开关电源高频变压器怎么做？我09年做过光伏并网发电模拟器的题！
脉冲变压器也可称为开关变压器，或简称高频变压器。在传统的高频变压器设计中，由于磁芯材料的限制，其工作频率较低，一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展，电源系统的小型化、高频化和大功率化已经成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此，研究更高频率的电源变压器是减小电源系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。
随着应用技术的不断拓展，开关电源的应用越来越广泛，但制作开关电源所消耗的主要技术和能量是制作开关变压器的元器件。
开关变压器和普通变压器的区别如下:
(1)电源电压不是正弦波，而是交流方波，一次绕组中的电流是非正弦波。
(2)变压器的工作频率比较高，通常在几十赫兹，甚至高达几十万赫兹。在确定磁芯材料和损耗时，必须考虑高频工作的需要和磁芯中高次谐波的影响。
(3)绕组回路复杂，大多有中心抽头。这不仅增加了初级绕组的尺寸和变压器的体积和重量，而且改变了绕组在磁芯窗口中的分布关系。
图1开关电源原理图
本文介绍一种如图1所示的DC-DC转换器。输入电压为24V DC，输出电压分别为5V和12V。每个通道的输出电流要求在1a以上。核心器件是美国Unitrode公司生产的高性能单端输出电流控制脉宽调制器芯片UC3842，最高工作频率可达200kHz。根据锌锰铁氧体合金优异的电磁性能，通过具体实例介绍了工作频率为100kHz的高频开关电源变压器的设计及注意事项。
变压器铁心的选择和工作点的确定
2.1磁芯材料的选择
从变压器的性能要求可以看出，传统的薄带硅钢在频率和使用环境方面很难满足变压器的设计要求。磁芯的材料只能从坡莫合金、铁氧体、钴基非晶合金、超微晶合金中考虑。非晶坡莫合金和钴基合金价格昂贵，约为铁氧体材料的几倍，但饱和磁感应强度Bs不是很高，加工工艺复杂。考虑到所需功率输出不高，30W左右，基于几种材料的性能比较，我们还是选择了饱和磁感应强度Bs高，温度稳定性好，价格低，加工方便的锌锰铁氧体材料，选择EI28作为本例中绕制脉冲变压器的框架。
2.2工作点的确定
据相关资料显示，EC35的输出功率为50W，饱和磁感应强度约为2000Gs。买回来的磁芯因为厂家提供的每月磁感应强度，数值并不准确，你可以用图2提供的方式大致测试一下。将调压器连接到初级线圈，用示波器观察次级线圈的输出电压波形。将初级线圈的输入电压从小到大慢慢增加，直到示波器显示的波形突然变化。此时，磁芯饱和，根据公式:
U = 4.44fn1 φ m可以推断出工频时的φ m值。在要求不高的情况下，可以根据计算出的φ m大致估算出初级线圈的匝数。
图2工作点测试示意图
3变压器主要参数的计算
本例中的单端反激变换器广泛应用于小功率开关电源的设计中，多路输出方便。单端反激式电源有两种工作模式:连续电流模式和间歇电流模式。前者适用于小功率，次级二极管有无反向恢复的问题，但MOS管的峰值电流比较大。后一种MOS管的峰值电流比较小，但是存在次级二极管的反向恢复问题，所以需要在二极管上加一个吸收电路。这两种工作模式可以根据实际需要选择，本文采用后者。
设计变压器时，需要考虑以下问题:变频器频率f(H2)；初级电压U1(V)，次级电压U2(V)；次级电流I2(a)；N2绕组线参数n 1；温升τ(℃)；绕组相对电压降u；环境温度τHJ(℃)；绝缘材料密度γ z (g/cm3)
1)根据变压器的输出功率选择铁芯，所选铁芯的值应等于或大于给定值。
2)每伏绕组的匝数
(1)
ST是铁芯的横截面积；KT是窗户的填充系数；
3)初级绕组电势
E1=U1(1- ) (2)
4)初级绕组的匝数
W1=W0El (3)
5)二次绕组电势
E2i=U2i (1+ ) (4)
6)次级绕组的匝数
W2i=W0E2i (5)
7)初级绕组电流
(6)
8)二次绕组电流
(7)
其中n1和n2分别是初级绕组和次级绕组每层的匝数。
9)初级绕组的线径
(8)
10)二次绕组线径
(9)
其中j是电流密度。
详细的变压器设计方法和计算相当复杂。本文参照经验公式，按照以下步骤设计了该变换器中的高频变压器。
3.1确定变压器的变比
根据输出电压U0的关系
(10)
转换比率为
(11)
其中UD是整流器输出的DC电压。
本例中ud = 24v，f为100kHz，tON为0.5；n=2 .
3.2计算初级线圈中的电流
假设输出DC电压U0 = 12V和5V，且负载电流为I0 = La，则输出功率。
P0=P1+P2+P3=29W
开关电源的效率η一般在60-90%之间。在这种情况下，η = 0.65，输入功率为
平均初级电流为
假设初级线圈的初始电流为零，在开关管的导通周期tON内，初级线圈中的电流中心从零线性增加到峰值I1P。
3.3计算初级绕组匝数N1。
初级绕组的最小电感L1为
根据输出功率P的大小，选择合适的磁芯，可以是环形、EI形、罐形。在本例中，采用了EI28。这类磁芯在F = 50KHz时功率可达60W，在F = 100KHz时输出功率可达90W。
其中Ilp——是初级线圈的峰值电流，a；
L1—初级电感，h；
s——磁芯的截面积，mm2；
BM ——磁芯的最大磁通密度，t。
3.4计算二次绕组匝数N2。
即12V分别做5匝，5V做3匝。
3.5反馈绕组N3的估算
反馈绕组匝数的确定要求能够确保开关元件的饱和导通，而不会导致过多的损耗。根据UC3842的要求，反馈绕组的输出电压应为13V左右。因此，
3.6钢丝直径的选择
根据输入和输出的估算，初级线圈的平均电流值应允许达到2A。
1)初级绕组
一次绕组的线径可选用D = 0.80 mm、截面积为0.5027mm2的圆铜线
2)次级绕组
根据每组的输出电流，二次绕组的线径可以用与一次级相同的线径，采用多股并联绕制的方法来解决。为了便于线圈的缠绕，也可以选择线径较大的导线。因为工作频率高，所以要考虑趋肤效应。
3.7线圈绕组和绝缘
绕制开关变压器最重要的问题是想办法让初级和次级线圈紧密耦合在一起，以降低变压器的漏电感，因为漏电感太大，会引起较大的尖峰脉冲，从而击穿开关管。因此，在绕制高频变压器线圈时，初级线圈和次级线圈之间的距离应尽可能接近。
具体来说，可以采用以下方法:
(1)双线平行缠绕法
一、二次线圈的漆包线并绕，即所谓双线并联绕组。这样一次线和二次线之间的距离最小，漏电感可以降到最低。但这种缠绕方式不易缠绕，两根导线之间的耐压较低。
(2)逐层缠绕法
为了克服并联绕组法耐压低、不易绕制的缺点，采用了主次分层绕组法，即1、3、5排奇数层绕制一次绕组，2、4、6排偶数层绕制二次绕组。这种缠绕方式仍然可以保持一次和二次之间的耦合，还可以在一次和二次之间垫绝缘纸，提高绝缘程度。
(3)夹层缠绕法
次级绕组缠绕在初级绕组的中间，初级绕组缠绕两次。这种绕制方法只在初级绕组中增加一个接头，工艺简单，便于大批量生产。
在本例中，为了减少分布参数的影响，初级采用双线并联绕组连接的结构，次级采用分段绕组串联的方式，称为堆叠绕组法。减小绕组间的电压差，提高变压器的可靠性。在变压器绝缘方面，应尽量选用电气强度高、介质损耗低的复合纤维绝缘纸，以提高一、二次间的绝缘强度和耐电晕性。在这种情况下，由于不涉及高压，绝缘问题不需要特别考虑。
4结论
绕组脉冲变压器是制作开关电源的一项重要工作，在设计和制造过程中也要耗费大量的时间和精力。变压器做的很好，整个设计生产工作完成70%以上。做不好可能会出现停振、啸叫或输出电压不稳定、负载能力低等现象。在变压器温度上升时
(1)即使输入电压最大，主开关器件导通时间最长，变压器磁芯也不会饱和；
(2)初级线圈和次级线圈之间的耦合更好，漏电感更小；
(3)高频开关变压器由于集肤效应会增加导线的电阻，所以要降低电流密度。一般情况下，工作时的最大磁通密度取决于次级线圈。
(12)
(4)一般来说，使用铁氧体磁芯E128时，Bm应控制在3kg以下。