保护电路电
5.5 磁性器件的设计
设计当中涉及的磁性器件比较多，包括：主变压器（1 个）、输入电感（1 个）、
驱动变压器（2 个）、电流传感器（1 个）。磁性器件的设计就显得尤为重要，最常 用的方法有两种。第一种是先求出磁芯窗口面积 Aw与磁芯有效面积 Ae的乘积 AP
（AP=Aw
Ae），称磁芯面积乘积。根据 AP 值，查表找出所需磁性材料之标号；第 二种是先求出几何参数，查表找出磁芯编号，再进行设计。前者称之 AP 法，后者 称为 Kg 法。在此采用面积乘积（AP）法[8][9]来设计此高频变压器，要确定变压器铁芯型号 或尺寸就是要计算铁芯的截面积和窗口面积。首先，要确定变压器铁芯的截面积：
1 1
n B
T Ae V on
（5.2）
式中 V ——为双向矩形脉冲电压幅值，V1
B
——为所选定铁芯的工作磁密的变化量，T T ——为一个周期内的双向电压的脉宽，sonn ——为变压器原边绕组匝数1
式（5.2）说明，对于某一型号的铁芯，当外加电压V 与脉冲宽度1 T 的乘积一on 定时，在选定铁芯工作磁密的变化量
B
（等于2Bm或BmBr）及原边绕组匝数n1 后，变压器铁芯的截面积A 就可以确定了。e其次，要能使得铁芯窗口绕下变压器的全部绕组，即必须使各绕组截面积之 和小于铁芯的窗口面积A 。设高、低压绕组侧的导体截面积分别为w S 和1 S ，则有：2
Aw
S n S
n1 1 2 2 ， 1 1 2 2 1
w
u A
S n S
K n （5.3）
即只有使高、低压侧绕组截面积之和小于铁芯的窗口面积，才能使得铁芯窗 口绕得下全部绕组。另外，要将各绕组间及各绕组的每匝导体相互绝缘，需要有 相应的绝缘材料，这些绝缘材料也要占有一定的窗口面积，所以式（5.3）中的Ku 要小于1，K 称为铁芯窗口利用系数。u
变压器绕组的导体截面积
S
为：J
S I
（5.4）式（5.4）中，
I
为流过对应绕组的有效电流值，J
为该绕组的允许电流密度。设各绕组允许的电流密度相同，均为
J
，则可将上式改写为：J K
S n S A n
u w
2 2 1
1
（5.5）
由式（5.2）和（5.5）可得：
J
大的激磁电流就能有较高的磁感应强度，线圈就能承受较高的外加电压，因此输 出一定功率要求下，可减小磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞回环面积小，则铁损 也小。高的电阻率则使得涡流小，铁损小。
铁氧体软磁材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，尤其适合高频下使用，
并且价格便宜，故本变换器中的高频变压器使用铁氧体材料的磁芯。EE 型铁芯尺 寸如图 5.8 所示。
图 5.8 EE 型铁芯尺寸
Fig 5.8 Dimension of magnetic core for EE
在设计开关电源变压器时，还须考虑开关频率、铁芯工作磁感应强度、铁芯损 耗以及工作温度。铁芯损耗和绕组铜耗都会使变压器温度升高。为了限制温升，
设计时要限制铁芯工作磁感应强度。