中心議題：

• 如何降低高頻變壓器損耗
• 如何抑製高頻變壓器音頻噪聲

解決方案：

• 減小初級繞組的匝數NP
• 增大繞組的寬度
• 增加繞組的高、寬比
• 減小各繞組之間的絕緣層
• 增加繞組之間的耦合程度

單片開關電源集成電路具有高集成度
、高性價比、最簡外圍電路
、最佳性能指標等優點


，能構成高效率無工頻變壓器的隔離式開關電源。在1994～2001年，國際上陸續推出了TOPSwitch
、TOPSwitchⅡ、TOPSwitchFX、TOPSwitchGX、TinySwitch、TinySwitchⅡ等多種係列的單片開關電源產品，現已成為開發中、小功率開關電源
、精密開關電源及開關電源模塊的優選集成電路。
　　
高gao頻pin變bian壓ya器qi是shi開kai關guan電dian源yuan中zhong進jin行xing能neng量liang儲chu存cun與yu傳chuan輸shu的de重zhong要yao部bu件jian，單dan片pian開kai關guan電dian源yuan中zhong高gao頻pin變bian壓ya器qi性xing能neng的de優you劣lie，不bu僅jin對dui電dian源yuan效xiao率lv有you較jiao大da的de影ying響xiang
，而er且qie直zhi接jie關guan係xi到dao電dian源yuan的de其qi它ta技ji術shu指zhi標biao和he電dian磁ci兼jian容rong性xing（EMC）。為此
，一個高效率高頻變壓器應具備直流損耗和交流損耗低、漏感小
、繞組本身的分布電容及各繞組之間的耦合電容要小等條件。下麵介紹其設計要點。
　　
降低高頻變壓器損耗
　　
1直流損耗
　　
高頻變壓器的直流損耗是由線圈的銅損耗造成的。為提高效率
，應盡量選擇較粗的導線
，並取電流密度J=4～10A／mm2。

2交流損耗
　　
gaopinbianyaqidejiaoliusunhaoshiyougaopindianliudequfuxiaoyingyijicixindesunhaoyinqide。gaopindianliutongguodaoxianshizongshiquxiangyucongbiaomianliuguo
，zhehuishidaoxiandeyouxiaoliutongmianjijianxiao
，bingshidaoxiandejiaoliudengxiaozukangyuangaoyutongdianzu。gaopindianliuduidaotidechuantounengliyukaiguanpinlvdepingfanggenchengfanbi
，weijianxiaojiaoliutongzukang，daoxianbanjingbudechaoguogaopindianliukedashendude2倍。可供選用的導線線徑與開關頻率的關係曲線如圖1所示。舉例說明，當f=100kHz時，導線直徑理論上可取φ0.4mm。但為了減小趨膚效應
，實際可用更細的導線多股並繞
，而不用一根粗導線繞製。
　　
高頻變壓器的磁芯損耗也使得電源效率降低。其交流磁通密度可用下式進行估算：
　　式中：BAC為交流磁通密度，單位是T
；
　　NP

、IP分別為初級匝數和初級峰值電流；
　　KRP為初級脈動電流與峰值電流之比

；
　　δ為磁芯的氣隙寬度
，單位是cm。
　　欲設計在連續模式下工作的高頻變壓器，BAC的典型值約為0.04～0.075T。鐵氧體磁芯在100kHz時的損耗應低於50mW/cm3。
　　
減小高頻變壓器的漏感

　　
在(zai)設(she)計(ji)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)時(shi)必(bi)須(xu)把(ba)漏(lou)感(gan)減(jian)至(zhi)最(zui)小(xiao)。因(yin)為(wei)漏(lou)感(gan)愈(yu)大(da)，產(chan)生(sheng)的(de)尖(jian)峰(feng)電(dian)壓(ya)幅(fu)度(du)愈(yu)高(gao)，漏(lou)極(ji)鉗(qian)位(wei)電(dian)路(lu)的(de)損(sun)耗(hao)就(jiu)愈(yu)大(da)，這(zhe)必(bi)然(ran)導(dao)致(zhi)電(dian)源(yuan)效(xiao)率(lv)降(jiang)低(di)。對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)符(fu)合(he)絕(jue)緣(yuan)及(ji)安(an)全(quan)性(xing)標(biao)準(zhun)的(de)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)


，其(qi)漏(lou)感(gan)量(liang)應(ying)為(wei)次(ci)級(ji)開(kai)路(lu)時(shi)初(chu)級(ji)電(dian)感(gan)量(liang)的(de)1％～3％。要想達到1％以下的指標

，在製造工藝上將難於實現。減小漏感時可采取以下措施：
　　
1）減小初級繞組的匝數NP
；
2）增大繞組的寬度（例如選EE型磁芯
，以增加骨架寬度b）
；
3）增加繞組的高、寬比；
4）減小各繞組之間的絕緣層

；
5）增加繞組之間的耦合程度。[page]
　　
1減小初級繞組匝數並增加高與寬之比
　　
挑tiao選xuan合he適shi的de磁ci芯xin形xing狀zhuang

，並bing且qie減jian小xiao初chu級ji匝za數shu和he增zeng加jia高gao與yu寬kuan之zhi比bi，能neng有you效xiao地di降jiang低di漏lou感gan。漏lou感gan量liang與yu初chu級ji匝za數shu的de平ping方fang成cheng正zheng比bi。所suo選xuan磁ci芯xin尺chi寸cun應ying足zu夠gou大da，使shi初chu級ji繞rao組zu能neng繞rao成cheng2層甚至不到2層，這樣可將初級漏感與分布電容減至最小。不要使用矮胖窗口的磁芯
，因其尺寸大，高與寬比值較小、漏感量大，而不宜采用，它對應於POT、RM
、PQ型和部分E型磁芯。建議采用瘦高型磁芯，這種磁芯具有較大的高
、寬比，它對應於EE、ETD、EI、EC型磁芯。
　　
三重絕緣線（TripleInsulatedWire）是近年來國際上新開發的一種高性能絕緣導線。這種導線有三個絕緣層，中間是芯線。其絕緣層是呈金黃色的聚酰胺薄膜，國外稱之為“黃金薄膜”
，絕緣層的總厚度僅為20～100μm

，卻可承受數kV的脈衝高壓；三重絕緣線適用於尖端技術、國防領域
，製作微型電機繞組
、小型化開關電源的高頻變壓器繞組。其優點是絕緣強度高（任何兩層之間均可承受AC3000V的安全電壓），不需要加阻擋層以保證安全邊距，也不用在級間繞絕緣膠帶層；dianliumiduda。yongtaraozhidegaopinbianyaqi
，biyongqibaoxianraozhidetijikejianxiaoyiban。gaopinbianyaqideyizhongyouhuashejifanganshiyongputonggaoqiangduqibaoxianraozhichujihefankuiji
，eryongsanzhongjueyuanxianraozhiciji。zheyangkeshilouganliangdaweijianxiao
，gaopinbianyaqidetijinengjianxiao1/2～1/3。

2繞組排列
　　
為減小漏感，繞組應按同心方式排列，如圖2所示。圖2（a）中次級采用三重絕緣線繞製；圖2（b）中(zhong)全(quan)部(bu)用(yong)漆(qi)包(bao)線(xian)繞(rao)製(zhi)，但(dan)須(xu)留(liu)出(chu)安(an)全(quan)邊(bian)距(ju)
，且(qie)在(zai)次(ci)級(ji)繞(rao)組(zu)與(yu)反(fan)饋(kui)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)加(jia)上(shang)強(qiang)化(hua)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)。對(dui)於(yu)多(duo)路(lu)輸(shu)出(chu)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)，輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)最(zui)大(da)的(de)那(na)個(ge)次(ci)級(ji)繞(rao)組(zu)應(ying)靠(kao)近(jin)初(chu)級(ji)
，以(yi)增(zeng)加(jia)耦(ou)合(he)，減(jian)小(xiao)磁(ci)場(chang)泄(xie)漏(lou)。當(dang)次(ci)級(ji)匝(za)數(shu)很(hen)少(shao)時(shi)，為(wei)了(le)增(zeng)加(jia)與(yu)初(chu)級(ji)的(de)耦(ou)合(he)，宜(yi)采(cai)用(yong)多(duo)股(gu)線(xian)平(ping)行(xing)並(bing)繞(rao)方(fang)式(shi)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)在(zai)整(zheng)個(ge)骨(gu)架(jia)上(shang)
，以(yi)增(zeng)加(jia)覆(fu)蓋(gai)麵(mian)積(ji)。在(zai)條(tiao)件(jian)允(yun)許(xu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，用(yong)箔(bo)繞(rao)組(zu)作(zuo)為(wei)次(ci)級(ji)也(ye)是(shi)增(zeng)加(jia)耦(ou)合(he)的(de)一(yi)種(zhong)好(hao)辦(ban)法(fa)。
　　
在開關電源的工作過程中
，繞組的分布電容反複被充
、放電
，其上的能量都被吸收掉了。分布電容不僅使電源效率降低
，它還與繞組的分布電感構成LC振zhen蕩dang器qi

，會hui產chan生sheng振zhen鈴ling噪zao聲sheng。初chu級ji繞rao組zu分fen布bu電dian容rong的de影ying響xiang尤you為wei顯xian著zhu。為wei減jian小xiao分fen布bu電dian容rong
，應ying盡jin量liang減jian小xiao每mei匝za導dao線xian的de長chang度du，並bing將jiang初chu級ji繞rao組zu的de始shi端duan接jie漏lou極ji

，利li用yong一yi部bu分fen初chu級ji繞rao組zu起qi到dao屏ping蔽bi作zuo用yong，減jian小xiao相xiang鄰lin繞rao組zu的de耦ou合he程cheng度du。

抑製高頻變壓器音頻噪聲
　　
1抑製高頻變壓器的音頻噪聲
　　
高頻變壓器EE或EI型磁芯之間的吸引力，能使兩個磁芯發生位移；raozudianliuxianghujiandeyinlihuochili，yenengshixianquanchanshengpianyi。ciwai，shoujixiezhendongshinengdaozhizhouqixingdexingbian。shangshuyinsujunhuishigaopinbianyaqizaigongzuoshifachuyinpinzaosheng。10W以下單片開關電源的音頻噪聲頻率，約為10kHz～20kHz。
　　
為防止磁芯之間產生相對位移，通常以環氧樹脂作膠合劑

，將兩個磁芯的3個接觸麵（含中心柱）進jin行xing粘zhan接jie。但dan這zhe種zhong剛gang性xing連lian接jie方fang式shi的de效xiao果guo並bing不bu理li想xiang。因yin為wei這zhe無wu法fa將jiang音yin頻pin噪zao聲sheng減jian至zhi最zui低di，況kuang且qie膠jiao合he劑ji過guo多duo，磁ci芯xin在zai受shou機ji械xie應ying力li時shi還hai容rong易yi折zhe斷duan。國guo外wai最zui近jin采cai用yong一yi種zhong特te殊shu的de“玻璃珠”（glassbeads）膠合劑，來粘合EE、EI等類型的鐵氧體磁芯，效果甚佳。這種膠合劑是把玻璃珠和膠著物按照1：9的比例配製而成的混合物
，它在100℃以上的溫度環境中放置1hjikeguhua。qizuoyongyugunzhuzhouchengyoumouzhongxiangsizhichu，guhuahoumeigecixinrengnengdulidizaixiaofanweineichanshengxingbianhuoyiwei，erzongtiweizhibubian，zhejiuduixingbianqidaoleyizhizuoyong。yongbolizhujiaohejizhanjiedegaopinbianyaqineibujiegourutu3所示。采用這種工藝可將音頻噪聲降低5dB。

2高頻變壓器的屏蔽
　　
為防止高頻變壓器的泄漏磁場對相鄰電路造成幹擾，可把一銅片環繞在變壓器外部
，構成如圖4所示的屏蔽帶。該屏蔽帶相當於短路環
，能對泄漏磁場起到抑製作用，屏蔽帶應與地接通。

單片開關電源高頻變壓器的設計要點分3個方麵：
　　1）盡量降低高頻變壓器的損耗；
　　2）盡量減少高頻變壓器的漏感；
　　3）盡量抑製高頻變壓器的音頻噪聲。