30kHz高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)

30kHz高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì):Design of 30kHz High－frequency SMPS Transformer

在傳統(tǒng)的高頻變壓器設(shè)計(jì)中，由于磁心材料的限制，其工作頻率較低，一般在20kHz左右。隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展，電源系統(tǒng)的小型化，高頻化和高功率比已成為一個(gè)永恒的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)。因此，研究使用頻率更高的電源變壓器是降低電源系統(tǒng)體積，提高電源輸出功率比的關(guān)鍵因素。本文根據(jù)超微晶合金的優(yōu)異電磁性能，通過示例介紹30kHz超微晶高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)。 1變壓器的性能指標(biāo) 電路形式：半橋式開關(guān)電源變換器原理見圖1：工作頻率f：30kHz 變換器輸入電壓Ui:DC300V 變換器輸出電壓U0:DC2100V 變換器輸出電流I0.08A 整流電路：橋式整流 占空比D：1％～90％ 輸出效率η:≥80％ 耐壓：DC12kV 溫升：＋50 ℃ 工作環(huán)境條件:－55℃～＋85 ℃ 2變壓器磁心的選擇與工作點(diǎn)確定 從變壓器的性能指標(biāo)要求可知，傳統(tǒng)的薄帶硅鋼、鐵氧體材料已很難滿足變壓器在頻率、使用環(huán)境方面的設(shè)計(jì)要求。磁心的材料只有從坡莫合金、鈷基非晶態(tài)合金和超微晶合金三種材料中來考慮，但坡莫合金、鈷基非晶態(tài)價(jià)格高，約為超微晶合金的數(shù)倍，而飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs卻為超微晶合金2/3左右，且加工工藝復(fù)雜。因此，綜合三種材料的性能比較（表1），選擇飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs高，溫度穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，加工方便的超微晶合金有利于變壓器技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 圖1（1）鈷基非晶態(tài)合金和超微晶合金的主要磁性能比較。