30kHz高频开关电源变压器的解决方案

在传统的高频变压器设计中,由于磁心材料的限制,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,高频化和高功率比已成为一个永恒的研究方向和发展趋势.因此,研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积,提高电源输出功率比的关键因素.

30kHz高频开关电源变压器的解决方案基本简介

本文根据超微晶合金的优异电磁性能,通过示例介绍30kHz超微晶高频开关电源变压器的设计.

1变压器的性能指标

电路形式:半桥式开关电源变换器原理见图1:

工作频率f:30kHz

变换器输入电压Ui:DC300V

变换器输出电压U0:DC2100V

变换器输出电流Io:0.08A

整流电路:桥式整流

占空比D:1%～90%

输出效率η:≥80%

耐压:DC12kV

温升:+50℃

工作环境条件:-55℃～+85℃

2变压器磁心的选择与工作点确定

从变压器的性能指标要求可知,传统的薄带硅钢,铁氧体材料已很难满足变压器在频率,使用环境方面的设计要求.磁心的材料只有从坡莫合金,钴基非晶态合金和超微晶合金三种材料中来考虑,但坡莫合金,钴基非晶态价格高,约为超微晶合金的数倍,而饱和磁感应强度Bs却为超微晶合金2/3左右,且加工工艺复杂.因此,综合三种材料的性能比较(表1),选择饱和磁感应强度Bs高,温度稳定性好,价格低廉,加工方便的超微晶合金有利于变压器技术指标的实现.