簡要更大家分享幾個高頻變壓器的設計方法

高頻變壓器是現(xiàn)在電子變壓器行業(yè)關注的熱點，很多工程師都希望了解高頻變壓器的設計方法，在此和大家簡要分享幾個高頻變壓器設計方法，希望對大家有用。高頻變壓器的設計包括：線圈參數(shù)的設計，磁性材料的選擇，磁芯結構的選擇，磁芯參數(shù)的設計，變壓器結構的選擇等方面。以下對高頻變壓器線圈參數(shù)的設計、磁性材料的選擇、磁芯結構的選擇、磁芯參數(shù)的設計和變壓器結構的選擇進行簡要介紹。

高頻變壓器的線圈參數(shù)包括：線圈圈數(shù)、線材直徑、線材類型、繞組排布和安全絕緣的設計。

初級繞組圈數(shù)由外加激磁電壓或者初級繞組激磁電感來決定，圈數(shù)不能過多也不能過少。如果圈數(shù)過多，漏感會增加，且增加繞線工時;如果圈數(shù)過少，在外加激磁電壓比較高時，有可能使匝間電壓降和層間電壓降增大，而必須額外加強安全絕緣。次級繞組圈數(shù)由輸出電壓決定。線材直徑決定于繞組的電流密度。另外，線材直徑的大小還與漏感強相關。

如果是降壓變壓器，可以采用次級繞組靠近磁芯，接著繞反饋繞組，初級繞組在最外層的排布方式，這樣有利于初級繞組對磁芯的安全絕緣設計。如果要增加初級與次級繞組之間的耦合，可以采用一半初級繞組靠近磁芯，再繞反饋繞組和次級繞組，最外層再繞一半初級繞組的排布方式，這樣有利于漏感的減少。降壓變壓器的初級圈數(shù)不能太少，否則，匝間或者層間電壓相差過大，容易引起局部短路。

對于安全絕緣的安排，首先要注意使用的線材、骨架、絕緣材料的等級要與磁芯和繞組允許的工作溫度相匹配。溫度等級低，滿足不了耐熱要求，溫度等級過高，則會增加不必要的材料成本。其次，在圓柱形磁路上繞線的線圈，最好采用骨架，這樣才可以保證安全絕緣，又能簡化繞線工藝。另外，線圈最外層和最里層，高壓和低壓繞組之間都要加強安全絕緣。如果一般絕緣可包覆一層絕緣膠帶，加強絕緣應包覆2～3層絕緣膠帶。

高頻變壓器磁芯一般選擇使用軟磁材料。軟磁材料有以下特征：較高磁導率、較低矯頑力、較高電阻率。磁導率高，在線圈圈數(shù)不變時，通過不大的激磁電流就能有較高的磁感應強度，線圈就能承受較高的外加電壓，因此在輸出功率保持不變的情況下，可減少磁芯體積。矯頑力低，磁芯的磁滯回環(huán)面積較小，那么鐵耗也就較小。電阻率較高則渦流會比較小，鐵耗也相應減少。

鐵氧體材料是軟磁材料的一種，和其它軟磁磁性材料一樣，軟磁鐵氧體有電阻率高、交流渦流損耗小的優(yōu)點，且價格相對較便宜，易加工成各種形狀的磁芯，缺點是工作磁通密度較低、磁導率不高、磁致伸縮大、對溫度變化比較敏感。它比較適合高頻下使用，因此，高頻變壓器一般選擇鐵氧體材料作為磁性材料。

高頻變壓器設計時選擇磁芯類型應考慮的因素：降低漏磁和漏感，增加線圈散熱面積，有利于屏蔽，線圈繞線容易， 裝配接線方便等。

在高頻變壓器磁芯結構設計中，對窗口面積的大小，要綜合考慮各種因素再決定。為了防止高頻電源變壓器從里向外和從外向里的電磁干擾，有些磁芯結構在窗口外面有封閉和半封閉外殼。封閉外殼屏蔽電磁干擾作用好，但散熱和接線不方便，必須留有接線孔和出氣孔。半封閉外殼，封閉的地方起屏蔽電磁干擾作用，不封閉的地方用于接線和散熱。如果窗口完全開放，接線和散熱方便，屏蔽電磁干擾作用差。

高頻變壓器磁芯參數(shù)選擇時，須了解工作磁通密度不只是受磁化曲線限制，還要受損耗的限制，同時還與功率傳送的工作方式有關。對于磁通單方向變化的工作模式：ΔB既受飽和磁通密度限制，又受損耗限制。對于磁通雙方向變化的工作模式：工作磁滯回線包圍的面積比局部回線大得多，損耗也大得多，ΔB主要受損耗限制，而且還要注意出現(xiàn)的直流偏磁問題。

對電感器功率傳送方式，磁導率是有氣隙后的等值磁導率，一般都比磁化曲線測出的磁導率小。高頻變壓器結構分為臥式和立式兩種。如果選用平面磁芯、片式磁芯和薄膜磁芯，都采用臥式組裝結構，上下表面比較大，有利于散熱;其它的都采用立式結構。另外，組裝結構中采用的五金件或端子等盡量采用標準器件，便于采購，減少研發(fā)時間，降低研發(fā)成本。

對于新選擇的磁芯，廠商提供的磁感應強度值并不一定準確，建議先粗略測試，具體測試方法如下：將調壓器接至初級線圈，用示波器觀察次級線圈輸出電壓波形，將初級線圈的輸入電壓逐漸升高，直到示波器顯示的波形發(fā)生突變，此時可確定磁芯已飽和，根據(jù)公式：U=4.44fN1Φm可推知在磁感應強度值。

高頻變壓器設計與磁學、電路強相關，做好變壓器設計，需要腳踏實地，學習磁學及電路相關基礎知識，不懂電路的高頻變壓器設計就是無源之水，設計出來的產品很難符號客戶電路的真正要求。

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