? ? 摘 ?要
隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展，高頻化和高功率密度化已經(jīng)成為開(kāi)關(guān)電源的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)，變壓器是開(kāi)關(guān)電源的核心部件，并且隨著頻率和功率的不斷提高，其對(duì)電源系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響也日益重要，因此高頻開(kāi)關(guān)電源的變壓器設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵。
?????本文主要研究高頻變壓器的工作原理，作用和分類。高頻變壓器和低頻變壓器的工作原理一樣.就是頻率不同所用的鐵芯材料不同.低頻變壓器一般用鐵芯,高頻變壓器用鐵氧體磁芯或空芯。變壓器的工作原理是用電磁感應(yīng)原理工作的。常見(jiàn)的帶隔離開(kāi)關(guān)電源按按電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：正激式、反激式、推挽式、半橋式
和全橋式，本人簡(jiǎn)單介紹其工作原理，了解變壓器在開(kāi)關(guān)電源中的作用。變壓器設(shè)計(jì)其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵，高頻變壓器的設(shè)計(jì)要求包括:使用條件,完成功能,提高效率,降低成本。
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??關(guān)鍵字：開(kāi)關(guān)電源，?高頻變壓器 ?設(shè)計(jì)
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High-frequency switching power transformer design??
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???With the continuous development of power technology, high-frequency and high power density switching power supply technology has become the research and development trend, switching power supply transformer is the core component, and with increasing frequency and power, its power supply system increasingly important impact on performance, so high-frequency switching power supply switching power supply transformer design is to achieve development goals.
?????This paper studies the working principle of high-frequency transformer, function and classification. With the isolation of several commonly used in switching power supply transformer switch roles and work. And design a 30KHZ frequency switching power supply transformers.
??Keywords: switching power supply design of high-frequency transformer
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?? ?前 ?言
???隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，各類電子設(shè)備的電源系統(tǒng)在客觀上要求小化、輕量化和高可靠性，制約這個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的根本技術(shù)就是開(kāi)關(guān)電源高頻化技術(shù)。開(kāi)關(guān)電源變壓器是開(kāi)關(guān)電源的核心部件，是實(shí)現(xiàn)能量(功率)轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)闹饕骷瑫r(shí)該器件又是開(kāi)關(guān)電源體積和重量的主要占有者和發(fā)熱源。因此，要實(shí)現(xiàn)開(kāi)電源的小型輕量化、平面智能化和高可靠性的目標(biāo)，關(guān)鍵在于開(kāi)關(guān)電源變壓器的高頻化。 ?
1 ?國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀?
???20世紀(jì)60年代以前，人們普遍采用的是線性調(diào)節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源，即傳統(tǒng)的線性電源，這類電源由于串聯(lián)晶體管的高損耗和工頻變壓器較大的體積和重量，使得其效率低、很難實(shí)現(xiàn)小型化，功率密度一般僅為0．2～0．3形／加3。20世紀(jì)60年代，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源(開(kāi)關(guān)電源)由于具有功率轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)壓范圍寬、功率密度比大、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，取代了線性電源。1964年，日本NEC雜志發(fā)表了兩篇具有指導(dǎo)性的文章：一篇為“高頻技術(shù)使AC／DC電源小型化"；另一篇為“脈沖調(diào)制用于電源小型化"。這兩篇文章指明了開(kāi)關(guān)電源小型化的研究方向，即高頻化和脈沖寬度調(diào)制技術(shù)。1973年，美國(guó)摩托羅拉公司發(fā)表了一篇題為“觸發(fā)起20kHz的革命"的文章，從此在世界范圍內(nèi)掀起了高頻開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)發(fā)熱潮，并將DC／DC轉(zhuǎn)換器作為開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器用于開(kāi)關(guān)電源，使電源的功率密度由1～4W／砌3增加到40～50形／in3。1980年以前，DC／DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率為20"--'50kHz，從20世紀(jì)80年代起，由于一些新功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件、功率模塊和高頻磁性材料的出現(xiàn)，提高開(kāi)關(guān)頻率已成為減小開(kāi)關(guān)電源體積和重量的主要手段，同時(shí)也改善了開(kāi)關(guān)電源的動(dòng)態(tài)性能;八十年代國(guó)外開(kāi)關(guān)電源的研究頻率就已經(jīng)在1～I(xiàn)OMHZ;二十世紀(jì)末期，國(guó)外開(kāi)關(guān)電源的功率也迅速得到提高，10---30kW的大功率開(kāi)關(guān)電源在產(chǎn)品上已很成熟，更高功率的開(kāi)關(guān)電源也有很快發(fā)展，如俄羅斯研制的用于雷達(dá)發(fā)射機(jī)的二140kW開(kāi)關(guān)電源n21。目前國(guó)0．5～3MBz的高頻開(kāi)關(guān)電源已實(shí)用化，200～500kHz已成為輸出IOOW以下開(kāi)關(guān)電源的標(biāo)開(kāi)關(guān)頻率，開(kāi)關(guān)電源的功率密度己向120W／in3的目標(biāo)發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源的高頻化和高功率密度化的發(fā)展趨勢(shì)增加了變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)的難度：一方面高頻化縮小了變壓器的體積并增加了磁心和繞組中的損耗，導(dǎo)致變壓器發(fā)熱嚴(yán)重且散熱表面減小，這對(duì)高頻變壓器的散熱設(shè)計(jì)提出了更高的要求；另一方面開(kāi)關(guān)頻率的增加導(dǎo)致變壓器中的分布參數(shù)，即漏感和分布電容，對(duì)變換器的性能產(chǎn)生重要的影響。對(duì)于開(kāi)關(guān)式變換器來(lái)說(shuō)，漏感會(huì)引起電壓尖峰，對(duì)電路中的器件產(chǎn)生損壞，分布電容會(huì)引起電流尖峰并延長(zhǎng)充電時(shí)間，增大開(kāi)關(guān)以及二極管的損耗，降低變壓器的效率和可靠性，因此在這種工作模式下希望盡可能的減小變壓器中的分布參數(shù).