高頻變壓器制作技術參數(shù)

高頻變壓器制作與技術參數(shù)高頻變壓器制作與技術參數(shù)脈沖變壓器也可稱作開關變壓器，或簡潔地稱作高頻變壓器。在傳統(tǒng)的高頻變壓器設計中，由于磁芯材料的限制，其工作頻率較低，一般在20kHz左右。隨著電源技術的不斷進展，電源系統(tǒng)的小型化、高頻化隨著應用技術領域的不斷擴展，開關電源的應用愈來愈廣泛，但制作開關電源的主要技術和消耗主要精力就是制作開關變壓器的部件。開關變壓器與一般變壓器的區(qū)分大致有以下幾點：(1)電源電壓不是正弦波，而是溝通方波，初級繞組中電流都是非正弦波。(2)變壓器的工作頻率比較高，通常都在幾十赫茲，甚至高達幾十萬赫茲。在確定鐵芯材料及損耗時必需考慮能滿足高頻工作的需要及鐵芯中有高次諧波的影響。(3)繞組線路比較簡單，多半都有中心抽頭。這不僅增大了初級繞組的尺寸，增大了變壓器的體積和重量，而且使繞組在鐵芯窗口中的分布關系發(fā)生變化。1開關電源原理圖本文介紹了一款如圖1DC—DC24V，輸出電壓分別為5V12V的多路直流輸出。要求各路輸出電流都在lA以上，核心器件是美國Unitrode公司生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流掌握型脈寬調(diào)制器芯片UC3842，最高工作頻率可達200kHz。依據(jù)鋅錳鐵氧體合金的優(yōu)異電磁性能，通過具體例如介紹工作頻率為100kHz的高頻開關電源變壓器的設計及留意事項。變壓器磁芯的選擇與工作點確實定磁芯材料的選擇從變壓器的性能指標要求可知，傳統(tǒng)的薄帶硅鋼已很難滿足變壓器在頻率、使用環(huán)境方面的設計要求。磁芯的材料只有從坡莫合金、鐵氧體材料、鈷基非晶態(tài)合金和超微晶合金幾種材料中來考慮。坡莫合金、鈷基非晶態(tài)價格高，約為鐵氧體材料的數(shù)倍，而飽和磁感應強度料中來考慮。坡莫合金、鈷基非晶態(tài)價格高，約為鐵氧體材料的數(shù)倍，而飽和磁感應強度Bs也不是很高，且加工工藝簡單?？紤]到我們所要求的電源輸出功率并不高，大約為30W，因此，綜合幾種材料的性能比較，我們還是選擇了飽和磁感應強度Bs較高，溫度穩(wěn)定性好，價格低廉，加工便利的性價比較低的鋅錳鐵氧體材料，并選以此材料作為框架的EI28來繞制本例中的脈沖變壓器。2．2工作點確實定根據(jù)相關資料，EC35輸出功率為50W，飽和磁感應強度大約在2023Gs左右。買來的磁芯，由于廠家供給的磁感應強度月，值并不準確，可用圖2所供給的方式粗略測試一下。將調(diào)壓器接至原線圈，用示波器觀看副線圈輸出電壓波形。將原線圈的輸入電壓由小到大漸漸升U＝4．44fNΦ1m可推知在工頻時的Φm值。要求不高時，可依據(jù)測算出的Φ ，粗略估算m出原線圈的匝數(shù)，。2工作點測試示意圖變壓器主要參數(shù)的計算式。前者適用于較小功率，副邊二極管存在沒有反向恢復的問題，但MOS管的峰值電流相對較大；后者MOS管的峰值電流相對較小，但存在副邊二極管的反向恢復問題，需要給二極管加吸取電路。這兩種工作模式可依據(jù)實際需求來選擇，本文承受了后者。設計變壓器時大多需要考慮下面問題：變換器頻率f(H2)；初級電壓U(V)，次級電壓1U(Vi(An，nτu；環(huán)境溫度2 2 1 2τ (℃)；絕緣材料密度γ (g／cm3)HJ z依據(jù)變壓器的輸出功率選取鐵芯，所選取的鐵芯的戶，值應等于或大于給定值。繞組每伏匝數(shù)(1)(1)S是鐵芯的截面積；k是窗口的填充系數(shù)；T T3)初級繞組電勢E＝U(1－1 1)(2)4)初級繞組匝數(shù)W＝1WE0l(3)5)次級繞組電勢E＝U2i 2i(1+)(4)6)次級繞組匝數(shù)W＝2iWE02i(5)7)初級繞組電流(6)次級繞組電流(7)其中，n、n：分別是初級繞組和次級繞組的每層匝數(shù)。1 2初級繞組線徑(8)次級繞組線徑(9)其中，j是電流密度。具體的變壓器設計方法與計算相當簡單，本文參照閱歷公式，依據(jù)下面的步驟設計了本例轉換器中的高頻變壓器。確定變壓器的變比依據(jù)輸出電壓U0

的關系式(10)得變比為(11)UD

為整流器輸出的直流電壓。U＝24V，f100kHz，tD

取0．5；n＝2。計算初級線圈中的電流輸出直流電壓U＝±12V、5V，負載電流均為I＝lA，則輸出功率0 0P＝P+P+P＝29W0 1 2 3開關電源的效率η 一般在60～90%之間，本例取η＝0．65，則輸入功率為初級的平均電流為假定初級線圈的初始電流為零，那么，在開關管的導通期tON零開頭線性增長到峰值I

里，初級線圈中的電流心便從1P計算初級繞組圈數(shù)N1初級繞組的最小電感L為1依據(jù)輸出功率P的大小，選用適當?shù)拇判?，其外形用環(huán)形、EI形或罐形均可，本例承受EI28f＝50kHz60Wf＝100kHz時，輸出功率可到達90W。I

—初級線圈峰值電流，A；lpLH；1S—磁芯截面積，mm2BT。m計算次級繞組圈數(shù)N2即±12V5，5V3N3

的估算反響繞組匝數(shù)確實定，要求既能保證開關元件的飽和導通又不至于造成過大損耗。依據(jù)UC384213V導線線徑的選取依據(jù)輸入輸出的估算，初線線圈的平均電流值應當允許到達2A。1)初級繞組初級繞組的線徑可選d＝0．80mm，其截面積為0．5027mm2的圓銅線。2)次級繞組次級繞組的線徑可依據(jù)各組輸出電流的大小，利用原級一樣線徑承受多股并繞的方法解決。為了便利線圈繞制，也可選用線徑較粗的導線。由于工作頻率較高，應考慮集膚效應的影響。線圈繞制與絕緣繞制開關變壓器最重要的問題是想方法使初、次級線圈嚴密地耦合在一起，這樣可以減小變壓器漏感，由于漏感過大，將會造成較大的尖峰脈沖，從而擊穿開關管。因此，在繞制高頻變壓器線圈時，應盡量使初、次級線圈之間的距離近些。具體可承受以下方法：雙線并繞法將初、次級線圈的漆包線合起來并繞，即所謂雙線并繞。這樣初、次級線間距離最小，可使漏感減小到最小值。但這種繞法不好繞制，同時兩線間的耐壓值較低。逐層間繞法為抑制并繞法耐壓低、繞制困難的缺點，用初、次級分層間繞法，即1、3、5行奇數(shù)層繞初級繞組，2、4、6等偶數(shù)層繞次級繞組。這種繞法仍可保持初、次級間的耦合，又可在初、次級間墊絕緣紙，以提高絕緣程度。夾層式繞法把次級繞組繞在初級繞組的中間，初級分兩次繞。這種繞法只在初級繞組中多一個接頭，工藝簡潔，便于批量生產(chǎn)。本例中，為減小分布參數(shù)的影響，初級承受雙線并繞連接的構造，次級承受分段繞制，串聯(lián)相面，線圈絕緣應盡量選用抗電強度高、介質(zhì)損耗低的復合纖維絕緣紙，提高初、次級之間的絕緣強度和抗電暈力量，本例中，由于不涉及高壓，絕緣問題不必特別考慮。完畢語精力的工作。變壓器做得好，整個設計與制作工作就完成了70%以上。做得不好，可能就會消滅停振、嘯叫或輸出電壓不穩(wěn)、負載力量不高等現(xiàn)象。在變壓器的溫升<35℃，繞制良好的脈沖變壓器的工作效率可到達90%以上，且波形質(zhì)量優(yōu)異，電性能參數(shù)穩(wěn)定。在100kHz的使用條件下，脈沖變壓器的體積可以大大減小。繞制變壓器時，要盡最大的努力保證以下幾點：(1)即使輸入電壓最大，主開關器件導通時間最長，也不至于使變壓器的磁芯飽和；(2)初級線圈與次級線圈