电源厂家介绍50W高频开关电源的优化设计

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电源厂家介绍50W高频开关电源的优化设计

近年来我国经济的飞速发展壮大，我国电力领域也在持续的发展壮大。近年来我国环保意识的提高，倡导节能环保社会，老百姓对高效率、低功耗的稳压电源的需求越来越多，安全稳定的工作更加是老百姓对其的主要需求。
1高频开关电源基本原理
1.1高频开关电源概念
一般情况下，高频开关电源主要有两种，即DC/DC和AC/DC。在这当中，前面一种早已模块化，其生产工艺与制作技术时至今日在国内、国外都趋向愈发规范、完善，也取得了广大消费者的较好口碑。
DC/DC变换器即把固定直流电压有效转变成可变直流电压，一般运用在开关电源，许多情况下都要求输入和输出间完成电隔离，这就一定要采用变压器完成隔离，称之为隔离变压器。
这类变压器是把直流的电流或电压转化成高频的电流或电压，在完成科学升降后，再利用整流平滑滤波转化成直流的电流或电压。
1.2工作原理
高频开关电源中的AC/DC变换，属于把交流转化成直流的一个过程，其功率可以是双向的流向，功率流从负载回到电源的，称之为有源逆变；功率流从电源出发至负载的，称之为整流。在具体工作过程中，AC/DC需要利用滤波和整流，因此需要大体积滤波容器。此外，因为受制于有关安全标准，采用的交流电理应严格按照有关的安全标准，这使AC/DC的电源体积小型化极难实现；另一方面，受制于内部的大电流开关动作和高压、高频等，致使电磁兼容难度有所增加，这要求内部的高密度安装电路有关制作一定具有高标准。对于上述情况，只有对电源系统充分优化，才可以有效将工作效率及设计标准和要求提高。
2高频开关电源的制作
2.1开关电源构成
在具体的工作过程中，AC/DC的开关电源有两大主要组成部分，即控制电路和主电路。在这当中，控制电路主要有辅助电源电路、控制电路、保护动作电路和检测电路等，且关键的部分是DC/DC变换器；主电路主要有输出整流滤波电路、输入EMI滤波电路、DC/DC变换器和输入整流滤波电路等。
2.2高频变压器
开关电源主要的核心即变压器，因此，变压器的品质是否良好将对开关电源整体性能造成直接影响，特别对高频开关电源，变压器将会遭受许多因素干扰。因此，在制作高频开关电源的过程中，重点在于制作高频变压器。
2.3铁氧体和磁芯
一般情况下，开关电源常用的软磁材料包括硅钢片、非晶态合金、铁粉芯、铁氧体和恒导合金等，在这当中最常见的是铁氧体。
（1）最多见的铁氧体，属于黑色或者深灰色的一种陶瓷类型材料，其拥有较好的化学稳定性，材质脆、硬。当中运用较多的主要是镍锌和锰锌这两种组合，通常会将其它金属加入上述组合中，以便于使磁特点符合标准。工作人员可以把铁氧体做为形状符合需求的磁芯，并根据原材料的差异配制，获得差异性能，例如剩磁特点、电阻率、居里温度、磁感应强度的温度特点、起始磁导率、损耗的温度特点和饱和磁感应强度等。
（2）通常情况下，开关电源变压器的磁芯主要为磁导率和电阻率较高、矫顽力较低且用于低磁场的软磁材料。
①磁导率较高，可以在对线圈匝数进行确定时，较小激磁电流的通过便可以使之具备的磁感应强度较大，这样一来，线圈承受外加电压可以比较高，这在输出定功率时，可以使磁芯的体积变小。②电阻率较高，涡流和铁耗就小。③较低的矫顽力，也可以减少铁耗。
2.4磁芯磁滞损耗
2.4.1相关定义
外磁场在作用于磁性材料时，会有和外磁场的方向差距较小的部分磁畴出现“弹性转动”现象，在去掉外磁场时，这部分磁畴可以恢复到原本方向；与此同时，另一部分的磁畴在对磁畴壁摩擦进行充分克服后，会出现“刚性转动”的现象，在去掉外磁场时，这部分磁畴依然维持磁化的方向。这便导致在磁化过程中，会有两种能量被送至磁场，当中前者将会转化成势能，后者转换成克服摩擦，致使磁芯逐渐发热直至被消耗掉，即磁滞损耗。
2.4.2剩余的损耗
（1）这类损耗主要指由磁性滯后或者磁化弛豫等效应所引起的一种损耗，即总损耗减去涡流损耗和磁滞损耗后剩余的损耗。在具体的磁性发生过程中，磁化的状态并不是受到磁化强度发生变化后，立刻变化至自身最终的状态，而是需要适当的变化时间，而这种时间差异便会造成剩余损耗。当中，铁氧体造成的剩余损耗主要有尺寸共振损耗、自旋共振损耗和顺德壁共振损耗等。
（2）在达到数百kHz的高频磁芯中，剩余损耗和涡流损耗比磁滞损耗大；在低频中，磁芯损耗几乎都属于磁滞损耗。
2.5变压器的线圈绕组
（1）在设计变压器时，不仅要注意设计其磁芯，也应该注意其绕组设计。磁芯和绕组综合的特点组成了磁性器件整体特点。在低频时，变压器受到寄生参数如漏感的干扰和激磁电感较小，其线圈设计的依据，主要是根据线圈直流电阻引起的允许损耗。
（2）对于高频开关电源，设计高频磁性元件的主要凭证依旧是损耗。在增加频率的过程中，高频电流将会在线圈内引发极强的“高频效应”，与此同时，电容以及寄生电感也会对开关电源电路的整体性能产生极强的影响，从而产生电磁干扰、产生电压尖峰以及寄生振荡等，极大地降低了效率。所以，必须科学地确定导线直径与类型、绕组匝数与结构、绕制的方式及其安装的方式。
3结语

本文介绍了高频开关电源的优化设计。其中主电路部分在高频开关电源中占据着重要地位，控制电路部分的神经系统决定了其功能是否可以充分发挥，而整个系统性能又会取决于控制电路部分的整体设计效果。所以，应该十分注重主电路的设计。与普通的高频变压器不同，用于高频谐振电源的高频变压器的频率更高、功率更大，电压的等级也会更高，所以在高频变压器发热以及绝缘体设计的方面提出了更高的要求，这些方面都是值得注意的。

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| 发布时间：2020.12.18 来源：

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