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高效率的高频变压器设计方法

2020-09-23

  高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的,一个高功率高频变压器应具有直流损耗和沟通损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组的耦合电容要小等条件。

  高频变压器的直流损耗是由线圈的铜损耗形成的。为进步功率,应尽量选择较粗的导线,并取电流密度J=4~10A/mm2。

  高频变压器的沟通损耗是由高频电流的趋肤效应以及磁芯的损耗引起的。高频电流经过导线时总是趋向于从表面流过,这会使导线的有效流通面积减小,并使导线的沟通等效阻抗远高于铜电阻。高频电流对导体的穿透才能与开关频率的平方根成反比,为减小沟通铜阻抗,导线半径不得超过高频电流可达深度的2倍。可供选用的导线线径与开关频率的关系曲线如图1。举例说明,当f=100kHz时,导线直径理论上可取φ0.4mm。但减小趋肤效应,更细的导线多股并绕,而不用一根粗导线绕制。

  在设计高频变压器时把漏感减至小。漏感愈大,发生的尖峰电压幅度愈高,漏极钳位电路的损耗就愈大,这必然电源功率降低。一个符合绝缘及安全性标准的高频变压器,其漏感量应为次级开路时初级电感量的1%~3%。

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