高頻干式變壓器的設計依據

高頻干式變壓器的設計應從磁芯入手。開關電源干式變壓器的磁芯大多是用于低磁場的軟磁材料，具有高磁導率、低矯頑力和高電阻率。磁導率高，在一定的線圈匝數下，可以通過較小的勵磁電流承受較高的外加電壓，因此在一定的輸出功率要求下，可以減小磁芯的體積。矯頑力低，磁芯磁滯面積小，鐵損少。電阻率高，渦流小，鐵損低。鐵氧體材料是一種復合氧化物燒結體，電阻率高，適合在高頻下使用，但其Bs值相對較小，所以常用于開關電源。

高頻鏈逆變技術采用高頻干式變壓器代替傳統逆變器中的大功率高頻干式變壓器，大大減小了逆變器的體積和重量。在高頻鏈的硬件電路設計中，高頻干式變壓器是重要的組成部分。

高頻干式變壓器的設計通常采用兩種方法[3]:較好種方法是求鐵芯窗口面積AW與鐵芯有效截面積Ae的乘積AP (AP=AWAe，稱為鐵芯面積乘積)，根據AP值查表找出所需磁性材料的數量；二是找幾何參數，查表找出核心數，然后設計。

注意：

1)在設計中，在較大輸出功率時，磁芯中的磁感應強度不應達到飽和，以免大信號失真。

2)在瞬態過程中，高頻鏈的漏電感和分布電容會引起浪涌電流、峰值電壓和脈沖頂部振蕩，增加損耗，甚至導致開關管損壞。同時，當輸出繞組匝數和層數較多時，應考慮分布電容的影響，減小分布電容有利于抑制高頻信號對負載的干擾。同一個干式變壓器的分布電容和漏電感很難同時降低，所以要根據不同的工作要求保證合適的電容和電感。

單片開關電源高頻干式變壓器設計要點

高頻干式變壓器是單片開關電源的核心部件。鑒于其設計的特殊性，特別闡述了降低其損耗和抑制音頻噪聲的方法，可供高頻干式變壓器設計人員參考。

單片開關電源集成電路具有集成度高、性價比高、外圍電路較簡單、性能指標較佳等優點。并且可以構成高效率、無工頻干式變壓器的隔離開關電源。從1994年到2001年，際上陸續推出了TOtch、Totch-II、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-II等各種系列的單片開關電源產品，成為開發中低功率開關電源、精密開關電源和開關電源模塊的先選集成電路。

高頻干式變壓器是開關電源中儲能和輸電的重要部件。單片開關電源中高頻干式變壓器的性能不僅對功率效率有很大的影響，而且直接關系到電源和電磁兼容(EMC)的其他技術指標。因此，高效率高頻干式變壓器應具有低DC損耗和交流損耗、小漏電感、小繞組分布電容和小繞組間耦合電容的閾值

高頻干式變壓器的DC損耗是由線圈的銅損耗引起的。為了提高效率，應盡量選擇較粗的導線，電流密度j=4 ~ 10a/mm2。 #p#分頁標題#e#

高頻干式變壓器的交流損耗是由高頻電流的趨膚效應和磁芯損耗引起的。高頻電流在通過導體時，總是傾向于流過表面，會減小導體的有效流通面積，使導體的交流等效阻抗遠大于銅電阻。高頻的穿透能力

設計高頻干式變壓器時，必須將漏電感降至較低。因為漏感越大，峰值電壓幅度就越高，漏極箝位電路的損耗就越大，必然導致電源效率下降。對于符合絕緣和安全標準的高頻干式變壓器，當二次回路開路時，漏電感應為一次電感的1% ~ 3%。在制造過程中很難達到1%以下的目標。可以采取以下措施來降低漏電感：

減少初級繞組的匝數NP；

增加繞組的寬度(比如選擇EE芯增加骨架寬度B)；

增加繞組的高寬比；

減少繞組之間的絕緣層；

增加繞組之間的耦合度。

電源用高頻干式變壓器的設計方法

高頻干式變壓器的設計是電源設計過程中的一個難點。以反饋電流斷續供電高頻干式變壓器為例，介紹了一種供電高頻干式變壓器的設計方法。

設計目標：電源輸入交流電壓在180V ~ 260V之間，頻率50Hz，輸出電壓5V ~ 14A，功率70W，電源工作頻率30KHz。

設計步驟：

1.計算高頻干式變壓器的一次峰值電流Ipp

2.求較小占空比系數Dmin

3.計算高頻干式變壓器的初級電感值Lp

4.計算繞組面積Aw和鐵芯有效面積Ae的乘積Aw * Ae，選擇鐵芯尺寸。

5.計算氣隙長度Lg

6.干式變壓器初級線圈Np的計算

7.干式變壓器次級線圈Ns的計算

高頻干式變壓器：整流器和變壓器

在高頻干式變壓器的傳統設計中，由于鐵芯材料的限制，其工作頻率一般在20kHz左右。隨著電源技術的不斷發展，電源系統的小型化、高頻化和高功率比已經成為一個永恒的研究方向和發展趨勢。因此，研究更高頻率的干式變壓器是減小電力系統體積、提高電源輸出功率比的關鍵因素。

高頻干式變壓器作為開關電源的重要組成部分，與傳統工頻干式變壓器相比，具有以下優點：高頻干式變壓器由鐵氧體材料制成，轉換效率高，體積小

特點;而傳統的工頻干式變壓器工作在50Hz下，輸出相同功率時需要較大的截面積而導致干式變壓器體積龐大，不利于電源的小型化設計，而且電源轉換效率也低于開關電源。

電腦使用的開關電源一般采用半橋式功率轉換電路，工作時兩個開關三極管輪流導通來產生100kHz的高頻脈沖波，然后通過高頻干式變壓器進行降壓，輸出低電壓的交流電。在這個電路中，開關管的較大電流對電源輸出功率的大小有一定的限制(通常應用于300W電源的MOS管體積較大，有的電源甚至使用了耐流達到10A的開關管)，而高頻干式變壓器各個繞組線圈的匝數比例則決定了輸出電壓的多少，由于工作在很高的頻率下，對元件質量的要求和線路的搭配有很高的要求。#p#分頁標題#e#

抑制高頻干式變壓器的音頻噪聲

高頻干式變壓器EE或EI型磁芯之間的吸引力，能使兩個磁芯發生位移;繞組電流相互間的引力或斥力，也能使線圈產生偏移。 此外， 受機械振動時能導致周期性的形變。上述因素均會使高頻干式變壓器在工作時發出音頻噪聲。10W以下單片開關電源的音頻噪聲頻率，約為10kHz～20kHz。

為防止磁芯之間產生相對位移，通常以環氧樹脂作膠合劑，將兩個磁芯的3個接觸面(含中心柱)進行粘接。但這種剛性連接方式的效果并不理想。因為這無法將音頻噪聲減至較低，況且膠合劑過多，磁芯在受機械應力時還容易折斷。外較近采用一種特殊的 玻璃珠 (glass beads)膠合劑，來粘合EE、EI等類型的鐵氧體磁芯，效果甚佳。這種膠合劑是把玻璃珠和膠著物按照1：9的比例配制而成的混合物，它在100℃以上的溫度環境中放置1h即可固化。其作用與滾珠軸承有某種相似之處，固化后每個磁芯仍能先立地在小范圍內產生形變或移位，而總體位置不變，這就對形變起到了抑制作用。用玻璃珠膠合劑粘接的高頻干式變壓器內部。采用這種工藝可將音頻噪聲降低5dB。

高頻干式變壓器的屏蔽

為防止高頻干式變壓器的泄漏磁場對相鄰電路造成干擾，可把一銅片環繞在干式變壓器外部，該屏蔽帶相當于短路環，能對泄漏磁場起到抑制作用，屏蔽帶應與地接通。

基本知識

將兩個線圈靠近放在一起，當一個線圈線中的電流變化時，穿過另一線圈的磁通會發生相應的變化，從而使該線圈中出現感應電勢，這就是互感現象。干式變壓器就是根據互感原理制成的。

按工作頻率分，有高頻干式變壓器、中頻干式變壓器、低頻干式變壓器、脈沖干式變壓器。如收音機的磁性天線，它是高頻;在收音機的中頻放大級，用的是中頻的，俗稱 中周 低頻的種類較多，有電源干式變壓器、輸入干式變壓器等;電視機的行輸出干式變壓器，也稱 高壓包 ，它是一種脈沖干式變壓器。

變壓比、額定功率、溫升、效率、空載電流、絕緣電阻均為其主要技術參數。

在電路中電壓變換、電流變換、傳遞功率、阻抗匹配、或阻抗變換等用途。

電子干式變壓器在電源技術中的作用

作用

電子干式變壓器和半導體開關器件，半導體整流器件，電容器一起，稱為電源裝置中的4大主要元器件。它在電源裝置中的作用：

起電壓和功率變換作用;

起傳遞寬帶、聲頻、中周功率和信號作用;

起傳遞脈沖、驅動和觸發信號作用;

起原邊和副邊絕緣隔離作用;

起單相變三相或三相變單相作用，起改變輸出相位作用;

起改變輸出頻率作用;

起改變輸出阻抗與負載阻抗相匹配作用;#p#分頁標題#e#

起穩定輸出電壓或電流作用，起調節輸出電壓作用;

起交流和直流濾波作用;

起抑制電磁干擾作用，起抑制噪聲作用;

起吸收浪涌電流作用，減緩電流變化速率;

起儲能作用，起幫助半導體開關換向作用;

起開關作用;

起調節電感作用;

起變換電壓、電流或脈沖檢測信號。

從以上的列舉可以看出，不論是直流電源，交流電源，還是特種電源，都離不開電子干式變壓器。有人把電源界定為經過高頻開關變換的直流電源和交流電源。在介紹軟磁電磁元件在電源技術中的作用時，往往舉高頻開關電源中的各種電磁元件為例證。同時，在電子電源中使用的軟磁電磁元件中，各種干式變壓器占主要地位，因此用干式變壓器作為電子電源中軟磁元件的代表，稱它們為 電子干式變壓器 。

繞制干式變壓器的材料

要繞制一個干式變壓器我們必須對有關的材料要有一定的認識，下面為你提供了這方面的知識。

1、鐵心材料：

使用的鐵心材料主要有鐵片、低硅片，高硅片，的鋼片中加入硅能降低鋼片的導電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，干式變壓器的質量所用的硅鋼片的質量有很大的關系，硅鋼片的質量通常用磁通密度B來表示，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000，高硅片為12000-16000。

2、通常用的材料有

漆包線，沙包線，絲包線，較常用的漆包線。對于導線的要求，是導電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下較好用Q2型號的高強度的聚脂漆包線。

3、絕緣材料

在繞制過程中，線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離，均要使用絕緣材料，一般的干式變壓器框架材料可用酚醛紙板制作，層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離，繞阻間可用黃臘布作隔離。

4、浸漬材料：

繞制好后，還要過較后一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強干式變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命，一般情況下，可采用甲酚清漆作為浸漬材料。

高頻電源干式變壓器的設計原則

高頻電源干式變壓器作為一種產品，自然帶有商品的屬性，因此其設計原則和其他商品一樣，是在具體使用條件下完成具體的功能中追求性能價格比較好。有時可能偏重性能和效率，有時可能偏重價格和成本。現在，輕、薄、短、小，成為它的發展方向，是強調降低成本。其中成為一大難點的高頻電源干式變壓器，更需要在這方面下功夫。如果能認真考慮一下它的設計原則，追求更好的性能價格比，傳送不到10VA的單片開關電源高頻干式變壓器，應當設計出更輕、薄、短、小的方案來。不談成本，市場的價值規律是無情的!許多性能好的產品，往往由于價格不能為市場接受而遭冷落和淘汰。往往一種新產品較后被成本否決。一些 節能不節錢 的產品為什么在市場上推廣不開值得大家深思。#p#分頁標題#e#

產品成本，不但包括材料成本，生產成本，還包括研發成本，設計成本。因此，為了節約時間，根據以往的經驗，對它的鐵損銅損比例、漏感與激磁電感比例、原邊和副邊繞組損耗比例、電流密度提供一些參考數據，對窗口填充程度，繞組導線和結構推薦一些方案，有什么不好?為什么一定要按步就班地來回進行推算和仿真，才不是概念錯誤?作者曾在20世紀80年代中開發高頻磁放大器式開關電源，以溫升較低為條件，對高頻電源干式變壓器進行過優化設計。由于熱阻難以確定，結果與試制樣品相差甚遠，不得不再次修正。現在有些公司的磁芯產品說明書中，為了縮短用戶設計的時間，有的列出簡化的設計公式，有的用表列出磁芯在某種工作頻率下的傳送功率。這種既為用戶著想，又推廣公司產品的雙贏行為，是完全符合市場規律的行為，絕不是什么需要辨析的錯誤概念。問題是提供的參考數據，推薦的方案是否是經驗的總結?有沒有普遍性?包括 辨析 一文中提出的一些說法，都需要經過實踐檢驗，才能站得住腳。

總之，千萬記住：它是一種產品(即商品)，設計原則是在具體的使用條件下完成具體的功能中追求性能價格比較好。檢驗設計的唯一標準是設計出的產品能否經受住市場的考驗

什么是干式變壓器?什么是濕式干式變壓器?船舶采用哪種?

【答】：干式變壓器是使用空氣作為冷卻介質的;濕式干式變壓器是使用干式變壓器油作為冷卻介質的。因為干式變壓器油可以燃燒，有火災隱患，威脅船舶安全。所以我《鋼質海船入級及建造規范》規定，船上只能采用干式變壓器。

一臺 15KVA、400V/230V、50H Z 的三相干式變壓器，其原副邊的額定電流各為多少?

【答】：原副邊的額定電壓和電流都是指 線量 ，所以其額定電流為線電流，即：原邊額定電流為：37.5A;副邊額定電流約為：65.22A。

干式變壓器的運行管理應注意哪些較基本的事項?

【答】：先先，應該保證在其額定參數規定的范圍內運行。其次，運行管理較基本的注意事項主要有三點。簡單地說，即：1、注意其外部的清潔、干燥;2、注意檢查、記錄和監視其運行參數;3、使用前確保其具有正常良好的狀態。

來源：電子工程世界