反激式高频变压器设计：从原理到创新

反激式高频变压器设计：从原理到创新

引用

CSDN

等

6

来源

1.

https://blog.csdn.net/joeqinyu/article/details/136458485

2.

http://www.chinaaet.com/article/116258

3.

https://d.wanfangdata.com.cn/thesis/ChhUaGVzaXNOZXdTMjAyNDA5MjAxNTE3MjUSCUQwMTc5MzI5NxoIa25xbzRzdDM%3D

4.

https://www.douyin.com/shipin/7310630115653371955

5.

https://www.x-mol.com/paper/1586041346932084736/t?adv

6.

https://www.21ic.com/poc/technical/201810/71260.html

随着现代信息技术的快速发展，反激式高频变压器在小功率电源领域得到了广泛应用。作为反激式高频链逆变器的核心部件，高频变压器不仅需要传输能量、实现电气隔离，还要具备储能和升降压功能。其设计的优劣直接决定了整个逆变器的性能表现。

反激式高频变压器的基本组成与大多数开关电源拓扑相似，其独特之处在于采用了耦合电感器来实现输入输出的隔离。其工作过程可分为两个阶段：

1. 导通阶段（tON）：MOSFET导通时，电流从输入端流经原边电感，对耦合电感器进行线性充电。
2. 关断阶段（tOFF）：MOSFET关断后，耦合电感器开始通过二极管去磁，输出电流为负载供电。

这种工作方式使得反激式变压器能够在高频条件下高效工作，同时实现能量传递和电压转换。

设计一款高性能的反激式高频变压器，需要综合考虑多个关键参数：

1. 磁芯材料选择：高频应用中，磁芯材料的性能至关重要。铁氧体因其高电阻率和低高频损耗成为首选材料。它具有较高的磁导率，能够承受较高外加电压，同时保持较低的铁耗和涡流损耗。

2. 磁芯尺寸确定：采用AP法（面积乘积法）选择磁芯尺寸，通过计算磁芯截面积（Ae）和窗口截面积（Aw）的乘积值来确定合适的磁芯型号。这需要考虑开关频率、总视在功率以及电流密度等因素。

3. 绕组设计：根据电路结构和工作模式计算原边和副边绕组的匝数。在断续导通模式（DCM）下，需要特别注意磁芯利用率和气隙设计，以防止磁芯饱和。

4. 导线选择：根据电流密度经验公式选择合适的导线直径，并考虑趋肤效应的影响。这需要平衡导线电阻和高频损耗之间的关系。

5. 气隙设置：通过调整气隙控制漏感，影响电感量和磁饱和特性。这需要精确计算原边电感值和最大占空比，以确保在各种工作条件下都能稳定运行。

随着技术进步，反激式高频变压器的设计也在不断创新：

1. 提高工作频率：通过使用新型磁性材料和优化设计，不断提高工作频率，从而减小变压器体积，提高功率密度。

2. 优化磁芯结构：采用新型磁芯结构（如平面变压器）来降低寄生参数，提高效率。

3. 智能控制技术：结合数字控制技术，实现对变压器工作状态的实时监测和调整，提高系统稳定性。

4. 集成化设计：将变压器与其他功率器件集成，简化系统结构，降低成本。

反激式高频变压器的设计是一个涉及多学科知识的复杂过程，需要在性能、成本和可靠性之间找到最佳平衡点。随着电力电子技术的不断发展，我们有理由相信，未来将出现更多创新设计方案，推动这一领域向更高效率、更小体积和更低损耗的方向发展。