开关电源中的高频变压器工作原理，高频变压器在开关电源的作用
chanong
|我们每天接触到的电子产品都会用到很多磁芯元件，其中就包括开关变压器，它是开关电源的心脏。目前，大多数电源都是高频开关电源，也有一些是线性电源。高频开关电源具有效率高、温度好、体积小等优点。非常适合当今需要超紧凑和超薄外观的电子产品。线性电源具有低纹波电流和低电磁干扰的优点。但由于其尺寸较大、效率较低，仅用于一些精密产品和低功耗产品。很多电子产品都是高频开关电源，因此设计人员和维护人员需要了解开关电源变压器。
高频开关变压器在电源中的作用是变压和绝缘1、变压器可分为升压型和降压型两种，但大多数开关电源都是降压型。此类电子产品包括台式电源、笔记本电脑适配器、手机充电器、电视电源、LED电源、电饭锅、冰箱、电磁炉等辅助电源，均具有交流90-264V输入（宽范围） ）。 ），经大电容整流滤波，得到高压直流电。以交流220V输入为例（无PFC电路），大电容电压为2*220V=约310V（有PFC电路，大电容电压约为390V）。大电容的电压成为高频开关变压器的输入电压。变压器的次级输出电压根据应用输出不同的电压。 5V（手机充电器）、12V（台式机电源、辅助电源）、19V（笔记本电脑充电器）、24V（LED路灯、电机驱动电源）、48V（LED路灯电源）等96V（大型音响功放电源）。
2.升压一般用于逆变器电源和DC-DC线路，但对于应急电源，可以将电池的12V转换为220V交流并输出到电源。
3、高频开关变压器绝缘是保证电气设备安全的安全法规要求。交流输入时，开关变压器必须保证初级交流输入与次级电源隔离的安全距离，变压器初级和次级绕组应用绝缘胶带绝缘，骨架引脚与初级交流输入和次级电源隔离。侧面和次级面（包括PCB）。槽分离）。如果绝缘不足，交流电可能会直接流到次级输出，当人体接触电子产品（如手机充电器的输出端）时，交流电会穿过人体并接地可能会形成回路，对人体造成传导风险。变压器有高压测试（HI-PO），一般需要3KV（有的加强测试，提高测试电压）。
变压器磁芯1.磁芯是指由各种氧化铁烧结而成的核心金属氧化物。
添加锰锌、镍锌等金属来改变磁芯的磁导率和铁损。锰锌铁氧体是最常用的，因为它的铁损较低，居里温度较高，适合开关频率在1001000kHz之间，适合用于高频开关电源。主要可用作PFC储能电感和高频开关电源变压器。主要类型有EE、EEL、ER、PQ、EQ、RM、POT。 EE 和EQ 卧式变压器外形较小，适合用于电视电源中常用的超薄电源。 EE立式RM相对较小，作为手机和笔记本电脑的充电器很方便。在大功率开关电源中，由于Ae面积较大，主要采用ER和PQ。
2、磁芯的重要参数有哪些？
A、导磁率与铁芯材料本身有关，是指电流流过铁芯线圈后，磁力线通过磁场传导。它是磁感应强度B与磁场强度H的比值（=B/H）。变压器的磁芯具有较高的导磁率，相同的电感量需要较少的匝数，从而减少了线圈中的铜阻损耗。但另一方面，如果磁导率高，则可以用很小的电流产生很大的磁感应强度B，很容易达到磁芯的Bmax，使磁芯饱和。
B、饱和磁感应强度Bmax是指磁感应强度不会随着外部磁场强度的增加而无限增加，最大值为Bmax。高频变压器中的外部磁场是由线圈电流产生的。当然，我们希望Bmax尽可能大，这样磁芯不饱和，可以承载很大的电流，使得变压器的输出功率很大。计算公式为B=(L*I)/(Np*Ae)，计算值必须小于Bmax。
C. 铁损由磁滞、涡流和残余损耗组成，由材料本身决定。
D、居里温度，不同材料制成的磁芯的居里温度是不同的。开关电源变压器的锰锌铁氧体磁芯的居里温度约为200度。但磁芯的工作温度必须控制在120以内。
变压器骨架（BOBBIN）骨架支撑变压器内部的线圈并将其固定在板上，一般采用环氧树脂制成，比较轻，有一定的硬度和强度。但如果用力过大，它就很容易破裂。磁芯不同，选用的骨架也不同。铁芯相同，但骨架高度、尺寸、引脚排距、跨距不同。
骨架可分为单槽、双槽和多槽。对于单槽，初级和次级线圈用电工胶带绝缘，骨架槽两端用醋酸布包裹，以保证安全距离。如果安全距离不够，请考虑使用三重绝缘线。双槽初级绕组和次级绕组绕在不同的槽中。多槽骨架允许每个绕组单独缠绕。双槽绕组和多槽绕组可以改变变压器的漏感，特别是在LLC变压器中，需要漏感作为谐振电感，需要双槽骨架，这增加了变压器的漏感.马苏。
为变压器选择合适的骨架引脚，以方便PCB布局。在设计实际电源PCB时，必须考虑骨架引脚的间距和跨度。柱距大于初级和次级之间的安全距离（通常为7 毫米）。
计算反激式、正激式、LLC 和推挽式变压器的线圈匝数有不同的方法（稍后将详细介绍变压器计算），但降压变压器的初级匝数通常为：它大于变压器次级匝数。
变压器线圈材料有漆包线、三层绝缘线、铜箔、铜板等。漆包线一般采用多芯线，多芯线的优点是可以避免铜线的集肤效应。绞合的电线会产生噪音。安全距离不够或框架面积小的变压器采用三层绝缘线（省略绝缘胶带），大功率变压器采用铜箔、铜板。
线圈绕制方法可以改善变压器EMI，特别是在小功率反激式电源中，线圈绕制方法和屏蔽对于EMI非常重要。线圈的绕制方式影响变压器的漏感和寄生电容，进而影响变压器的损耗。
变压器损耗：变压器主要分为铁损和铜损。铁损主要是铁损，与材料、开关频率、温度等有关，铜损是指变压器线圈中铜线的损耗，线圈电阻与线圈的匝数和线圈的匝数有关。线圈的电阻.线径。
设计变压器时，主要考虑两个方面：铁芯窗口面积和横截面积。窗口的面积决定了线圈的厚度，线圈越厚，线圈电阻越低（相同电流下），功率损耗也越低。如果铁芯的截面积越大，且线圈匝数相同，则可以通过更多的电流（不会使铁芯饱和），变压器的输出功率就会越高。输出功率与窗口面积和截面积的关系成正比：Pout=K*Ae*Aw（K为系数，Ae为截面积，Aw为窗口面积）。
开关电源变压器设计需要考虑的因素有很多，在实践中需要不断总结。