集成电路高频变压器的设计与制作性能参数
心便从零开始线性增长到峰值I1P
3.3计算初级绕组圈数N1
初级绕组的最小电感L1为
根据输出功率P的大小,选用适当的磁芯,其形状用环形、EI形或罐形均可,本例采用EI28,该类型的铁芯在f=50kHz时,功率可达到60W,在f=100kHz时,输出功率可达到90W。
式中Ilp—初级线圈峰值电流,A;
L1—初级电感,H;
S—磁芯截面积,mm2;
Bm—磁芯最大磁通密度,T。
3.4计算次级绕组圈数N2
即±12V分别绕5匝,5V绕3匝。
3.5反馈绕组N3的估算
反馈绕组匝数的确定,要求既能保证开关元件的饱和导通又不至于造成过大损耗。根据UC3842的要求,反馈绕组的输出电压应在13V左右。因此,
3.6导线线径的选取
根据输入输出的估算,初线线圈的平均电流值应该允许达到2A。
1)初级绕组
初级绕组的线径可选d=0.80mm,其截面积为0.5027mm2的圆铜线。
2)次级绕组
次级绕组的线径可根据各组输出电流的大小,利用原级相同线径采用多股并绕的办法解决。为了方便线圈绕制,也可选用线径较粗的导线。由于工作频率较高,应考虑集肤效应的影响。
3.7线圈绕制与绝缘
绕制开关变压器最重要的问题是想办法使初、次级线圈紧密地耦合在一起,这样可以减小变压器漏感,因为漏感过大,将会造成较大的尖峰脉冲,从而击穿开关管。因此,在绕制高频变压器线圈时,应尽量使初、次级线圈之间的距离近些。
具体可采用以下方法:
(1)双线并绕法
将初、次级线圈的漆包线合起来并绕,即所谓双线并绕。这样初、次级线间距离最小,可使漏感减小到最小值。但这种绕法不好绕制,同时两线间的耐压值较低。
(2)逐层间绕法
为克服并绕法耐压低、绕制困难的缺点,用初、次级分层间绕法,即1、3、5行奇数层绕初级绕组,2、4、6等偶数层绕次级绕组。这种绕法仍可保持初、次级间的耦合,又可在初、次级间垫绝缘纸,以提高绝缘程度。
(3)夹层式绕法
把次级绕组绕在初级绕组的中间,初级分两次绕。这种绕法只在初级绕组中多一个接头,工艺简单,便于批量生产。
本例中,为减小分布参数的影响,初级采用双线并绕连接的结构,次级采用分段绕制,串联相接的方式,即所谓堆叠绕法。降低绕组间的电压差,提高变压器的可*性。在变压器的绝缘方面,线圈绝缘应尽量选用抗电强度高、介质损耗低的复合纤维绝缘纸,提高初、次级之间的绝缘强度和抗电晕能力,本例中,因为不涉及高压,绝缘问题不必特殊考虑。
4结束语
绕制脉冲变压器是制作开关电源的重要工作,也是设计与制作过程中消耗大量时间和主要精力的工作。变压器做得好,整个设计与制作工作就完成了70%以上。做得不好,可能就会出现停振、啸叫或输出电压不稳、负载能力不高等现象。在变压器的温升
(1)即使输入电压最大,主开关器件导通时间最长,也不至于使变压器的磁芯饱和;
(2)初级线圈与次级线圈的耦合要好,漏电感要小;
(3)高频开关变压器会因集肤效应导致电线的电阻值增大,因而要减小电流密度。通常,工作时的最大磁通密度取决于次级线圈。
(12)
(4)一般来说,采用铁氧体磁芯E128时,要把Bm控制在3kGs以下。
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