷电路板（Printed Circuit Board），它可以实现电子元器件间的线路连接和功能实现，也是电源电路设计中重要的组成部分。 多层板布线： 高频电路往往集成度较高，布线密度大，采用多层板既是布线所必须，也是降低干扰的有效手段。在PCB Layout阶段，合理的选择一定层数的印制板尺寸，能充分利用中间层来设置屏蔽，更好地实现就近接地，并有效地降低寄生电感和缩短信号的传输长度，同时还能大幅度地降低信号的交叉干扰等，所有这些方法都对高频电路的可靠性有利。同种材料时，四层板要比双面板的噪声低20dB。但是，同时也存在一个问题，PCB半层数越高，制造工艺越复杂，单位成本也就越高，这就要求在进行PCB Layout时，除了选择合适的层数的PCB板，还需要进行合理的元器件布局规划，并采用正确的布线规则来完成设计。 1、高速电子器件管脚间的引线弯折越少越好 高频电路布线的引线最好采用全直线，需要转折，可用45度折线或者圆弧转折，这种要求在低频电路中仅仅用于提高铜箔的固着强度，而在高频电路中，满足这一要求却可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦合。 2、高频电路器件管脚间的引线层间交替越少越好 所谓“引线的层间交替越少越好”是指元件连接过程中所用的过孔（Via）越少越好。一个过孔可带来约0.5pF的分布电容，减少过孔数能显着提高速度和减少数据出错的可能性。 3、高频电路器件管脚间的引线越短越好 信号的辐射强度是和信号线的走线长度成正比的，高频的信号引线越长，它就越容易耦合到靠近它的元器件上去，所以对于诸如信号的时钟、晶振、DDR的数据、LVDS线、USB 线、HDMI线等高频信号线都是要求尽可能的走线越短越好。 4、注意信号线近距离平行走线引入的“串扰” 高频电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“串扰”，串扰是指没有直接连接的
变压器功率计算方法
0.65和0.8的系数来自实用电工速算口诀 已知变压器容量，求其各电压等级侧额定电流 口诀 a ： 容量除以电压值，其商乘六除以十。 说明：适用于任何电压等级。 在日常工作中，有些电工只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀： 容量系数相乘求。 已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体（俗称保险丝）的电流值。 口诀 b ： 配变高压熔断体，容量电压相比求。 配变低压熔断体，容量乘9除以5。 说明： 正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。这是电工经常碰到和要解决的问题。 已知三相电动机容量，求其额定电流 口诀（c）：容量除以千伏数，商乘系数点七六。 说明： （1）口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数”显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数0.76，所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、380、660、3.6kV电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化，省去了容量除以千伏数，商数再乘系数0.76。 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。 高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 （2）口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。 （3）口诀c 中系数0.76是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为0.85，效率不0.9，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。 （4）运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时，先用电动机配接电源电压0.38kV数去除0.76、商数2去乘容量（kW）数。若遇容量较大的6kV电动机，容量kW数又恰是6kV数的倍数，则容量除以千伏数，商数乘以0.76系数。 （5）误差。由口诀c 中系数0.76是取电动机功率因数为0.85、效率为0.9而算得，这样计算不同功率因数、效率的电动机额定电流就存在误差。由口诀c 推
电路设计方法与技巧 (2)
电路设计方法与技巧 根据题目条件或要求设计出合理的电路，是初中物理中的一个重点与难点问题。解决这类问题的时一定要抓住外部连接情况及对应现象，逐步画出可能的电路结构，最后综合考虑找到满足题中所有现象的电路，得出符合题意的答案。解决此类问题的关键是：（1）先根据条件判断用电器的连接关系，确定开关的作用；（2）然后根据开关是否控制某个用电器，判断开关的位置，既要注意到开关对某个电路的影响，又要注意到对整体的影响。 题1．有一商品仓库，后门进货、前门取货，现有红绿两只灯泡和一个电铃、一个电池组、两个开关，还有若干条导线。请你为仓库值班人员设计一个电路：电铃响同时红灯亮，表示取货人在前门按开关；电铃响同时绿灯亮，表示送货人在后门按开关。要求在方框内画出设计的电路图。图中要标明红灯、绿灯及对应的前门、后门的开关。 解析：根据题意可知：1．绿灯与红灯的工作情况互不影响，各自均可独立工作，可知这两盏灯应该是并联的；2．前门开关与红灯在一支路上，后门开关与绿灯在另一支路上；3．无论红灯亮或是绿灯亮时，电铃均响，可知电铃应该在干路上。综合以上信息，设计电路图如图1如示。 题2．某控制电路的一个封闭部件上有A、B、C三个接线柱和灯泡、电铃各一只，如图2所示。（1）用导线连接A、C时，灯亮铃不响：（2）连接A、B时，铃响灯不亮；（3）连接B、C时，灯不亮铃也不响，请你根据上述情况画出这个部件的电路图。 解析：解答本题时要循序渐进，逐步分析，最后归纳总结得出答案。根据现象（1）可知此盒内必有电源，且与灯泡通过A、C构成闭合电路，与之相符的电路如图3甲、乙。
根据现象（2）可知电源与电铃通过A．B构成闭合电路，与之相符的电路如图3丙、丁所示。 综合现象（1）（2）的可能电路图可知，电源必与A柱相连，则符合（1）（2）两个要求的电路如图4所示。 现象（3）灯不亮铃不响，表明连接B、C所构成的回路中没有电源。综合上述分析，整理得图5便是符合题意的正确答案。 题3．如图6所示是一个盒子，a、b是面板上的两个窗口，a内有红灯泡，b内有绿灯泡，有3节干电池串联供电。只闭合S1，红灯、绿灯都亮，只闭合S2，两灯都不亮，两个开关都闭合，只是绿灯亮，请画出盒内电路的电路图。 解析：根据题意可以首先获取以下的信息： （1）只闭合S1，红灯、绿灯均亮，这说明S1能同时控制红、绿两灯，可能的电路如图7甲、乙所示； （2）只闭合S2两灯都不亮，说明灯与S2不能单独构成通路；
开关电源-高频-变压器计算设计
要制造好高频变压器要注意两点： 一是每个绕组要选用多股细铜线并在一同绕,不要选用单根粗铜线,简略地说便是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部是不走电流的实习是越挨近导线中轴电流越弱,越挨近导线表面电流越强。选用多股细铜线并在一同绕,实习便是为了增大导线的表面积,然后更有效地运用导线。 二是高频逆变器中高频变压器最好选用分层、分段绕制法,这种绕法首要目的是削减高频漏感和降低分布电容。 1、次级绕组：初级绕组绕完，要加绕(3~5 层绝缘垫衬再绕制次级绕组。这样可减小初级绕组和次级绕组之间分布电容的电容量，也增大了初级和次级之间的绝缘强度，契合绝缘耐压的需求。减小变压器初级和次级之间的电容有利于减小开关电源输出端的共模打扰。若是开关电源的次级有多路输出，而且输出之间是不共地的为了减小漏感，让功率最大的次级接近变压器的初级绕组。 若是这个次级绕组只要相对较少几匝，则为了改善耦合状况，仍是应当设法将它布满完好的一层，如能够选用多根导线并联的方法，有助于改善次级绕组的填充系数。其他次级绕组严密的绕在这个次级绕组的上面。当开关电源多路输出选用共地技能时，处置方法简略一些。次级能够选用变压器抽头方式输出，次级绕组间不需要采用绝缘阻隔，从而使变压器的绕制愈加紧凑，变压器的磁耦合得到加强，能够改善轻载时的稳压功能。 2、初级绕组：初级绕组应放在最里层，这样可使变压器初级绕组每一匝用线长度最短，从而使整个绕组的用线为最少，这有效地减小了初级绕组自身的分布电容。通常状况下，变压器的初级绕组被规划成两层以下的绕组，可使变压器的漏感为最小。初级绕组放在最里边，使初级绕组得到其他绕组的屏蔽，有助于减小变压器初级绕组和附近器材之间电磁噪声的相互耦合。初级绕组放在最里边，使初级绕组的开始端作为衔接开关电源功率晶体管的漏极或集电极驱动端，可削减变压器初级对开关电源其他有些电磁打扰的耦合。 3、偏压绕组：偏压绕组绕在初级和次级之间，仍是绕在最外层，和开关电源的调整是依据次级电压仍是初级电压进行有关。若是电压调整是依据次级来进行的则偏压绕组应放在初级和次级之间，这样有助于削减电源发生的传导打扰发射。若是电压调整是依据初级来进行的则偏压绕组应绕在变压器的最外层，这可使偏压绕组和次级绕组之间坚持最大的耦合，而与初级绕组之间的耦合减至最小。 初级偏压绕组最佳能布满完好的一层，若是偏压绕组的匝数很少，则能够采用加粗偏压绕组的线径，或许用多根导线并联绕制，改善偏压绕组的填充状况。这一改善方法实际上也改善了选用次级电压来调理电源的屏蔽才干，相同也改善了选用初级电压来调理电源时，次级绕组对偏压绕组的耦合状况。 高频变压器匝数如何计算？很多设计高频变压器的人都会有对于匝数的计算问题，那么我们应该