1.5MHz高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)方法

高頻開關(guān)電源變壓器的動態(tài)測試 （jp2581b＋jp619b材料功耗測量系統(tǒng)應(yīng)用筆記之一） 1引言 目前，對高頻開關(guān)電源變壓器電磁參數(shù)‘測試’大約使用兩種方法：一種是用lcr表測量一些基本電磁參數(shù)，例如，開關(guān)電源變 壓器初次級電感、漏感、分布電容、繞組直流電阻以及匝比、相位等，我們稱這種測試方法為’靜態(tài)’測試；一種是將開關(guān)電源變 壓器放到主機(jī)上考核其工作情況，對已經(jīng)定型生產(chǎn)的開關(guān)電源變壓器，為考核外購磁芯質(zhì)量，通過測量變壓器工作溫升判斷磁 芯的損耗比較直觀簡便。前一種方法因在弱場、低頻低磁感應(yīng)強(qiáng)度（例如bm<0.25mt、f=1khz）下測量，由于磁性材料特性的 非線性、不可逆和對溫度敏感，其在強(qiáng)場下工作與在弱場情況下工作電磁特性有很大不同。弱場下測量結(jié)果不能反映磁性器件 工作在強(qiáng)場下的情況；后一種方法雖隨主機(jī)在強(qiáng)場下應(yīng)用，但不能得到被測器件電磁參數(shù)。磁芯損耗需要專用儀器

反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)對電源輸出電壓穩(wěn)定性有著重要影響。本文詳細(xì)闡述了開關(guān)電源變壓器ap法設(shè)計(jì)中的幾個關(guān)鍵步驟,并通過實(shí)例詳細(xì)地介紹了變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)過程。

反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì) 反激式變壓器是反激開關(guān)電源的核心，它決定了反激變換器一系列的重要參數(shù)，如占空比d，最大峰 值電流，設(shè)計(jì)反激式變壓器，就是要讓反激式開關(guān)電源工作在一個合理的工作點(diǎn)上。這樣可以讓其的發(fā)熱 盡量小，對器件的磨損也盡量小。同樣的芯片，同樣的磁芯，若是變壓器設(shè)計(jì)不合理，則整個開關(guān)電源的 性能會有很大下降，如損耗會加大，最大輸出功率也會有下降，下面我系統(tǒng)的說一下我設(shè)計(jì)變壓器的方法。 設(shè)計(jì)變壓器，就是要先選定一個工作點(diǎn)，在這個工作點(diǎn)上算，這個是最苛刻的一個點(diǎn)，這個點(diǎn)就是最 低的交流輸入電壓，對應(yīng)于最大的輸出功率。下面我就來算了一個輸入85v到265v，輸出5v，2a的電 源，開關(guān)頻率是100khz。 第一步，選定原邊感應(yīng)電壓vor 這個值是由自己來設(shè)定的，這個值就決定了電源的占空比?？赡芘笥褌儾焕斫馐裁词窃吀袘?yīng)電壓， 為了便于理解，我們從下面圖一所

針對工作在連續(xù)電流(ccm)或斷續(xù)電流模式(dcm)下的反激式變壓器設(shè)計(jì)中存在的計(jì)算公式眾多、參數(shù)設(shè)計(jì)困難等問題,提出了一種新的反激變壓器設(shè)計(jì)方法。該方法統(tǒng)一了兩種模式下的變壓器計(jì)算公式,有效地解決了磁芯大小、原邊電感值、氣隙大小、原邊線圈的匝數(shù)、線徑等的參數(shù)設(shè)計(jì),提高了反激式變壓器設(shè)計(jì)效率,降低了計(jì)算難度,有利于反激變壓器的快速設(shè)計(jì)。

近幾年科學(xué)技術(shù)越來越發(fā)達(dá),電子領(lǐng)域發(fā)展迅速,高頻開關(guān)電源變壓器逐漸走入人們的視野,受到越來越廣泛的應(yīng)用。通過磁芯參數(shù)和線圈參數(shù)兩方面分析高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)要求,然后針對設(shè)計(jì)要求提出高頻開關(guān)電源變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法即簡化求解和數(shù)值模擬,適應(yīng)時代的發(fā)展和變化。

開關(guān)電源的未來主要發(fā)展方向是高頻化和高功率密度化。需要注意的是,變壓器是開關(guān)電源的核心部件,并且,隨著頻率與功率逐漸提高,電源開關(guān)對電源系統(tǒng)性能的影響日益顯著。所以,研究對高頻開關(guān)電源變壓器,對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并進(jìn)一步分析其應(yīng)用是關(guān)鍵。本文主要對高頻開關(guān)電源變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其應(yīng)用進(jìn)行了分析,希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)學(xué)者提供有價值的參考。

本文在介紹變壓器基本原理、運(yùn)算公式及相關(guān)知識的基礎(chǔ)上以實(shí)例的形式分步計(jì)算開關(guān)電源變壓器各個設(shè)計(jì)步驟。

對高頻開關(guān)電源的變壓器建立了實(shí)際等效電路,建立了變壓器功率損耗模型。重點(diǎn)對高頻開關(guān)電源變壓器的損耗進(jìn)行了分析與計(jì)算并提出了解決辦法,對25kw高頻開關(guān)電源進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。對設(shè)計(jì)的開關(guān)電源進(jìn)行數(shù)據(jù)測試,結(jié)果顯示該開關(guān)電源大大提高了功率因數(shù)和效率。

對高頻開關(guān)電源的變壓器建立了實(shí)際等效電路，建立了變壓器功率損耗模型。重點(diǎn)對高頻開關(guān)電源變壓器的損耗進(jìn)行了分析與計(jì)算并提出了解決辦法，對25kw高頻開關(guān)電源進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。對設(shè)計(jì)的開關(guān)電源進(jìn)行數(shù)據(jù)測試，結(jié)果顯示該開關(guān)電源大大提高了功率因數(shù)和效率。

變壓器的設(shè)計(jì)是開關(guān)電源中關(guān)鍵的步驟。對帶有高功率因數(shù)(pf)反激式開關(guān)電源的變壓器原理進(jìn)行了論述,在探討變壓器的設(shè)計(jì)原理基礎(chǔ)上,提出一種良好的設(shè)計(jì)方法,并通過實(shí)驗(yàn)證明了設(shè)計(jì)原理。所設(shè)計(jì)的變壓器具有效率高、電磁干擾低、漏感低、溫升低的特點(diǎn)。

隨著led照明向普通照明領(lǐng)域進(jìn)軍,作為led電源重要組成部分的高頻電壓器,體積小、功耗低、電磁輻射小、工作頻率高,成為其主要的性能指標(biāo)。針對此目的,對led開關(guān)電源反激變壓器的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,結(jié)合實(shí)際采用面積乘積法設(shè)計(jì)一款單端反激式高頻變壓器,運(yùn)用變壓器電感電流斷續(xù)的工作模式使得變壓器的體積大大減小,同時在很大程度上也減小了變壓器的電磁干擾輻射。通過3wled電源的制作測試實(shí)驗(yàn)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果證明了設(shè)計(jì)方案的可行性,達(dá)到了預(yù)期的效果。

本設(shè)計(jì)基于國際電工委員會電工產(chǎn)品安全認(rèn)證組織(iecee)及中國國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)sj3270-90《隔離變壓器和安全隔離變壓器》,是以高頻開關(guān)電源變壓器的安全規(guī)范為基礎(chǔ),研究變壓器設(shè)計(jì)過程的具體制作方法和根據(jù)安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對各項(xiàng)變壓器材料進(jìn)行選擇.以達(dá)到合理利用材料、正確處理變壓器的工藝問題,降低生產(chǎn)成本的目的.

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種簡單易行且適用于連續(xù)電流和斷續(xù)電流兩種模式的變壓器設(shè)計(jì)方法,并利用此方法對基于topswitch-gx的多輸出反激式開關(guān)電源變壓器進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。對電源的實(shí)驗(yàn)波形進(jìn)行分析,結(jié)果表明,開關(guān)電源交流電壓輸入在86v~265v的范圍內(nèi)都能夠穩(wěn)定輸出直流電壓,說明此變壓器設(shè)計(jì)方法可行,降低了計(jì)算難度,為反激式變壓器的快速設(shè)計(jì)提供了便利。

結(jié)合磁學(xué)理論,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種有效的反激式開關(guān)電源變壓器的方法。通過研究解決磁芯大小、初級繞組電感值、氣隙大小、初級繞組線圈的匝數(shù)等參數(shù)設(shè)計(jì)問題,從而有效地提高了反激式變壓器的效率,降低了計(jì)算難度,對于反激式變壓器的快速設(shè)計(jì)提供了便利。

通過對高頻開關(guān)變壓器磁芯工作時能量儲存、損耗、傳遞及工作曲線的分析,應(yīng)用磁性材料的b-h回線和q值并結(jié)合ltcc工藝特點(diǎn)提出一種ltcc高頻開關(guān)電源變壓器完整的設(shè)計(jì)思路和方法。文中以反激式高頻開關(guān)變壓器為例闡述了設(shè)計(jì)過程中的主要要點(diǎn)。用低頻電磁場仿真工具maxwell2d/3d對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行仿真驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上調(diào)整繞組結(jié)構(gòu)和優(yōu)化磁芯結(jié)構(gòu)參數(shù),得出高頻變壓器的合理設(shè)計(jì)方案。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、機(jī)械、煉鋼、航天、通信、國防等各個領(lǐng)域以及人們的日常生活對電能的需求量也越來越大,因此,對電能各方面的研究應(yīng)不斷細(xì)化與深入。高頻開關(guān)電源作為用電設(shè)施中重要的一部分也逐漸受到人們的重視,與線性穩(wěn)壓電源相比,具有占地面積小、穩(wěn)定性較高、效率較高、開關(guān)耐受能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。文章主要闡述了高頻電源開關(guān)的發(fā)展歷程及特點(diǎn),介紹了高頻電源開關(guān)的基本原理及設(shè)計(jì)觀念,并對其未來的發(fā)展作出展望。

隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展尤其是工業(yè)生產(chǎn)和民用電器的升級,作為核心電力的直流電源也得到了快速發(fā)展,尤其是小功率開關(guān)電源的設(shè)計(jì)會有一些難點(diǎn),文章主要就小功率開關(guān)電源的核心部件變壓器的設(shè)計(jì)提出相關(guān)認(rèn)識和設(shè)計(jì)思路。

介紹了3kw、60khz軟開關(guān)電源變壓器的主要特點(diǎn),給出了3kw全橋軟開關(guān)電源變壓器的磁芯材料選擇、電磁參數(shù)設(shè)計(jì)及繞制工藝。測試結(jié)果表明,試驗(yàn)變壓器的主要參數(shù)均接近進(jìn)口樣機(jī),空載、滿載時輸出波形正常,運(yùn)行狀況良好,可以確定采用國產(chǎn)lp3材料的pm87磁芯是正確的,同時,設(shè)計(jì)的繞組參數(shù)合理,繞制工藝也切實(shí)可行。

詳細(xì)介紹了一個帶有中間抽頭的高頻大功率變壓器的設(shè)計(jì)過程和計(jì)算方法,以及要注意的問題。根據(jù)開關(guān)電源變換器的性能指標(biāo)設(shè)計(jì)出的變壓器經(jīng)過在實(shí)際電路中的測試和驗(yàn)證,效率高、干擾小,表現(xiàn)了優(yōu)良的電氣特性。

反激式開關(guān)電源變壓器有不完全能量傳輸、完全能量傳輸兩種工作模式。為使變壓器在兩種模式下均有良好的性能,通過分析兩種工作模式的轉(zhuǎn)換過程,提出了一種以臨界工作狀態(tài)為條件的改進(jìn)的變壓器設(shè)計(jì)方法,據(jù)此設(shè)計(jì)了一臺變壓器,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,使用該方法設(shè)計(jì)的變壓器用于反激式電源時,可跨越兩種工作模式,其電壓調(diào)整率為1.0%,負(fù)載調(diào)整率為0.8%,證明了設(shè)計(jì)方法的正確性。

開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)教程

電源設(shè)備是現(xiàn)代電氣設(shè)備電能傳遞和轉(zhuǎn)換的主要設(shè)備,其自身的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率將會直接影響到電氣設(shè)備的性能和效率,所以當(dāng)前在電氣設(shè)備領(lǐng)域?qū)﹄娫丛O(shè)備的研究成為一個重要課題。本文將立足于電源設(shè)計(jì)的實(shí)際對單端正激式高頻開關(guān)電源設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要分析。