變壓器本質(zhì)是傳遞能量，能夠?qū)崿F(xiàn)升壓或者降壓。我們可以把變壓器想象為一個(gè)抽水泵，它可以把水從低處傳到高處，相當(dāng)于把電壓從低壓變?yōu)楦邏?也可以從高處傳到低處，相當(dāng)于降壓。變壓器是開(kāi)關(guān)電源中常見(jiàn)的一種器件，但是不是全部的變壓器都可以用在開(kāi)關(guān)電源上面?不是，只有高頻變壓器才適合用在開(kāi)關(guān)電源上面。高頻電源變壓器設(shè)計(jì)原則要求和程序

1高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)原則

高頻電源變壓器作為一種產(chǎn)品，自然帶有商品的屬性，因此高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)原則和其他商品相同，是在具體使用條件下完成具體的功能中追求性能價(jià)格比最好。有時(shí)可能偏重性能和效率，有時(shí)可能偏重價(jià)格和成本。認(rèn)真考慮一下高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)原則，追求更好的性能價(jià)格比，傳送不到10VA的單片開(kāi)關(guān)電源高頻變壓器，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)出更輕、薄、短、小的方法來(lái)。不談成本，市場(chǎng)的價(jià)值規(guī)律是無(wú)情的!許多性能好的產(chǎn)品，往往由于價(jià)格不能為市場(chǎng)接受而遭冷落和淘汰。往往一種新產(chǎn)品最后被成本否決。一些“節(jié)能不節(jié)錢(qián)”的產(chǎn)品為何在市場(chǎng)上推廣不開(kāi)值得大家深思。

現(xiàn)在有些公司的磁芯產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中，為了縮短用戶設(shè)計(jì)高頻電源變壓器的時(shí)間，有的列出簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)公式，有的用表列出磁芯在某種工作頻率下的傳送功率。這種既為用戶著想，又推廣公司產(chǎn)品的雙贏行為，是完全符合市場(chǎng)規(guī)律的行為，絕不是什么要辨析的錯(cuò)誤概念。問(wèn)題是供應(yīng)的參考數(shù)據(jù)，推薦的方法是否是相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)?有沒(méi)有普遍性?都要經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，才能站得住腳。

2高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)要求

以設(shè)計(jì)原則為出發(fā)點(diǎn)，可以對(duì)高頻電源變壓器提出4項(xiàng)設(shè)計(jì)要求：使用條件，完成功能，提高效率，降低成本。使用條件包括兩方面內(nèi)容：可靠性和電磁兼容性。以前只注意可靠性，現(xiàn)在由于環(huán)境保護(hù)意識(shí)增強(qiáng)，必須注意電磁兼容性。

高頻電源變壓器完成功能有3個(gè)：功率傳送，電壓變換和絕緣隔離。功率傳送有兩種方式。第一種是變壓器功率的傳送方式，加在原繞組上的電壓，在磁芯中出現(xiàn)磁通變化，使副繞組感應(yīng)電壓，從而使電功率從原邊傳送到副邊。

提高效率是對(duì)電源和電子設(shè)備的普遍要求。雖然從單個(gè)高頻電源變壓器來(lái)看，損耗不大。例如，100VA高頻電源變壓器，效率為98%時(shí)，損耗只有2W，并不多。但是成十萬(wàn)個(gè)，成百萬(wàn)個(gè)高頻電源變壓器，總損耗可能達(dá)到上100kW，甚至上MW。還有，許多高頻電源變壓器一直長(zhǎng)期運(yùn)行，年總損耗相當(dāng)可觀，有可能達(dá)到上10GW·h。

降低成本是高頻電源變壓器的一個(gè)重要設(shè)計(jì)要求，有時(shí)甚至是決定性的要求。高頻電源變壓器作為一種產(chǎn)品，和其他商品相同，都面對(duì)著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)容包括性能和成本兩個(gè)方面，缺一不可。不注意降低成本，往往會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰。3高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)程序

根據(jù)高頻電源變壓器的設(shè)計(jì)要求，選擇軟磁材料本來(lái)應(yīng)當(dāng)是設(shè)計(jì)程序的第一項(xiàng)。但是，現(xiàn)在一般都認(rèn)為高頻電源變壓器應(yīng)當(dāng)選擇軟磁鐵氧體，是自然而然的事情。

高頻電源變壓器設(shè)計(jì)中選擇磁芯結(jié)構(gòu)時(shí)考慮的因素有：降低漏磁和漏感，新增線圈散熱面積，有利于屏蔽，線圈繞線容易，裝配接線方便等。

高頻電源變壓器磁芯參數(shù)設(shè)計(jì)中，要特別注意工作磁通密度不只是受磁化曲線限制，還要受損耗的限制，同時(shí)還與功率傳送的工作方式有關(guān)。

高頻電源變壓器設(shè)計(jì)的線圈參數(shù)包括：匝數(shù)，導(dǎo)線截面(直徑)，導(dǎo)線形式，繞組排列和絕緣安排。

開(kāi)關(guān)電源變壓器的檢測(cè)方法

1、通過(guò)觀察變壓器的外貌來(lái)檢查其是否有明顯異常現(xiàn)象。如線圈引線是否斷裂，脫焊，絕緣材料是否有燒焦痕跡，鐵心緊固螺桿是否有松動(dòng)，硅鋼片有無(wú)銹蝕，繞組線圈是否有外露等。

2、絕緣性測(cè)試。用萬(wàn)用表R×10k擋分別測(cè)量鐵心與初級(jí)，初級(jí)與各次級(jí)、鐵心與各次級(jí)、靜電屏蔽層與衩次級(jí)、次級(jí)各繞組間的電阻值，萬(wàn)用表指針均應(yīng)指在無(wú)窮大位置不動(dòng)。否則，說(shuō)明變壓器絕緣性能不良。

3、線圈通斷的檢測(cè)。將萬(wàn)用表置于R×1擋，測(cè)試中，若某個(gè)繞組的電阻值為無(wú)窮大，則說(shuō)明此繞組有斷路性故障。

4、判別初、次級(jí)線圈。電源變壓器初級(jí)引腳和次級(jí)引腳一般都是分別從兩側(cè)引出的，并且初級(jí)繞組多標(biāo)有220V字樣，次級(jí)繞組則標(biāo)出額定電壓值，如15V、24V、35V等。再根據(jù)這些標(biāo)記進(jìn)行識(shí)別。

5、空載電流的檢測(cè)。

a、直接測(cè)量法。將次級(jí)所有繞組全部開(kāi)路，把萬(wàn)用表置于交流電流擋(500mA，串入初級(jí)繞組。當(dāng)初級(jí)繞組的插頭插入220V交流市電時(shí)，萬(wàn)用表所指示的便是空載電流值。此值不應(yīng)大于變壓器滿載電流的10%～20%。一般常見(jiàn)電子設(shè)備電源變壓器的正常空載電流應(yīng)在100mA左右。假如超出太多，則說(shuō)明變壓器有短路性故障。

b、間接測(cè)量法。在變壓器的初級(jí)繞組中串聯(lián)一個(gè)10?/5W的電阻，次級(jí)仍全部空載。把萬(wàn)用表?yè)苤两涣麟妷簱?。加電后，用兩表筆測(cè)出電阻R兩端的電壓降U，然后用歐姆定律算出空載電流I空，即I空=U/R。F?空載電壓的檢測(cè)。將電源變壓器的初級(jí)接220V市電，用萬(wàn)用表交流電壓接依次測(cè)出各繞組的空載電壓值(U21、U22、U23、U24)應(yīng)符合要求值，允許誤差范圍一般為：高壓繞組≤±10%，低壓繞組≤±5%，帶中心抽頭的兩組對(duì)稱繞組的電壓差應(yīng)≤±2%。

6、一般小功率電源變壓器允許溫升為40℃～50℃，假如所用絕緣材料質(zhì)量較好，允許溫升還可提高。

7、檢測(cè)判別各繞組的同名端。在使用電源變壓器時(shí)，有時(shí)為了得到所需的次級(jí)電壓，可將兩個(gè)或多個(gè)次級(jí)繞組串聯(lián)起來(lái)使用。采用串聯(lián)法使用電源變壓器時(shí)，參加串聯(lián)的各繞組的同名端必須正確連接，不能搞錯(cuò)。否則，變壓器不能正常工作。

8、電源變壓器短路性故障的綜合檢測(cè)判別。電源變壓器發(fā)生短路性故障后的重要癥狀是發(fā)熱嚴(yán)重和次級(jí)繞組輸出電壓失常。通常，線圈內(nèi)部匝間短路點(diǎn)越多，短路電流就越大，而變壓器發(fā)熱就越嚴(yán)重。檢測(cè)判斷電源變壓器是否有短路性故障的簡(jiǎn)單方法是測(cè)量空載電流(測(cè)試方法前面已經(jīng)介紹)。存在短路故障的變壓器，其空載電流值將遠(yuǎn)大于滿載電流的10%。當(dāng)短路嚴(yán)重時(shí)，變壓器在空載加電后幾十秒鐘之內(nèi)便會(huì)迅速發(fā)熱，用手觸摸鐵心會(huì)有燙手的感覺(jué)。此時(shí)不用測(cè)量空載電流便可斷定變壓器有短路點(diǎn)存在。

平面變壓器的特性及標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

1插入技術(shù)

插入技術(shù)是指在布置變壓器原、副邊繞組時(shí)，使原邊繞組與副邊繞組交替放置，新增原、副邊繞組的耦合以減小漏感，同時(shí)使得電流平均分布，減小變壓器損耗?，F(xiàn)在插入技術(shù)的研究被分為兩個(gè)方面，即應(yīng)用于變壓器的插入(正激電路)和應(yīng)用于連接電感器的插入(反激電路)。因此，插入技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被放在不同的拓?fù)渲凶鳛椴煌拇判圆考?lái)研究。

2平面變壓器的特性研究

如前所述，平面變壓器的優(yōu)點(diǎn)重要集中在較低的漏感值和交流阻抗。繞組問(wèn)的間隙越大意味著漏感越大，也就出現(xiàn)更高的能量損失。平面變壓器利用銅箔與電路板間的緊密結(jié)合，使得在相鄰的匝數(shù)層間的間隙非常的小，因此能量損耗也就很小了。

在平面型變壓器里，其“繞組”是做在印制電路板上的扁平傳導(dǎo)導(dǎo)線或是直接用銅泊。扁平的幾何形狀降低了開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)趨膚效應(yīng)的損耗，也就是渦流損耗。因此，能最有效地利用銅導(dǎo)體的表面導(dǎo)電性能，效率要比傳統(tǒng)變壓器高得多。圖1給出了一個(gè)平面變壓器的剖面圖，并且利用兩層繞組間距離的不同，而獲得在不同間隙下的漏感和交流阻抗值。

3平面變壓器的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

在雙面pCB板的每一層都是由一到多匝的繞組組成的，而且所有的層都保持著相同的物理特性：即相同的形狀和相同的外部連接點(diǎn)。在有些多匝的層次中，這個(gè)外部連接點(diǎn)是不同匝數(shù)間的電氣連接點(diǎn)。假如有些層只有一匝，它也可以被印制在pCB的雙面來(lái)降低交流阻抗。使用銅箔直接印制在pCB板上來(lái)替代傳統(tǒng)的導(dǎo)線，即使在許多要很多匝數(shù)的開(kāi)關(guān)電源中，變壓器依舊能保持一個(gè)很小的體積，這便大大減小了整機(jī)的體積。銅箔高度按照對(duì)應(yīng)于最大開(kāi)關(guān)頻率時(shí)的趨膚深度選取，這樣可以使銅箔的所有部分都成為電流通路，大大減少集膚效應(yīng)的影響。因此，應(yīng)該使每一種開(kāi)關(guān)頻率對(duì)應(yīng)于不同的銅箔高度。

4實(shí)驗(yàn)論證

為了比較平面變壓器和傳統(tǒng)變壓器，分別做了兩種變壓器的模型，一種使用平面結(jié)構(gòu)并使用了插入技術(shù)，另一種使用銅線分別在初級(jí)和次級(jí)繞制而成。兩種變壓器都被運(yùn)用于一個(gè)互補(bǔ)控制的半橋變換器中。

小編相關(guān)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

高功率密度是當(dāng)今開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的重要趨勢(shì)，要做到這一點(diǎn)，必須提高磁元件的功率密度平面變壓器因?yàn)樘厥獾钠矫娼Y(jié)構(gòu)和繞組的緊密耦合，使得高頻寄生參數(shù)大大降低，極大地改進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源的工作狀態(tài)，因此近年來(lái)得到了廣泛的使用研究了幾種不同的平面結(jié)構(gòu)和繞組制作的方式，介紹了設(shè)計(jì)平面變壓器的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法，從而使得設(shè)計(jì)過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單，大大降低了設(shè)計(jì)成本。

高頻電源變壓器隨著工作頻率的提高，設(shè)計(jì)不斷發(fā)生變化，不斷出現(xiàn)新的軟磁材料，新的磁芯結(jié)構(gòu)，新的導(dǎo)線材料和絕緣材料，新的線圈結(jié)構(gòu)和組裝結(jié)構(gòu)等等，不斷出現(xiàn)新的設(shè)計(jì)方法，就象登山相同，不斷攀上新的臺(tái)階。

平面變壓器在減小漏感、交流阻抗等方面有著非常大的優(yōu)點(diǎn)，并且因?yàn)轶w積的小巧使之成為一種非常好的磁性元件。給出了一種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)平面變壓器的方法，使得設(shè)計(jì)平面變壓器變得更加容易，成本也將大大降低。可以預(yù)見(jiàn)，平面變壓器將有著相當(dāng)好的應(yīng)用前景。