反激式平面变压器绕组交流损耗的分析_丁秀华.pdf

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1、第43卷第3期电力电子技术Vol.43No.32009年3月PowerElectronicsMarch，2009反激式平面变压器绕组交流损耗的分析丁秀华，祝景，龚春英，邓翔（南京航空航天大学，江苏南京210016）摘要：基于平面磁性元件绕组的一维模型，分析利用初、次级交叉换位技术减少反激式平面变压器绕组交流损耗的原理，进一步分析了绕组电流的上升（或下降）斜率与绕组交流损耗的关系。比较了CCM与DCM模式下绕组的交流损耗，得出在相同输出功率下，DCM比CCM的交流损耗更大。DCM和CCM两种工作模式下应用交叉换位技术减少

2、绕组交流损耗的效果均很明显，且减少的比例相近。通过有限元分析软件和实验证实了分析结果的正确性和有效性。关键词：变压器；损耗；换位/绕组交流损耗中图分类号：TM4文献标识码：A文章编号：1000-100X（2009）03-0054-03ACLossAnalysisofPlanarTransformerinFlybackConverterDINGXiu-hua，ZHUJing，GONGChun-ying，DENGXiang（NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanj

3、ing210016，China）Abstract：Basedonone-dimensionmodelforwindingsofmagneticcomponents，theprincipleofdecreasingwindinglossesinflybacktransformerisanalyzedbyusinginterleavingtechniques.Furthermore，acomparativestudyofwindinglossbe-tweencontinuousconductionmode（CCM）andd

4、iscontinuousconductionmode（DCM）isdiscussed.Itisconcludedthatun-derthesameoutputpowerconditiontheflybacktransformerworkingonDCM，comparedtoCCM，hasgreateraclossandbothmodesrespectivelyhaveasimilarratioofreducingaclossbyusinginterleavingtechniques.Finiteelementanaly

5、sis（FEA）andexperimentsproveitscorrectionandeffectiveness.Keywords：transformer；loss；interleaving/windingacloss1引言耗进行了分析。最后通过一个300W反激变换器的传统磁件由于绕组结构单一、散热性能不好以实验验证了理论分析的有效性及其指导意义。及参数一致性差等问题，已无法满足当今开关电源2原理分析“短、小、轻、薄”的发展趋势。具有高功率密度、高效2.1绕组电流率和电磁干扰小等优点的平面变压器很好地克服了由于绕组窗口

6、磁场强度分布是由绕组电流决定传统磁件的不足，因而受到广泛关注[1-2]的，因此先分析各个绕组的电流。图1示出反激变压。通过有限元分析，指出在绕组的布置上利用初、器及其各绕组电流的示意波形，t0～t1为开关管开通次级绕组交叉换位技术可以减少绕组的交流电阻和时间，t1～t2为开关管关断时间，初、次级两绕组Np，Ns漏感[3]互补工作。，但该分析是针对初、次级绕组同时工作的变压器考虑的。文献[4]对中间抽头变压器绕组损耗进行了研究。对于小功率场合，反激电路是最常用的一种隔离型拓扑。反激变压器的初、次级绕组互补工作，每个绕组的

7、电流交替由零到最高峰值之间变化，绕组的交流损耗大。随着开关频率的提高，减小反激图1反激变压器及各绕组工作电流波形变压器的交流损耗至关重要。由图1b中对电流的交直流分解可见，反激变压针对反激式变压器，从各个绕组的电流出发，分器初、次级绕组同时存在交流电流（ipac，isac）。经过分析绕组窗口的磁场强度分布，然后利用Dowell一维析得知，对任何次谐波分量，初、次级满足安匝（磁模型推导出的涡流损耗方程得出初、次级交叉换位势）平衡关系。因此在进行涡流场损耗分析时，可类技术能减少反激变压器绕组交流损耗的结论。进一似于初、次级

8、同时工作的变压器交流损耗进行分析。步根据一周期内变压器窗口内绕组各层表面磁场强2.2不同绕组布置下损耗关系度分布，对绕组电流作傅里叶分解，并利用有限元分图2示出磁芯窗口中Dowell一维方法等效后析软件对相同输出功率不同工作模式下绕组交流损的一层绕组模型，在该模型中，磁芯窗口宽度W远大于绕组厚度h，绕组载有峰值为I、频率为f的正定