实例电源解说高频变压器设计方法时间： 2012-09-03 16:45:15来源：电源在线网络作者：摘要:本文通过实例介绍开关电源
叙词：开关电源 高频变压器
abstract:thedesignmethodofhighfrequencytransformerinsmpsisintroducedthroughexample。
keyword:smpshighfrequencytrnformer
设计高频变压器是电源设计过程的难点。 这里以反馈式电流不连续电源高频变压器为例，介绍电源高频变压器的设计方法。
设计目标：电源输入交流电压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：
1、计算高频变压器初级峰值电流Ipp
由于是具有电流不连续性的电源，当功率管接通时，电流达到峰值，该值等于功率管的峰值电流。 由电感电流和电压的关系V=L*di/dt可知：
输入电压： vin(min )=Lp*Ipp/Tc
假设1/Tc=f/Dmax，则上式如下。
vin(min )=Lp*Ipp*f/Dmax
其中，V in :直流输入电压、v
Lp :高频变压器一次电感值、mH
Ipp :变压器一次峰值电流，a
Dmax :最大占空比系数
f :电源动作频率、kHz
在电流不连续电源中，输出功率与工作频率下各循环中储存的能量相等，如下所示。
Pout=1/2*Lp*Ipp2*f
将其除以电感电压如下所示。
(pout/vin(min )=LP*IPP2*f*dmax/(2*LP*IPP*f ) ) ) ) ) 652 )
从这里得到的东西：
IPP=IC=2*pout/(vin(min ) *Dmax ) )
其中，vin(min )=1.4*vacin(min )-20V (直流纹波和二极管电压降)=232V，最大工作周期系数Dmax=0.45。 如果是：
IPP=IC=2*pout/(vin(min ) *Dmax )=2* 70/(232 * 0.45 )=1.34A
动力管导通时，集极必须承受该电流。
2、求最小工作周期系数Dmin
在反馈式电流不连续电源中，动作周期系数的大小由输入电压决定。
dmin=dmax/[(1-dmax ) *k Dmax]
在此，设为k=vin(max )/vin (min )
vin(max )=260V*1.4-0V (直流纹波)=364V，允许10%的误差时，vin(max )=400V。
允许vin(min )=232V、7%的误差时，vin(min )=216V。
从这里得到的东西：
k=vin(max )/vin (min ) )=400/216=1.85
dmin=dmax/[ [1- dmax ] * KD max ]=0.45/[ [1- 0.45 ] *1. 850.45 ]=0.31
因此，电源的输入直流电压为216V~400V时，动作周期系数d在0.31~0.45之间。
3、计算高频变压器的初级电感值Lp
LP=vin(min ) dmax/(IPP * f )=216 * 0.45/(1.34 * 30 * 103 )=2.4mH
4、计算出绕组面积Aw和铁心有效面积Ae的乘积Aw*Ae,选择铁心尺寸。
如果我们只是一次性缠绕在线框上，情况如下
aw*AE=(6.33*LP*IPP*D2 ) *108/Bmax
其中，d选择绝缘线直径，Bmax选择Bsat/2。
在反馈变压器中，如果一次占绕组面积的30%，剩下的70%是二次绝缘空间，因此Aw*Ae需要再增加3倍，为了安全起见，增加了4倍。 因此，
AW*AE=4*(6.33*LP*IPP*D2 ) *108/Bmax
这个公式只是估算，可以改变最后铁心和线轴的选择。
如果选择绕组绕组的电流密度为400c.m/A，则400c.m/a*1.34a=536(c.m )，参考美国代码表(AWG )取NO.22AWG代码，其值为0.028IN 我们选择了TDK H7C1材料的E-E型芯。 这是100，Bsat=3900G，Bmax=Bsat/2=1950G，可以：
AW*AE=4*(6.33*LP*IPP*D2 ) *108/Bmax
=4*(6.33*2.4*103*1.34*0.0282 ) *108/1950
=3.27厘米4
在TDK目录中，可以查找EE42*42*15的铁芯和线轴Aw*Ae=1.83cm2*1.83cm2=3.33cm4，因此选择该铁芯。
5、计算空气间隙长度Lg
在反馈式电源变压器中，磁通只在第一象限变化，电流磁通量不出现负值。 为了防止变压器饱和，可以使用大体积的铁心，或者在磁通路径中使用气隙，但是为了减少电源的体积，采用使磁滞电路平坦，降低在相同直流偏置下工作的磁通密度的间隙法。
在磁通路径上，气隙会产生较大的磁阻，因此变压器中大部分能量处于气隙中，气隙体积为Vg，长度为Lg。 因此，
1/2*Lp*Ipp2=1/2*Bmax*H*Vg*108
Vg=Ae*Lg
u0H=Bmax/(0.4*)
u0 :空气磁导率=1
得到：
LG=0.4**LP*IPP2*108/(bmax2*AE )=0.4 ** 2.4 * 10-3 * 1.342 * 108/(19502 * 1.82 )=0.078cm厘米
因此，我们用E-E核心的中柱分割0.078cm厘米的间隙。
6、计算变压器初级线圈Np
NP=LP*IPP*108/(AE*bmax )=2.4 * 10-3 * 1.34 * 108/(1.82 * 1950 )=90(t ) ) ) ) ) ) ) ) ) )
7、计算变压器次级线圈Ns
输入电压最小、工作周期最大时，计算变压器二次绕组Ns。
vutVD=vin(min ) dmax/(1- dmax ) ns/NP (VD是整流管电压降) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。
(ns=NP*(VPVD ) (1-dmax )/(vin ) min (* dmax ) ) ) ) ) ) ) ) )。
=90*(51 ) (*(1-0.45 )/(232*0.45 )/(232*0.45 ) ) ) ) ) ) ) )
=2.84(t )
整数为三圈。
电源输入电流为14A、400c.m/a*14a=5600(c.m )，考虑到集肤效应和生产作业的容易性，采用1400c.m，4根线并联使用。 AWG NO:18就可以了。
高频变压器的设计方法很多，希望这个例子对大家有帮助。