用罐形磁芯制作高频变压器(5)
高频逆变器中高频变压器的绕制方法
高频逆变器中高频变压器的绕制方法 用EE55等高频磁芯制作高频逆变器,其中高频变压器的线包绕制最好参考一下电子管音响功率放大器中音频输出变压器的绕制方法.这种变压器因为要在音频20Hz~20KHz范围内力求做到平坦响应,绕法讲究,顶级的电子管音频输出变压器的频响范围甚至做到了10Hz~100KHz,而用的磁芯不过就是高矽硅钢片而已. 以大家在坛子中讨论最多也用得最多的“SG3525A(或KA3525A、UC3525)+场管IRF3205(或MTP75N06等)+EE55磁芯变压器”组合为例,功率可做到500W以上,工作频率一般在20~50KHz.其中的EE55磁芯变压器,大家一般是低压绕组(初级)3T+3T,中心抽头,高压绕组(次级)75T. 要制作好它就要注意两点: 一是每个绕组要采用多股细铜线并在一起绕,不要采用单根粗铜线,因为高频交流电有集肤效应.所谓集肤效应,简单地说就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(实际是越靠近导线中轴电流越弱,越靠近导线表面电流越强).采用多股细铜线并在一起绕,实际就是为了增大导线的表面积,从而更有效地使用导线.例如初级的3T+3T,你如果用直径2.50mm的
单根漆包线,导线的截面积为4.9平方毫米,而如果用直径0.41mm的漆包线(单根截面积0.132平方毫米)38根并绕,总的截面积也达到要求.然而,第二种方法导线的表面积大得多(第一种方法导线的表面积为:单股导线截面周长×股数×绕组总长度=2.5×3.14×1×L=7.85L,第二种方法导线的表面积为:单股导线截面周长×股数×绕组总长度=0.41×3.14×38×L=48.92L,后者是前者的48.92L/7.85L=6.2倍),导线有效使用率更高,电流更通畅,并且因为细导线较柔软,更好绕制.次级75T高压绕组用3~5根并绕即可. 二是高频逆变器中高频变压器最好采用分层、分段绕制法,这种绕法主要目的是减少高频漏感和降低分布电容.例如上述变压器的绕法,初级分两层,次级分三层三段.具体是: ①绕次级高压绕组第一段.接好引出线(头),先用5根并绕次级高压绕组25T,线不要剪断,然后包一层绝缘纸(绝缘纸要薄,包一层即可,否则由于以下多次要用到绝缘纸,有可能容不下整个线包),准备绕初级低压绕组的一半. ②绕初级低压绕组的一半.预留引出线(头),注意是预留,因为后面要统一并接后再接引出线,以下初级用“预留”一词时同理.用19根并绕3T,预留中心抽头,再并绕3T,预留引出线(尾),线剪断.在具体操作时这里还有一个技巧,即由于股数多,19股线一次并绕不太方便,扭矩张力也大,就可以分做多次,如这里可分做三次,每次用线6到7股,这样还可绕得更平整.注意三次的头、中、尾放在一起,且绕向要相同.然后又包一层绝缘纸,准备绕次级高压绕组
高频变压器磁芯如何选型
高频变压器磁芯如何选型 电子变压器在电源技术中的作用,电源技术对电子变压器的要求,电子变压器采用新软磁材料和新磁芯结构对电源技术发展的影响. 电子变压器的使用条件,包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性.以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性. 可靠性是指在具体的使用条件下,电子变压器能正常工作到使用寿命为止.一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度.决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点.软磁材料居里点高,受温度影响小;软磁材料居里点低,对温度变化比较敏感,受温度影响大.例如锰锌铁氧体的居里点只有215,℃比较低,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60,80,100℃℃℃时的各种参数数据.因此,锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升必须低于60.℃钴基非晶合金的居里点为205,℃也低,使用温度也限制在100℃以下.铁基非晶合金的居里点为370,℃可以在150~180℃℃以下使用.高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480,℃可以在200~℃250℃以下使用.微晶纳米晶合金的居里点为600,℃取向硅钢居里点为730,℃可以在300~4℃00℃下使用. 电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰.电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声.电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩.磁致伸缩系数大的软磁材料,产生的电磁干扰大.铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27~30)×10‐6 ,必须采取减少噪声抑制干扰的措施.高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10‐6,锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10‐6.以上这3种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料,在应用中要注意.3%取向硅钢的磁致伸缩系数为(1~3)×10‐6,微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为(0.5~2)×10‐6.这2种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料.6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10‐6,高磁导Ni80坡莫合金的磁致伸缩系数为(0.1~0.5)×10‐6,钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1×10‐6以下.这3种软磁材料属于不太容易产生电磁干扰的材料.由磁致伸缩产生的电磁干扰的频率一般与电子变压器的工作频率相同.如果有低于或高于工作频率的电磁干扰,那是由其他原因产生的. 完成功能 电子变压器从功能上区分主要有变压器和电感器2种.特殊元件完成的功能另外讨论.变压器完成的功能有3个:功率传送、电压变换和绝缘隔离.电感器完成功能有2个:功率传送和纹波抑制 功率传送有2种方式.第一种是变压器传送方式,即外加在变压器原绕组上的交变电压,在磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,加在负载上,从而使电功率从原边传送到副边.传
高频变压器的计算
高频变压器参数计算 2009-08-28 11:26 一．电磁学计算公式推导： 1．磁通量与磁通密度相关公式： Ф = B * S⑴ Ф ----- 磁通(韦伯) B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯 S ----- 磁路的截面积(平方米) B = H * μ⑵ μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲) H ----- 磁场强度(伏特每米) H = I*N / l⑶ I ----- 电流强度(安培) N ----- 线圈匝数(圈T) l ----- 磁路长路(米) 2．电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式： EL =⊿Ф / ⊿t * N⑷ EL = ⊿i / ⊿t * L⑸ ⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯) ⊿i ----- 电流变化量(安培) ⊿t ----- 时间变化量(秒) N ----- 线圈匝数(圈T) L ------- 电感的电感量(亨) 由上面两个公式可以推出下面的公式： ⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得： N = ⊿i * L/⊿Ф 再由Ф = B * S 可得下式: N = ⊿i * L / ( B * S )⑹ 且由⑸式直接变形可得： ⊿i = EL * ⊿t / L⑺ 联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式: L =(μ* S )/ l * N2⑻ 这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素) 3．电感中能量与电流的关系： QL = 1/2 * I2 * L⑼ QL -------- 电感中储存的能量(焦耳) I -------- 电感中的电流(安培) L ------- 电感的电感量(亨) 4．根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数
变压器各种规格尺寸
EE/EI型 磁芯外形：EE型、EI型 特点及应用范围:具有适用范围广，工作频率高，工作电压范围宽，输出功率大等．广泛应用于开关电源、 计算机、电子镇流器及家用电器等。 以下仅为例示尺寸，我公司可根据客户要求进行定制。 尺寸(mm) TYPE 序号针数 A B C±0.5D±0.5 E±0.5F EE-8.3 6 8 8 6 4 2.5 8.3 V EE-10 811.510.2 8 4 2.5 10.2 V EE-131012 12.5 8.5 4 2.5 13 V EE-16-1 614.813.3 9 4 3 16 V EE-16-21015.413 10.5 4 3.2 17.1 V EEL-161028.516 12.3 4 4.3 21.9 V EE-19-1 817.616 10 4 5 19 V EE-19-21017.216.213 4 3.9 20 V EEL-191031.516 10.5 4 4 21.1 V EEL-19-11015.630 24.1 4 3.5 21 H EE-25-1 620 18.212.5 4 6.3 25.2 V EE-25-2 821.717.512.6 4 5 25.2 V EE-25-31022.225 15.4 4 5 26.1 H EEL-25 835.317.512.5 4 5 25.2 V EE-301021 29.225.2 4 5 30 H EE-401427.630.525.8 4 5 40 H EE-42/15-11233.844 35.5 4 5 42 H EE-42/15-21641.348 37.7 4 5 42 H EE-42/15-31848.732 27.5 4 5 45.1 V EE-42/20-11245 39.832.5 4 5 42 V EE-42/20-21644.250 37.8 4 5 42.2 H EE-42/20-31844.137 27.3 4 5 45.3 V EE-552050 50 45.5 4 5 55 H
变压器骨架磁芯(带AP值)
CORE參數對照表 TYPE MATERIAL Dimensions (mm)Ap Ae Aw A L Le Ve Wt P CL 100kHz 200mT Pt (100kHz) 可配合BOBBIN A * B * C( cm4 ) ( mm2 )( mm2 )( nH/N2 ) ( mm ) ( mm3 ) ( g ) @ 100℃ (W)( Watts )幅寬PIN形狀 TYPE EC CORE EC353C8535.3*17.3*9.5 1.374184.30163.002100.0077.406530.0038.0021.58H EC413C8541.6*19.5*11.6 2.5894121.00214.002700.0089.3010800.0060.0024.58H EC523C8552.2*24.2*13.4 5.5980180.00311.003600.00105.0018800.00112.0028.312H EC703C8571.7*34.5*16.417.8281279.00639.003900.00144.0040100.00254.0041.412/34H TYPE EE CORE EE05PC40 5.25*2.65*1.950.0013 2.63 5.00285.0012.6033.100.160.02 1.1 2.76-8H EE6.3PC40 6.1*2.85*7.950.0015 3.31 4.46405.0012.2040.400.240.02 2.76H EE8PC408.3*4.0*3.60.00917.0013.05590.0019.47139.000.700.06 1.9 4.786H EE10/11PC4010.2*5.5*4.750.028712.1023.70850.0026.60302.00 1.500.16 6.68V EE13PC4013.0*6.0*6.150.057017.1033.351130.0030.20517.00 2.700.2357.410V EE16PC4016*7.2*4.80.076519.2039.851140.0035.00672.00 3.300.318.56-10V H EE19PC4019.1*7.95*5.00.124323.0054.041250.0039.40900.00 4.800.4296-8V H EE19/16PC4019.29*8.1*4.750.119122.4053.151350.0039.10882.00 4.800.4196-8V H EE20/20/5PC4020.15*10*5.10.157231.0050.701460.0043.001340.007.500.51 EE22PC4022*9.35*5.750.159041.0038.792180.0039.401610.008.800.618.458V EE2329S PC4023*14.7*60.436835.80122.001250.0064.902320.0012.00 1.16 EE25/19PC4025.4*9.46*6.290.312840.0078.202000.0048.701940.009.100.9 EE25.4PC4025.4*9.66*6.350.317340.3078.732000.0048.701963.0010.000.9 EE2825PC4028*12.75*10.60.852586.9098.103300.0057.705010.0026.00 2.519.610V EE30PC4030*13.15*10.70.7995109.0073.354690.0057.706310.0032.00 2.913.710-12V EE30/30/7PC4030.1*15*7.050.745559.70124.872100.0066.904000.0022.00 1.51 EE3528PC4034.6*14.3*9.3 1.339884.80158.002600.0069.705910.0029.00 2.9615.712V EE40PC4040*17*10.7 2.2000127.00173.234150.0077.009810.0050.00 4.217.312V EE4133PC4041.5*17*12.7 2.8260157.00180.004200.0079.0012470.0064.00 6.25 EE42/21/15PC4042*21.2*15 4.9484178.00278.003800.0097.9019510.0088.008.8 EE42/21/20PC4042*21.2*20 6.4625235.00275.005000.0097.8023000.00116.0011.6 EE47/39PC4047.12*19.63*15.62 4.7529242.00196.406660.0090.6021930.00108.009.7 EE50PC4050*21.3*14.6 5.7343226.00253.736110.0095.8021600.00116.009.421.312V EE55/55/21PC4055.15*27.5*20.713.6764354.00386.347100.00123.0043700.00234.0011.0(150MT) EE57/47PC4056.57*23.6*18.89.7132344.00282.368530.00102.0035100.00190.008.5 EE60PC4060*22.3*15.69.8558247.00399.025670.00110.0027100.00135.0012.523.812V EE50.3PC4050.3*25.6*6.1 1.8447120.85152.642900.00104.9012676.0068.00 5.8328.2512H EE62.3/62/6PC4062.3*31*6.1 3.0330153.01198.223100.00125.7419240.00102.008.8533.8512H EE65/32/27PC4065.15*32.5*2730.7625535.00575.008000.00147.0078700.00399.00 5.9(100MT) TYPE EF CORE EF12.6PC4012.7*6.4*3.60.031113.0023.90810.0029.60385.00 2.000.17 3.510V EF16PC4016.1*8.05*4.50.080020.1039.821100.0037.60754.00 3.900.32 EF20PC4020*9.9*5.650.101333.5030.241570.0044.901500.007.400.69
变压器仿真例题
【例20】将一个阻抗为8Ω的扬声器接在非线性磁芯变压器的副边，已知N1＝300，N2＝100，信号源为电动势E＝6V，频率f＝50Hz，内阻R0＝100Ω的正弦电压源，求(1)信号源输出的功率 (2)扬声器获得的功率 (3)给出电压变换和电流变换的仿真波形。 1．绘制电路原理图 （1）单击Draw\Get New Part菜单命令，在弹出的对话框中分别调出磁芯变压器K3019PL-3C8图符、正弦电压源VSIN图符、接地EGND图符和电阻R图符。并将它们连接成图5－108所示的电路。 图5－108 含有磁芯变压器的电路 （2）双击磁芯变压器图符打开其属性编辑对话框如图5－109所示，其中有3个属性参数需要设置：“Coupling＝”意为耦合度，这里设为1；“L1_Turns＝”意为电感线圈L1的圈数，这里设为300；同理，L2的线圈设为100。正弦电压源的参数也可按【例10】中的方法一样设定，双击图符后使VOFF＝0；VAMPL＝8.484；FREQ＝50。 图5－109 K3019PL－3C8的属性编辑对话框 2．设置分析类型 仍为瞬态分析，参数设置为：打印步长0.02s；终止时间0.06s，其它均为默认值。 3．运行模拟分析 （1）点击Analysis\Simulate菜单命令，在打开的Probe窗口中再点击Trace\Add Trace 子命令。 （2）在弹出Add Trace对话框中选择信号源输出的电功率P1和扬声器负载R1获得的电功率P2，它们表达式分别可写为： P1＝MAX(V(2))*MAX(I(R0))/2 P2＝MAX(V(3))*MAX(I(R1))/2
变压器输出功率和磁芯尺寸、工作频率的关系
变压器输出功率和磁芯尺寸的关系 要使变压器输出更大的功率，我们希望在电压一定的情况下，圈数要尽可能的少、导 线尽可能的粗。这样才有利于提供较大的电流，输出更大的功率。前者需要较大的磁芯截 面积，后者要求较大的磁芯窗口面积。因此要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行。变压器初级绕组的圈数可用下式来算： N = k *10^5 * U /(f *Ae* Bmax ) k 为最大导通时间与周期之比，通常取k=0.4； U 是初级绕组输入电压（V），（近似等于直流输入电压)； f 是变压器的工作频率（KHZ）； Ae 是磁芯的截面积（cm2）； Bmax 是允许的磁通密度最大变化幅度（G）。 因此，在一定电压下，增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax，都有利于减少圈数，提高输出功率。但是，磁芯的损耗（铁损）是按Bmax的 2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的，Bmax还受磁芯饱和的限制。因此，提高工作频 率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的。大多数适合做开关电源的铁氧体磁 芯频率通常限制在10-50KHZ以内，Bmax限制在2000G（高斯）以内，一般取 Bmax=1600G较为合适。因此，功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制。 但必须明确的是，这种控制关系是间接的而不是直接的，Ae加大和f提高只是表示 对同样的电压，允许绕的圈数更少，只有实际把圈数减少了才能提高功率。如果在同样材 料的一个大磁芯和一个小磁芯上，用一样的导线绕同样的圈数，对同样的输入电压输出功 率是基本相同的。同样，如果一个做好的变压器，仅仅靠改变工作频率，也是不会使输出 功率提高的。 联想到楼主的问题，因为变压器已经做好，所以我建议提高输入电压来提高功率；如 果从变压器入手的话，可以尝试把导线适当加粗，同时把频率提高一些，以允许圈数能有 所减少，这样就可加大输出功率。 导线加粗受到磁芯窗口面积Ac限制。用截面积为Ad的导线绕N圈，占用的窗口面 积为： Awc = N *Ad = k * 10^5 * U *Ad / (f *Ae* Bmax )
高频变压器制作流程
变压器制作流程 Ⅴ.工程图 工程图内容包括：线路图、剖面图、使用之CORE、BOBBIN、绕制说明、电气测试、外观图等说明 一. 线路图： 1. 符号说明： A. 表示起绕点 B. 表示出线引到线轴的端子上. C. 表示不接PIN的出线.F1为英文FLYING-LEAD的字头，意思为飞出来的引线，我们可称之为飞线. D. 表示变压器的铁芯，其左边为初级，右边为次级， E. 表示铜箔. F. 表示外铜箔 G. 表示套管 Ⅵ.变压器制作工法(A：高频类) 一.绕线 1.材料确认 1.1 BOBBIN规格之确认. 1.2不用的PIN须剪去时，应在未绕线前先剪掉，以防绕完线后再剪除时会刮伤WIRE或剪错脚，而且可以避免绕线时缠错脚位. 1.3 确认BOBBIN完整：不得有破损和裂缝. 1.4将BOBBIN正确插入治具，一般特殊标记为1脚(斜角为PIN 1)，如果图面无注明，则1脚朝机器. 1.5须包醋酸布的先依工程图要求包好，紧靠BOBBIN两侧，再在指定的PIN上先缠线(或先钩线)后开始绕线，原则上绕线应在指定的范围内绕线 2.绕线方式 根据变压器要求不同，绕线的方式大致可分为以下几种 2.1一层密绕：布线只占一层，紧密的线与线间没有空隙.整齐的绕线. (如图6.1) 2.2 均等绕：在绕线范围内以相等的间隔进行绕线;间隔误差在20%以内可以允 收.(如图6.2) 2.3 多层密绕：在一个绕组一层无法绕完，必须绕至第二层或二层以上，此绕法分为三种情况： a.任意绕：在一定程度上整齐排列，达到最上层时，布线已零乱，呈凹凸不平状况，这是绕线中最粗略的绕线方法 . b.整列密绕：几乎所有的布线都整齐排列，但有若乾的布线零乱(约占全体30%，圈数少的约占5%REF). c.完全整列密绕：绕线至最上层也不零乱，绕线很整齐的排列著，这是绕线中最难的绕线方法. 2.4 定位绕线：布线指定在固定的位置，一般分五种情况(如图6.3) 2.5 并绕：两根以上的WIRE同时平行的绕同一组线，各自平行的绕，不可交叉.此绕法大致可分为四种情况：(如图6.4) 3.注意事项： 3.1当起绕(START)和结束(FINISH)出入线在BOBBIN同一侧时，结束端回线前须贴一块横越胶布(CROSSOVER TAPE)作隔离。 3.2出入线於使用BOBBIN之凹槽出线时，原则上以一线一凹槽方式出线，若同一PIN有多组可使用同一
如何选择变压器的磁芯
1、根据变压器的用途确定磁芯的类别:功率磁芯或高导磁芯. 功率磁芯主要做变压器-传输功率. 不同形状磁芯适用变压器类型: EE功率磁芯、EEL功率磁芯、EF功率磁芯: 功率传输变压器 开关电源变压器 宽频及脉冲变压器 电源转换变压器 主要材质:TP3,TP4 EI功率磁芯: 通讯设备用变压器 电源转换变压器 各种扼流圈 主要材质:TP3,TP4 EC功率磁芯、ETD功率磁芯: 开关电源变压器 电子镇流器 脉冲变压器 主要材质:TP3,TP4 EFD功率磁芯、EPC功率磁芯: 小体积、大功率开关电源变压器 高周波开关电源变压器 通讯设备用滤波电感器 高触发变压器 背光源 主要材质:TP3,TP4 PQ功率磁芯: 功率传输变压器 开关电源变压器 滤波电感器 宽频及脉冲变压器 转换电源变压器 主要材质:TP3,TP4 RM功率磁芯: 宽带变压器 电源转换变压器 开关电源变压器 电感器
载波频率滤波器 高稳定性滤波器 主要材质:TP3,TP4 GU功率磁芯: 通讯中可调LC滤波器 电源转换变压器 载波频率滤波器 高稳定性滤波器 电子钟表升压线圈 主要材质:TP3,TP4 高导磁芯主要用于滤波器-波形整理,消除杂波 使视频清晰或音频保真 主要磁芯类型: EE型高导磁芯 EEL型高导磁芯 EI型高导磁芯 EF型高导磁芯 EP型高导磁芯 UU型高导磁芯 ET型高导磁芯 FT型高导磁芯 GU型高导磁芯 RM型高导磁芯 T型高导磁芯 2、根据工作频率,功率大小,电感量大小及安装空间确定磁芯尺寸: TP3材质适用工作频率范围: 功耗温度系数为负值,即温度升高,功耗呈下降趋势,中心工作频率25KHz-200KHz TP4材质适用工作频率范围: 中心工作频率100KHz-300KHz TH7、TH10、TH12材质适用工作频率范围: 中心工作频率小于150KHz 功率大小: 小于5w可使用的磁芯: ER9.5, ER11.5, EE8.3, EE10, EE13, RM4, GU11, EP7,EP10,UI9.8,URS7 5-10W可使用的磁芯: ER20, EE19, RM5, GU14, EFD15, EI22, EPC13, EF16,EP13,UI11.5 10-20W可使用的磁芯: ER25, EE20,EE25,RM6,GU18,EPC17,EF20
高频变压器制作与技术参数
高频变压器制作与技术参数 脉冲变压器也可称作开关变压器，或简单地称作高频变压器。在传统的高频变压器设计中，由于磁芯材料的限制，其工作频率较低，一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化、高频化和大功率化已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此，研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。 随着应用技术领域的不断扩展，开关电源的应用愈来愈广泛，但制作开关电源的主要技术和耗费主要精力就是制作开关变压器的部件。 开关变压器与普通变压器的区别大致有以下几点： (1)电源电压不是正弦波，而是交流方波，初级绕组中电流都是非正弦波。 (2)变压器的工作频率比较高，通常都在几十赫兹，甚至高达几十万赫兹。在确定铁芯材料及损耗时必须考虑能满足高频工作的需要及铁芯中有高次谐波的影响。 (3)绕组线路比较复杂，多半都有中心抽头。这不仅增大了初级绕组的尺寸，增大了变压器的体积和重量，而且使绕组在铁芯窗口中的分布关系发生变化。
图1 开关电源原理图 本文介绍了一款如图1所示的DC—DC变换器，输入电压为直流24V，输出电压分别为5V 及12V的多路直流输出。要求各路输出电流都在lA以上，核心器件是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片UC3842，最高工作频率可达200kHz。根据锌锰铁氧体合金的优异电磁性能，通过具体示例介绍工作频率为100kHz的高频开关电源变压器的设计及注意事项。 2变压器磁芯的选择与工作点的确定 2．1 磁芯材料的选择 从变压器的性能指标要求可知，传统的薄带硅钢已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。磁芯的材料只有从坡莫合金、铁氧体材料、钴基非晶态合金和超微晶合金几种材料中
高手教仿真 全桥开关电源中变压器的仿真
高手教仿真全桥开关电源中变压器的仿真 全桥是一种由四个三极管或着MOS管组成的振荡，与全桥电路相比，半桥在 进行电路的振荡转换时会很容易产生干扰，容易使波形变坏。全桥虽然成本低，容易形成，但是相对的电路设计就较为复杂。在电子电力设计当中，全桥经常 作为开关电源的搭配出现，这两种高效率低成本设计的结合，极大的推动了目 前电源设计领域的进步。本篇文章将为大家介绍一种12V1000W的全桥开关电 源中变压器仿真设计。 以12V1000W全桥为例，介绍一下主要设计参数： 输入电压为前级PFC输出的直流母线，最低波谷电压为350VDC; 输出电压12VDC，输出功率1000W; PWM频率F=100KHz，即PWM周期10us; 最大占空4.5us，即最小死区500ns; 图1 仿真电路如图1所示。其中变压器先采用3绕组线性模型，初步设置的参 数如图2所示：
图2 第一步：调整变压器及电路初步参数，将变压器耦合系数 k12=k13=k23=1(紧耦合，无漏感)。仿真调整副边电感l2、l3，使输出为12V，得到l2、l3=1.6uH。 观察变压器原边电流： 图3
图4 在图4中，电流表现出富裕且连续的特性，这就说明可以对原边电感进行 减少。观察输出储能电感L1电流波形。纹波很小，说明L1还可以减小。保持 输出12V，调整变压器电感，直到原边电感接近临界模式，调整L1电感，直 到电流纹波系数大致为30%。 最后得到变压器l1=400uH、 l2、l3=640nH，L1=180nH。 校验一下各部电压应力，并没有出现超压的情况，最后校验一下死区。 图5 如果远无直通可能，电流也是连续的，那么就意味着正常，可以开始下一 阶段的设计。 第二步：调整吸收参数 将变压器耦合系数设定为k=0.995，对应1%典型漏感。调整副边吸收RC，直到满足二极管反压要求。得到C=15nF、R=2.2Ω为最佳，二极管反压 <32.3V，吸收功率3.54W。
高频变压器的制作工艺
高频变压器的制作工艺》 一.绕线 1.材料确认 1.1 BOBBIN规格之确认. 1.2不用的PIN须剪去时，应在未绕线前先剪掉，以防绕完线后再剪除时会刮伤WIRE或剪错脚，而且可以避免绕线时缠错脚位. 1.3 确认BOBBIN完整：不得有破损和裂缝. 1.4将BOBBIN正确插入治具，一般特殊标记為1脚(斜角為PIN 1)，如果图面无註明，则1脚朝机器. 1.5须包醋酸布的先依工程图要求包好，紧靠BOBBIN两侧，再在指定的PIN上先缠线(或先鉤线)后开始绕线，原则上绕线应在指定的范围内绕线 2.绕线方式 根据变压器要求不同，绕线的方式大致可分為以下几种 2.1一层密绕：佈线只佔一层，紧密的线与线间没有空隙.整齐的绕线. (如图6.1) 2.2 均等绕：在绕线范围内以相等的间隔进行绕线;间隔误差在20%以内可以允收.(如图6.2) 2.3 多层密绕：在一个绕组一层无法绕完，必须绕至第二层或二层以上，此绕法分為三种情况： a.任意绕：在一定程度上整齐排列，达到最上层时，佈线已零乱，呈凹凸不平状况，这是绕线中最粗略的绕线方法 . b.整列密绕：几乎所有的佈线都整齐排列，但有若乾的佈线零乱(约佔全体30%，圈数少的约佔5%REF). c.完全整列密绕：绕线至最上层也不零乱，绕线很整齐的排列著，这是绕线中最难的绕线方法. 2.4 定位绕线：佈线指定在固定的位置，一般分五种情况(如图6.3)
图6.3 2.5 并绕：两根以上的WIRE同时平行的绕同一组线，各自平行的绕，不可交叉.此绕法大致可分為四种情况：(如图6.4)
图6.4 3.注意事项： 3.1当起绕(START)和结束(FINISH)出入线在BOBBIN同一侧时，结束端迴线前须贴一块横越胶布(CROSSOVER TAPE)作隔离。 3.2出入线於使用BOBBIN之凹槽出线时，原则上以一线一凹槽方式出线，若同一PIN有多组可使用同一凹槽或相邻的凹槽出线，唯在焊锡及装套管时要注意避免短路。 3.3 绕线时需均匀整齐绕满BOBBIN绕线区為原则，除工程图面上有特别规定绕法时，则以图面為準。3.4变压器中有加铁氟龙套且有折回线时，其出入线所加之铁氟龙套管须与BOBBIN凹槽口齐平(或至少达2/3高)，并自BOBBIN凹槽出线以防止因套管过长造成拉力将线扯断。但若為L PIN水平方向缠线，则套管应与BOBBIN边齐平(或至少2/3长)。(如图3 ) 3.5变压器中须加醋酸布作為档墙胶带时，其档墙胶带必须紧靠模型两边.為避免线包过胖及影响漏感过高，故要求2TS以上之醋酸布重叠不可超过5mm，包一圈之醋酸布只须包0.9T，留缺口以利於凡立水良好的渗入底层.醋酸布宽度择用与变压器安规要求有关，VED绕法ACT宽度3.2mm包两边且须加TUBE.绕法：PIN端6mm/ 4.8mm/4.4mm/4mm; TOP端3mm/2.4mm/2.2mm/2mm 时不须TUBE.绕线时铜线不可上档墙，若有套管，套管必须伸入档墙3mm以上. 4.引线要领： 4.1 飞线引线 4.1.1引线、长度长度按工程程图要求控製，如须绞线，长度须多预留10%. 4.1.2套管须深入挡墙3mm以上.(如图6.5)
变压器磁芯
提升开关电源效率从选择变压器磁芯开始 近年来，电源中电子变压器所用的铁心材料和导电材料价格连续上涨，上游原材料形成卖方市场。作为下游的电子变压器的电源用户，可以在全球范围内选择和采购，形成买方市场。处于中间位置的电子变压器行业，只有走技术创新之路，才能摆脱这种两头受气的困境。然而，在成熟的电子变压器行业里，技术创新比较困难。但是每一个细小环节的改进，就可以带来新的理念和新的产品。 走技术创新之路，要时刻记住要达到的目的。电源中的电子变压器，像所有作为商品的产品一样进行任何技术创新，都必须在具体使用条件下完成具体功能中，追求性能价格比最好。现在的电源产品，普遍以“轻、薄、短、小”为特点向小型化和便携化发展。电子变压器必须适应作为用户的电源产品对体积和重量的要求。同时，电子变压器的原材料(铁心材料和导电材料)价格上涨。因此，如何减小体积和重量，如何降低成本，成为近年来电子变压器发展的主要方向。 硅钢是工频电源中电子变压器大量使用的铁心材料。要减少电子变压器中的铁心用量，必须提高硅钢的工作磁通密度(工作磁密)。硅钢的工作磁密既决定于饱和磁通密度，又决定于损耗。因为效率是电子变压器的重要性能指标，现在，为了节能，许多电源产品都提出待机损耗要求。电子变压器的铁心损耗是待机损耗的主要组成部分，因此，都对电子变压器的效率或损耗提出明确的严格要求。 2008年以来，取向和无取向冷轧硅钢价格上涨，卷绕式环形铁心，相比于R型、CD型和EI型铁心，由于消耗材料少，可以节约20%以上的铁心材料成本，扩大了电子变压器中的使用范围。卷绕式环形铁心可以充分发挥取向冷轧硅钢的性能，与无取向冷轧钢相比，工作磁密要高得多。同时不像R型、CD型和EI型的铁心那样，可以充分利用硅钢材料，不会有边角废料，材料利用率可以达到98%以上。 作为电子变压器一大类的工频变压器，采用工作磁密高的铁心材料后，可以不减少铁心截面和体积，而是减少线圈匝数，减少用铜量。在现在铜材价格远远高于铁心材料的情况下，可能是更好的一种设计改进方案。 软磁铁氧体是中、高频电源中电子变压器大量使用的铁心材料，和金属软磁材料相比，软磁铁氧体的饱和磁密低，磁导率低，居里温度低，是它的几大弱点。尤其是居里温度低，饱和磁密Bs和单位体积功率损耗Pcv 都会随温度变化。温度上升，Bs下降，Pcv开始下降，到谷点后再升高。因此在高温条件下，只要Bs保持较高水平，就可以把工作磁密Bm选得高一些，从而减少线圈匝数，降低用铜量和成本。高温高饱和磁密软磁铁氧体材料，还可以扩大电子变压器使用的温度上限到120益甚至150益。 例如，汽车用电子设备中的高频电子变压器，在外界温度条件变化大和发动机室发热的高温条件下工作，就必须采用高温高饱和磁密软磁铁氧体。软磁复合材料(SMC)是上世纪90年代开发出来的新型软磁材料，其出发点是想把金属软磁材料的工作频率向MHz级和GHz级扩展，因此将金属软磁材料与其他高电阻材料，如石英、陶瓷、高分子材料等复合在一起，只要控制金属软磁材料的体积百分数在逾渗极限以下，就有可能保持软磁特性，又减少各种高频率损耗，成为一种新的软磁材料――软磁复合材料，取英文名称的第一个字母，简称SMC材料。 软磁复合材料中的磁性粒子可以是纯铁、镍、钴金属、铁镍合金、铁镍钼合金、铁铝合金、铁基非晶合金、铁基纳米晶合金和软磁铁氧体经过粉碎后制成的粉末。 非磁性物体可以是二氧化硅等绝缘体，硅树脂、聚乙烯、环氧树脂等高分子材料作粘接剂和硬脂酸等作润滑剂。磁性粒子和非磁性物体混合后，可以经过绝缘处理、压制成形、烧结等工艺加工成磁粉芯，也可以采用现在的塑料工程技术，注塑成各种复杂形状的磁芯。软磁复合材料的优点是密度小，重量轻，生产效率高，成本低，产品一致性好。缺点是由于磁粒子之间被非磁性物体隔开，磁性阻断，磁导率现在一般都在100以内，最近报导通过纳米技术和其他措施，已开发出磁导率超过1000的软磁复合材料，最大可达6000。
高频变压器的制作工艺
《高频变压器的制作工艺》 一.绕线 1.材料确认 1.1 BOBBIN规格之确认. 1.2不用的PIN须剪去时，应在未绕线前先剪掉，以防绕完线后再剪除时会刮伤 WIRE或剪错脚，而且可以避免绕线时缠错脚位. 1.3 确认BOBBIN完整：不得有破损和裂缝. 1.4将BOBBIN正确插入治具，一般特殊标记為1脚(斜角為PIN 1)，如果图面无註明，则1脚朝机器. 1.5须包醋酸布的先依工程图要求包好，紧靠BOBBIN两侧，再在指定的PIN上先缠线(或先鉤线)后开始绕线，原则上绕线应在指定的范围内绕线 2.绕线方式 根据变压器要求不同，绕线的方式大致可分為以下几种 2.1一层密绕：佈线只佔一层，紧密的线与线间没有空隙.整齐的绕线. (如图6.1) 2.2 均等绕：在绕线范围内以相等的间隔进行绕线;间隔误差在20%以内可以允收.(如图6.2) 2.3 多层密绕：在一个绕组一层无法绕完，必须绕至第二层或二层以上，此绕法分為三种情况： a.任意绕：在一定程度上整齐排列，达到最上层时，佈线已零乱，呈凹凸不平状况，这是绕线中最粗略的绕线方法 . b.整列密绕：几乎所有的佈线都整齐排列，但有若乾的佈线零乱(约佔全体30%，圈数少的约佔5%REF). c.完全整列密绕：绕线至最上层也不零乱，绕线很整齐的排列著，这是绕线中最难的绕线方法. 2.4 定位绕线：佈线指定在固定的位置，一般分五种情况 (如图6.3)
2.5 并绕：两根以上的WIRE同时平行的绕同一组线，各自平行的绕，不可交叉.此绕法大致可分為四种情况：(如图6.4) 图6.4 3.注意事项： 3.1当起绕(START)和结束(FINISH)出入线在BOBBIN同一侧时，结束端迴线前须贴一块横越胶布(CROSSOVER TAPE)作隔离。 3.2出入线於使用BOBBIN之凹槽出线时，原则上以一线一凹槽方式出线，若同一PIN有多组可使用同一凹槽或相邻的凹槽出线，唯在焊锡及装套管时要注意避免短路。 3.3 绕线时需均匀整齐绕满BOBBIN绕线区為原则，除工程图面上有特别规定绕法时，则以图面為準。 3.4变压器中有加铁氟龙套且有折回线时，其出入线所加之铁氟龙套管须与 BOBBIN凹槽口齐平(或至少达2/3高)，并自BOBBIN凹槽出线以防止因套管过长造成拉力将线扯断。但若為L PIN水平方向缠线，则套管应与 BOBBIN边齐平(或至少2/3长)。(如图3 )
基于有限元仿真的半桥变压器优化设计磁
总第３０８期 ２０１５年第６期 计算机与数字工程 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆ＤｉｇｉｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．６ １１２５ 基于有限元仿真的半桥变压器优化设计磁 王 琪１ 高 田２ （１．西安工业大学电子信息工程学院 西安 ７１００３２）（２．西北工业大学电子信息学院 西安 ７１００７２） 摘 要 作为开关电源的重要组成部分，变压器设计的优劣直接影响到电路能否正常工作和抗电磁干扰性能，关系到电路的工作性能及电路的效率等。因此如何合理地设计变压器，使其参数满足优化性能，成为研究的重点。半桥变压器的磁芯利用率高，无变压器偏磁和直流磁饱和问题，且无需添加气隙，具有较强的抗不平衡能力，有效地防止了偏磁现象的发生，在大功率开关电源的设计中得到广泛应用，其设计极为关键。在分析半桥变换器工作原理的基础上，根据Ａｎｓｏｆｔ公司的有限元仿真软件，分别从能量密度分布和温度场分布的角度对半桥变压器进行优化设计，给出了变压器模型的结构示意图，并对漏感进行了分析，得到减少漏感的方法，达到优化设计的目的。 关键词 半桥变压器；优化设计；有限元仿真；漏感 中图分类号 ＴＰ３９１ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２‐９７２２．２０１５．０６．０４１ Ｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇＤｅｓｉｇｎ ＢａｓｅｄｏｎＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＷＡＮＧＱｉ１ ＧＡＯＴｉａｎ２ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ摧ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ摧ａｎ ７１００３２） （２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ摧ａｎ ７１００７２）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｄｅｓｉｇｎｗｉｌｌｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｐｅｒｆｏｒｍ‐ａｎｃｅｌｉｋｅｎｏｒｍａｌｗｏｒｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｔｉ‐ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｉｒｃｕｉｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｓｏｈｏｗｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｒｅａｓｏｎａｂｌｙｔｏｍｅｅｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙ．Ｔｈｅｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｔｒａｎｓ‐ｆｏｒｍｅｒｗｉｔｈｈｉｇｈｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｃｏｒｅａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｍａｇｎｅｔｉｃｂｉａｓａｎｄＤＣｍａｇｎｅｔｉｃｓａｔｕｒａｔｉｏｎｎｅｅｄｎｏｔａｄｄａｎａｉｒｇａｐ，ｗｈｉｃｈｈａｓｓｔｒｏｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆａｎｔｉ‐ｉｍｂａｌａｎｃｅｔｏｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｂｉａｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｓｏｔｈｅｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｈｉｇｈ‐ｐｏｗｅｒｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙａｎｄｉｔｓｄｅｓｉｇｎｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｃｒｉｔｉｃａｌ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｗｏｒｋ‐ｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，Ａｎｓｏｆｔ摧ｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｆｒｏｍｔｈｅｔｗｏａｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｔｏｒｅ‐ｄｕｃｅｔｈｅｌｅａｋａｇｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｗｅｒｅｇｉｖｅｎｏｕｔ． ＫｅｙＷｏｒｄｓ ｈａｌｆ‐ｂｒｉｄｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｄｅｓｉｇｎ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｌｅａｋａｇｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ＣｌａｓｓＮｕｍｂｅｒ ＴＰ３９１ １ 引言 随着电力电子技术的不断发展，小型化、轻量化和高可靠性已经成为各类电子设备中开关电源的研究方向和发展趋势。作为开关电源的重要组成部分，磁性元件，尤其是变压器，直接影响到电路能否正常工作和抗电磁干扰性能，关系到电路的工作性能及电路的效率等。因此如何合理地设计磁性元件，使其参数满足优化性能，具有体积小、重量轻、损耗小的特点成为研究的重点［１］。半桥变压器的磁芯利用率高，无变压器偏磁和直流磁饱和问题，且无需添加气隙，具有较强的抗不平衡能力，有 磁收稿日期：２０１４年１２月９日，修回日期：２０１５年１月２５日 基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目“高效率、高功率因数ＬＥＤ驱动电源技术研究”（编号：１４ＪＫ１３３９）资助。 作者简介：王琪，女，硕士，讲师，研究方向：控制理论与控制工程，电源技术。高田，男，博士，研究方向：电力电子技术。