1.5MHz高频开关电源变压器的设计方法

详细地论述了1.5MHz高频开关电源变压器设计全过程。该变压器可用于推挽正激等拓扑结构。文章介绍了变压器对高频开关电源的影响,分析了变压器磁芯的特性及变压器的设计方法。

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15 z频开关电源变压器的设计方法 . MH高胡同，王京梅，中文兰

(电子科技大学微电子与固体电子学院四川成都 6 0 5 ) 10 4摘要：细地论述了 1 5详 . MHz高频开关电源变压器设计全过程。该变压器可用于推挽正激等4 4结构。文章介绍￣1 -了变压器对高频开关电源的影响，分析了变压器磁芯的特性及变压器的设计方法。 关键词：开关电源；高频；推挽拓扑；铜耗； e/ e变换器 D D中图分类号： TN8 6文献标识码：A

Th sg e h d fTr n f r ri . M Hz eDe in M t o so a so me n 1 5

Hih Fr q e c wi h n o e P we u p y g e u n y S t ig M d o rS p l cHu n To g,W AN( Jn i ; ig me,I - AN h n - n Z o gwe( c o l fM ir ee to isa d S l tt e to is S h o co lcr nc n o i S a eElcr nc,Unv ri fElcr ncS in e o d iest o eto i ce c y a d Te h oo yo ia n c n lg f Chn,Ch n d 0 4, ia e g u6 5 Chn ) 1 0 Ab ta t n ti a e,i r e O d sg h r n f r ri . M Hzhg rq e c wic ig mo ep we u py sr c:I hsp p r no d rt e in t e ta so me n 1 5 ih fe u n y s thn d o rs p l ( M PS .h u h p l tp lg sc o e . Th n le c fteta so mest h ef r n eo M PS i f s on e S ) t ep s ul o oo y i h s n eif n eo h r n fr r ot ep ro ma c fS u s i tp itd r ot u.Th n t ec a a trsiso g ei c rsa dt ed sg to so h r n f r r nS PS i n lzd e h h r ceit fma n tc o e n h ein meh d fteta so me si M c a ay e . s

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p ltp l y cp e lse;D/X o vre yw rs s i igmo ep w rsp l; ihfeu ny p s- ulo oo; o pr o ss C P2cn etr c g

1高频变压器设计中考虑的因素 设计变压器时，当预先知道工作频率、应电路拓扑、变压器损耗、入和输出电压、出功率或输出电输输流以及环境条件等。同时根据输出功率与变压器各参数 (磁 j如 H截面积、磁芯窗口面积、架面积、骨峰值磁通密度、变压器工作频率及线圈电流密度等)之间的数量关系确定变压器磁芯尺寸。没计变压器时应满足最坏情况，以保证设计的变压器在规定范围内都能达到工作要求，确保在变压器体积最小的情况下获得最大的输出功率。15MHz .高频开关电源变压器的 E问 MI题十分严重，因此应尽量减小变压器的漏感。 在高频下，功率铁氧体材料具有较高的电阻率，所以涡流损耗较低，是高频变压器磁芯的首选材料。而且，价格低是功率铁氧体的另一优势。然而，高频下可供选择的功率铁氧体材料非常有限，只限于少量的型号。如 T DK公司的 P 4) P 4、 C 0材料，有 C( C4P 5、还 Pi s h i公司的 3 4等材料。本设计采用自制的铁氧 l p F体材料，其性能相当于 P ip公司的 3 4材料的性 hl s i F能。

磁芯尺寸的计算方法一般有面积乘积法( P法) A和磁芯几何参数法 (法 ) K。。选用面积乘积法 ( AP法 )计，算公式如下：

A= 4:[ P A

] 1 '

K√.附 6+ 6() 1

式中：磁芯有效截面积 (m2 A一 c ) A一磁窗口面积 (m。 c ) P一输入功率 ( ) w K_绕制系数，… _推挽式拓扑约为 0 1 .4,一变压器工作频率 ( )’ Hz

K一磁滞损耗系数， 推挽拓扑取值约为 1 ( )K涡流损耗系数，一取值 4 0。×1。”变压器损耗分为磁芯损耗和线圈损耗。磁芯损耗

( 又分为磁滞损耗 ( h、 P) P )涡流损耗 (和剩余损耗 P) ( 。线圈损耗义分为直流损耗和交流损耗。 P) ( )芯损耗 1磁磁滞损耗 ( l与频率和磁通变化量密切相关。 P) 在推挽拓扑中= (中： 式 N= N1;为占空度 ) D

为了减少高

频开关电源的电磁干扰 ( MI, E l一般选用罐型磁芯。罐型磁具有较小的窗 V面积， I主要优点是骨架中心柱上的线圈几乎完全被铁氧体材料包住，而有效地减小了辐射磁场，少了 E传播。从减 MI收稿日期： 060—3 2 0—30作者简介：胡同(9 3 1,电子科技大学微电子与固体 17 . 2)男，

() 2

,=1 5’ . MHz磁通变化量是常数，,所以磁滞损耗为常数。 涡流损耗 ( ) 与磁芯磁通变化率成正比，频率提

电子学院在读硕士，主要从事开关电源设计方面的研究工作。

高是通过磁通变化率提高而影响涡流损耗。冈为磁芯材料的电阻率为有限值，芯周边就有一定电阻值磁 R,感应电压产生电流 J 流过周边电阻尺， 就产生涡

通缱电碌强禾 20年3 5第2卷第2 3。 06月2日 3期 6

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