中心議題：

• 分析高頻變壓器的設計基礎
• 高頻電源變壓器的設計原則

解決方案：

• 抑製高頻變壓器的音頻噪聲

gaopinliannibianjishuyonggaopinbianyaqidaitichuantongnibianqizhongbenzhongdegongpinbianyaqi，dadajianxiaolenibianqidetijihezhongliang。zaigaopinliandeyingjiandianlushejizhong
，gaopinbianyaqishizhongyaodeyihuan。

設(she)計(ji)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)首(shou)先(xian)應(ying)該(gai)從(cong)磁(ci)芯(xin)開(kai)始(shi)。開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)磁(ci)芯(xin)多(duo)是(shi)在(zai)低(di)磁(ci)場(chang)下(xia)使(shi)用(yong)的(de)軟(ruan)磁(ci)材(cai)料(liao)，它(ta)有(you)較(jiao)高(gao)磁(ci)導(dao)率(lv)，低(di)的(de)矯(jiao)頑(wan)力(li)
，高(gao)的(de)電(dian)阻(zu)率(lv)。磁(ci)導(dao)率(lv)高(gao)
，在(zai)一(yi)定(ding)線(xian)圈(quan)匝(za)數(shu)時(shi)，通(tong)過(guo)不(bu)大(da)的(de)激(ji)磁(ci)電(dian)流(liu)就(jiu)能(neng)承(cheng)受(shou)較(jiao)高(gao)的(de)外(wai)加(jia)電(dian)壓(ya)，因(yin)此(ci)，在(zai)輸(shu)出(chu)一(yi)定(ding)功(gong)率(lv)要(yao)求(qiu)下(xia)，可(ke)減(jian)輕(qing)磁(ci)芯(xin)體(ti)積(ji)。磁(ci)芯(xin)矯(jiao)頑(wan)力(li)低(di)，磁(ci)滯(zhi)麵(mian)積(ji)小(xiao)，則(ze)鐵(tie)耗(hao)也(ye)少(shao)。高(gao)的(de)電(dian)阻(zu)率(lv)，則(ze)渦(wo)流(liu)小(xiao)，鐵(tie)耗(hao)小(xiao)。鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)是(shi)複(fu)合(he)氧(yang)化(hua)物(wu)燒(shao)結(jie)體(ti)，電(dian)阻(zu)率(lv)很(hen)高(gao)，適(shi)合(he)高(gao)頻(pin)下(xia)使(shi)用(yong)，但(dan)Bs值比較小，常使用在開關電源中。

高頻變壓器的設計通常采用兩種方法[3]：第一種是先求出磁芯窗口麵積AW與磁芯有效截麵積Ae的乘積AP（AP=AW×Ae
，稱磁芯麵積乘積），根據AP值
，查表找出所需磁性材料之編號；第二種是先求出幾何參數，查表找出磁芯編號，再進行設計。

注意：

1）設計中

，在最大輸出功率時，磁芯中的磁感應強度不應達到飽和，以免在大信號時產生失真。

2）zaishunbianguochengzhong，gaopinlianlouganhefenbudianronghuiyinqilangyongdianliuhejianfengdianyajimaichongdingbuzhendang
，shisunhaozengjia
，yanzhongshihuizaochengkaiguanguansunhuai。tongshi，shuchuraozuzashuduo

，cengshuduoshi
，yingkaolvfenbudianrongdeyingxiang

，jiangdifenbudianrongyouliyuyizhigaopinxinhaoduifuzaideganrao。duitongyibianyaqitongshijianshaofenbudianronghelouganshikunnande，yinggenjubutongdegongzuoyaoqiu
，baozhengheshidedianronghediangan。

單片開關電源高頻變壓器的設計要點

gaopinbianyaqishidanpiankaiguandianyuandehexinbujian
，jianyuzhezhonggaopinbianyaqizaishejishangyouqiteshuxing，weicizhuanmenchanshujiangdiqisunhaojiyizhiyinpinzaoshengdefangfa，kegonggaopinbianyaqishejirenyuancankao。

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TOtch
、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-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

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。

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。

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de1％～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：

減小初級繞組的匝數NP；

增大繞組的寬度（例如選EE型磁芯
，以增加骨架寬度b）；

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。

電源高頻變壓器的設計方法

設計高頻變壓器是電源設計過程中的難點

，下麵以反饋式電流不連續電源高頻變壓器為例

， 介紹一種電源高頻變壓器的設計方法。

設計目標：電源輸入交流電壓在180V~260V之間，頻率為50Hz，輸出電壓為直流5V
、14A，功率為70W
，電源工作頻率為30KHz。
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設計步驟：

1、計算高頻變壓器初級峰值電流Ipp

2、求最小工作周期係數Dmin

3、計算高頻變壓器的初級電感值Lp

4、計算出繞組麵積Aw和鐵心有效麵積Ae的乘積Aw*Ae,選擇鐵心尺寸。

5
、計算空氣間隙長度Lg

6
、計算變壓器初級線圈Np

7

、計算變壓器次級線圈Ns

高頻變壓器：整流、變壓

在傳統的高頻變壓器設計中

，由於磁心材料的限製，其工作頻率較低
，一般在20kHzzuoyou。suizhedianyuanjishudebuduanfazhan
，dianyuanxitongdexiaoxinghua，gaopinhuahegaogonglvbiyichengweiyigeyonghengdeyanjiufangxianghefazhanqushi。yinci


，yanjiushiyongpinlvgenggaodedianyuanbianyaqishijiangdidianyuanxitongtiji，tigaodianyuanshuchugonglvbideguanjianyinsu。

作為開關電源最主要的組成部分，高頻變壓器相對於傳統的工頻變壓器有以下優點：利用鐵氧體材料製成的高頻變壓器具有轉換效率高
、體積小巧的特點；而傳統的工頻變壓器工作在50Hz下
，輸出相同功率時需要較大的截麵積而導致變壓器體積龐大，不利於電源的小型化設計，而且電源轉換效率也低於開關電源。

電腦使用的開關電源一般采用半橋式功率轉換電路，工作時兩個開關三極管輪流導通來產生100kHz的de高gao頻pin脈mai衝chong波bo
，然ran後hou通tong過guo高gao頻pin變bian壓ya器qi進jin行xing降jiang壓ya
，輸shu出chu低di電dian壓ya的de交jiao流liu電dian。在zai這zhe個ge電dian路lu中zhong，開kai關guan管guan的de最zui大da電dian流liu對dui電dian源yuan輸shu出chu功gong率lv的de大da小xiao有you一yi定ding的de限xian製zhi（通常應用於300W電源的MOS管體積較大，有的電源甚至使用了耐流達到10A的開關管）
，ergaopinbianyaqigegeraozuxianquandezashubilizejuedingleshuchudianyadeduoshao
，youyugongzuozaihengaodepinlvxia
，duiyuanjianzhiliangdeyaoqiuhexianludedapeiyouhengaodeyaoqiu。

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
；繞組電流相互間的引力或斥力

，也能使線圈產生偏移。 此外， 受機械振動時能導致周期性的形變。上述因素均會使高頻變壓器在工作時發出音頻噪聲。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”（glass beads）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。yongbolizhujiaohejizhanjiedegaopinbianyaqineibu。caiyongzhezhonggongyikejiangyinpinzaoshengjiangdi5dB。

高頻變壓器的屏蔽

weifangzhigaopinbianyaqidexieloucichangduixianglindianluzaochengganrao
，kebayitongpianhuanraozaibianyaqiwaibu，gaipingbidaixiangdangyuduanluhuan，nengduixieloucichangqidaoyizhizuoyong，pingbidaiyingyudijietong。

基本知識

將jiang兩liang個ge線xian圈quan靠kao近jin放fang在zai一yi起qi
，當dang一yi個ge線xian圈quan線xian中zhong的de電dian流liu變bian化hua時shi，穿chuan過guo另ling一yi線xian圈quan的de磁ci通tong會hui發fa生sheng相xiang應ying的de變bian化hua，從cong而er使shi該gai線xian圈quan中zhong出chu現xian感gan應ying電dian勢shi，這zhe就jiu是shi互hu感gan現xian象xiang。變bian壓ya器qi就jiu是shi根gen據ju互hu感gan原yuan理li製zhi成cheng的de。

按工作頻率分
，有高頻變壓器
、中頻變壓器
、低頻變壓器、脈衝變壓器。如收音機的磁性天線
，它是高頻


；在收音機的中頻放大級，用的是中頻的，俗稱“中周”；低頻的種類較多，有電源變壓器
、輸入變壓器等；電視機的行輸出變壓器，也稱“高壓包”
，它是一種脈衝變壓器。

變壓比、額定功率、溫升、效率、空載電流、絕緣電阻均為其主要技術參數。

在電路中電壓變換、電流變換
、傳遞功率、阻抗匹配、或阻抗變換等用途。

電子變壓器在電源技術中的作用
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作用

電子變壓器和半導體開關器件，半導體整流器件，電容器一起，稱為電源裝置中的4大主要元器件。它在電源裝置中的作用：

起電壓和功率變換作用；

起傳遞寬帶、聲頻、中周功率和信號作用；

起傳遞脈衝
、驅動和觸發信號作用

；

起原邊和副邊絕緣隔離作用
；

起單相變三相或三相變單相作用，起改變輸出相位作用
；

起改變輸出頻率作用
；

起改變輸出阻抗與負載阻抗相匹配作用；

起穩定輸出電壓或電流作用，起調節輸出電壓作用
；

起交流和直流濾波作用
；

起抑製電磁幹擾作用
，起抑製噪聲作用；

起吸收浪湧電流作用，減緩電流變化速率；

起儲能作用
，起幫助半導體開關換向作用
；

起開關作用；

起調節電感作用
；

起變換電壓、電流或脈衝檢測信號。

從cong以yi上shang的de列lie舉ju可ke以yi看kan出chu，不bu論lun是shi直zhi流liu電dian源yuan，交jiao流liu電dian源yuan，還hai是shi特te種zhong電dian源yuan，都dou離li不bu開kai電dian子zi變bian壓ya器qi。有you人ren把ba電dian源yuan界jie定ding為wei經jing過guo高gao頻pin開kai關guan變bian換huan的de直zhi流liu電dian源yuan和he交jiao流liu電dian源yuan。在zai介jie紹shao軟ruan磁ci電dian磁ci元yuan件jian在zai電dian源yuan技ji術shu中zhong的de作zuo用yong時shi，往wang往wang舉ju高gao頻pin開kai關guan電dian源yuan中zhong的de各ge種zhong電dian磁ci元yuan件jian為wei例li證zheng。同tong時shi，在zai電dian子zi電dian源yuan中zhong使shi用yong的de軟ruan磁ci電dian磁ci元yuan件jian中zhong，各ge種zhong變bian壓ya器qi占zhan主zhu要yao地di位wei，因yin此ci用yong變bian壓ya器qi作zuo為wei電dian子zi電dian源yuan中zhong軟ruan磁ci元yuan件jian的de代dai表biao
，稱cheng它ta們men為wei“電子變壓器”。

繞製變壓器的材料

要繞製一個變壓器我們必須對有關的材料要有一定的認識
，下麵為你提供了這方麵的知識。

1
、鐵心材料：

使用的鐵心材料主要有鐵片、低di矽gui片pian，高gao矽gui片pian
，的de鋼gang片pian中zhong加jia入ru矽gui能neng降jiang低di鋼gang片pian的de導dao電dian性xing，增zeng加jia電dian阻zu率lv
，它ta可ke減jian少shao渦wo流liu，使shi其qi損sun耗hao減jian少shao。我wo們men通tong常chang稱cheng為wei加jia了le矽gui的de鋼gang片pian為wei矽gui鋼gang片pian
，變bian壓ya器qi的de質zhi量liang所suo用yong的de矽gui鋼gang片pian的de質zhi量liang有you很hen大da的de關guan係xi
，矽gui鋼gang片pian的de質zhi量liang通tong常chang用yong磁ci通tong密mi度duB來表示
，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低矽片為9000-11000，高矽片為12000-16000。

2、通常用的材料有

漆qi包bao線xian
，沙sha包bao線xian，絲si包bao線xian，最zui常chang用yong的de漆qi包bao線xian。對dui於yu導dao線xian的de要yao求qiu
，是shi導dao電dian性xing能neng好hao
，絕jue緣yuan漆qi層ceng有you足zu夠gou耐nai熱re性xing能neng
，並bing且qie要yao有you一yi定ding的de耐nai腐fu蝕shi能neng力li。一yi般ban情qing況kuang下xia最zui好hao用yongQ2型號的高強度的聚脂漆包線。

3、絕緣材料

在繞製過程中，線圈框架層間的隔離、繞(rao)阻(zu)間(jian)的(de)隔(ge)離(li)，均(jun)要(yao)使(shi)用(yong)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)，一(yi)般(ban)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)框(kuang)架(jia)材(cai)料(liao)可(ke)用(yong)酚(fen)醛(quan)紙(zhi)板(ban)製(zhi)作(zuo)，層(ceng)間(jian)可(ke)用(yong)聚(ju)脂(zhi)薄(bo)膜(mo)或(huo)電(dian)話(hua)紙(zhi)作(zuo)隔(ge)離(li)
，繞(rao)阻(zu)間(jian)可(ke)用(yong)黃(huang)臘(la)布(bu)作(zuo)隔(ge)離(li)。

4、浸漬材料：

繞製好後
，還要過最後一道工序，就是浸漬絕緣漆
，它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能
、延長使用壽命
，一般情況下，可采用甲酚清漆作為浸漬材料。

高頻電源變壓器的設計原則

高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)產(chan)品(pin)，自(zi)然(ran)帶(dai)有(you)商(shang)品(pin)的(de)屬(shu)性(xing)
，因(yin)此(ci)其(qi)設(she)計(ji)原(yuan)則(ze)和(he)其(qi)他(ta)商(shang)品(pin)一(yi)樣(yang)，是(shi)在(zai)具(ju)體(ti)使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)下(xia)完(wan)成(cheng)具(ju)體(ti)的(de)功(gong)能(neng)中(zhong)追(zhui)求(qiu)性(xing)能(neng)價(jia)格(ge)比(bi)最(zui)好(hao)。有(you)時(shi)可(ke)能(neng)偏(pian)重(zhong)性(xing)能(neng)和(he)效(xiao)率(lv)，有(you)時(shi)可(ke)能(neng)偏(pian)重(zhong)價(jia)格(ge)和(he)成(cheng)本(ben)。現(xian)在(zai)，輕(qing)
、薄
、短、xiao，chengweitadefazhanfangxiang，shiqiangtiaojiangdichengben。qizhongchengweiyidanandiandegaopindianyuanbianyaqi
，gengxuyaozaizhefangmianxiagongfu。ruguonengrenzhenkaolvyixiatadeshejiyuanze
，zhuiqiugenghaodexingnengjiagebi，chuansongbudao10VA的單片開關電源高頻變壓器，應當設計出更輕
、薄、短、小的方案來。不談成本

，市場的價值規律是無情的！許多性能好的產品，往往由於價格不能為市場接受而遭冷落和淘汰。往往一種新產品最後被成本否決。一些“節能不節錢”的產品為什麼在市場上推廣不開值得大家深思。

產品成本，不但包括材料成本，生產成本，還包括研發成本
，設計成本。因此，為了節約時間
，根據以往的經驗，對它的鐵損銅損比例
、漏感與激磁電感比例
、原邊和副邊繞組損耗比例、dianliumidutigongyixiecankaoshuju
，duichuangkoutianchongchengdu
，raozudaoxianhejiegoutuijianyixiefangan
，youshenmebuhao？weishenmeyidingyaoanbujiubandilaihuijinxingtuisuanhefangzhen，caibushigainiancuowu
？zuozhezengzai20世紀80年nian代dai中zhong開kai發fa高gao頻pin磁ci放fang大da器qi式shi開kai關guan電dian源yuan，以yi溫wen升sheng最zui低di為wei條tiao件jian，對dui高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi進jin行xing過guo優you化hua設she計ji。由you於yu熱re阻zu難nan以yi確que定ding
，結jie果guo與yu試shi製zhi樣yang品pin相xiang差cha甚shen遠yuan，不bu得de不bu再zai次ci修xiu正zheng。現xian在zai有you些xie公gong司si的de磁ci芯xin產chan品pin說shuo明ming書shu中zhong
，為wei了le縮suo短duan用yong戶hu設she計ji的de時shi間jian，有you的de列lie出chu簡jian化hua的de設she計ji公gong式shi，有you的de用yong表biao列lie出chu磁ci芯xin在zai某mou種zhong工gong作zuo頻pin率lv下xia的de傳chuan送song功gong率lv。這zhe種zhong既ji為wei用yong戶hu著zhe想xiang，又you推tui廣guang公gong司si產chan品pin的de雙shuang贏ying行xing為wei，是shi完wan全quan符fu合he市shi場chang規gui律lv的de行xing為wei，絕jue不bu是shi什shen麼me需xu要yao辨bian析xi的de錯cuo誤wu概gai念nian。問wen題ti是shi提ti供gong的de參can考kao數shu據ju，推tui薦jian的de方fang案an是shi否fou是shi經jing驗yan的de總zong結jie
？有you沒mei有you普pu遍bian性xing？包bao括kuo“辨析”一文中提出的一些說法，都需要經過實踐檢驗
，才能站得住腳。