在日常接觸的電子產(chǎn)品中我們都能發(fā)現(xiàn)有一大坨的磁芯元器件其中有就開(kāi)關(guān)電源的心臟-開(kāi)關(guān)變壓器目前大部分電源都是高頻開(kāi)關(guān)電源極少部分為線性電源高頻開(kāi)關(guān)電源具有效率高溫度好和體積小等優(yōu)點(diǎn)適合現(xiàn)在的電子產(chǎn)品對(duì)外觀超小超薄的要求線性電源雖然具有紋波電流小電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)但其體積大效率不高只用在一些精密小功率的產(chǎn)品中很多電子產(chǎn)品中都是高頻開(kāi)關(guān)電源我們?cè)O(shè)計(jì)者和維護(hù)人員就不得不對(duì)開(kāi)關(guān)電源的變壓器有所了解

高頻開(kāi)關(guān)變壓器在電源中的作用是變壓和隔離1.  變壓又可以分為升壓和降壓兩種大部分的開(kāi)關(guān)電源都是降壓的這類電子產(chǎn)品有臺(tái)式機(jī)電源筆記本適配器手機(jī)充電器電視機(jī)電源LED電源電飯煲冰箱電磁爐輔助電源等等都是交流90-264V輸入（寬范圍）經(jīng)過(guò)整流橋大電容整流濾波得到一個(gè)高壓直流電以交流220V輸入為例（沒(méi)有PFC的電路）在大電容上我們的√2 *220V=310V左右的電壓（有PFC電路的大電容上的電壓為390V左右）大電容的電壓就是高頻開(kāi)關(guān)變壓器的輸入電壓變壓器的次級(jí)輸出電壓根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同輸出不同的電壓有5V（手機(jī)充電器）,12V（臺(tái)式機(jī)電源輔助電源）19V（筆記本充電器）24V（LED路燈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電源）48V（LED路燈電源）等等96V（大型音響功放電源）

2.  升壓一般用在逆變電源或者DC-DC線路中有些應(yīng)急電源電池12V轉(zhuǎn)為交流220V輸出供電器設(shè)備用

3.  高頻開(kāi)關(guān)變壓器的隔離是安規(guī)要求為了保證用電設(shè)備的安全在交流輸入時(shí)開(kāi)關(guān)變壓器必須有安全距離做到初級(jí)交流輸入和次級(jí)用電之間的隔離變壓器初次級(jí)繞組用絕緣膠帶隔離骨架引腳初次級(jí)隔離（包括PCB開(kāi)槽隔離）如果沒(méi)有良好的隔離交流電可能直通次級(jí)輸出當(dāng)人體接觸電子產(chǎn)品（如手機(jī)充電器的輸出端）交流電通過(guò)人體和大地形成回路造成人體導(dǎo)電危險(xiǎn)對(duì)變壓器都有高壓測(cè)試（HI-PO）一般要求3KV（有些加強(qiáng)測(cè)試測(cè)試電壓更高）

變壓器的磁芯1.  磁芯是指由各種氧化鐵燒結(jié)而成的磁芯金屬氧化物

其中添加了錳鋅鎳鋅等金屬物改變磁芯的磁導(dǎo)率和鐵損錳鋅的鐵氧體用得最多因?yàn)槠浯判捐F損小居里溫度高相對(duì)高開(kāi)關(guān)頻率適合100-1000kHz適合在高頻開(kāi)關(guān)電源中使用主要可以作為PFC儲(chǔ)能電感高頻開(kāi)關(guān)電源變壓器主要的類型有EEEELERPQEQRMPOTEEEQ臥式的變壓器高度不高適合超薄電源中使用在電視機(jī)電源中很多EE立式RM體積比較小手機(jī)筆記本充電器中有用到大功率開(kāi)關(guān)電源的采用ER和PQ比較多主要是其Ae面積大

2.  磁芯的重要參數(shù)有哪些

A.磁導(dǎo)率和磁芯材質(zhì)本身有關(guān)表示磁芯線圈流過(guò)電流后磁場(chǎng)中導(dǎo)通磁力線的能力是磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之比（μ=B / H）變壓器的磁芯磁導(dǎo)率高同樣的感量需要的繞圈數(shù)的就小相當(dāng)于線圈銅阻損耗就小但是另外一方面磁導(dǎo)率高了很小的電流就能得到很大的磁感應(yīng)強(qiáng)度B容易達(dá)到磁芯的Bmax使得磁芯飽和

B.飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bmax就是磁感應(yīng)強(qiáng)度不會(huì)隨著外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大而無(wú)限增大它有一個(gè)最大值就是Bmax高頻變壓器中外加磁場(chǎng)就是線圈電流產(chǎn)生的當(dāng)然我們希望Bmax越大越好這樣磁芯就不會(huì)飽和電流就可以流過(guò)很大變壓器的輸出功率可以做很大公式計(jì)算 B=L*I/Np*Ae計(jì)算值要小于Bmax

C.磁芯損耗由磁滯渦流剩余損耗組成是材質(zhì)本身決定的

D.居里溫度不同材質(zhì)的磁芯的居里溫度不同開(kāi)關(guān)電源的變壓器錳鋅鐵氧體磁芯居里溫度在200度左右但是磁芯的使用溫度我們要控制在120℃之內(nèi)

變壓器的骨架（BOBBIN）骨架在變壓器中起支撐線圈和固定在PCB上的作用一般骨架的材質(zhì)是環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比較輕有一定硬度和強(qiáng)度但是大力下還是很容易碎的磁芯不同選擇的骨架也不同磁芯相同骨架的高度大小引腳排距和跨距也有不同

骨架可以分為單槽雙槽多槽的單槽的初次級(jí)線圈之間用絕緣膠帶隔離骨架槽兩端用乙醋酸布纏繞隔離保證安全距離當(dāng)安全距離不夠要考慮采用三層絕緣線雙槽的初次級(jí)繞組分別繞在不同槽里多槽的骨架各個(gè)繞組都可以分開(kāi)繞雙槽多槽的繞線可以改變變壓器的漏感特別是在LLC的變壓器中需要漏感做諧振電感時(shí)就需要雙槽骨架這樣增大了變壓器的漏感

選擇合適的變壓器的骨架引腳方便PCB layout在實(shí)際電源PCB設(shè)計(jì)時(shí)要考慮骨架引腳的排距和跨距排距大于初次級(jí)之間安全距離（一般是7mm）

變壓器的線圈反激正激LLC推挽變壓器的的圈數(shù)計(jì)算都不一樣（變壓器的計(jì)算后面會(huì)講）但是一般來(lái)說(shuō)降壓變壓器初級(jí)圈數(shù)都要大于次級(jí)圈數(shù)

變壓器的線圈材料有漆包線三層絕緣線銅箔銅片漆包線一般采用多股絞線多股絞線的好處是避免銅線趨膚效應(yīng)多股絞線可能會(huì)引起噪聲三層絕緣線用在安全距離不夠的或者骨架面積小（省掉絕緣膠帶）變壓器中銅箔和銅片要在大功率變壓器中

線圈的繞法可以改善變壓器的EMI特別是在小功率的反激電源中線圈繞法和屏蔽對(duì)EMI非常重要線圈的繞法影響變壓器的漏感和寄生電容對(duì)變壓器的損耗有影響

變壓器的損耗變壓器主要分為鐵損和銅損鐵損主要是磁芯損耗磁芯損耗和材質(zhì)開(kāi)關(guān)頻率和溫度等因素關(guān)系銅損指的是變壓器線圈銅線的損耗線圈的阻值與圈數(shù)和線徑有關(guān)

在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)主要考慮兩個(gè)方面磁芯窗口面積和截面積窗口面積決定了用多粗的線圈越粗的線圈線圈阻值越小（同樣的電流下）功率損耗越小磁芯截面積越大同樣的線圈圈數(shù)通過(guò)的電流就可以越大（而不會(huì)磁芯飽和）變壓器的輸出功率就越大輸出功率與窗口面積和截面積的關(guān)系成正比Pout=K*Ae*Aw（K是系數(shù)Ae截面積Aw窗口面積）

開(kāi)關(guān)電源的變壓器種類很多設(shè)計(jì)要考慮的因素也很多學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)變壓器等于學(xué)會(huì)了開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的一半變壓器設(shè)計(jì)要實(shí)踐中不斷總結(jié)剛理論還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠