开关电源高频变压器.doc

开关电源变压器设计 （草稿）开关变压器是将 DC 电压﹐通过自激励震荡或者 IC 它激励间歇震荡形成高频方波﹐通过变压器耦合到次级,整流后达到各种所需 DC 电压﹒变压器在电路中电磁感应的耦合作用﹐达到初﹒次级绝缘隔离﹐输出实现各种高频电压﹒目的﹕减小变压器体积﹐降低成本﹐使设备小形化﹐节约能源﹐提高稳压精度﹒ N工频变压器与高频变压器的比较﹕工频 高频E＝4.4f N Ae Bm f=50HZ E＝4.0f N Ae Bm f=50KHZ N Ae Bm效率﹕ η=60-80 % (P2／P2+Pm+ P C) η>90% ((P2／P2+Pm) 功率因素﹕ Cosψ=0.6-0.7 (系统 100W 供电 142W) Cosψ>0.90 (系统 100W 供电 111W)稳压精度﹕ ΔU%=1% (U20-U2／U20*100) ΔU4000V 延伸变形后＞1500V﹒3﹒S 线圈－S 线圈之间爬电耐压距离 ﹕ ＞ 1500V ＞1.5mm﹒4﹒边缘胶带 MARGINTAPE 爬电耐压距离﹕ 边缘安胶 W=3mm 可根据 Vi 电压 W1.5－2.mm﹒5﹒采用 TEX－E 线解决耐压距离﹕ 三重绝缘线 层>6000V 延伸变形后耐压下降﹒6﹒胶带绝缘层解决耐压距离﹕ 胶带村垫 SOL 一层 SPC 二层﹐反贴胶带等﹒7﹒规格耐压条件(3.0KV/60’ 2mA) 制程条件 UL3.0KV ＊1.2 倍/2’ 2mA﹒8﹒层间耐压要求﹕ 层间耐压测试要求﹐与 AN 有关﹒常規安全距离MARGIN TAPE 3mm常規安全距离MARGIN TAPE 6mm2）絕緣空間設計2mm 2.0KVCS2670耐壓儀鐵平板0.065mm 4﹒0KVCS2670耐壓儀鐵平板空气爬電耐壓測試 膠帶耐壓測試3）开关变压器的参数分析区1.关于集肤效应可选用多股线（满足 b>a a=r2π b= r2π*x x= x 股线）满足高频负载电流﹐woil-woil爬電距离wire-coreTUBE 保護woil-woilTUBE 保護L(dic/dt) UcULIL C(dUc/dt) Ic一﹐漏感 Lk﹕當開關管達到高速開關時 ﹐（截止）由于變壓器的 Lk 存在﹐開關管兩端就會產生浪涌電壓﹒整机中可以采用(電壓鉗位電路)來控制.二﹐分布電容 Cp﹕當開關管（導通）由于開關寄生電容及變壓器 Cp 產生浪涌電流﹐流向開關產生很大噪聲﹒整机中可以采用(電流限制電路)來控制.三﹐集膚效應﹕﹒線圈中流過高頻電流時在開關頻率較高﹐電流只在導線的表皮流過﹐稱為集膚效應﹐高速開關下磁力線引起渦流﹐抵消中心電流﹐導線形成空心導体﹒穿透深度 Δ＝6﹒61／√f（mm） 高頻 >100KHZ, 線經不超過穿透深度 Δ 的兩倍為好﹒例﹒Δ＝0﹒09 0﹒09＊2＝0﹒18 選用 0﹒10－0﹒17降低变压器温升﹒2. 关于 Lk 与 Cp 是一对矛盾﹐一般要求变压器平衡 Lk 与 Cp 参数﹐L k 不要追求愈小愈好﹐Cp的增加会引起噪声的增加﹒开关变压器 GAP&LK1﹒气隙 GAP 设计大小与所需要的传递能量有关﹐ GAP 大气隙长度增加也就是气隙体积增Ig=0.4πL I 2 / Ae * 2 B1 / 2 L I2= * /uo0.4π* Ae Ig B GAP 儲蓄能量 GAP 氣隙長度SECONDARY PRIMARY MUTUAL FLUX LEAKAGE FLUX GAP Φ C Φ2Φ1B B 磁感 磁場 體積儲能加﹐电感下降﹒GAP 小容易引起电感饱和﹒2﹒气隙 GAP 传递能量大小与使用的工作频率有关 ﹐高频时（＞60KHZ）磁芯损耗加大﹒3﹒LEAKAGE 漏感﹕初级绕组 P&S 次级主绕组相邻紧密﹐耦合面积大﹐（P﹒S 夹绕）漏感量小﹒S 次级主绕组如果匝数少﹐疏绕或者增加匝数 ﹐也可减小漏感量﹒。