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　　1、变压器的基本知识2003-12-01 点击: 448变压器的基本知识 变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的使用场合（不同的用途）变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。一、变压器的基本原理图1是变压器的原理简体图，当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而

　　2、限制了I1的大小。为了保持磁通1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上负载，次级线相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，1也增加，并且1增加部分正好补充了被2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据

　　3、需要通过改变次级线圈的圈而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。二、变压器的损耗当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损

　　4、，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述，=输出功率/输入功率。三、变压器的材料要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识，为此这里我就介绍一下这方面的知识。1、铁心材料：变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高硅片为12000-16000，2、绕制变压器通常用的材料有漆包线、包线，丝包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线、绝缘材料在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。4、浸渍材料：变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料。 电工学名词解释要学好电工技术必须要对在电工学上的一些物理量的概念有所理解，为此本人将一些常用的电工学名词汇总

　　6、并作注解：1、电阻率-又叫电阻系数或叫比电阻。是衡量物质导电性能好坏的一个物理量，以字母表示，单位为欧姆*毫米平方/米。在数值 上等于用那种物质做的长1米截面积为1平方毫米的导线C时的电阻值，电阻率越大，导电性能越低。则物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加与原来的电阻电阻率的比值，通常以字母表示，单位为1/C。2、电阻的温度系数-表示物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加量与原来的电阻率的比值，通常以字母表示，单位为1/C。3、电导-物体传导电流的本领叫做电导。在直流电路里，电导的数值就是电阻值的倒数，以字母

　　7、表示，单位为欧姆。4、电导率-又叫电导系数，也是衡量物质导电性能好坏的一个物理量。大小在数值上是电阻率的倒数，以字母表示，单位为米/欧姆*毫米平方。5、电动势-电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差，叫做电动势或者简称电势。用字母E表示，单位为伏特。6、自感-当闭合回路中的电流发生变化时，则由这电流所产生的穿过回路本身磁通也发生变化，因此在回路中也将感应电动势，这现象称为自感现象，这种感应电动势叫自感电动势。7、互感-如果有两只线圈互相靠近，则其中第一只线圈中电流所产生的磁通有一部分与第二只线圈相环链。当第一线圈中电流发生变化时，则其与第二只线圈环链的磁通也发生变化，在第二只线、感应电动势。这种现象叫做互感现象。8、电感-自感与互感的统称。9、感抗-交流电流过具有电感的电路时，电感有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做感抗，以Lx表示，Lx=2fL.10、容抗-交流电流过具有电容的电路时，电容有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做容抗，以Cx表示，Cx=1/12fc。11、脉动电流-大小随时间变化而方向不变的电流，叫做脉动电流。12、振幅-交变电流在一个周期内出现的最大值叫振幅。13、平均值-交变电流的平均值是指在某段时间内流过电路的总电荷与该段时间的比值。正弦量的平均值通常指正半周内的平均值，它与振幅值的关系：平均值=0.637*振幅值。14、有效值-在两个相同的电阻器

　　9、件中，分别通过直流电和交流电，如果经过同一时间，它们发出的热量相等，那么就把此直流电的大小作为此交流电的有效值。正弦电流的有效值等于其最大值的0.707倍。15、有功功率-又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特。16、视在功率-在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫做视在功率，用字母Ps来表示，单位为瓦特。17、无功功率-在具有电感和电容的电路里，这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场（或电场）的能量存起来，在另半周期的时间里对已存的磁场（或电场）能量送还给电源。它们只是与电源

　　10、进行能量交换，并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用字母Q表示，单位为芝。18、功率因数-在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COS表示。19、相电压-三相输电线（火线）与中性线、线电压-三相输电线各线（火线）间的电压叫线、相量-在电工学中，用以表示正弦量大小和相位的矢量叫相量，也叫做向量。22、磁通-磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积叫做磁通，以字母表示，单位为

　　11、麦克斯韦。23、磁通密度-单位面积上所通过的磁通大小叫磁通密度，以字母B表示，磁通密度和磁场感应强度在数值上是相等的。24、磁阻-与电阻的含义相仿，磁阻是表示磁路对磁通所起的阻碍作用，以符号Rm表示，单位为1/亨。25、导磁率-又称导磁系数，是衡量物质的导磁性能的一个系数，以字母表示，单位是亨/米。26、磁滞-铁磁体在反复磁化的过程中，它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度，这种现象叫磁滞。27、磁滞回线-在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线、基本磁化曲线、铁磁体的磁滞回线的形状是与磁感应强度（或磁场强度）的最大值有关，在画磁滞回线时，如果对磁感应强度（或磁场强度）最大值取不同的数值，就得到一系列的磁滞回线，连接这些回线顶点的曲线、磁滞损耗-放在交变磁场中的铁磁体，因磁滞现象而产生一些功率损耗，从而使铁磁体发热，这种损耗叫磁滞损耗。30、击穿-绝缘物质在电场的作用下发生剧烈放电或导电的现象叫击穿。31、介电常数-又叫介质常数，介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母表示，单位为法/米。32、电磁感应-当环链着某一导体的磁通发生变化时，导体内就出现电动势，这种现象叫电磁感应。33、趋肤效应-又叫集肤效应，当高频电

　　13、流通过导体时，电流将集中在导体表面流通，这种现象叫趋肤效应。订制变压器应当给出哪些参数2004-02-25 点击: 150订制变压器应当给出哪些参数应用场合不同，用户需要的变压器也不同。电子产品市场买不到符合要求的变压器时，用户只能去定做。由于专业不同的原因，有些用户对变压器知识的掌握不一定很多，本文给出一些介绍，供用户定做变压器时参考。必要参数： 1.工作频率：常用的有50HZ，60HZ，400HZ，1000HZ 2.输入电压：如果是电网供电，只要给出数值，如220V、380V，如果不是，则要声明是额定电压还是空载电压，如80V/额定电压。 3.输出电压：必须声明是额定电压还是空载电压，如1

　　14、2V/额定电压。 4.输出电流：一般指额定电流，如2安培。 只给出上述参数的，属于非专业水准。如果价格和市场持平的话，变压器生产企业非常乐意接受这样的订货，因为没有更多的参数要求，可以用较少、较差的材料生产出满足上述要求的变压器，生产厂可以获得较大的利润。指定参数一： 5.空载电流：在额定电压或指定电压下，变压器不带负载时，原边电流。如0.1A/220V额定电压 能给出指定参数一的，向专业水准靠近了一步。如果价格和市场持平的话，生产变压器时，企业就不能用较差或较少的材料，换句话说，变压器的电参数得到了一定的保障。指定参数二： 6.电压调整率：(见本站额定输出电压、调整率及其确定一文)如10%。

　　15、 7.温升：在一定的工作环境下(见本站额定输出电压、调整率及其确定一文)变压器的温升，50/60HZ时，主要考虑的是线.负载类型：指变压器所带负载类型，负载不同，其换算伏安也不同，所需的铁心规格也不同。不声明负载类型，一般指阻性负载。若是其它负载，想让变压器生产厂换算，则必须声明。否则，变压器实际输出功率与用户的要求不符。 9.绝缘：常用的应给出两项，一是绝缘电阻，如20M，另一项是原、副线包、地、屏蔽层等间的耐压，视具体情况有许多小项，如原边对地2kV，副边对地2kV，原边对铁心2kV，副边对铁心2kV，屏蔽层对地2kV，原边对屏蔽层2kV等等。 能

　　16、给出指定参数二的，属专业水准。这样的参数要求，令变压器生产企业从设计到交货的每一个环节都必须认真对待，变压器的性能得到了保证。 当然，参数必须提的合理，既能保证变压器的性能，又能使得成本较低，以满足经济性要求。参数间不能自身矛盾，否则变压器无法生产。开关电源功率变压器的设计方法2003-12-01 张乃国 清华大学自动化系 点击: 206开关电源功率变压器的设计方法摘要: 从开关电源功率变压器的特性和要求引出设计步骤及计算公式。其设计方法参考原电子工业部“指导性技术文件SJ/Z2921”。 1 开关电源功率变压器的特性 功率变压器是开关电源中非常重要的部件，它和普通电源变压器一样也是通过磁耦合

　　17、来传输能量的。不过在这种功率变压器中实现磁耦合的磁路不是普通变压器中的硅钢片，而是在高频情况下工作的磁导率较高的铁氧体磁心或铍莫合金等磁性材料，其目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗，使之能以最小的损耗和相位失真传输具有宽频带的脉冲能量。 图1（a）为加在脉冲变压器输入端的矩形脉冲波，图1（b）为输出端得到的输出波形，可以看出脉冲变压器带来的波形失要有以下几个方面： 图1脉冲变压器输入、输出波形 （a）输入波形（b）输出波形 （1）上升沿和下降沿变得倾斜，即存在上升时间和下降时间； （2）上升过程的末了时刻，有上冲，甚至出现振荡现象； （3）下降过程的末了时刻，有下冲，也可能

　　18、出现振荡波形； （4）平顶部分是逐渐降落的。 这些失真反映了实际脉冲变压器和理想变压器的差别，考虑到各种因素对波形的影响，可以得到如图2所示的脉冲变压器等效电路。 图中：Rsi信号源Ui的内阻 Rp一次绕组的电阻 Rm磁心损耗（对铁氧体磁心，可以忽略） T理想变压器 Rso二次绕组的电阻 RL负载电阻 C1、C2一次和二次绕组的等效分布电容 Lin、Lis一次和二次绕组的漏感 Lm1一次绕组电感，也叫励磁电感 n理想变压器的匝数比，n=N1/N2 图2脉冲变压器的等效电路 将图2所示电路的二次回路折合到一次，做近似处理，合并某些参数，可得图3所示电路，漏感Li包括Lin和Lis，总分布电容C包

　　19、括C1和C2；总电阻RS包括Rsi、RP和Rso；Lm1是励磁电感，和前述的Lm1相同；RL是RL等效到一次侧的阻值，RL=RL/n2,折合后的输出电压Uo=Uo/n。 经过这样处理后，等效电路中只有5个元件，但在脉冲作用的各段时间内，每个元件并不都是同时起主要作用，我们知道任何一个脉冲波形可以分解成基波与许多谐波的叠加。脉冲的上升沿和下降沿包含着各种高频分量，而脉冲的平顶部分包含着各种低频分量。因此在上升、下降和平顶过程中，各元件（L、C等）表现出来的阻抗也不一样，因此我们把这一过程分成几个阶段来分析，分别找出各阶段起主要作用的元件，而忽略次要的因素。例如，当输入信号为矩形脉冲时，可以分3个

　　20、阶段来分析，即上升阶段、平顶阶段和下降阶段。 （1）上升阶段 对于通常的正脉冲而言，上升阶段即脉冲前沿，信号中包含丰富的高频成分，当高频分量通过脉冲变压器时，在图3所示的等效电路中，C的容抗1/C很小，而Lm1的感抗Lm1很大，相比起来，可将Lm1的作用忽略，而在串联的支路中，Li的作用即较为显著。于是可以把图3所示的等效电路简化成图4所示的等效电路。 图3图2的等效电路 图4图3的简化电路 在这个电路中，频率越高，Li越大，而1/C越小，因而高频信号大多降在Li上，输出的高频分量就减少了，可见输入信号Usm前沿中所包含的高频分量就不能完全传输到输出端，频率越高的成分到达输出端越小，结果在输出

　　21、端得到的波形前沿就和输入波形不同，即产生了失真。 要想减小这种波形失真，就要尽量减小分布电容C（应减小变压器一次绕组的匝数）。但又要得到一定的绕组电感量，所以需要用高磁导率的磁心。在绕制上也可以采取一些措施来减小天博体育官方网站分布电容，例如用分段绕法；为了减小漏感L1，可采用一、二次绕组交叠绕法等。 （2）平顶阶段 脉冲的平顶包含着各种低频分量。在低频情况下，并联在输出端的3个元件中，电容C的容抗1/C很大，因此电容C可以忽略。同时在串联支路中，Li的感抗Li很小，也可以略去。所以又可以把图3电路简化为图5所示的低频等效电路。信号源也可以等效成电动势为Usm的直流电源。 这里可用下述公式表达 Uo=(Usm

　　22、RL)eT/(RsRL) =Lm1(RsRL)RsRL 可见Uo为一下降的指数波形，其下降速度决定于时间常数,越大，下降越慢，即波形失真越小。为此，应尽量加大Lm1，而减小Rs和RL,但这是有限的。如果Lm1太大，必然使绕组的匝数很多，这将导致绕组分布电容加大，致使脉冲上升沿变坏。 图5图3的低频等效电路 图6脉冲下降阶段的等效电路 （3）下降阶段 下降阶段的信号源相当于直流电源Usm串联的开关S由闭合到断开的阶段，它与上升阶段虽然是相对的过程，但有两个不同；一是电感Lm1中有励磁电流，并开始释放，因此Lm1不能略去；二是开关S断开后，Rs便不起作用，由此得出下降阶段的等效电路，见图6。 一般

　　23、来说，在脉冲变压器平顶阶段以后，Lm1中存储了比较大的磁能，因此在开关断开后，会出现剧烈的振荡，并产生很大的下冲。为了消除下冲往往采用阻尼措施。 2功率变压器的参数及公式 2.1变压器的基本参数 在磁路中，磁通集中的程度，称为磁通密度或磁感应强度，用B表示，单位是特斯拉（T），通常仍用高斯（GS）单位，1T=104GS。另一方面，产生磁通的磁力称为磁场强度，用符号H表示，单位是A/m H=0.4NI/li 式中：N绕组匝数 I电流强度 li磁路长度 磁性材料的磁滞回线表示磁性材料被完全磁化和完全去磁化这一过程的磁特性变化。图7为一典型的磁化曲线点到a点这段曲线称起始磁化曲线、中的一些关键点是十分重要的，BS：饱和磁通密度，Br：剩磁，HC：矫顽磁力。 当Br越接近于BS值时，磁滞曲线的形状越接近于矩形，见图8（a），同时矫顽磁力HC越大时，磁滞曲线越宽，这表明这种磁性材料的磁化特性越硬，表明这种材料为硬磁性材料。当Br和BS相差越大，矫顽磁力HC越小时，即磁滞曲线越瘦，表明这种材料为软磁性材料，脉冲变压器的磁心材料应选用软磁性材料，见图8（b）。 图7不带气隙的磁滞回线硬/软磁性材料和磁滞回线 （a）硬磁材料(b)软磁材料 如果在磁心中开一个气隙，将建立起一个有气隙的磁路，它会改变磁路的有效长度。因为空气隙的磁导率为1，所以有效磁路长度le为 le=liil

　　25、g 式中：li磁性材料中的磁路长度 lg空气隙的磁路长度 i磁性材料的磁导率 对一个给定安匝数，有空气隙磁心的磁通密度要比没有空气隙的磁通密度小。 2.2设计变压器的基本公式 为了确保变压器在磁化曲线的线性区工作，可用下式计算最大磁通密度（单位：T） Bm=(Up104)/KfNpSc 式中：Up变压器一次绕组上所加电压（V） f脉冲变压器工作频率（Hz) Np变压器一次绕组匝数（匝） Sc磁心有效截面积（cm2） K系数，对正弦波为4.44,对矩形波为4.0 一般情况下，开关电源变压器的Bm值应选在比饱和磁通密度Bs低一些。 变压器输出功率可由下式计算（单位：W） Po=1.16BmfjSc

　　26、So105 式中：j导线） Sc磁心的有效截面积（cm2) So磁心的窗口面积（cm2） 3对功率变压器的要求 （1）漏感要小 图9是双极性电路（半桥、全桥及推挽等）典型的电压、电流波形，变压器漏感储能引起的电压尖峰是功率开关管损坏的原因之一。 图9双极性功率变换器波形 功率开关管关断时电压尖峰的大小和集电极电路配置、电路关断条件以及漏感大小等因素有关，仅就变压器而言，减小漏感是十分重要的。 （2）避免瞬态饱和 一般工频电源变压器的工作磁通密度设计在BH曲线接近拐点处，因而在通电瞬间由于变压器磁心的严重饱和而产生极大的浪涌电流。它衰减得很快，持续时间一般只有几个周期。对于脉

　　27、冲变压器而言如果工作磁通密度选择较大，在通电瞬间就会发生磁饱和。由于脉冲变压器和功率开关管直接相连并加有较高的电压，脉冲变压器的饱和，即使是很短的几个周期，也会导致功率开关管的损坏，这是不允许的。所以一般在控制电路中都有软启动电路来解决这个问题。 （3）要考虑温度影响 开关电源的工作频率较高，要求磁心材料在工作频率下的功率损耗应尽可能小，随着工作温度的升高，饱和磁通密度的降低应尽量小。在设计和选用磁心材料时，除了关心其饱和磁通密度、损耗等常规参数外，还要特别注意它的温度特性。一般应按实际的工作温度来选择磁通密度的大小，一般铁氧体磁心的Bm值易受温度影响，按开关电源工作环境温度为40考虑，磁心温

　　28、度可达6080，一般选择Bm=0.20.4T，即20004000GS。 （4）合理进行结构设计 从结构上看，有下列几个因素应当给予考虑： 漏磁要小，减小绕组的漏感； 便于绕制，引出线及变压器安装要方便，以利于生产和维护； 便于散热。 4磁心材料的选择 软磁铁氧体，由于具有价格低、适应性能和高频性能好等特点，而被广泛应用于开关电源中。 软磁铁氧体，常用的分为锰锌铁氧体和镍锌铁氧体两大系列，锰锌铁氧体的组成部分是Fe2O3，MnCO3，ZnO，它主要应用在1MHz以下的各类滤波器、电感器、变压器等，用途广泛。而镍锌铁氧体的组成部分是Fe2O3，NiO，ZnO等，主要用于1MHz以上的各种调感绕组、

　　29、抗干扰磁珠、共用天线匹配器等。 在开关电源中应用最为广泛的是锰锌铁氧体磁心，而且视其用途不同，材料选择也不相同。用于电源输入滤波器部分的磁心多为高导磁率磁心，其材料牌号多为R4KR10K，即相对磁导率为400010000左右的铁氧体磁心，而用于主变压器、输出滤波器等多为高饱和磁通密度的磁性材料，其Bs为0.5T（即5000GS）左右。 开关电源用铁氧体磁性材应满足以下要求： （1）具有较高的饱和磁通密度Bs和较低的剩余磁通密度Br 磁通密度Bs的高低，对于变压器和绕制结果有一定影响。从理论上讲，Bs高，变压器的绕组匝数可以减小，铜损也随之减小。 在实际应用中，开关电源高频变换器的电路形式很多，

　　30、对于变压器而言，其工作形式可分为两大类： 1）双极性。电路为半桥、全桥、推挽等。变压器一次绕组里正负半周励磁电流大小相等，方向相反，因此对于变压器磁心里的磁通变化，也是对称的上下移动，B的最大变化范围为B=2Bm，磁心中的直流分量基本抵消。 2）单极性。电路为单端正激、单端反激等，变压器一次绕组在1个周期内加上1个单向的方波脉冲电压（单端反激式如此）。变压器磁心单向励磁，磁通密度在最大值Bm到剩余磁通密度Br之间变化，见图7，这时的B=BmBr，若减小Br，增大饱和磁通密度Bs，可以提高B，降低匝数，减小铜耗。 （2）在高频下具有较低的功率损耗 铁氧体的功率损耗，不仅影响电源输出效率，同时天博体育官方网站会导

　　31、致磁心发热，波形畸变等不良后果。 变压器的发热问题，在实际应用中极为普遍，它主要是由变压器的铜损和磁心损耗引起的。如果在设计变压器时，Bm选择过低，绕组匝数过多，就会导致绕组发热，并同时向磁心传输热量，使磁心发热。反之，若磁心发热为主体，也会导致绕组发热。 选择铁氧体材料时，要求功率损耗随温度的变化呈负温度系数关系。这是因为，假如磁心损耗为发热主体，使变压器温度上升，而温度上升又导致磁心损耗进一步增大，从而形成恶性循环，最终将使功率管和变压器及其他一些元件烧毁。因此国内外在研制功率铁氧体时，必须解决磁性材料本身功率损耗负温度系数问题，这也是电源用磁性材料的一个显著特点，日本TDK公司的PC40

　　32、及国产的R2KB等材料均能满足这一要求。 （3）适中的磁导率 相对磁导率究竟选取多少合适呢？这要根据实际线路的开关频率来决定，一般相对磁导率为2000的材料，其适用频率在300kHz以下，有时也可以高些，但最高不能高于500kHz。对于高于这一频段的材料，应选择磁导率偏低一点的磁性材料，一般为1300左右。 （4）较高的居里温度 居里温度是表示磁性材料失去磁特性的温度，一般材料的居里温度在200以上，但是变压器的实际工作温度不应高于80，这是因为在100以上时，其饱和磁通密度Bs已跌至常温时的70。因此过高的工作温度会使磁心的饱和磁通密度跌落的更严重。再者，当高于100时，其功耗已经呈正温度系

　　33、数，会导致恶性循环。对于R2KB2材料，其允许功耗对应的温度已经达到110，居里温度高达240，满足高温使用要求。 5开关电源功率变压器的设计方法 5.1双极性开关电源变压器的计算 设计前应确定下列基本条件：电路形式,开关工作频率,变压器输入电压幅值,开关功率管最大导通时间,变压器输出电压电流,输出侧整流电路形式，对漏感及分布电容的要求，工作环境条件等。 （1）确定磁心尺寸 1）求变压器计算功率Pt Pt的大小取决于变压器输出功率及输出侧整流电路形式： 全桥电路，桥式整流：Pt=(11/n)Po半桥电路，双半波整流：Pt=(1/n)Po推挽电路，双半波整流：Pt=(/n)Po式中：Po=UoI

　　34、o，直流输出功率。Pt可在（22.8）Po范围内变化，Po及Pt均以瓦（W）为单位。n=N1/N2,变压匝数比。 2）确定磁通密度Bm Bm与磁心的材料、结构形式及工作频率等因素有关，又要考虑温升及磁心不饱和等要求。对于铁氧体磁心多采用0.3T（特斯拉）左右。 3）计算磁心面积乘积Sp Sp等于磁心截面积Sc（cm2）及窗口截面积So（cm2）的乘积，即 Sp=ScSo=(Pt104)/4BmfKwKj1.16(cm4) 式中：Kw窗口占空系数，与导线粗细、绕制工艺及漏感和分布电容的要求等有关。一般低压电源变压器取Kw=0.20.4。 Kj电流密度系数，与铁心形式、温升要求等有关。对于常用的E

　　35、型磁心，当温升要求为25时，Kj=366；要求50时，Kj=534。环型磁心，当温升要求为25时，Kj=250;要求50时，Kj=365。 由Sp值选择适用于或接近于Sp的磁性材料、结构形式和磁心规格。 （2）计算绕组匝数 1）一次绕组匝数：N1=(Up1ton102)/2BmSc(匝) 式中：Up1一次绕组输入电压幅值（V） ton一次绕组输入电压脉冲宽度（s） 2）二次绕组匝数：N2=(Up2N1）/Up1（匝） Ni=(UpiN1）/Up1(匝) 式中：Up2Upi二次绕组输出电压幅值（V） （3）选择绕组导线 导线截面积Smi=Ii/j(mm2) 式中：Ii各绕组电流有效值（A） j电

　　36、流密度 j=KjSp0.14102(A/mm2) （4）损耗计算 1）绕组铜损Pmi=Ii2Rai(W) 式中：Rai各绕组交流电阻（）， Ra=KrRd，Rd导线直流电阻，Kr趋表系 数,Kr=(D/2)2/(D),D圆导线 直径（mm），穿透深度（mm），圆铜导线（f：电流频率，Hz） 变压器为多绕组时，总铜损为 Pm=Ii2Rai(W) 2）磁心损耗Pc=PcoGc 式中：Pco在工作频率及工作磁通密度情况下单 位质量的磁心损耗（W/kg） Gc磁心质量（kg） 3）变压器总损耗Pz=PmPc（W） （5）温升计算 变压器由于损耗转变成热量，使变压器温度上升，其温升

　　37、数值与变压器表面积ST有关ST= 式中：Sp磁心面积乘积（cm4） KS表面积系数，E型磁心KS=41.3，环型 磁心KS=50.9 5.2单极性开关电源变压器的计算 设计前应确定下列基本条件：电路形式，工作频率，变换器输入最高和最低电压，输出电压电流，开关管最大导通时间，对漏感及分布电容的要求，工作环境条件等。 （1）单端反激式计算 1）变压器输入输出电压 一次绕组输入电压幅值UP1=UiU1 式中：Ui变换器输入直流电压（V） U1开关管及线路压降（V） 二次绕组输出电压幅值UP2=U02U2 UPi=U0iUi 式中：U02U0i直流输出电压（V） U2Ui整流管及线、次绕组电感临界值(H) 式中：n变压器匝数比n=tonUp1/toffUp2 ton额定输入电压时开关管导通时间 （s） toff开关管截止时间（s） T开关电源工作周期（s），T=1/f，f ：工作频率（Hz） Po变压器输出直流功率（W） 通常要求一次绕组实际电感Lp1Lmin 3)确定工作磁通密度 单端反激式变压器工作在单向脉冲状态，一般取饱和磁通密度值（Bs）的一半，即脉冲磁通密度增量 Bm=BS/2(T) 4）计算磁心面积乘积 Sp=392Lp1Ip1D12/Bm(cm4) 式中：Ip1一次绕组峰值电流 Ip1=2Po/Up1minDmax(A) 式中：Up1min变压器输入最低电压

　　40、特点是一、二次绕组同时工作，另加去磁绕组，因此计算方法与双极性电路类似。 1）二次绕组峰值电流等于直流输出电流，即IP2=I02 2）二次绕组电压幅值 开关电源功率变压器的设计方法 Up2=(Uo2U2)/D(V) 式中：Uo2输出直流电压（V） U2整流管及线路压降（V） D额定工作状态时的占空比D=ton/T 3）变压器输出功率 P2=(DUp2Ip2)(W) 式中：Up2变压器输出电压幅值（V） Ip2二次绕组峰值电流（A） 4）确定磁心体积 Ve=(12.5P2103)/f(cm3) 式中：计算系数，工作频率f=3050kHz时， =0.3 由Ve值选择接近尺寸的磁心。 5）一次绕组匝数 N1=(Up1ton102)/f(匝) 式中：Up1变压器输入额定电压幅值（V） 6）二次绕组匝数N2=(Up2/Up1)N1 Ni=UpiN1/Up1 7）去磁绕组匝数NH=N1 8）绕组电流有效值二次侧：I2=Ip2 一次侧：I1=Up2I2/Up1 去磁：IH=(510)I1 上述仅是常规计算方法，由于所选用材料及工艺的不同，有些数据应做相应的调整。 还应做漏感、分布电容、温升及窗口校核等计算，这些计算较繁琐，经验性较强，必要时请阅专著。

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