高頻開關電源變壓器的優化設計:高頻開關電源變壓器的優化設計*
王京梅** 蘭中文 余 忠 王豪才
(電子科技大學微電子與固體電子學院 成都 610054)
【摘要】在開關電源的設計中，功率變壓器的設計是極為關鍵的，尤其當工作頻率提高后，若沒有新的變壓器優化設計方法，是無法達到提高整個電源功率密度的目的。該文在深入分析了高頻變壓器的設計原理后，提出了一種有效的優化設計方法，可降低變壓器的功率損耗，提高開關電源的效率。
關 鍵 詞 高頻電源; 開關電源; 變壓器; 優化設計
中圖分類號 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
開關電源(Switch Mode Power Supply——SMPS)以其高效率、小體積等優點，在當今電子領域得到廣泛應用。在不斷提高SMPS功率密度的研究過程中，采用高的變換頻率是必然的選擇；在高頻下，變壓器的體積理論上應比20～150 kHz時小得多，但其前提是在高頻、同等工作磁通密度下磁性材料具有與低頻下可比的磁芯損耗，而目前的功率鐵氧體材料在頻率高于200 kHz時，允許工作磁通密度急劇下降，一般僅為百分之幾甚至千分之幾特時才能達到可接受的磁芯損耗。因此，高頻下變壓器的設計主要受功率損耗的限制，即在給定傳輸功率下，選取盡可能小的磁芯和繞組參數，使得整個變壓器由損耗所引起的溫升在設計范圍內。本文分析開關電源變壓器的設計理論，并討論一種優化設計原理和SMPS變壓器的參數設計。