高频干式变压器的设计依据

高频干式变压器的设计应从磁芯入手。开关电源干式变压器的磁芯大多是用于低磁场的软磁材料，具有高磁导率、低矫顽力和高电阻率。磁导率高，在一定的线圈匝数下，可以通过较小的励磁电流承受较高的外加电压，因此在一定的输出功率要求下，可以减小磁芯的体积。矫顽力低，磁芯磁滞面积小，铁损少。电阻率高，涡流小，铁损低。铁氧体材料是一种复合氧化物烧结体，电阻率高，适合在高频下使用，但其Bs值相对较小，所以常用于开关电源。

高频链逆变技术采用高频干式变压器代替传统逆变器中的大功率高频干式变压器，大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频干式变压器是重要的组成部分。

高频干式变压器的设计通常采用两种方法[3]:较好种方法是求铁芯窗口面积AW与铁芯有效截面积Ae的乘积AP (AP=AWAe，称为铁芯面积乘积)，根据AP值查表找出所需磁性材料的数量；二是找几何参数，查表找出核心数，然后设计。

注意：

1)在设计中，在较大输出功率时，磁芯中的磁感应强度不应达到饱和，以免大信号失真。

2)在瞬态过程中，高频链的漏电感和分布电容会引起浪涌电流、峰值电压和脉冲顶部振荡，增加损耗，甚至导致开关管损坏。同时，当输出绕组匝数和层数较多时，应考虑分布电容的影响，减小分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。同一个干式变压器的分布电容和漏电感很难同时降低，所以要根据不同的工作要求保证合适的电容和电感。

单片开关电源高频干式变压器设计要点

高频干式变压器是单片开关电源的核心部件。鉴于其设计的特殊性，特别阐述了降低其损耗和抑制音频噪声的方法，可供高频干式变压器设计人员参考。

单片开关电源集成电路具有集成度高、性价比高、外围电路较简单、性能指标较佳等优点。并且可以构成高效率、无工频干式变压器的隔离开关电源。从1994年到2001年，际上陆续推出了TOtch、Totch-II、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-II等各种系列的单片开关电源产品，成为开发中低功率开关电源、精密开关电源和开关电源模块的先选集成电路。

高频干式变压器是开关电源中储能和输电的重要部件。单片开关电源中高频干式变压器的性能不仅对功率效率有很大的影响，而且直接关系到电源和电磁兼容(EMC)的其他技术指标。因此，高效率高频干式变压器应具有低DC损耗和交流损耗、小漏电感、小绕组分布电容和小绕组间耦合电容的阈值

高频干式变压器的DC损耗是由线圈的铜损耗引起的。为了提高效率，应尽量选择较粗的导线，电流密度j=4 ~ 10a/mm2。 #p#分页标题#e#

高频干式变压器的交流损耗是由高频电流的趋肤效应和磁芯损耗引起的。高频电流在通过导体时，总是倾向于流过表面，会减小导体的有效流通面积，使导体的交流等效阻抗远大于铜电阻。高频的穿透能力

设计高频干式变压器时，必须将漏电感降至较低。因为漏感越大，峰值电压幅度就越高，漏极箝位电路的损耗就越大，必然导致电源效率下降。对于符合绝缘和安全标准的高频干式变压器，当二次回路开路时，漏电感应为一次电感的1% ~ 3%。在制造过程中很难达到1%以下的目标。可以采取以下措施来降低漏电感：

减少初级绕组的匝数NP；

增加绕组的宽度(比如选择EE芯增加骨架宽度B)；

增加绕组的高宽比；

减少绕组之间的绝缘层；

增加绕组之间的耦合度。

电源用高频干式变压器的设计方法

高频干式变压器的设计是电源设计过程中的一个难点。以反馈电流断续供电高频干式变压器为例，介绍了一种供电高频干式变压器的设计方法。

设计目标：电源输入交流电压在180V ~ 260V之间，频率50Hz，输出电压5V ~ 14A，功率70W，电源工作频率30KHz。

设计步骤：

1.计算高频干式变压器的一次峰值电流Ipp

2.求较小占空比系数Dmin

3.计算高频干式变压器的初级电感值Lp

4.计算绕组面积Aw和铁芯有效面积Ae的乘积Aw * Ae，选择铁芯尺寸。

5.计算气隙长度Lg

6.干式变压器初级线圈Np的计算

7.干式变压器次级线圈Ns的计算

高频干式变压器：整流器和变压器

在高频干式变压器的传统设计中，由于铁芯材料的限制，其工作频率一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化、高频化和高功率比已经成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此，研究更高频率的干式变压器是减小电力系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。

高频干式变压器作为开关电源的重要组成部分，与传统工频干式变压器相比，具有以下优点：高频干式变压器由铁氧体材料制成，转换效率高，体积小

特点;而传统的工频干式变压器工作在50Hz下，输出相同功率时需要较大的截面积而导致干式变压器体积庞大，不利于电源的小型化设计，而且电源转换效率也低于开关电源。

电脑使用的开关电源一般采用半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波，然后通过高频干式变压器进行降压，输出低电压的交流电。在这个电路中，开关管的较大电流对电源输出功率的大小有一定的限制(通常应用于300W电源的MOS管体积较大，有的电源甚至使用了耐流达到10A的开关管)，而高频干式变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少，由于工作在很高的频率下，对元件质量的要求和线路的搭配有很高的要求。#p#分页标题#e#

抑制高频干式变压器的音频噪声

高频干式变压器EE或EI型磁芯之间的吸引力，能使两个磁芯发生位移;绕组电流相互间的引力或斥力，也能使线圈产生偏移。 此外， 受机械振动时能导致周期性的形变。上述因素均会使高频干式变压器在工作时发出音频噪声。10W以下单片开关电源的音频噪声频率，约为10kHz～20kHz。

为防止磁芯之间产生相对位移，通常以环氧树脂作胶合剂，将两个磁芯的3个接触面(含中心柱)进行粘接。但这种刚性连接方式的效果并不理想。因为这无法将音频噪声减至较低，况且胶合剂过多，磁芯在受机械应力时还容易折断。外较近采用一种特殊的 玻璃珠 (glass beads)胶合剂，来粘合EE、EI等类型的铁氧体磁芯，效果甚佳。这种胶合剂是把玻璃珠和胶着物按照1：9的比例配制而成的混合物，它在100℃以上的温度环境中放置1h即可固化。其作用与滚珠轴承有某种相似之处，固化后每个磁芯仍能先立地在小范围内产生形变或移位，而总体位置不变，这就对形变起到了抑制作用。用玻璃珠胶合剂粘接的高频干式变压器内部。采用这种工艺可将音频噪声降低5dB。

高频干式变压器的屏蔽

为防止高频干式变压器的泄漏磁场对相邻电路造成干扰，可把一铜片环绕在干式变压器外部，该屏蔽带相当于短路环，能对泄漏磁场起到抑制作用，屏蔽带应与地接通。

基本知识

将两个线圈靠近放在一起，当一个线圈线中的电流变化时，穿过另一线圈的磁通会发生相应的变化，从而使该线圈中出现感应电势，这就是互感现象。干式变压器就是根据互感原理制成的。

按工作频率分，有高频干式变压器、中频干式变压器、低频干式变压器、脉冲干式变压器。如收音机的磁性天线，它是高频;在收音机的中频放大级，用的是中频的，俗称 中周 低频的种类较多，有电源干式变压器、输入干式变压器等;电视机的行输出干式变压器，也称 高压包 ，它是一种脉冲干式变压器。

变压比、额定功率、温升、效率、空载电流、绝缘电阻均为其主要技术参数。

在电路中电压变换、电流变换、传递功率、阻抗匹配、或阻抗变换等用途。

电子干式变压器在电源技术中的作用

作用

电子干式变压器和半导体开关器件，半导体整流器件，电容器一起，称为电源装置中的4大主要元器件。它在电源装置中的作用：

起电压和功率变换作用;

起传递宽带、声频、中周功率和信号作用;

起传递脉冲、驱动和触发信号作用;

起原边和副边绝缘隔离作用;

起单相变三相或三相变单相作用，起改变输出相位作用;

起改变输出频率作用;

起改变输出阻抗与负载阻抗相匹配作用;#p#分页标题#e#

起稳定输出电压或电流作用，起调节输出电压作用;

起交流和直流滤波作用;

起抑制电磁干扰作用，起抑制噪声作用;

起吸收浪涌电流作用，减缓电流变化速率;

起储能作用，起帮助半导体开关换向作用;

起开关作用;

起调节电感作用;

起变换电压、电流或脉冲检测信号。

从以上的列举可以看出，不论是直流电源，交流电源，还是特种电源，都离不开电子干式变压器。有人把电源界定为经过高频开关变换的直流电源和交流电源。在介绍软磁电磁元件在电源技术中的作用时，往往举高频开关电源中的各种电磁元件为例证。同时，在电子电源中使用的软磁电磁元件中，各种干式变压器占主要地位，因此用干式变压器作为电子电源中软磁元件的代表，称它们为 电子干式变压器 。

绕制干式变压器的材料

要绕制一个干式变压器我们必须对有关的材料要有一定的认识，下面为你提供了这方面的知识。

1、铁心材料：

使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，干式变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高硅片为12000-16000。

2、通常用的材料有

漆包线，沙包线，丝包线，较常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下较好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。

3、绝缘材料

在绕制过程中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的干式变压器框架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。

4、浸渍材料：

绕制好后，还要过较后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强干式变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料。

高频电源干式变压器的设计原则

高频电源干式变压器作为一种产品，自然带有商品的属性，因此其设计原则和其他商品一样，是在具体使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比较好。有时可能偏重性能和效率，有时可能偏重价格和成本。现在，轻、薄、短、小，成为它的发展方向，是强调降低成本。其中成为一大难点的高频电源干式变压器，更需要在这方面下功夫。如果能认真考虑一下它的设计原则，追求更好的性能价格比，传送不到10VA的单片开关电源高频干式变压器，应当设计出更轻、薄、短、小的方案来。不谈成本，市场的价值规律是无情的!许多性能好的产品，往往由于价格不能为市场接受而遭冷落和淘汰。往往一种新产品较后被成本否决。一些 节能不节钱 的产品为什么在市场上推广不开值得大家深思。#p#分页标题#e#

产品成本，不但包括材料成本，生产成本，还包括研发成本，设计成本。因此，为了节约时间，根据以往的经验，对它的铁损铜损比例、漏感与激磁电感比例、原边和副边绕组损耗比例、电流密度提供一些参考数据，对窗口填充程度，绕组导线和结构推荐一些方案，有什么不好?为什么一定要按步就班地来回进行推算和仿真，才不是概念错误?作者曾在20世纪80年代中开发高频磁放大器式开关电源，以温升较低为条件，对高频电源干式变压器进行过优化设计。由于热阻难以确定，结果与试制样品相差甚远，不得不再次修正。现在有些公司的磁芯产品说明书中，为了缩短用户设计的时间，有的列出简化的设计公式，有的用表列出磁芯在某种工作频率下的传送功率。这种既为用户着想，又推广公司产品的双赢行为，是完全符合市场规律的行为，绝不是什么需要辨析的错误概念。问题是提供的参考数据，推荐的方案是否是经验的总结?有没有普遍性?包括 辨析 一文中提出的一些说法，都需要经过实践检验，才能站得住脚。

总之，千万记住：它是一种产品(即商品)，设计原则是在具体的使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比较好。检验设计的唯一标准是设计出的产品能否经受住市场的考验

什么是干式变压器?什么是湿式干式变压器?船舶采用哪种?

【答】：干式变压器是使用空气作为冷却介质的;湿式干式变压器是使用干式变压器油作为冷却介质的。因为干式变压器油可以燃烧，有火灾隐患，威胁船舶安全。所以我《钢质海船入级及建造规范》规定，船上只能采用干式变压器。

一台 15KVA、400V/230V、50H Z 的三相干式变压器，其原副边的额定电流各为多少?

【答】：原副边的额定电压和电流都是指 线量 ，所以其额定电流为线电流，即：原边额定电流为：37.5A;副边额定电流约为：65.22A。

干式变压器的运行管理应注意哪些较基本的事项?

【答】：先先，应该保证在其额定参数规定的范围内运行。其次，运行管理较基本的注意事项主要有三点。简单地说，即：1、注意其外部的清洁、干燥;2、注意检查、记录和监视其运行参数;3、使用前确保其具有正常良好的状态。

来源：电子工程世界