开关电源变压器的设计

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1、开关电源变压器的设计开关电源变压器的安全设计Switchingpowersupplytransformerdesign许陵XuLing(漳州师范学院教育技术系，福建漳州363000)摘要：本设计基于国际电工委员会电工产品安全认证组织(IECEE),及中国国内标准SJ3270-90《隔离变压器和安全隔离变压器》，设计是以高频开关电源的变压器的安全规范为基础，研究变压器制作过程的具体制作方法和根据安规标准对各项变压器材料进行选择。以达到合理利用材料、正确处理变压器的工艺问题，降低生产成本的目的。关键词：高频变压器；开关电源；磁性材料；绕制方法中图分类号：TM433文献标识码：B1引言高频开关电源的

2、设计主要有两部分，一是电路部分的设计，二是磁路部分的设计。相对电路部分的设计而言，磁路部分的设计要复杂得多。磁路部分的设计，不但要求设计者拥有全曲的理论知识，而且要有丰富的实践经验。在磁路部分设计完毕后，还必须放到实际电路中验证其性能。由此可见，在高频开关电源的设计屮，真正难以把握的是磁路部分的设计。高频开关电源的磁性元件主要包括变压器、电感器。本文根据变压器的安全规范，合理选择材料，介绍变压器的具体制作方法，从而设计出来的变压器符合《隔离变压器和安全隔离变压器》的标准。2引用标准①国际电工委员会电工产品安全认证组织(IECEE)：1985年由国际电工委员会(IEC)建立，该组织下设有三个委员

3、会和一个秘书处：管理委员会、认证机构委员会、检测试验委员会。冃前对14类产品进行安全认证，其中有电线电缆、家电用品、电了医疗设备等，而第12类就是安全变压器。②国内标准SJ3270-90《隔离变压器和安全隔离变压器》。3变压器的安全规范3.1标准规范磁性元件用于交换式电源供应器的结构中，必须遵守一定国家或是国际上的安全标准•我国的电子变压器可按国内标准SJ3270-90《隔离变压器的安全要求》申请认证；而出口到欧美等国的变压器，则分别按各相关国的标准进行对口认证。例如：U.L(UnderwriterLaboratories)为美国标准。C.S.A(CandanianStandardsAssoc

4、iation)为加拿大的标准。V.D.E(VerbandDeutsherElektronotechniker)为欧盟所使用的德国标准，目前V.D.E己成为较受欢迎的标准，其安全标准考虑较为严格。英标准重点为保护操作人员的安全，对线圈绕线方法，输入与输出的隔离有较严格的耍求，需耐高压3750VACo3.2变压器的绝缘电阻安全规范在变压器结构中，绕组与磁芯与铁架之间，在一分钟提供500VDC的电压情况下，至少要有100MQ以上的阻抗。3.3变压器的湿度阻抗安全规范在高湿度91-95%的环境下，温度在20〜30°C之间，连续在环境测试机48小时后，变压器一次侧与二次侧须能够承受3750VAC,即变压

5、器在此环境屮须保持绝缘阻抗及介电强度。3.4变压器的安全规格电子设备根据安全性能要求可分为三种类型。收稿H期：2008-6-10.1第一类(ClassI)：此类设备用以下两种方式来防护电击①用基本绝缘。②假如基本绝缘被破坏，而危险电压用导线连接到大地导体的保护方式。此类设备也可用双重绝缘(doubleinsulation咸加强绝缘(reinforcedinsulation)来设计，或者只用于安全性极低的电压线路上。第二类(ClassII)：此设备不单只靠基本绝缘來防护电击，且须增加安全措施，如用双重绝缘或加强绝缘措施，而不提供接地保护者。第三类(ClassIII)：此类设备靠SELV(Safe

6、tyExtraVoltage)电路来防止电击。变压器在具体设计中要根据电路来选择。3.5变压器的安全温度变压器有温度等级之分，当温度高于周围温度25°C以上时，U.L/C.S.A规格会对变压器温度订出额定值，用两种方法来做温度的量测，第一种称为热偶法(利用热电偶所产生的位差，由仪器记录)；第二种称为电阻法(利用铜的绝对零电阻温度为基准来计算)。计算公式:(234.5+Tl)/Rl=(234.5+T2)/R2其中，铜的零电阻温度：・234.5°C；测试前环境温度为:T1；测试后环境温度为：T2；测试前初级电阻为：R1；测试后初级电阻为：R2o绝缘等级分为以下七个等级，每一等级变压器的安全温度如表

7、1所示。不同绝缘等级变压器的可接受的温升度数如表2所示。3.6变压器安全规定爬电距离为了符合U丄，V.D.E等严格的安全规定，在变压器引脚与绕组之间必须有一定的安全距离，见参考文献。为了缩小爬电距离，可以在开线架模时，预留安全的距离或另外为沿面距离的塑胶片另外开模。4材料选择按变压器的安全规范，在材料选择上要注意如下几点：①线架(BOBBIN)：在变压器中起支撑线圈的作用，按材质分为：热塑性材料，