2.4 變壓器設計

　　高頻變壓器作為隔離型電源中必不可少的組件，在提升效率方面所起的作用也是不容忽視的。變壓器的損耗主要分為銅損、鐵損及漏感造成的損耗三大塊。

　　銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗。當電流通過線圈電阻發熱時，一部分電能就轉變為熱能而損耗。在低頻時，變壓器的銅損主要是銅導線的直流電阻造成的，但工作在50kHz～100kHz 的高頻電源變壓器則必須考慮到集膚和鄰近效應。為減小兩者帶來的交流銅阻變大的現象，可以采取用里茲線替代單股粗銅線繞制變壓器，一次側線圈與二次側線圈交錯繞制等方法。

　　鐵損即磁芯損耗，包括磁滯損耗、渦流損耗和殘留損耗。其大小由公式Pc = Kp ×Bn ×f m ×vol所決定。其中，B 為鐵芯中的工作磁感應強度，f 為工作頻率，vol 為鐵芯體積。Kp ， n ， m 則為與鐵芯材料有關的常數。要減小鐵損，可以在增加線圈匝數的同時增大氣隙，以此來減小工作磁通，但最根本的措施還是選用更好的磁芯材料。

　　另外要使鐵損與銅損之和最小，必須滿足以下兩個條件： 1）鐵損= 銅損。2）原邊銅損= 副邊銅損。

　　變壓器損耗的另一重要組成部分則是由漏感造成的。漏感Lσ 上損耗的功率由公式P = 1P2LσI2 f確定。其中，I 為變壓器一次側的峰值電流，f 為開關頻率。漏感的存在使初級Mos 管上需要承受更大的電壓應力。而在反射電壓一定的條件下，漏感越大，則變壓器的效率越低。要減小變壓器的漏感，需要從鐵芯結構的選取，氣隙的位置，繞組繞制的方式等方面綜合考慮。

　　近年來，平面變壓器作為一種新的變壓器技術正在日趨成熟。該變壓器使用的是高度較低，底部面積較大的平面磁芯。同常規的漆包線繞組不同，該變壓器的繞組是利用印制板上的螺旋形印制線來實現的。與傳統變壓器相比，平面變壓器具有效率高、工作頻率高、體積小、漏感小、熱傳導性好、一致性好等眾多特點。雖然其目前在國內還面臨著成本較高、技術仍不完善等缺陷，但隨著進一步的發展，平面變壓器必將在一些高端應用中取代傳統變壓器。

　　3 實驗結果與總結

　　根據以上分析，我們制作了一臺100W 樣機進行實驗。樣機的輸入電壓范圍為176V～264V ， 輸出電壓為52VDC ， 二次側Mos 管選用IR 的IRF4229。

　　圖5 所示為220V 輸入情況下一次側開關管電壓波形和門極驅動波形。由圖可見，一次側開關管可以實現在電壓谷底開通，大大降低了開關損耗。

圖5 ：220V 輸入下一次側開關管電壓波形和門極驅動波形