变压器如何设计.doc

变压器的设计过程包括五个步骤：①确定原副边匝数比；②确定原副边匝数；③确定绕组 的导线线径；④确定绕组的导线股数；⑤核算窗口面积 (1)原副边变比 为了提高高频变压器的利用率，减小开关管的电流，降低输出整流二极管的反向电压，减 小损耗和降低成本，高频变压器的原副边变比应尽量大一些 为了在任意输入电压时能够得到所要求的电压，变压器的变比应按最低输入电压 选择选 择副边的最大占空比为 ，则可计算出副边电压最小值为： ，式中， 为输出电压最大值， 为输出整流二极管的通态压降， 为滤波电感上的直流压降原副边的变比为： (2)确定原边和副边的匝数 首先选择磁芯为了减小铁损，根据开关频率 ，参考磁芯材料手册，可确定最高工作磁密 、磁芯的有效导磁截面积 、窗口面积 则变压器副边匝数为： 根据副边匝数和变比， 可计算原边匝数为： (3)确定绕组的导线线径 在选用导线线径时，要考虑导线的集肤效应所谓集肤效应，是指当导线中流过交流电流 时，导线横截面上的电流分布不均匀，中间部分电流密度小，边缘部分电流密度大，使导 线的有效导电面积减小，电阻增加在工频条件下，集肤效应影响较小，而在高频时影响 较大。

导线有效导电面积的减小一般采用穿透深度 来表示所谓穿透深度，是指电流密度 下降到导线表面电流密度的 0.368(即： )时的径向深度 ，式中， ， 为导线的磁导率， 铜的相对磁导率为 ，即：铜的磁导率为真空中的磁导率 ， 为导线的电导率，铜的电导率 为 为了有效地利用导线，减小集肤效应的影响，一般要求导线的线径小于两倍的穿透深度， 即 如果要求绕组的线径大于由穿透深度所决定的最大线径时，可采用小线径的导线多股 并绕或采用扁而宽的铜皮来绕制，铜皮的厚度要小于两倍的穿透深度 (4)确定绕组的导线股数 绕组的导线股数决定于绕组中流过的最大有效值电流和导线线径在考虑集肤效应确定导 线的线径后，我们来计算绕组中流过的最大有效值电流 原边绕组的导线股数：变压器原边电流有效值最大值 ，那么原边绕组的导线股数 （式中， J 为导线的电流密度，一般取 J=3～5 , 为每根导线的导电面积 副边绕组的导电股数：①全桥方式：变压器只有一个副边绕组，根据变压器原副边电流关 系，副边的电流有效值最大值为： ；②半波方式：变压器有两个副边绕组，每个负载绕组 分别提供半个周期的负载电流，因此其有效值为 （ 为输出电流最大值） 。

因此副边绕组的 导线股数为 (5)核算窗口面积 在计算出变压器的原副边匝数、导线线径及股数后，必须核算磁芯的窗口面积 是否能够绕 得下或是否窗口过大如果窗口面积太小，说明磁芯太小，要选择大一点的磁芯；如果窗 口面积过大，说明磁芯太大，可选择小一些的磁芯重新选择磁芯后，再重新计算，直到 所选磁芯基本合适为止。