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电源中的磁性元件一般就是指电感与变压器，这里我们这种讨论初次级隔离的变压器，因为这种变压器在开关电源中应用最为广泛。变压器的作用大致是提供初次级的电气隔离，使输出电压或升或降，传送能量；变压器设计的好坏直接关系到整个电源系统的安规，EMC，效率，温升，输出的电气性能参数，寿命，可靠性，甚至会导致系统的崩溃。个人感觉变压器的工艺，是个大难题。特别是漏感和分布电容的不兼容。楼主能否讲讲升压变压器有何注意的地方。升压的做过，但经验不多，说说个人的理解，不一定对，权作参考与讨论之用。升压变压器的难点，楼上已经指出来了，因为绕组的圈数太多，漏感与分布电容很难两全其美；这个时候我觉得应该从以下几个方面着手：1、在选择变压器的时候，如果结构尺寸允许的话，我们尽量选择高长型（立式）或窄长（卧式）型的，因为这种变压器单层绕线圈数多，可以有效降低绕线的层数，增加初次级的耦合，减小层间电容。2、优化绕线顺序，使初次级能增减耦合面积；曾经用过这种绕法：1/3次级--1/2初级--1/3次级--1/2初级--1/3次级，结果表明此种绕法漏感可以小很多。当然这种变压器绕制工艺稍显复杂，成本稍高，但还是可以接受。3、层间电容大家都知道，每层之间加黄胶带，便可减少层间电容。当然这些措施都是在考虑安规与EMC的情况下，做出的改进；对于升压电源，漏感与层间电容如果处理不好很容易引起振荡，使电源的EMC不好过，效率不高，有时会莫名其妙的炸MOS管（我实际碰到过的情况）。关于第一条：增加初次级的耦合，可以减小变压器的漏感，但会增加初次级间的分布电容。老兄最后一句话，太对了。升压变压器，最难搞的就是漏感和分布电容不好处理，很容易震荡。兄弟第一条说得很对，如果升压比比较大，应该分槽绕制，这个是减低分布电容的最好办法，大家看一看电视机中的高压包就知道了，黑白电视机输入电压12V，高压应该是在12000左右，没有用倍压整流，一级搞定。次级估计分槽在十个左右。另外还使用的谐振技术。类似于现在用的反激准谐振，功率管关断时初级的谐振电压在一百多伏，这样变压器的变比只需要100倍了，如果分10个槽，每个槽只相当于1：10。经典的设计，仅供参考！温升其实设计时的计算温升只能做一个参考，影响温升的参数较多，比如不同厂家，不同电路模式磁芯损耗都不一样，甚至连磁芯的组装也会影响到温升，比如PQ变压器只磨中柱的变压器温升会比两边垫气息的温升高，铜损的计算会稍准一些，但电流计算不准也会做成铜损计算不准！理论设计始终与实际测试有出入，只是经验丰富的计算出来的变压器误差小一些，大多数还是要稍作调整！赞同楼上的说法，磁性元件的设计中存在太多的不确定因素，比如同样的绕制工艺要求，不同厂家做出来的会有小小的差异，还有磁芯材质的差异，因为不是每个工厂都用得起TDK的磁芯，所以，我认为设计是需要丰富的经验加上实际的调试来确定最终参数。我一般都是线大概计算下参数，然后在实际中调试，最终确定的参数主要是看调试的效果。我们知道变压器的损耗分为铁损与铜损，先来说说铁损吧。变压器的铁损包括三个方面：一是磁滞损耗，当交流电流流过变压器时，通过变压器磁芯的磁力线其方向和大小随即变化，使得磁芯内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。二是涡流损耗，当变压器工作时。磁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使磁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。三是剩余损耗，在磁芯磁化或反磁化的过程中，磁化状态并不是随磁化强度变化而立即变化，有个滞后时间，滞后效应便是引起剩余损耗的原因。从铁损包含的三个方面的定义上看，只要控制磁力线的大小便可降低磁滞损耗，减少磁芯与磁力线垂直的面积可以减少涡流损耗。赵老师在《开关电源中磁性元器件》一书中指出： 由上面的话可以看出，在磁芯材质与形状，体积等都确定的情况下，变压器的铁损与变压器的工作频率以及磁感应强度摆幅deltB成正比。磁滞在低【磁】场下可以不予考虑，涡流在低频下也可忽略，剩下的就是剩余损耗。在磁感应强度较高或工作频率较高时，各种损耗互相影响难以分开。故在涉及磁损耗大小时，应注明工作频率f以及对应的Bm值。但在低频弱场下，可用三者的代数和表示：tanδm= tanδh+tanδf+tanδr。式中tanδh  tanδf  tanδr分别为：磁滞损耗角正切，涡流损耗角正切，剩余损耗角正切。各种损耗随频率的变化关系如下图。由图可见，剩余损耗和B的大小无关，但随频率增大而增大。而磁滞损耗随B的增加增大，涡流损耗则和频率成线性变化。了解了这些就可知：在正激和桥式电源中，磁芯损耗着重考虑涡流损耗。在反激变压器和储能电感中，既要考虑涡流损耗又要考虑磁滞损耗，尤其是DCM方式工作的电源，磁滞损耗是第一位的。所以可以确定，做电源时第一点就是根据电源的工作频率选取相应的磁芯材料。贴一篇理论分析比较全面的文章，大家可以看看， 磁芯损耗 。 下面我们开始来讨论变压器的铜损。变压器的铜损即变压器绕组的损耗，包含直流损耗与交 流损耗。直流损耗主要是因为绕变压器的铜漆包线，对通过它的电流有一定的阻抗（Rdc）而引起的损耗。此电流指的是各个绕组电流波形的有效值。直流损耗跟电流大小的平方成正比。相对来说，交流损耗就复杂得多，包含绕组的趋肤效应，临近效应引起的损耗，同样还包括各次谐波引起的损耗。先说直流阻抗，形成原因上面说了。下面我们来分析怎样减少直流损耗。首先，给出直流损耗计算公式：Pdc=(Irms)^2*Rdc，由上面的公式可见，对于电流有效值一定的情况下，只要降低绕组的直流等效电阻就可以降低绕组的直流损耗。我们知道绕组的电阻与材质，长度，截面积甚至温度（关系很小）等有关，那么我们就可以采用如下方法来降低绕组的直流损耗：1、采用电阻率小的导体来绕制变压器，一般采用铜漆包线，尽量不用铜包铝漆包线或铝漆包线；2、在变压器窗口面积允许的情况下，尽量用大一点的等效截面积的漆包线(单根线不要超出穿透深度，后面会分析)；3、适当减少绕组的匝数（会增加铁损），慎用。3、适当减少绕组的匝数（会增加铁损），慎用?可否请讲讲为何减小绕组匝数慎用？铁损等于铜损时变压器的损耗最小。减少匝数的话，就意味着变压器的磁通密度变化范围更宽，引起铁损的增加。所以，需要谨慎考虑使用。交流损耗包含很多方面，如漏感与层间电容的振荡引起的损耗，布线杂散电感与杂散电容引起的损耗等等，但最主要的就是集肤效应与临近效应引起的损耗。先来看看集肤效应的定义：集肤效应又叫趋肤效应，是指导体通过交流电流时，在导体截面中，存在边缘部分电流密度大，中心部分电流密度小的现象。集肤效应产生的原理比较复杂，简单的表述为（下图左）：设流过导体的电流为i，方向如图。根据右手法则， 则要产生m.m.f的磁场，并垂直电流方向，如图的八个小圆圈就是进入与离开道题的磁力线。根据法拉第电磁感应，磁力线通过导体会产生涡流，方向如图中8个小圆圈周围的大圆圈方向所示。由图可知，涡流的方向加强了导体边缘电流，抵消了导体中心的电流，这便是集肤效应产生的原理。关于集肤效应，赵修科老师在《开关电源中的磁性元件》一书中有过详细的论述（下图右）。在这里再引入一个名词：穿透深度。定义：当导通流过高频电流时，由于趋肤效应导致电流从导通表层流过，此表层的厚度称为穿透深度或趋肤深度，用“Δ”表示。需要说明的是穿透深度指的是导体的半径。穿透深度跟工作温度，导体的电阻率，导体的相对磁导率以及频率等因素有关：其计算公式为Δ=65.5/√f（mm）  20℃




；Δ=76.5/√f【频率开根号】（mm）  100℃。公式我就不推导了，有兴趣可以参阅相关资料。由上面的公式不难看出，工作频率越高，导线的穿透深度就越低，所以广大工程师在设计变压器的时候，一定要考虑频率对导线的穿透深度影响。 下面来看临近效应。定义：当两个相邻导体流过方向相反的电流时，相互之间会产生磁动势，而磁动势在对方的导体中会产生涡流，此涡流导致导体相互靠近的地方电流加强，而相互远离的地方电流减弱（下图左）。临近效应导致导体有部分流过的电流小甚至不流过电流，而有一部分流过的电流则很大，这个会引起很大的热损耗，在导线较粗的情况下尤为明显。实践证明，临近效应跟绕线的层数密切相关，临近效应随绕线层数的增加呈指数规律增加。关于临近效应的产生原理，赵修科老师有非常详细与精彩的分析（下图）。在一个比如5W的成熟的电源中原来用的是PC40，如果改为PC50的话会有哪些影响？最直接的回答应该是：温升低了，成本高了。   









冰班竹說的非常正確,對於初學者,我給幾個建議:1.由於鐵損涉及價格,若保持競爭力情況下,我都只考慮磁滯損耗,且故意操作在距離飽和前500高斯,以免浪費.例如PC40號稱常溫4000高斯飽和,但查表在100度C下,只剩3200高斯,故我設計在2500~2800不敢再高了.萬一飽和會炸機.如此就只剩查表的工作,也就是這變壓器的鐵損會因為您設計的(磁通)(頻率)(重量)就得到損失多少鐵損.2. 銅損部份因為EMI與電解電容ESR特性,一般頻率操作在65KHz,所以只要線徑小於0.6mm,則集膚效應所影響不大,因為高頻會跑表層,若線太粗則中心形同無效.若120KHz則分細線至少0.4mm以下. 如此的話就可以簡單的計算I平方R就好,溫度方面以安規ClassB標準,在常溫下變壓器85度C,那麼50度C操作環境就到頂端110度C,再加10度C的溫度線誤差時,120度C是安規可接受頂線,還有另一點是電解電容只耐105度C,變壓器太燙的話,電容也會烤乾的.3. 功率建議以Ae值評估,原因是必須在不飽和與價格上取平衡點,選大了貴,選小了要不圈數多時銅線燙,要不圈數少時GAP大卻造成漏感大以及Core和MOSFET燙. 比如 3~5W選EE13, Ae約0.18；5~12W選EE16~EE19, Ae約0.2~0.24；10~20W選EF20~EF25,Ae約0.33~0.51；25~40W選EF25~ER28或RM8~RM10, Ae約0.51~0.78 40~60W選RM10 PQ2625 或ER35  EI40或者POT30, Ae約0.9~1.5；60~120W選 POT33~EE4215,Ae約 1.5~2.1。以上是FLYBACK 架構,若是Forward其變壓器只負責傳送,實際儲能在後級電感,其功率越高鐵芯越大,但選太大, 老闆的頭會大.4. 繞法跟效率與EMI關係密切,當然漏感越小效率越高,問題是哪兒高,是AC90V滿載高嗎?還是AC264V 25%載效率高,答案是全部都有.  至於AC90V滿載則是輸出線徑粗時效率高,原因只是歐姆定律,而AC264V 25% load效率則在於Lp感量高才能將Duty拉開,而IC降頻也有推波助瀾效果.  可是漏感越好,如同原边的老公跟次边的老婆親密度類似,當然越多人夾越多層,最好都別穿衣服(沒有隔離銅箔檔著),那麼漏感肯定降到3%以下.只是若沒有隔離銅箔檔著,那麼原边的Noise跑到次边上傳出去發射在空中就是很悽慘的EMI. 我以往會做三明治夾法(2原1次),而次边兩旁2個隔離銅箔檔著,徹底將Noise檔著犧牲效率,只要繞線平整就好,後來為了Energy star 2.0的四點平均效率提升,只好善用IC的抖頻而隔離同箔只留裡面一層.5. 主變壓器一般使用B=V x T x 10^8 / Ae Np計算是因為MOSFET將Bulk CAP電壓通到變壓器,所以電壓固定值, Ton時間決定B. 但是PFC Choke與 Forward的輸出儲能Choke都是串聯在電路上,須要用 I x R來取代 V x T才不容易算錯。多谢林版主的精彩总结！的确是非常实用的经验之谈。关于铁损是分为三种，1、对磁滞损耗来说，准确的说应该是磁畴在电磁场磁化作用下发生的转动，其中的弹性转动是储能将来反向磁化磁能还会释放，但是另一部分刚性摩擦造成的形变就以热的形式散发出去，也就是磁滞损耗了，与磁滞回线的面积成正比；2、对于涡流损耗，就是磁芯里的变化磁场又产生磁化电流，这个电流在磁芯里流动产生的热损耗，所以从材料的角度来说最好提高铁芯材料的电阻率，比如铁氧体磁损相对其他材料就小很多，还有一个办法就是减小涡流的回路大小，一般用叠片的办法，比如矽钢片和非晶；3、最后说一下剩余损耗，我觉得大家不必太在意，其主要是在高频1000KHz以上一些驰豫损耗和旋磁共振等，一般几百K的电力电子场合剩余损耗比例非常低，可以近似忽略。接下来再对绕组损耗说两句吧：1、直流损耗，非常好理解，不想多说大家都会算，只要大家清楚在高频场合有可能直流损耗只占绕组总损耗的很小比例，甚至于说他与交流损耗形成矛盾，有时候我们以为增大线径可以改善直流损耗，但是其却增大了交流损耗，这样有可能线径越大绕组越热，这也是很多RD困惑的地方。2、交流损耗，这一块说起来就多了，主要效应LZ上面也说了就是邻近效应和集肤效应，除此之外还有磁芯的端部效应对绕组的损耗、气隙扩散磁通造成的损耗、外部导体损耗（开放磁路元件工字型、柱状等）等。所以改善绕组损耗一般最简单的就是改善绕组绕法，降低磁势，比如三明治或interleave ；再就是在线径上做文章，通过计算一般可以找到一个最优的线径，既不是越大越好也不是越小越好。这一部分的理论基础主要是Dowell模型，后来国际上又有很多人做了模型改进，大家可以去看一下相关的论文。这方面国内福州大学的陈为老师研究的比较多。如果有气隙就麻烦一点，要不然就是避让，要不然就是分布式气隙。但是具体参数怎么改才是最优，一般使用maxwell软件做一下仿真会比较清楚一点。几句非常简单的话就把变压器的损耗说得比较透彻，向你学习。 变压器的功率和磁芯横切面积有关还是和磁芯体积有关？我增加磁芯长度，也就是增加了体积，你说它的最大输出功率不增加吗？这就相当于我在线径不变的情况下可以绕更多的匝数，也就是说我在电流不变的情况下提高了电压，P=UI，你说它的功率不增加吗？實際證明的確可增加,但是不大,原因是全部磁力線還是只能經過那截面積而已,如ER28做40W那麼ERL28最大也只有60W。我以往會做三明治夾法(2原1次),而次边兩旁2個隔離銅箔檔著,徹底將Noise檔著犧牲效率,只要繞線平整就好,後來為了Energy star 2.0的四點平均效率提升,只好善用IC的抖頻而隔離同箔只留裡面一層. 40W的Mini NB也是如此設計,只使用次级里外屏蔽一层,最外面因Radiation有些案例还是要屏蔽。请问您的这种方法屏蔽适合多大功率的电源呀?除了在次级里外屏蔽一层外最外面还要屏蔽包一下吗?还有你的屏蔽背胶铜铂是1.1的还是0.9的?您还有别的屏蔽方法吗?变压器的功率不仅




仅跟截面积有关，同样跟磁芯窗口面积有关，这个我们可以从变压器的计算公式中看到 Ap=Aw*Ae；其中，Ap为Aw*Ae的乘积，也可以理解为变压器的功率容量。Aw：变压器的磁芯窗口面积；Ae：变压器的磁芯横截面积。