导线截面(直径)决定于绕组的电流密度.绕组损耗(铜损)占总损耗比例比较大时,推荐电流密度取2~4A/mm2,铜损占总损耗比例比较小时,推荐电流密度取8~12A/mm2,但是,要经过变压器温升校核后进行必要的调整.还要注意的是导线截面(直径)的大小还与漏感有关.在同样匝数下,导线截面直径增加,内层排列的匝数减少,层数增加.而漏磁场分布靠近磁芯的内层大,外层小,与磁芯距离平方成反比例地衰减.这样,漏磁通大的内层交链的匝数减少从而使漏感下降.

“设计要点”一文中提出的绕组排列形式,是一般用的绕组排列方式:原绕组靠近磁芯,副绕组和反馈绕组逐渐向外排列.这种绕组排列形式并不理想.下面推荐两种绕组排列形式:

1)如果原绕组电压高(例如220V),副绕组电压低,可以采用副绕组靠近磁芯,接着绕反馈绕组,原绕组在最外层的绕组排列形式,这样有利于原绕组对磁芯的绝缘安排; 

2)如果要增加原和副绕组之间耦合,可以采用一半原绕组靠近磁芯,接着绕反馈绕组和副绕组,最外层再绕一半原绕组的绕组排列形式,这样有利于减少漏感. 

绝缘安排首先要注意使用的电磁线和绝缘件的绝缘材料等级,要与磁芯和绕组允许的工作温度相匹配.等级低,满足不了耐热要求,等级过高,会增加不必要的材料成本.其次,对在圆柱形磁路上绕线的线圈,最好采用线圈骨架,既可以保证绝缘,又可以简化绕线工艺.还有,线圈最外层和最里层,高压和低压绕组之间都要加强绝缘.如果一般绝缘只垫一层绝缘薄膜,加强绝缘应垫2~3层绝缘薄膜.

4.5 组装结构 

高频电源变压器组装结构分为卧式和立式两种.如果选用平面磁芯、片式磁芯和薄膜磁芯,都采用卧式组装结构,上下表面比较大,有利于散热

或者附加散热器,高度低,有利于安装在印刷电路板上.组装结构中采用的夹件和接线端子等尽量采用标准件,以便于外协加工,降低成本.

4.6 温升校核

温升校核可以通过计算和样品测试来进行.一般通过样品试验进行温升核算的比较多一些.如果样品试验温升不超过允许温升,可以通过.但是试验温升低于允许温升15℃以上,要对绕组的电流密度和导线截面进行调整,适当增加电流密度和减少导线截面.如果样品试验温升超过允许温升,则要对绕组的电流密度和导线截面进行调整,适当减少电流密度和增加导线截面.如果增加导线截面,窗口绕不下,要增加磁芯尺寸.如果样品试验磁芯温升超过允许温升,则要增加磁芯的散热面积,加大磁芯.

5 结语

《电源技术应用》2003年第6期主编寄语中说:“科学技术的发展历程犹如登山运动,每攀登一步,便会上升到一个新的台阶,新的台阶自有新的风光”.本文作者对此深表赞同.

高频电源变压器随着工作频率的提高,设计不断发生变化,不断出现新的软磁材料,新的磁芯结构,新的导线材料和绝缘材料,新的线圈结构和组装结构等等,不断出现新的设计方法,就象登山一样,不断攀上新的台阶.

登山要有目标.登山的目标是攀上顶峰.失去目标,登山会迷路.高频电源变压器设计也有目标,设计的目标是实现设计原则,在具体使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比最好.失去目标,高频电源变压器设计也会误入歧途.

登山的道路不只一条.不管是从东西南北哪条道路攀登,只要能攀上顶峰,则该条道路就是可行的.同样,高频电源变压器的设计方法也不只一种.不管采用哪一种设计方法,只要能实现设计原则,则该种设计方法就不能说是概念错误的.

攀登山上山,放眼天外天!在登上更高的山后,会看见更大的天地,更好的风光.高频电源变压器设计发展到一个新阶段后,会设计出性能更好成本更低的产品来.让我们共同努力吧!

作者简介

徐泽玮(1936-),男,西安非晶科技股份有限公司总工程师,兼任《国际电子变压器》杂志编辑委员会主任.