开关电源变压器的设计方法

《开关电源变压器的设计方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、开关电源变压器的设计方法内容摘要开关电源技术是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。在开关电源的设计中,功率变压器的设计是极为关键的,尤其当工作频率提高后,若没有新的变

2、压器优化设计方法,是无法达到提高整个电源功率密度的目的。该文在深入分析了高频变压器的设计原理后,提出了一种有效的优化设计方法,可降低变压器的功率损耗,提高开关电源的效率。本文介绍了开关电源发展中的市场和在21世纪的发展展望以及国内外高频开关电源变压器的研究现状及主要的设计方法。关键词：开关电源；变压器；高频效应；功率损耗；设计方法开关电源变压器的设计方法目录内容摘要I引言11开关电源的基本控制原理21.1开关电源的控制结构21.2开关电源的构成原理22开关电源变压器42.1开关电源变压器的作用42.2开关电源变压器的分类42.3开关电源变压器的特性参数42.

3、4开关电源变压器的组成43高频开关电源变压器的设计要求63.1高频开关电源变压器的设计要求64高频开关电源变压器的设计方法74.1概述74.2简化求解74.3数值模拟95单管反激式变压器原理135.1设计原理135.2设计原则146相关技术发展前景156.1产品发展方向156.2技术发展动向157结束语17参考文献18开关电源变压器的设计方法引言电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离,作为一种主要电磁器件的高频开关电源变压器是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器,主要用于高频开关电源中,也用于高频逆变电源和高频逆变焊机中。随着电子信息技术的不断

4、发展，各类电子设备的电源系统在客观上要求小型化、轻量化和高可靠性,制约这个目标实现的根本技术就是开关电源高频化技术。而开关电源变压器是开关电源的核心部件，是实现能量（功率）转换和传输的主要器件，同时该器件又是开关电源体积和重量的主要占有者和发热源。因此，要实现开关电源的小型轻量化、平面智能化和高可靠性的目标，关键在于开关电源变压器的高频化。国外研究高频开关电源变压器较早，八十年代研究频率就已经在1~10MHz[2~5]，目前国外0.5~3MHz的高频开关电源已实用化，文献[6]报道的2MHz、50W变压器的几何线度只有1.3cm左右。目前，我国大部分开关变压

5、器的研究在500kHz以下，只有为数不多的几个单位研究频率在500kHz以上。已有的研究表明，除了要有适于高频（0.5~3MHz）工作的磁芯材料之外，高频开关电源变压器的设计对其性能有至关重要的影响。因此研究高频变压器的设计技术对我国的高频开关电源以及整机系统的发展都是十分重要的。18开关电源变压器的设计方法1开关电源的基本控制原理1.1开关电源的控制结构一般地，开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。如果细致划分，它包括：输入滤波、输入整流、开关电路、采样、基准电源、比较放大、震荡器、V/F转换、基极驱动、输出整流、输出滤波电路等。

6、实际的开关电源还要有保护电路、功率因素校正电路、同步整流驱动电路及其它一些辅助电路等。1.2开关电源的构成原理1.2.1输入电路：线性滤波电路、浪涌电流抑制电路、整流电路。作用：把输入电网交流电源转化为符合要求的开关电源直流输入电源。1．线性滤波电路：抑制谐波和噪声。2．浪涌滤波电路：抑制来自电网的浪涌电流。3．整流电路：把交流变为直流。有电容输入型、扼流圈输入型两种，开关电源多数为前者。1.2.2变换电路：含开关电路、输出隔离（变压器）电路等，是开关电源电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。这一级的开关功率管是其核心器件。1．开关电

7、路驱动方式：自激式、他激式。变换电路：隔离型、非隔离型、谐振型。功率器件：最常用的有GTR、MOSFET、IGBT。调制方式：PWM、PFM、混合型三种。PWM最常用。2．变压器输出 分无抽头、带抽头。半波整流、倍流整流时，无须抽头，全波时必须有抽头。1.2.3控制电路：向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。18开关电源变压器的设计方法基准电路：提供电压基准。如并联型基准LM358、AD589，串联型基准AD581、REF192等。采样电路：采取输出电压的全部或部分。比较放大：把采样信号和基准信号比较，产生误差信号，用于控制电源PM电路。V

8、/F变换：把误差电压信号转换为频率信号。振荡器：产生