。在傳統(tǒng)的高頻變壓器設計中，由于磁芯材料的限制，其工作頻率較低，一般在20kHz左右。隨技術的持續(xù)不斷的發(fā)展，電源系統(tǒng)的小型化、高頻化和大功率化已成為一個永恒的研究方向和發(fā)展的新趨勢。因此，研究使用頻率更高的電源變壓器是降低電源系統(tǒng)體積、提高電源輸出功率比的關鍵因素。

  隨著應用技術領域的繼續(xù)擴展，開關電源的應用愈來愈廣泛，但制作開關電源的主要技術和耗費主要精力就是制作開關變壓器的部件。

  (2)變壓器的工作頻率比較高，通常都在幾十赫茲，甚至高達幾十萬赫茲。在確定鐵芯材料及損耗時一定要考慮能滿足高頻工作的需要及鐵芯中有高次諧波的影響。

  (3)繞組線路很復雜，多半都有中心抽頭。這不僅增大了初級繞組的尺寸，增大了變壓器的體積和重量，而且使繞組在鐵芯窗口中的分布關系發(fā)生變化。

  本文介紹了一款如圖1所示的DC—DC變換器，輸入電壓為直流24V，輸出電壓分別為5V及12V的多路直流輸出。要求各路輸出電流都在lA以上，核心器件是美國Unitrode公司生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片UC3842，最高工作頻率可達200kHz。根據(jù)鋅錳鐵氧體合金的優(yōu)異電磁性能，通過具體示例介紹工作頻率為100kHz的高頻開關電源變壓器的設計及注意事項。

  從變壓器的性能指標要求可知，傳統(tǒng)的薄帶硅鋼已很難滿足變壓器在頻率、使用環(huán)境方面的設計的基本要求。磁芯的材料只有從坡莫合金、鐵氧體材料、鈷基非晶態(tài)合金和超微晶合金幾種材料中來考慮。坡莫合金、鈷基非晶態(tài)價格高，約為鐵氧體材料的數(shù)倍，而飽和磁感應強度Bs也不是很高，且加工工藝復雜?？紤]到我們所要求的電源輸出功率并不高，大約為30W，因此，綜合幾種材料的性能比較，我們?nèi)耘f是選擇了飽和磁感應強度Bs較高，溫度穩(wěn)定性高，價格低，加工方便的性價比較低的鋅錳鐵氧體材料，并選以此材料作為框架的EI28來繞制本例中的脈沖變壓器。

  根據(jù)有關的資料，EC35輸出功率為50W，飽和磁感應強度大約在2000Gs左右。買來的磁芯，由于廠家提供的磁感應強度月，值并不準確，可用圖2所提供的方式粗略測試一下。將調(diào)壓器接至原線圈，用示波器觀察副線圈輸出電壓波形。將原線圈的輸入電壓由小到大慢慢升高，直到示波器顯示的波形發(fā)生奇變。此時，磁芯已飽和，根據(jù)公式：

  U=4.44fN1Φm可推知在工頻時的Φm值。要求不高時，可根據(jù)測算出的Φm，粗略估算出原線圈的匝數(shù)：

  本例中的變換器采用單端反激式工作方式，單端反激變換器在小功率開關電源設計中應用十分普遍，且多路輸出較方便。單端反激電源的工作模式有兩種：電流連續(xù)模式和電流斷續(xù)模式。前者適用于較小功率，副邊二極管存在沒有反向恢復的問題，但MOS管的峰值電流相對較大;后者MOS管的峰值電流比較小，但存在副邊二極管的反向恢復問題，需要給二極管加吸收電路。這兩種工作模式可根據(jù)實際的需求來選擇，本文采用了后者。

  設計變壓器時大多需要仔細考慮下面問題：變換器頻率f(H2);初級電壓U1(V)，次級電壓U2(V);次級電流i2(A);繞組線;溫升τ(℃);繞組相對電壓降u;環(huán)境和溫度τHJ(℃);絕緣材料密度γz(g/cm3)

  1)根據(jù)變壓器的輸出功率選取鐵芯，所選取的鐵芯的戶，值應等于或大于給定值。

  開關電源的效率η一般在60～90%之間，本例取η=0.65，則輸入功率為

  假定初級線圈的初始電流為零，那么，在開關管的導通期tON里，初級線圈中的電流心便從零開始線

  根據(jù)輸出功率P的大小，選用適當?shù)拇判?，其形狀用環(huán)形、EI形或罐形均可，本例采用EI28，該類型的鐵芯在f=50kHz時，功率可達到60W，在f=100kHz時，輸出功率可達到90W。

  反饋繞組匝數(shù)的確定，要求既能保證開關元件的飽和導通又不至于造成過大損耗。根據(jù)UC3842的要求，反饋繞組的輸出電壓應在13V左右。因此，

  (3)夾層式繞法把次級繞組繞在初級繞組的中間，初級分兩次繞。這種繞法只在初級繞組中多一個接頭，工藝簡單，便于批量生產(chǎn)。

  本例中，為減小分布參數(shù)的影響，初級采用雙線并繞連接的結構，次級采用分段繞制，串聯(lián)相接的方式，即所謂堆疊繞法。降低繞組間的電壓差，提高變壓器的可*性。在變壓器的絕緣方面，線圈絕緣應盡量選用抗電強度高、介質(zhì)損耗低的復合纖維絕緣紙，提高初、次級之間的絕緣強度和抗電暈能力，本例中，因為不涉及高壓，絕緣問題不必特殊考慮。

  繞制脈沖變壓器是制作開關電源的重要工作，也是設計與制作的步驟中消耗大量時間和主要精力的工作。變壓器做得好，整個設計與制作工作就完成了70%以上。做得不好，可能就會出現(xiàn)停振、嘯叫或輸出電壓不穩(wěn)、負載能力不高等現(xiàn)象。在變壓器的溫升

  (1)即使輸入電壓最大，主開關器件導通時間最長，也不會使變壓器的磁芯飽和;

  (3)高頻開關變壓器會因集膚效應導致電線的電阻值增大，因而要減小電流密度。通常，工作時的最大磁通密度取決于次級線)一般來說，采用鐵氧體磁芯E128時，要把Bm控制在3kGs以下。