平面变压器设计实例

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1、技术讲座·TechnologyLecture铁氧体磁心多层线路板平面变压器的设计（二）何可人五.变压器绕组圈数的选择按已知的DC/DC变换器的输入、输出条件和工作频率，在选定了磁心的形状和尺寸、脉冲的占空比后，可按下列公式计算出变压器原边绕组的圈数：对于正激变压器：(6)对于推挽和桥式变压器：(7)而变压器副边绕组的圈数为：和温升有着明显的影响。从理论上来说，当选取的圈数合(8)适，使变压器的铁耗和铜耗的值相接近，那么变压器的损式（7）中E1m是圈数为N1的原边绕组感应电势的幅耗较小，效率较高，温升较低。值。因此对于推挽变压器，其原边绕组为两组N1圈的绕组

2、当用式（6）或式（7）计算变压器绕组的圈数时，串联，并带有中心抽头（2×N1CT）。首先必须选取适当的B或Bm，它们的选取直接关系到变参看图6、7和8，对于推挽和桥式变换器，其变压器压器的损耗，效率和温升。如果磁心的生产厂家能提供各副边绕组由两组绕组串联而成，并带有中心抽头。按式种材质磁心的损耗与工作频率、磁通密度在不同温度时的（8）计算所得的圈数为每个绕组的圈数，故变压器副边绕关系曲线族Pv=f(f,Bm,T)，那么我们就可以依据变压器的组的总圈数为2×N2CT。功率、工作频率和预计的变压器的效率、铁耗所占总损耗由于平面变压器的工作频率高，绕组圈数很少，

3、尤其的比例（例如65%～80%）、工作温度等来选取磁密的初是用于低电压的变换器的变压器，N1和N2只有几圈甚至一值，但目前还欠缺这方面的资料可供设计时参考。圈，因此在将计算值圆整时，不仅要使N1/N2接近选定的K图10为EPCOSN87磁材Pv=f(f,B,T)的三组曲线族，但值，而且还必须考虑绕组在多层线路板上的分布和排列是其测试的频率低，故不能供平面变压器设计时参考。否可行。以下列出相当于EPOCOSN87磁材的磁密选用范围，变压器的铜耗、铁耗和总损耗与绕组的圈数大致上有供设计平面变压器时参考：如图9所示的关系。由此可见对于绕组圈数很少的平面变压f=3

4、00KHz时，Bm=70～100mT；器来说，圈数的选取非常关键，它对变压器的损耗、效率f=500KHz时，Bm=30～50mT；132·2008.01TechnologyLecture·技术讲座六.变压器绕组电流的有效值及电流密度1.正激拓扑变压器原边绕组电流的有效值：设原边绕组电流在Ton时间内等效矩形波的幅值为I1m，那么在一个周期内对原边绕组输入的能量为：W1=V1mI1m·Ton式中，V1m为原边绕组端电压的幅值。而输入的功率则为：式中，变压器的效率η=0.90～0.95。对于单极性矩形波电流其有效值为幅值的倍,故原边绕组电流的有效值为：　　　　

5、　　　　　(9)式中，KI为考虑变压器激磁电流分量而引入的系数，可取KI≈1.1。2.推挽拓扑变压器原边绕组电流的有效值：由于原边相串联的两个绕组各自在Ton的时间内工作并相互交替，对每个绕组输入的功率为P1，故原边绕组电流的有效值为：(10)3.桥式拓扑变压器原边绕组电流的有效值：原边绕组於每个周期内在2×Ton的时间内工作，对于双极性矩形波电流，其有效值为幅值的倍，故原边绕组电流的有效值为：图10EPCOSN87Pv=f(f,B,T)曲线族2008.01·133技术讲座·TechnologyLecture升，而且与变压器的成本有关。每根导线的面积一定时

6、，要降低电流密度就必须增加导线的并联根数，亦既要增加线路板的层数，这将使多层线路板绕组的成本显著增加。(11)关于导线的宽度a，线路板每层的圈数一定时，应尽用式（9）、（10）和（11）计算原边绕组电流的有量减少导线至边缘（≥0.5mm）和导线之间（≥0.25mm）效值时，对于正激、推挽和全桥式拓扑变换器，V1m≈Vs；的间距。而对于半桥式拓扑变换器V1m≈Vs。关于铜箔的厚度b，可根据需要选用3安（b=0.1mm）4.正极拓扑变压器副边绕组电流的有效值：或6安（b=0.2mm）的铜箔。设I2m——副边绕组等效矩形波电流的幅值七.设计举例Io——负载电流设

7、计一平面变压器适用于技术条件如下的DC/DC变换I2——副边绕组电流的有效值器：根据电流连续性定理：I2m=Io输出功率：P2=45W对于单极性矩形波电流其有效值为幅值的倍，故工作频率：f=350KHz副边绕组电流的有效值为：输入电压：Vs=V1=36～72VDCI2=Io(12)输出电压：Vo=5VDC5.推挽、桥式拓扑变压器副边绕组电流的有效值：输出电流：I0=9A推挽、半桥和全桥拓扑的变换器有相同的全波整流拓扑：正激输出电路，变压器的副边绕组均由两个相同的绕组串联组1.磁心规格的选取：成，每个绕组只在半个周期内工作：在Ton时间内输出感应设变压器的效

8、率为η=0.95；电流I2m，而在时间内成为释放LC所储存的能量的