高频链中高频变压器的分析与设计

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高频变压器的设计通常采用两种方法[3]：第一种是先求出磁芯窗口面积AW与磁芯有效截面积Ae的乘积AP（AP=AW×Ae，称磁芯面积乘积），根据AP值，查表找出所需磁性材料之编号；第二种是先求出几何参数，查表找出磁芯编号，再进行设计。本文详细讨论如何用AP法设计高频变压器。

原边NP匝，副边Ns匝的变压器，在NP匝上以电压V1开关工作时，根据法拉第定律，有

V1=KffsNPBWAe    （1）

式中：Kf为波形系数，即有效值和平均值之比，正

弦波为4.44，方波为4；

fs为工作频率；

BW为工作磁通密度。

NP=V1/(KffsBwAe)    (2)

铁芯窗口面积AW乘以窗口使用系数Ko（一般取0?4）为有效面积，该面积为原边绕组NP占据的窗口面积NPAP′与副边绕组Ns占据的窗口面积NsAs′之和，即

KoAW=NPAP′＋NsAs′    （3）

式中：AP′及As′分别为原、副边绕组每匝的截面积。

每匝所占用面积与流过该匝的电流值I和电流密度J有关，如式（4）所示。

AP′=I1/J

As′=I2/J    (4)

将式（4）代入式（3），则得

KoAW=(V1/KffsBwAe)I1/J＋(V2/KffsBwAc)(I2/J)

即AWAe=(V1I1+V2I2)/(KoKffsBwJ)    (5)

电流密度J直接影响到温升，亦影响到AWAe，其关系可用式（6）表示。

J=KJ(AWAe)X    (6)

式中：KJ为电流密度系数；X为常数，由所用磁芯确定。

若变压器的视在功率PT=V1I1＋V2I2，则

AWAe=(PT)/(KoKffsBwJ(AWAe)x

即AP=(PT×10 4)/(KoKffsBwKJ)(1/1+X)    (7)

式中：AP单位为cm4，其余的单位为国际单位制。

视在功率随线路结构不同而不同。如图3所示。变压器效率为η，则在图3（a）中