铁氧体磁心高频变压器设计

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1、铁氧体磁心高频变压器设计(二)2009-07-2011:33:29

2、分类：电子制作

3、字号订阅来源：工程部作者：华奥盛2008-04-16点击：2513高频变压器设计基础与电源变压器不同，高频变压器工作在放大器电路中，是放大器的组成部分。而且，工作在有一定带宽的频段上，其参数与放大器电路参数有关。因此，分析与设计高频变压器时，必须与放大器电路相结合，并根据其特点确定电参数。3.1高频变压器的主要作用3.1.1阻抗匹配变换信号电压，使前、后级放大器达到阻抗匹配，保证信号不失真、高效的传输。3.1.2隔离使用高频变压器

4、可将两个电路隔离。3.1.3倒相通过改变变压器的极性，使输出信号的相位与输入信号的相位相反；或变为两个大小相等、相位相反的信号。3.1.4多路信号迭加或分解利用变压器可将两路或多路信号相迭加，或将一个信号分成几个信号传输给负载。3.2高频变压器的等效电路高频变压器的主要作用是将某一量值的阻抗变换成另一量值，使两个电路间达到阻抗匹配或使放大器获得最佳负载阻抗。利用变压器所得到的阻抗，与一个具体的电阻不同，它是包含了变压器自身参数（自感、漏感、分布电容、铜阻）在内的一个网络，其电抗成分会随着频率的变化而变化。在不同频

5、率下的各种电路中，变压器可等效为一个具体的网络，称为等效电路。图8为高频变压器的等效电路，它与电源变压器等效电路的区别在于补充了电源内阻Ri，并把初、次级漏感合并在一起用LS表示，定义为初次级总漏感。图中：r1——初级铜阻；r2′——换算到初级的次级铜阻；C1——初级分布电容；C2′——换算到初级的次级分布电容；L1——初级自感（H）；LS——次级短路，从初级端测得的漏感（H）；Ri——电子管或晶体管内阻；R2′——换算到初级的次级负载电阻；rC——铁损分量等效电阻；U1——信号源电压（V）；U2′——换算到初级

6、的次级电压（V）。图8基本上反映了高频变压器的各个参数，但直接用来进行计算是有一定困难的，也是不符合实际的，需要区别不同情况加以简化。通常将工作频带分成低、中和高三个频段，把信号源内阻与负载电阻分为高阻和低阻，在各个频段上，将L1、LS、C1、C2′所呈现的阻抗与R1、R2′进行比较，在串联参数中，忽略远小于R1、R2′的参数，在并联参数中，忽略远大于R1、R2′的参数。由此可得到低频、中频、高频三个频段，高阻电路和低阻电路两种情况的简化等效电路。在实际应用中，由于大多数电路为使用半导体器件的电路，R1、R2′均

7、为低阻，因此，在实际应用中，常用的等效电路为四种，见图9、图10、图11和图12。由图9电路可知，在低频段，L1的感抗随频率下降而下降，L1的大小直接影响输出电压U2′的大小。因此，L1是决定高频变压器的低频段特性的重要参数。由图10电路可见，在中频段，只有与频率无关的电阻成分，输出电压U2′与输入电压U1之间的关系仅是简单的电阻分压关系。在高频段，当R1、R2′均为低阻时，C1、C2′可以忽略，得到图11所示的等效电路。这是最常用的一种高频等效电路，主要用于晶体管放大电路。由图11可见，随着频率升高，漏感抗增大

8、，使输出电压下降，因此，漏感LS的大小直接影响变压器的高频特性。当R1为低阻、R2′为高阻时，C1忽略、C2′不能忽略，得到图12所示的等效电路。对于升压比较高的输入变压器，由于C2′不能忽略，故其等效电路也为图12。由图12可见，C2′、LS组成串联谐振电路，在谐振点附近，输出电压会有剧烈的起伏，因此，回路的谐振特性影响高频变压器在高频段的特性。3.3高频变压器的输入阻抗及其频率特性当变压器次级接上负载阻抗R2时，经阻抗变换后，从初级端看，呈现在初级两端子之间的阻抗为Z，我们称Z为变压器初级输入阻抗。对放大器而

9、言，变压器的初级输入阻抗Z就是放大器的负载阻抗Ra，即Ra=Z，如图13所示。对每一个放大器，都存在着一个最佳负载。在最佳负载时，放大器的输出功率最大，电压的波形失真最小。若偏离最佳负载，则输出功率减小，电压的波形失真增大。如图14。所以，我们希望变压器的输入阻抗Z等于放大器最佳负载阻抗Ra，偏离会加大波形失真。为使放大器不产生过大的波形失真，负载阻抗即变压器输入阻抗的变化范围要加以限制，一般不超过10%~30%的范围。由于变压器等效电路中存在电抗部分，引起输入阻抗Z随频率而变化。输入阻抗的相对变化量Z/R2′与

10、频率的关系曲线称为输入阻抗频率特性曲线。图15为R1、R2′均为低阻的等效电路（图9、10和11）时的输入阻抗频率特性曲线。由图15可见，在低频段，当工作频率f下降时，输入阻抗下降，但L1大的比L1小的下降慢；在高频段，当工作频率f上升时，输入阻抗上升，但LS小的比LS大的上升慢。为控制放大器的波形失真，变压器需从输入阻抗允许变化量的角度来计算自感L1和漏感LS。在图12