2022年kHz高频开关电源变压器设计.docx

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1、精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者： PanHongliang仅供个人学习30kHz 高频开关电源变压器地设计2021-05-03 15:37阅读 1552评论 1欢迎下载精品学习资源字号： 大 中 小本文来源网络在传统地高频变压器设计中, 由于磁心材料地限制 , 其工作频率较低 , 一般在 20kHz 左右 . 随着电源技术地不断进展, 电源系统地小型化 , 高频化和高功率比已成为一个永恒地争论方向和进展趋势 . 因此 , 争论使用频率更高地电源变压器是降低电源系统体积 , 提高电源输出功率比地关键因素. 本文依据超微晶合金地优异电磁性能, 通过示例介绍30kHz 超微晶高频开关电源变

2、压器地设计.1、变压器地性能指标电路形式：半桥式开关电源变换器原理见图1：工作频率 f： 30kHz变换器输入电压 Ui:DC300V欢迎下载精品学习资源变换器输出电压 U0:DC2100V变换器输出电流 Io:0.08A整流电路：桥式整流占空比 D： 1 90 输出效率 : 80耐压： DC12kV温升： 50 工作环境条件 : 55 85 2 、变压器磁心地选择与工作点确定从变压器地性能指标要求可知,传统地薄带硅钢、铁氧体材料已很难中意变压器在频率、使用环境方面地设计要求.磁心地材料只有从坡莫合金、钴基非晶态合金和超微晶合金三种材料中来考虑 ,但坡莫合金、钴基非晶态价格高,约欢迎下载精品学

3、习资源为超微晶合金地数倍 ,而饱和磁感应强度 Bs 却为超微晶合金2/3 左右 ,且加工工艺复杂 .因此,综合三种材料地性能比较（表 1 ） ,选择饱和磁感应强度Bs 高,温度稳固性好 ,价格低廉,加工便利地超微晶合金有利于变压器技术指标地实现.表 1 （1 ）钴基非晶态合金和超微晶合金地主要磁性能比较磁心工作点地选择往往从磁心地材料,变压器地工作状态,工作频率 ,输出功率 ,绝缘耐压等因素来考虑 .超微晶合金地饱和磁感应强度 Bs 较高约为 1.2T, 在双极性开关电源变压器地设计中 ,磁心地最大工作磁感应强度Bm 一般可取到0.6 0.7T, 经特别处理地磁心 ,Bm 可达到 0.9T.

4、在本设计中 , 由于工作频率、绝缘耐压、使用环境地缘由,把最大工作磁感应强度 Bm 定在 0.6T, 而磁心结构就定为不切口地矩形磁心.这种结构地磁心与环形磁心相比具有线圈绕制便利、分布参数影响小、磁心窗口利用率高、散热性好、系统绝缘牢靠、但电磁兼容性较差.3 、变压器主要参数地运算欢迎下载精品学习资源3.1 变压器地运算功率半桥式变换器地输出电路为桥式整流时,其开关电源变压器地运算功率为：Pt=UoIo1 1/ 1将 Uo=2100V,Io=0.08A, =80 代入式（ 1） ,可得 Pt=378 W.3.2 变压器地设计输出才能变压器地设计输出才能为：Ap=Pt 104/4BmfKWKJ

5、1.16（ 2）式中：工作频率 f 为 30kHz, 工作磁感应强度 Bm 取 0.6T, 磁心地窗口占空系数KW 取 0.2, 矩形磁心地电流密度（温升为 50时） KJ 取 468. 经运算 ,变压器地设计输出才能AP=0.511cm4.欢迎下载精品学习资源3.3 变压器地实际输出才能铁基超微晶铁心及超微晶软磁合金通过省级技术鉴定1999 年 10 月 24 日,由江西省科委等机关托付主持地对江西大有科技有限公司研制地新产品DY ON 型铁基超微晶磁铁心和超微晶软磁合金通过了省级技术鉴定,获得与会专家学者地高度评判 ,一样认为这两项产品性能稳固,各项技术指标分别达到美国UL94 P 标准和

6、国标 GBm292 89技术要求 ,在国内同类产品中具有特色.非晶态（超微晶）软磁合金,是 90 岁月世界六大高科技新型材料之一 ,它具有优异地特点 ,目前国内市场供不应求 ,前景宽敞 .联系人：江西省宜春市东风大街62 号宜春地区粮食局（ 336000 ）方华平变压器地输出才能即磁心地输出才能,它取决于磁心面积地乘积（ AP ）,其值等于磁心有效截面积（AC ）和它地窗口截面积（ Am ）地乘积 ,即： AP=ACAm3欢迎下载精品学习资源在变压器地设计中 ,变压器地输出才能必需大于它地设计输出才能 .在设计中 ,我们选用地矩形磁心地尺寸为： 10103 913.4 （即： a=10mm,b

7、=10mm,c=13.4mm,h=39mm ） ,实际 AP 达 3.66cm4 其中磁心截面积地占空系数 KC 取 0.7, 大于变压器地设计输出才能 0.511cm4, 因此,该磁心能够满足设计使用要求 .3.4 绕组运算初级匝数： D 取 50 ,Ton=D/f=0.5/30103=16.67 s,忽视开关管压降 ,Up1=Ui/2=150V.N1=Up1Ton10 2/2BmAc=150 16.6710 2/2 0.6 110.7=29.77匝取 N1=30 匝次级匝数：忽视整流管压降,Up2=Uo=2100V.N2=Up2N1/Up1=30 2100/150=420匝欢迎下载精品学习

8、资源3.5 导线线径Ip1=Up2Ip2/Up1=0.082100/150=1.12A电流密度： J=KjAp 0.1410 2=468 0.511 0.1410 2=5.14A/mm2考虑到线包损耗与温升 ,把电流密度定为 4A/mm2（ 1）初级绕组：运算导线截面积为 Sm1=Ip1/J=1.12/4=0.28mm2初级绕组地线径可选d=0.63mm, 其截面积为 0.312mm2地圆铜线 .2 次级绕组：运算导线截面积为 Sm2=Ip2/J=0.08/4=0.02mm2.欢迎下载精品学习资源次级绕组地线径可选d=0.16mm地圆铜线 ,其截面积为 0.02 mm2. 为了便利线圈绕制也可

9、选用线径较粗地导线.4、线圈绕制与绝缘为减小分布参数地影响 ,初级接受双腿并绕连接地结构, 次级接受分段绕制 ,串联相接地方式 ,降低绕组间地电压差 ,提高变压器地牢靠性 ,绕制后地线圈厚度约为4.5mm. 小于磁心窗口宽度 13.4mm 地一半 .在变压器地绝缘方面 ,线圈绝缘选用抗电强度高、介质损耗低地复合纤维绝缘纸,提高初、次 级之间地绝缘强度和抗电晕才能.变压器绝缘就接受整体灌注地方法来保证变压器地绝缘使用要求.5、终止语该超微晶开关电源变压器,环氧灌注绝缘后通过了产品 地电性能检测和机载条件地环境试验,已用于机载设备 ,变压器地温升 35 ,工作效率达到 90 以上 ,且波形质量优异

10、 ,电性能参数稳固 .超微晶合金薄带是新型地软磁合金,电磁性能优异 ,价格低廉 ,环境适应才能强 ,在高频电磁元件领域具有宽敞地应用前景 ,特别是在阵面雷达系统中地电源、勉励变压器、电感等 .在 100kHz 地使用条件下 ,可以取代铁氧体、坡欢迎下载精品学习资源莫合金用作磁心材料 .参考文献1 电子变压器专委会 ,电子变压器手册 ,沈阳：辽宁科技出版社,1998.10.2 中华人民共和国电子工业部,开关电源变压器运算方法,SJ/ Z2921 88 北京 ,1998. 作者简介冯挹工程师 ,毕业于南京理工高校 .主要从事特种变压器、电感器等软磁器件地设计、制造应用技术地争论与开发.收稿日期：

11、1999.8.18定稿日期： 1999.12.9版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text,pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personalownership.欢迎下载精品学习资源用户可将本文的内容或服务用于个人学习、争论或观看，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益；除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征

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