随心录红尘沈阳工程学院毕业设计（论文）
1 引言
随着电子信息技术的不断发展，各类电子设备的电源系统在客观上要求小化、轻量化和高可靠性，开关电源高频化技术就是实现这个目标的主要因素。开关电源变压器是开关电源的核心部件，是实现能量(功率)转换和传输的主要器件同时该器件又是开关电源体积和重量的主要占有者和发热源。因此，要实现开电源的小型轻量化、平面智能化和高可靠性的目标，关键在于开关电源变压器的高频化。
- 5 -
30KHz开关电源的高频变压器设计
2 高频变压器概述
2.1 高频变压器的工作原理及作用
2.1.1 变压器的工作原理
变压器的工作原理是用电磁感应原理工作的。变压器有两组线圈，初级线圈和次级线圈。次级线圈在初级线圈外边。当初级线圈通上交流电时，变压器铁芯产生交变磁场，次级线圈就产生感应电动势。变压器的线圈的匝数比等于电压比。例如：初级线圈是500匝，次级线圈是250匝，初级通上220V交流电，次级电压就是110V。变压器能降压也能升压。如果初级线圈比次级线圈圈数少就是升压变压器,可将低电压升为高电压。
2.1.2 高频变压器的工作原理
高频变压器是作为开关电源最主要的组成部分。开关电源一般蚕蛹半桥式功率转换电路，工作是两个开关三极管轮流导通来产生100kHz高频脉冲波，然后通过高频变压器进行降压，输出低电压的交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。
典型的半桥式变压电路中最为显眼的三只高频变压器：主变压器、驱动变压器和辅助变压器（待机变压器）每种变压器在国家规定中都有各自的衡量规范，比如主变压器，只要是200W以上的电源，器磁芯直径（高度）就不得小于35mm；而辅助变压器，电源功率不超过300W是器磁芯直径达到16mm就够了。
2.1.3 高频变压器的作用
高频变压器是工作频率逾越中频（10kHz）电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源盒高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的按工作频率高低，可分为几个档次：10kHz-50kHz、50kHz-100kHz、100kHz-500kHz、500kHz-1MHz、1MHz以上。传送功率比较大的工作频率比较低；传送功率比较小的工作频率比较高。高频率的电源变压器是降低电源系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。
- 6 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
2.2 高频变压器的定义与分类
2.2.1 高频变压器的定义
高频变压器是相对于音频和工频变压器而言的。我们可将工作频率在音频以上的变压器统称为高频变压器。
2.2.2 高频变压器的分类
2.2.2.1 按频率范围分类
(1) kHz级高频变压器，它是指工作频率在20kHz至几百kHz的高频变压器； (2) MHz级高频变压器，它是指工作频率在1MHz以上的高频变压器。
2.2.2.2 按工作频带分类
(1) 单频或窄频级高频变压器，它是指工作频率为单频或是一个很窄的频段，如变换器变压器、振荡器变压器等；
(2) 宽频带变压器，它是指工作在一个很宽频率范围内的变压器，如阻抗变换器变压器、通讯变压器、宽带功率放大器变压器等。
2.3 高频变压器与普通变压器的区别
(1) 电源电压不是正弦波，而是交流方波，初级绕组中电流都是非正弦波。
(2) 变压器的中作频率比较高，通常都在几十赫兹，甚至高达几十万赫兹。在确定铁芯材料及损耗时必须考虑能满足高频工作的需要及铁芯中有高次谐波的影响。
(3)绕组线路比较复杂，多半都有心抽头。这不仅增大了初级绕组的尺寸，增大了变压器的体积和重量，而且使绕组在铁芯窗口中的分布关系发生变化。
2.4 绕制变压器的注意事项
(1) 保证即使输入电压最大，主开关器件导通时间最长，也不至于是变压器的磁芯饱和。 (2) 保证初级线圈与次级线圈的耦合要好，漏电感要小。。
- 7 -
30KHz开关电源的高频变压器设计
(3) 保证高频开关变压器会因集肤效应导致电线的阻值增大，因而要减小电流密度。 (4) 保证采用铁氧体磁芯E128时，要把Bm控制在3kGs以下。
- 8 -
沈阳工程学院毕业设计（论文）
3 常见的带隔离的开关电源变压器
3.1 开关电源变压器
3.1.1 开关转换器
采用半导体功率开关器件作为开关管，通过对开关管的高频开通与关断控制，将一种电能形态转换成为另一种电能形态的装置，叫做开关转换器。
3.1.2 开关电源
以开关转换器为主要组成部分，用闭环自动控制来稳定输出电压，并在电路中加入保护环节的电源，叫做开关电源(Switching POWER Supply)。
如果用高频DC／DC转换器作为开关电源的开关转换器时，就称为高频开关电源H 3。
3.1.3 高频开关电源的基本电路组成
高频开关电源的基本电路由“交流一直流转换电路”、“开关型功率变换器”“整流滤波电路”和“控制电路”等组成。
3.2 高频开关电源的分类方式
3.2.1 按DC／DC转换器的开关条件
(1)硬开关(Hard Switching) (2) 软开关(Soft SWI TCHING) 3.2.2 按驱动方式
(1) 自激式 (2) 他激式
3.2.3 按输入与输出之间是否有电气隔离
(1) 隔离式
- 9 -
