ETD39高频变压器
如何一步一步设计开关电源？开关电源设计调试步骤全过程
如何一步一步设计开关电源？开关电源设计调试步骤全过程针对开关电源很多人觉得很难，其实不然。
设计一款开关电源并不难，难就难在做精，等你真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了。
万事开头难，笔者在这就抛砖引玉，慢慢讲解如何一步一步设计开关电源。
开关电源设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过，也可以提出来供大家参考，我帮忙分析。
在这里只带大家设计一款宽范围输入的，12V2A的常规隔离开关电源。
1、首先确定功率根据具体要求来选择相应的拓扑结构；这样的一个开关电源多选择反激式(flyback)基本上可以满足要求。
在这里我会更多的选择是经验公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论。
2、选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计当我们确定用flyback拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计(sch)。
无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。
对里面的计算我还会进行分解。
分立式：PWMIC与MOS是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长（仅从设计角度来说）；集成式：就是将PWMIC与MOS集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境。
3、做原理图确定所选择的芯片以后，开始做原理图(sch)，在这里我选用STVIPer53DIP(集成了MOS)进行设计。
设计前最好都先看一下相应的datasheet，确认一下简单的参数。
无论是选用PI的集成，或384x或OBLD等分立的都需要参考一下datasheet。
一般datasheet里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据。
4、确定相应的参数当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步PCBLayout。
当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算了。
磁芯参数表
常用磁芯参数表【EER磁芯】■ 用途：高频开关电源变压器、匹配变压器、扼流变压器等。
【EE磁芯】■ 用途：电源转换用变压器及扼流圈、通讯及其他电子设备变压器、滤波器、电感器及扼流圈、脉冲变压器等。
【ETD磁芯】■ 用途：电源转换用变压器及扼流圈、通讯及其他电子设备变压器、滤波器。
【EI 磁芯】■ 用途：高频开关电源变压器、功率变压器、整流变压器、电压互感器等。
【ET 磁芯】■ 用途：滤波变压器【EFD 磁芯】■ 用途：高频开关电源变压器器、整流变压器、开关变压器等。
【UF 磁芯】■ 用途：整流变压器、脉冲变压器、扼流变压器、电源变压器等。
【PQ 磁芯】■ 用途高频开关电源变压器、整流变压器等。
【RM 磁芯】■ 用途：高频开关电源变压器、整流变压器、屏蔽变压器、脉冲变压器、脉冲功率变压器、扼流变压器、滤波变压器。
【EP 磁芯】■ 用途：功率变压器、宽频变压器、屏蔽变压器、脉冲变压器等。
【H 磁芯】■ 用途：宽带变压器、脉冲变压器、脉冲功率变压器、隔离变压器、滤波变压器、扼流变压器、匹配变压器等。
软磁铁氧体磁芯形状与尺寸标准(一)软磁铁氧体磁芯形状软磁铁氧体是软磁铁氧体材料和软磁铁氧体磁芯的总称。
软磁铁氧体磁芯是用软磁铁氧体材料制成的元件或零件，或是由软磁铁氧体材料根据不同形式组成的磁路。
磁芯的形状基本上由成型（形）模具决定，而成型（形）模具又根据磁芯的形状进行设计与制造。
磁芯按磁力线的路径大致可分两大类；磁芯按具体形状分，有各种各样：磁芯按磁力线路径分类磁芯按使用时磁化过程所产生磁力线的路径可分为开路磁芯和闭路磁芯两类。
第一类为开路磁芯。
这类磁芯的磁路是开启的（open magnetic circuits），通过磁芯的磁通同时要通过周围空间（气隙）才能形成闭合磁路。
开路磁芯的气隙占磁路总长度的相当部分，磁阻很大，磁路中的部分磁通在达到气隙以前就已离开磁芯形成漏磁通。
因而，开路磁芯在磁路各个截面上的磁通不相等，这是开路磁芯的特点。
(整理)开关电源中磁性元器件磁元件思考题.
磁性元器件思考题1. 有一根导线直径d ＝1cm ，置于空气中，流过电流5安培，请问在垂直于导线的平面上，距离导线中心5cm 圆周上，磁场强度H =？B =?（分别用MKS 和CGS 表示）？标出磁场强度方向。
以导线中心为圆心的直径0.5cm 处磁场强度H=?2. 环尺寸如题图2(b)，左边线圈流入2A 电流，右边线圈流入1A电流（题图2(a)），磁导率μr =1000。
请问磁芯中磁场强度H =?,磁感应强度B=?3. 题图1与导线同心放置一个磁导率μr =1000的磁环。
环的内径d =4cm,外径D =6cm,高h =1cm 。
请问磁芯中H ＝? B =? φ=?(分别用MKS 和CGS 单位表示)4. 有一个磁环如题图2(b)，不知道其磁导率是多少。
磁环尺寸内径d =4cm,外径D =6cm, 高h =1cm 。
在环上绕了20匝线圈，测量得到电感量为10μH ，请求出磁环材料的相对磁导率和绝对磁导率。
在CGS 中磁导率是多少？如果给20匝线圈流过0.5A电流，线圈的总磁链是多少？5. 一个磁环的相对磁导率为3000,外径、内径和高分别为38.1mm 、25.4mm 和19.05mm 。
求40匝线圈的电感量。
6. 证明一个气隙磁芯电感的气隙长度δ与磁路长度l c 之比为 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=c c c H l NiB l 0μδ 7. 一个变压器上有3个线圈，测得一个变压器上两个线圈的电感分别为L 1=0.2mH 、L 2=50μH ，L 3=2μH 。
L 3的匝数为3匝,请问L 1 、L 2 的匝数为多少？将L 1与L 2串联测量总电感，L 1再颠倒一次与L 2串联测量一次，分别测得电感量为435μH 和50μH,请问两个线圈之间的互感M ＝？耦合系数k =?8. 能否列举两种以上判断同名端的方法。
请说出判断方法的原理。
9. 请证明两个耦合线圈并联等效电感公式（2-17）。
10. 如果一个变压器不知道初级和次级匝数。
高频变压器设计规范
高频变压器设计规范目录1.目的 (2)2.适用范围 (2)3.引用/参考标准或资料 (2)4.术语及其定义 (2)5.规范要求 (2)6.附录 (12)1.目的为了实现高频变压器设计的标准化，为我司工程师在设计变压器过程中提供参考，特制订此规范。
2.适用范围本规范适用于公司所有正激变压器及反激变压器的设计。
3.引用/参考标准或资料无。
4.术语及其定义正激变压器：因其初级线圈被直流电压激励时，次级线圈正好有功率输出而得名。
反激变压器：又称单端反激式变压器或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。
5.规范要求5.1高频变压器磁芯材料与几何机构在大多数开关电源的高频变压器中，常用的软磁材料有铁氧体，铁粉芯，恒导合金，非晶态合金及硅钢片。
主要应用软磁材料四个特性：磁导率高、矫顽力小及磁滞回线狭窄、电阻率高、具有较高饱和磁感应强度。
现我司高频变压器通常采用锰锌铁氧体材料。
磁芯厂家都生产了一系列不同材质的磁芯，各厂家有自己的命名规范。
以常用的PC40（TDK命名规范）材质为例，东磁表示为DMR40，天通则表示为TP4，实际性能差异几乎可忽略不计。
通常我们关注的磁芯参数主要有初始磁导率，饱和磁通密度Bs，剩磁Br，矫顽力Hc，功耗Pv，居里温度Tc，在高频变压器的设计以及日后应用过程中，这些参数往往起到非常重要的作用。
图1所示各种磁芯的几何形状有EE型、ETD型、PQ型等多种。
EE型、ETD型、PQ型也是我司高频变压器设计时通常采用的磁芯结构。
每种规格磁芯对应多种尺寸可供选择。
一般每种类型及尺寸的磁芯，其对应的骨架是一定的，变动一般在于pin数和pin针间距的不同，设计者可根据实际应用需求选择，也可以联系骨架厂商进行开模定制。
图5.1 各种几何结构的变压器磁芯图1 磁芯的几何形状5.2高频变压器常用材料介绍上节主要介绍了高频变压器的磁芯特性及结构，除此以外，要构成一个完整的高频变压器，主要材料还有：导线材料，压敏胶带，骨架材料。
磁性材料分类
按材料分类 金属磁性材料 铁氧体（铁磁性 氧化物） 铁氧体分类
永磁 软磁 矩磁 旋磁 压磁 (用途最广、种类最多、高频电感、高频变压器、大多是尖晶石型）
用在频率为：1000HZ以下 用在频率为：1000HZ以上
按特性和用途
尖晶石型
按晶格
石榴石型 磁铅石型
软磁特性 化学公式 软磁材料特性 软磁分类
MeFe2O4 Me代表Mn、Ni、Mg、Gu、Zn 起始磁导率高、矫顽力低、易磁化、易退磁、磁滞回线呈细长状
1.高导磁材料，初始磁导率大于４０００，用于制作电源泸波电感、小型脉冲变压器、宽频带变压器 2.高饱和磁通密度材料，Ｂs高，功率损耗低，适用于制作开关电源变压器、高频扼流圈、输出变压器、脉冲变压器
1.EE 是应用最广泛的一种高频变压器磁芯,制造工艺简单、价格较低。常用规格有：EE20、EE22、EE30、EE40、EE42、EE55等。这里数字表示 磁芯外形尺寸。EE20及EE30在电视机中可制作储能电感、行推动变压器等。选用R1.5MnZn铁氧体材料,用高Bs的R2K材料制成的EE40及EE42磁芯可 制成彩色电视机或其他电子设备的开关电源变压器，传输功率容量为100W。EE55制成的开关电源变压器可传输250W。此外，采用高μ 材料制成 EE22、EE25磁芯，在电视机中可制成电源泸波器。 2.EI 是用一个E形的一个条形磁芯配对时，常用的磁芯规格有EI22、EI25、EI35、EI40、EI50等。其中EI22、EI25、EI40等可制彩电用枕换变压 器；EI35及EI150用于制作彩电开关电源变压器。 3.EC 是国际电工委员会推荐的专门用于开关电源变压器的一种磁芯。这类磁芯中心柱为圆形截面，与相同面积的方形截面比较，绕线长度短， 因而调耗小，漏感也低。该磁芯两边有螺栓孔，便于安装。这类磁芯的缺点是外形较复杂，制造成本高。典型的尺寸系列为EC35、EC41、EC52 、EC70。可允许的传输功率分别为50W、100W、200W、500W。 4.ETD 是国际电工委员会推荐的，此种磁芯外形与EC形相仿，中心柱任为圆形，但两边去掉了螺栓孔，简化了外形和安装，降低了磁芯制造成 本，便于大规模生产。尺寸系列：ETD34、ETD39、ETD44、ETD49。与上述ETD形磁芯状相似，日本TDK公司则有：EEC28、EEC35、EEC40 、EEC42。 5.U 是常用规格有：U10、U12、U13、U14、U15、U16等。这里的数字表示U形磁芯圆腿的直径。国内U形磁芯的型号命名方法是用拼音字母的Y 表示圆腿，F表示方腿。如一方一圆腿的U形，圆腿直径为14mm，其型号表示为：UFY14；双圆腿16mm，可表示为：UY16。这类磁芯在各类电 视机中作为行输出变压器磁芯，用量很大。必须注意：日本及欧洲各国均用外形尺寸来命名，如UR42，UR44分别表示外形尺寸为42或44mm的U 形磁芯，使用时应与国内型号相对照。 6.UF 是两腿呈方形尺寸的小型U形磁芯。国内已有的：UF10、UF11、UF16、UF17、UF19等尺寸磁芯，上述数字均表示外形尺寸。其腿部尺寸 则有：2.5X2.5,4.5X4.5,6X6等。采用高μ 材料制成的UF型磁芯，可绕制各种电源泸波器；若用高Bs材料，则可制作电视机行推动变压器。 7.I 品种很多，一般制作各类电感线圈或扼流圈。但尺寸较大的磁芯如φ10-φ15的磁芯可制作饱和电抗器或行推动变压器，采用MnZn和NiZn系列 材料。用I形磁芯直接绕制高频电感器或变压器，不需骨架，绕线方便，但要求I形磁芯有较高的电阻率或表面电阻，以免线圈短路。 8.螺纹磁芯，在各类无线电机或电视机中作回路电感的调节磁芯，根据选用材料不同（选用MnZn400或NiZn-40材料），可适用无线电中频到高频 范围使用。常用的外径尺寸为：M3、M3.5、M4、M5、M6、等尺寸系列。按槽口不同又分为：起子槽、方孔螺纹、六角螺纹磁芯等品种。为避免调 节螺纹磁芯损坏，希望槽口及磁芯本身有较好的机械强度。 9.帽形磁芯 与工形或螺纹磁芯配套使用，可制成小型中频变压器及可调高频电感器。帽形磁芯的作用是形成磁回路及起磁屏蔽的作用。因此， 可选用较高导磁率的材料，如R4H、B2.5H、R40等材料。按形状结构分类，则有：帽形、螺帽形（帽形磁芯带螺纹）、有芯柱的帽形磁芯等。对 于有芯柱的帽行磁芯，若选用R1.5K或Ｒ２Ｋ材料，可直接制成电感器或行推动变压器。 除了以上介绍的几类磁芯外，作为高频变压器，变换器或电感器使用的磁芯，还有环形、棒形、双孔（或多孔）磁芯、管形磁芯、偏转磁芯 等，新发层的磁芯则有ＲＭ型、ＥＰ型、ＰＭ型磁芯等种类很多。
EC&ETD型变压器尺寸
大东电子(南通)有限公司
DADON ELECTRONICS (NANTONG) CO.,LTD.
EE&EI 型开关电源变压器 基本结构图
Φ
EE&EI 型开关电源变压器 基本参数表
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 骨架规格 EE10(8P) EE13(10P) EE16(8P) EE16(12P) EE16(10P) (卧式) EEL16(10P) EE19(6P) EE19(7P) EE19(10P) EE19(12P) EE19(8P) (四槽) EEL19(12P) EI22(8P) EI22(10P) EE25(8P) EI25(10P) EEL25(10P) EI28(10P) EI28(16P) EI30(10P) EI33(12P) 产品尺寸 A 11.5 14.5 17.0 17.0 19.0 18.5 21.0 20.5 22.5 20.5 20.5 21.5 23.0 21.0 26.5 26.5 26.5 29.0 35.5 31.0 34.0 B 10.8 13.5 15.5 16.5 17.0 17.0 19.5 15.5 16.5 16.5 19.5 17.0 17.5 16.5 18.5 21.0 21.0 23.0 32.5 22.5 30.0 C 11.5 13.5 15.0 18.0 13.5 32.5 17.5 17.5 19.0 20.5 24.5 32.0 21.0 21.0 21.5 24.0 36.0 23.5 27.0 27.0 32.0 D 8.0 10.5 11.0 12.5 15.0 12.5 12.5 11.0 10.0 12.0 12.5 12.0 12.5 10.0 12.5 15.0 16.0 17.5 20.0 17.5 22.5 5.0 4.0 5.0 5.0 10.0 5.0 4.5 5.0 5.0 4.0 2.75 5.0 4.5 E 2.5 2.5 3.0 2.8 3.25 F 0.5 0.6 0.6 0.8 0.8 0.6 0.7 0.7 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
ETD型功率磁芯电气特性及有效参数
ETD 型功率磁芯电气特性及有效参数
有效参数 Effective parameters C1 (mm-1) ETD19/27/7.4 ETD24/29/8.5 ETD29/32/9.5 ETD34/35/11 ETD39/40/12.5 ETD44/45/15 ETD49/50/16.4 ETD54/55/19 ETD59/62/21 TP4 TP4 TP4 TP4 TP4 TP4 TP4 TP4 TP4 1720 2000 2300 2800 3000 3750 4000 4600 6400 1.25 1.15 0.93 0.81 0.75 0.60 0.54 0.46 0.36 Le (mm) 55.3 62.6 71.2 79.0 92.6 Ae (mm2) 44.1 54.5 76.3 97.0 Ve (mm3) 2438.73 3411.7 5432.56 7663 重 量 (g/PRS) 11.7 16.4 26.1 36.8 55.1 86.4 115.5 170.1 267.3 功耗 Pc (W/PRS,max) 1.35 1.88 3.00 4.23 6.34 9.93 13.28 19.56 30.74 约设计功率（W） 1KHz/0.25v 35 50 75 110 165 260 350 510 800
磁芯型号 Type
材质 Materia0 11482.4 17992 24054 35433 55695
104.0 173.0 114.0 211.0 127.0 279.0 141.0 395.0
注：AL 值测试条件为 1KHz,0.25v,100Ts,25±3℃ Pc 值测试条件为 100KHz,200mT,100℃
特点：中柱为圆形,绕制接线方便且绕线面积增大, 可设计出功率大且漏感小的变压器。其他如组装成 本，安规成本，电磁屏蔽，标准化难易等各方面都 很出色。 用途：开关电源，传输变压器，电子镇流器。广泛 应用于家电、通讯、照明、医疗设备、办公自动 化、军品、OA 设备、电子仪器、航空航天等领域。
高频电源变压器磁芯的设计原理.doc
乘积为37000H2T，比原来生产的H49材料有更高的值，而N59材料则可使用到f=1MHz以上频率。
改进“性能因子”可从降低材料高频损耗着手，已发现性能因子最大值的频率与材料晶粒尺寸d、交流电阻率ρ有关，考虑到涡流损耗与d2/ρ之间的关系，两者结果是相一致的，见图4。
6．热阻为了得到最佳的功率传输，变压器温升通常分割为二个相等的部分：磁芯损耗引起的温升ΔθFe和铜损引起的温升ΔθCu。
关于磁芯总损耗与温升的关系如图5所示。
对相同尺寸的磁芯（RM14磁芯），采用不同的铁氧体材料（热阻系数不同），其温升值是不同的，其中N67材料有比其它材料更低的热阻。
于是，磁芯温升与磁芯总损耗的关系可用下式表示：ΔθFe=Rth·RFe （5）式中，Rth即为热阻，定义为每瓦特总消散时规定热点处的温升（k/W）。
铁氧体材料的热传导系数，磁芯尺寸及开关对热阻有影响，并可用下述经验公式来表示：Rth=) (6)式中，S：磁芯表面积；d:磁芯尺寸；α：表面热传导系数；λ：磁芯内部热传导系数。
由上式可见，对电源变压器用的铁氧体材料，必须具有低的功率损耗和高的热传导系数。
实际测量表明，图5所示的N67材料显示高的热导性。
从微观结构考虑，高的烧结密度，均匀的晶粒结构，以及晶界里有足够的Ca浓度，将是有高的热导性。
从磁芯尺寸形状考虑，较大磁芯尺寸给出低的热阻，其中ETD磁芯具有优良的热阻特性，见图6；另外无中心孔的RM磁芯（RM14A）显示出比有中心孔磁芯（RM14B）更低的热阻。
对高频电源变压器磁芯，磁芯设计时应尽量增加暴露表面，如扩大背部和外翼，或制成宽而薄的形状（如低矮形RM磁芯，PQ型磁芯等），，均可降低热阻提高通过功率。
7．磁芯总损耗软磁铁氧体磁芯总损耗通常细分为三种类型：磁滞损耗Ph、涡流损耗Pe和剩余损耗Pr。
每种损耗贡献的频率范围是不同的，磁滞损耗正比于直流磁滞回线的面积，并与频率成线性关系，即Ph=f∮BdH （7）这里，∮BdH等于最大磁通B下测得的直流磁滞回线的等值能。
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ETD39-03
卧式
III
44.0
47.0
28.0
7
5.0
7
5.0
35.3
Φ1.0
以上为公司常用骨架样式，其它款式暂未列入其中，欢迎咨询。本公司可按客户要求定制各种规格ETD39高频变压器。
二.ETD39高频变压器性能
1.工作频率：50kHz-500KHz
2.输出功率：20 to 500 W
ETD39高频变压器
一.ETD39高频变压器尺寸外观图（单位：mm）
品名
式别
骨架样式
长
宽
高
1边PIN（PIN距）
2边PIN（PIN距）
排距
PIN径
ETD39-01
立式
Ⅰ
45.5
30.0
53.0
8
5.08
8
5.08
25.4
Φ1.0
ETD39-02
卧式
II
46.5
8
5.0
30.5
3.工作温度：-40℃to +125℃
4.储存温度：-25℃to +85℃
5.储存湿度：30 to 95%
三.ETD39高频变压器的特点
ETD39高频变压器具有绕制方便，价格适中，可靠性高的特点。ETD型变压器是基本型的铁氧体磁芯，损耗小、输出功率大、工作频率宽，温升低，性能稳定。它们被广泛用于开关电源及和多种电子线路中，振荡方式有全桥，半桥，单端式，谐振式，推挽式线路等，具有优良的材料特性，ETD磁芯的圆柱型中心柱，使之绕线较为容易，并增大了绕组的截面积，可增大输出功率，适用于各种开关电源及逆变器，UPS等。
EI96扼流线圈
UU9.8滤波器
EC4215变压器
EE22变压器
EI57低频变压器
PQ5050变压器
EE55高频变压器
扼流圈500uH
四.ETD39高频变压器的应用
ETD39高频变压器常应用于PC电源变压器、LLC电源变压器、通信电源变压器，工业变频器等。
五.ETD39高频变压器价格
ETD39高频变压器的价格区间一般在5.5-10.5元之间，价格主要取决于产品的工艺复杂程度、客户对原材料的要求，以及是否要求过安规认证等。
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