大容量高频变压器绕组损耗的计算与分析

应用有限元法对铜箔式10kW大容量高频变压器损耗进行分析,对不同绕组结构的变压器进行了损耗分析,得到了绕组交叉换位技术可减少大容量高频变压器损耗的结论,最后样机实验数据提供了有力的证明。利用绕组交叉换位技术设计开发的20kHz、10kW变压器效率最高可达99%。     

集肤和邻近效应对平面磁元件绕组影响的分析

提高磁性元件的工作频率，可以减少磁性元件的体积。但是随着工作频率的提高，集肤和邻近效应使绕组的损耗增加。本文基于磁性元件绕组的一维模型，对平面磁性元件绕组中的涡流效应进行了分析。利用一维条件下，集肤和邻近效应的正交性，得出了集肤和邻近效应各自产生的损耗随绕组厚度和频率的变化趋势。指出简单地把厚绕组分割为薄绕组的并联不能减少绕组的损耗。并分析了利用原副边绕组交叉换位技术减少变压器绕组损耗的原理。通过有限元分析软件和实验证实了分析结果的正确性和有效性。     

集肤和邻近效应对平面磁性元件绕组损耗影响的分析

提高磁性元件的工作频率，可以减少磁性元件的大小。但是随着工作频率的提高，集肤和邻近效应使绕组的损耗增加。文中基于磁性元件绕组的一维模型，对平面磁性元件绕组中的涡流效应进行分析。利用一维条件下，集肤和邻近效应的正交性，得出了集肤和邻近效应各自产生的损耗随绕组厚度和频率的变化趋势，指出简单地把厚绕组分割为薄绕组的并联不能减少绕组的损耗；同时分析利用原副边绕组交叉换位技术减少变压器绕组损耗的原理。通过有限元分析软件和实验证实分析结果的正确性和有效性。     

高频平面变压器绕组损耗分析及参数优化设计

本文针对高频电源变换技术的需求,分析了高频工作条件下,铜箔绕组的交流阻抗、结构参数、绕制方式对平面变压器损耗的影响,研究了并联绕组结构的损耗特征及影响因素。根据研究和仿真分析结果,提出了高频工作条件下,几种低损耗平面变压器绕组的结构优化设计方案,并进行了Maxwell 3D仿真对比分析。还完成了高频平面变压器样机研制,最后进行了变压器的参数测试及分析,和相应的电源变换模块带载试验,得到了效率最高、温升最低及变化最平稳的平面变压器绕组设计方案,结果表明并联绕组交叉结构能够减小变压器高频损耗、降低温升、提高效率。     

基于有限元法的高频变压器漏电感和绕组损耗计算与分析

高频变压器绕组结构和排布方式对漏电感与绕组损耗的影响很大,明确不同绕组结构和排布方式对漏电感和绕组损耗的影响,对于高频变压器大规模优化设计至关重要。基于有限元分析方法,本文研究了无交叉换位、部分交叉换位和完全交叉换位方式,以及绕组层数对宽频区间内漏电感、绕组损耗的影响规律。结果表明,导体内高频涡流效应造成漏电感和交流电阻存在频变特性;交叉换位程度越高,漏电感和绕组损耗的降低越明显;控制绕组总匝数保持不变的情况下,降低绕组层数可以显著降低漏电感和绕组损耗。最后提出了高频变压器漏电感和绕组损耗的控制方法,该方法对于高频变压器的优化设计具有一定的指导意义。     

基于ANSYS仿真的绕组交叉换位对高频变压器损耗的影响分析

为了探究绕组交叉换位对高频变压器绕组损耗的影响,基于高频变压器样机模型,利用ANSYS有限元软件建立了高频变压器的仿真模型,并考虑了高频下绕组的集肤和临近效应的影响,然后对比分析了绕组交叉换位前后磁心窗口内的磁感应强度、绕组电流密度分布以及绕组损耗的变化规律,得出了绕组交叉换位可以有效降低绕组损耗的结果。同时也说明了利用ANSYS软件分析高频变压器模型损耗的合理性和有效性,为高频变压器的优化设计提供了有效技术支持。     

平面变压器绕组损耗改进二维混合计算方法EI北大核心CSCD

高频下绕组损耗的快速计算方法对平面变压器精细化设计和优化有着至关重要的作用。对于垂直方向与水平方向同时存在交叉换位结构的平面变压器,其绕组损耗无法通过一维解析模型计算得到。为解决这一适用性问题,该文提出一种改进二维混合计算模型,从涡流场求解角度对绕组损耗进行计算。该模型将高度方向磁场强度考虑在内,在磁准静态假设以及二维假设基础上,以电流密度与磁场强度为变量对电磁场边值问题进行完全表述,并通过矩量法将电磁场边值问题转化为线性方程组求解问题。通过该文方法所建立线性方程组系数矩阵具有阶数较低,且不随剖分节点、单元数增加而增加的优点,达到确保一定计算精度的前提下有效节约计算成本的目标。搭建原副边匝数比为2:2的交叉结构平面变压器实验模型,对该文方法的有效性进行验证。     

绕组交叉换位对高频变压器参数的影响

交叉换位技术广泛应用于高频变压器绕组设计。本文从电磁场能量的角度出发,分析了交叉换位对变压器绕组交流电阻和漏感等参数的影响。推导出了只与线圈尺寸、原副边相对位置及电流变比等结构参数有关的KR、KL等系数来表征线圈交流电阻和漏感随交叉换位技术的变化情况。实例计算结果证实线圈交流电阻、漏感的变化分别与KR、KL呈线性关系,表明这两个指标可以反映出绕组交流电阻和漏感的变化规律。     

连续式绕组环流损耗的计算

连续式绕组环流损耗的计算董素同（保定天威集团有限公司,保定０７１０５６）图１连续式绕组等效换位对于多根导线并绕的连续式绕组,虽然相邻线饼之间都要进行一次标准换位,但其换位效果与只在绕组中部进行一次标准换位相同,即连续式绕组等效换位如图１所示（以６根导...     

平面电感绕组损耗优化措施与仿真验证

高频平面电感绕组损耗包括受集肤效应及邻近效应影响的交流导通损耗和扩散磁通产生的涡流损耗。通过有限元仿真软件建立平面电感模型,直观快速地得到平面电感绕组损耗分布情况。采用绕组避让、分布气隙、外侧壁三种方法减小绕组损耗,其中绕组避让存在避让最优长度,对短气隙电感降损效果明显;分布气隙通过抑制扩散磁通的影响范围减小绕组损耗,但分布气隙数量与绕组损耗的减少量存在边际效应;平面电感中PCB各层通过侧壁沉铜连接,优良的侧壁设计可以避免增加额外的绕组损耗。     

高频开关电源单端反激变压器的原理与设计方法

针对小功率电源的设计,详细介绍了单端反激变压器中连续电流模式(ContinuousCurrentMode,CCM)和断续电流模式(DiscontinuousCurrentMode,DCM)下变压器的工作原理,论述了采用面积乘积法(AwAe)设计反激式主功率变压器的方法。     

一种可切换工作模式的反激开关电源

反激变换器存在电感电流连续模式（CCM）和断续模式（DCM）两种工作状态。通常选取处于CCM与DCM的临界状态作为工作点,设计反激开关电源的补偿回路。该折衷方案虽能兼顾两种工作模式,但存在带宽较小、动态响应差的问题,且在轻载情况下尤为突出。针对该问题设计了一种可切换工作模式的反激开关电源,对CCM和DCM模式分别设计环路补偿网络,通过变压器原边电流判断负载情况,进而切换补偿网络,实现电源工作模式的切换。设计了输出功率120 W的反激开关电源样机,进行仿真和样机性能测试,试验结果表明,电源不仅能根据负载情况切换工作模式,而且轻载时具有很好的动态响应,验证了该方案的有效性,与预期设计结果相符。     

反激式变换器的变压器线圈涡流损耗机制分析与新型损耗模型

反激变换器的变压器线圈涡流损耗为高频功率磁元件线圈技术的研究热点之一。在已有研究基础上,应用电磁场有限元仿真以及通过分解线圈电流分析了反激变换器的变压器线圈涡流损耗机制,发现其线圈窗口磁场兼有电感器和变压器磁场的特征。据此机制,研究了减小其线圈涡流损耗的方法,指出该方法的有效性取决于线圈窗口磁场的构成。通过研究其线圈窗口磁场的正交性,进一步提出一种新型反激变换器的变压器线圈损耗解析模型。有限元数值仿真验证了研究结果的正确性。     

多通道交错并联反激变换器磁集成技术研究

采用谐波分解方法揭示了电压调整模块电感耦合带来通道电流谐波消除的内在机理。在反激变换器中,交流线圈损耗可由变压器分量损耗和电感器分量损耗2部分组成。在中小功率场合,变压器的电流纹波较大,电感器分量带来严重的气隙扩散磁通效应往往成为线圈涡流损耗的主要因素,因此,结合多通道耦合电感技术和反激变压器的线圈损耗特点,提出多通道交错并联反激变换器磁集成技术,以减小电流纹波,改善线圈的电感器分量损耗和磁芯损耗,并通过理论分析和实验加以证明。     

具有电压负反馈绕组的新型反激式单级功率因数校正变换器

提出一种具有电压负反馈绕组的新型反激式单级PFC变换拓扑。电压负反馈绕组的引入能够抑制中间储能电容电压,减小开关管的电压电流应力,解决了DCM PFC+ CCM DC/DC模式下轻载时,中间电容电压过高的问题,并且一部分输入功率将通过负反馈绕组直接传向负载,提高了变换器的效率。通过对电路工作模态和稳态的分析,可以得出该变换拓扑不仅具有较好的功率因数校正能力,还具有开关管电压应力低、效率高等优点。实验结果证明了该变换拓扑的优越性。     

两路输出连续电流模式反激变压器设计

本文根据视在功率揭示变压器初级励磁电流初值、终值之比自动平衡在1/3的原理。利用初级、次级安匝平衡和次级各绕组能量占总传输能量的比,确定次级各绕组反激期间电流初值和终值。本文重点讨论CCM模式变压器的设计。     

反激变压器传导共模EMI特性分析

为了研究反激变压器传导共模EMI特性的问题,在分析反激电源传导共模噪声传输机理基础上,提出了变压器可视为共模滤波器的新观点。通过理论分析变压器的容性效应,明确了影响变压器共模噪声抑制能力的关键因素,优化设计变压器绕组结构,改变原副边绕组间的容性分布参数,可改善变压器的传导共模EMI特性。最后,通过一台反激电源样机进行了实验验证,实验结果表明优化变压器绕制方式或连接方式,可有效抑制电路的共模噪声。     

反激式变换器的能量传输与电路状态分析

结合能量传输和电路分析方法,详细分析了反激式变换器在电压电流不连续模式(DCM)和电压电流连续模式(CCM)下的能量与电路状态以及影响输出功率的因素.研究分析表明,工作于CCM模式下的变换器存在能量反馈特性,在一定程度上影响变换器的电路参数.DCM和CCM模式下通过减小变压器的初级电感量或降低开关频率,可以获得较人的电感储能使输出功率增加.试验测量结果证明上述分析是正确的.     

Two‐switch flyback PWM DC‐DC converter in continuous‐conduction mode

The two‐switch flyback DC‐DC converter is an extended version of the conventional single‐switch flyback converter. An additional switch and two clamping diodes serve as a simple, but an effective way to limit the switch overvoltages, which occur in the conventional single‐switch flyback converter due to the ringing of the resonant circuit formed by the transformer leakage inductance and the transistor output capacitance. The clamping diodes in the two‐switch flyback topology clamp the maximum voltage across each switch equal to the DC input voltage. This paper presents a detailed steady‐state analysis and design procedure of the diode‐clamped two‐switch flyback converter operated in continuous‐conduction mode (CCM). The power loss in each component of the two‐switch flyback converter is compared with those of the single‐switch flyback converters with and without RCD clamp, and is presented in a tabular form. The two‐switch flyback converter was bread‐boarded to validate the theoretical analysis. Experimental results from a 10 V/30 W, 100 kHz laboratory prototype verified that the maximum switch voltage is limited to the DC input voltage. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

反激变换器共模传导EMI噪声抑制的研究

对反激式变换器的原、副边共模传导EMI噪声特点进行了分析,总结了共模传导噪声模型并详细介绍了干扰源、传输通道对共模传导噪声的影响。建模分析了变压器绕组分布电容与共模传导等效电容之间的关系,针对原、副边共模噪声的特点,提出通过调整变压器绕组层间距离来控制共模传导路径阻抗特性的新方法,实现原、副边共模电流的抵消,从而更好地抑制共模传导噪声。并以一台40W的反激式电源为实验平台,用实验方法验证了该方案的可行性。