可降低变压器的功率损耗的变压器设计方法

高频开关电源变压器的优化设计:高频开关电源变压器的优化设计*
王京梅** 兰中文 余 忠 王豪才
(电子科技大学微电子与固体电子学院 成都 610054)
【摘要】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。
关 键 词 高频电源; 开关电源; 变压器; 优化设计
中图分类号 TN86
Optimum Design of Transformer in High Frequency
Switch Mode Power
Wang Jingmei Lan Zhongwen Yu Zhong Wang Haocai
(Dept. Of Microelectronics and Solid-State Electronics, UEST of China Chengdu 610054)
Abstract The design of power transformer is almost the most important issue in switch mode power supply. If the transformer in switch mode power supply working at high frequency isn’t designed carefully, the ultimate goal cannot reach. In this paper, we analyzed the design theory of high frequency transformer, and proposed a optimum design procedure which used in this case. With its help, we can decrease power loss and enhance the performance of the switch mode power supply.
Key words high frequency power supply; switch mode power supply; transformer; optimum design procedure
开关电源(Switch Mode Power Supply——SMPS)以其高效率、小体积等优点，在当今电子领域得到广泛应用。在不断提高SMPS功率密度的研究过程中，采用高的变换频率是必然的选择；在高频下，变压器的体积理论上应比20～150 kHz时小得多，但其前提是在高频、同等工作磁通密度下磁性材料具有与低频下可比的磁芯损耗，而目前的功率铁氧体材料在频率高于200 kHz时，允许工作磁通密度急剧下降，一般仅为百分之几甚至千分之几特时才能达到可接受的磁芯损耗。因此，高频下变压器的设计主要受功率损耗的限制，即在给定传输功率下，选取尽可能小的磁芯和绕组参数，使得整个变压器由损耗所引起的温升在设计范围内。本文分析开关电源变压器的设计理论，并讨论一种优化设计原理和SMPS变压器的参数设计。