大同市试验变压器有限公司

30kHz高频开关电源变压器的设计

  在传统的中,由于磁心材料的限制,其工作频率较低,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,化和高功率比已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此,研究使用频率更高的电源是降低电源系统体积,提高电源输出功率比的关键因素。本文根据超微晶合金的优异电磁性能,通过示例介绍

  从变压器的性能指标要求可知,传统的薄带硅钢、铁氧体材料已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。磁心的材料只有从坡莫合金、钴基非晶态合金和超微晶合金三种材料中来考虑,但坡莫合金、钴基非晶态价格高,约为超微晶合金的数倍,而饱和磁感应强度Bs却为超微晶合金2/3左右,变压器什么用且加工工艺复杂。因此,综合三种材料的性能比较(表1),选择饱和磁感应强度Bs高,温度稳定性好,价格低廉,加工方便的超微晶合金有利于变压器技术指标的实现。

  磁心工作点的选择往往从磁心的材料,变压器的工作状态,工作频率,输出功率,绝缘耐压等因素来考虑。超微晶合金的饱和磁感应强度Bs较高约为1.2T,在双极性开关电源变压器的设计中,磁心的最大工作磁感应强度Bm一般可取到0.6~0.7T,经特别处理的磁心,Bm可达到0.9T。在本设计中,由于工作频率、绝缘耐压、使用环境的原因,把最大工作磁感应强度Bm定在0.6T,而磁心结构则定为不切口的矩形磁心。这种结构的磁心与环形磁心相比具有线圈绕制方便、变压器什么用分布参数影响小、磁心窗口利用率高、散热性好、系统绝缘可靠、但电磁兼容性较差。

  式中:工作频率f为30kHz,工作磁感应强度Bm取0.6T,磁心的窗口占空系数KW取0.2,矩形磁心的电流密度(温升为50℃时)KJ取468。经计算,变压器的设计输出能力AP=0.511cm4。

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