高頻變壓器設計實例

開關電源分析

最近在忙變壓器設計軟件優(yōu)化，沒怎樣上號，今天看到一個私信有點意思，問的是怎么才能做出一個比較好的高頻變壓器。
  據(jù)我自己的設計經驗總結出個人覺得比較有用的條件，希望有所幫助。
  1、一個比較好的變壓器一定要滿足輸入端和輸出端線圈比的準確性，而且繞組的變化比要比較優(yōu)秀，簡單來說就是在一定的輸入電壓范圍內，尤其是在輸入電壓最低時，輸出電壓都能得到我們所需要的輸出電壓
  2、一個好的變壓器即使在最惡劣的條件下，比如在輸出電壓最高時，同時占空比最大的情況下，磁芯都不能飽和；
  3、在電源輸出功率最大的情況下，變壓器的溫升也一定要在允許的范圍內；
  4、對于正向激勵電路，變壓器一次繞組的電感和開關元件電容進行諧振時，在諧振頻率高于開關工作頻率的范圍內，變壓器的電感值應該足夠大；對于回歸電路，應是獲得需要功率時的電感值。
  5、變壓器一次繞組和二次繞組的損耗應該相等，銅損和鐵損也應該相等，損耗應該足夠低；
  6、一次側和二次側繞組之間的漏感應該要盡量小
  7、變壓器要符合必要的安全規(guī)格
  這些都是比較基本的要求，下面為一個全橋式變壓器的設計步驟，如果有興趣的朋友可以一起探討。
  我們先畫一個簡單的線路圖，這樣說起來有對照更容易理解，原理圖如下：

  設計的第一步就是確定變壓器的設計技術參數(shù)：
  輸入電壓Vi范圍：240V--280V；
  輸出電壓Vo為：24V
  輸出電流Io為：20A
  電源開關頻率為：50KHz
  最大占空比為：0.6
  第一步根據(jù)輸出電壓和輸出電流計算出變壓器輸出功率；根據(jù)公式Po=Vo*Io；我們知道變壓器的輸出功率等于變壓器輸出端電壓和輸出端電流之間的乘積，那么變壓器輸出電流又和電源輸出端電流相等等于Io；變壓器輸出端電壓等于電源輸出電壓加上電感的壓降再加上D1的壓降，這個壓降我們一般取1.2V左右，所以變壓器的輸出端功率Po=（Vo+Vf）*Io=（24+1.2）*20=504V，查磁芯表，因為PQ40/40最大輸出為596W，符合我們的要求，所以我們選擇PQ40/40磁芯。
  查找表可知，N1T=0.147匝，那么NP=VR*N1T=260*0.147=38匝
      NS=（VO+VF）*NP/(Vi*Dmax)=(24+1.2)*38/(260*0.6)=6匝
  從表里可以查到Acw Ko=360*0.28=100.8mm2；這里，如果一次繞組和二次繞組的截面積按照1：根號2的比例分配；那么Sp=Acw*Ko/（NP*(1+根號2））=1.099mm2=0.7*0.7*2
  所以一次繞組用38匝，φ0.7的兩根線并繞。
  二次繞組由于中心帶抽頭，其繞組匝數(shù)變?yōu)?倍，因此有Ss=Acw*Ko*根號2/(2*Ns*根號2（1+根號2））=5.00mm2=0.6*0.6*14
  所以二次繞組匝數(shù)為6匝*2.使用φ0.6的14根線并繞。
  我們設計高頻變壓器時不僅要考慮變壓器磁芯的飽和問題，還要考慮其損耗均衡的問題，這樣才能設計出最佳的變壓器。