變壓器的設(shè)計(jì)過(guò)程包括五個(gè)步驟：①確定原副邊匝數(shù)比；②確定原副邊匝數(shù)；③確定繞組的導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑；
④確定繞組的導(dǎo)線(xiàn)股數(shù)；⑤核算窗口面積。
(1)原副邊變比
為了提高高頻變壓器的利用率，減小開(kāi)關(guān)管的電流，降低輸出整流二極管的反向電壓，減小損耗和降低成本，高頻變壓器的原副邊變比應(yīng)盡量大一些。
為了在任意輸入電壓時(shí)能夠得到所要求的電壓，變壓器的變比應(yīng)按最低輸入電壓 選擇。選擇副邊的最大占空比為 ，則可計(jì)算出副邊電壓最小值為： ，式中， 為輸出電壓最大值， 為輸出整流二極管的通態(tài)壓降， 為濾波電感上的直流壓降。原副邊的變比為： 。
(2)確定原邊和副邊的匝數(shù)
首先選擇磁芯。為了減小鐵損，根據(jù)開(kāi)關(guān)頻率 ，參考磁芯材料手冊(cè)，可確定最高工作磁密 、磁芯的有效導(dǎo)磁截面積 、窗口面積 。則變壓器副邊匝數(shù)為： 。根據(jù)副邊匝數(shù)和變比，可計(jì)算原邊匝數(shù)為： 。
(3)確定繞組的導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑
在選用導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑時(shí)，要考慮導(dǎo)線(xiàn)的集膚效應(yīng)。所謂集膚效應(yīng)，是指當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中流過(guò)交流電流時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)橫截面上的電流分布不均勻，中間部分電流密度小，邊緣部分電流密度大，使導(dǎo)線(xiàn)的有效導(dǎo)電面積減小，電阻增加。在工頻條件下，集膚效應(yīng)影響較小，而在高頻時(shí)影響較大。導(dǎo)線(xiàn)有效導(dǎo)電面積的減小一般采用穿透深度 來(lái)表示。所謂穿透深度，是指電流密度下降到導(dǎo)線(xiàn)表面電流密度的0.368(即： )時(shí)的徑向深度。 ，式中， ， 為導(dǎo)線(xiàn)的磁導(dǎo)率，銅的相對(duì)磁導(dǎo)率為 ，即：銅的磁導(dǎo)率為真空中的磁導(dǎo)率 ， 為導(dǎo)線(xiàn)的電導(dǎo)率，銅的電導(dǎo)率為 。
為了有效地利用導(dǎo)線(xiàn)，減小集膚效應(yīng)的影響，一般要求導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)徑小于兩倍的穿透深度，即 。如果要求繞組的線(xiàn)徑大于由穿透深度所決定的最大線(xiàn)徑時(shí)，可采用小線(xiàn)徑的導(dǎo)線(xiàn)多股并繞或采用扁而寬的銅皮來(lái)繞制，銅皮的厚度要小于兩倍的穿透深度。
(4)確定繞組的導(dǎo)線(xiàn)股數(shù)
繞組的導(dǎo)線(xiàn)股數(shù)決定于繞組中流過(guò)的最大有效值電流和導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑。在考慮集膚效應(yīng)確定導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)徑后，我們來(lái)計(jì)算繞組中流過(guò)的最大有效值電流。
原邊繞組的導(dǎo)線(xiàn)股數(shù)：變壓器原邊電流有效值最大值 ，那么原邊繞組的導(dǎo)線(xiàn)股數(shù) （式中，J為導(dǎo)線(xiàn)的電流密度，一般取J=3～5 , 為每根導(dǎo)線(xiàn)的導(dǎo)電面積。）。
副邊繞組的導(dǎo)電股數(shù)：①全橋方式：變壓器只有一個(gè)副邊繞組，根據(jù)變壓器原副邊電流關(guān)系，副邊的電流有效值最大值為： ；②半波方式：變壓器有兩個(gè)副邊繞組，每個(gè)負(fù)載繞組分別提供半個(gè)周期的負(fù)載電流，因此其有效值為 （ 為輸出電流最大值）。因此副邊繞組的導(dǎo)線(xiàn)股數(shù)為
(5)核算窗口面積
在計(jì)算出變壓器的原副邊匝數(shù)、導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑及股數(shù)后，必須核算磁芯的窗口面積 是否能夠繞得下或是否窗口過(guò)大。如果窗口面積太小，說(shuō)明磁芯太小，要選擇大一點(diǎn)的磁芯；如果窗口面積過(guò)大，說(shuō)明磁芯太大，可選擇小一些的磁芯。重新選擇磁芯后，再重新計(jì)算，直到所選磁芯基本合適為止。 |
