高頻開關電源磁性元件的優化設計方案介紹

引言

　　在電力直流系統中，由于普遍采用高頻模塊，對于高頻模塊的設計是功率越來越大，而體積卻是越來越小，這就對其設計提出了一個關鍵的問題，那就是如何解決磁性元件的損耗及發熱問題。

　　高頻開關電源中大量使用各種各樣的磁性元件，如輸入/輸出共模電感，功率變壓器，飽和電感以及各種差模電感。各種磁性元器件對磁性材料的要求各不相同，如差模電感希望μ值適中，但線性度好，不易飽和;共模電感則希望μ值要高，頻帶寬;功率變壓器則希望μ值要適中，溫度穩定好，剩磁小，損耗低等。在非晶材料出現以前，共模電感主要采用高μ值(6K～10K)Mn-Zn合金，差模電感多采用鐵粉芯或開氣隙鐵氧體材料，變壓器則采用鐵氧體材料等。這些材料應用技術成熟，種類也很豐富，并有各種各樣的產品形狀供選擇。隨著非晶材料的出現和技術不斷成熟，在開關電源設計中，非晶材料表現出許多其它材料無法比擬的優點。幾種常用磁性材料基本性能比較如表l。

　　1 主變壓器的設計

　　對于高頻開關電源的主要發熱元件，主變壓器的設計尤其重要，其尺寸的大小和材料的選擇更是重要。

　　1)主變壓器的磁芯必須具備以下幾個特點

　　(1)低損耗;

　　(2)高的飽和磁感應強度且溫度系數小;

　　(3)寬工作溫度范圍;

　　(4)μ值隨B值變化小;

　　(5)與所選用功率器件開關速度相應的頻響。

　　早前高頻變壓器一般選用鐵氧體磁芯，下面對VITROPERM500F鐵基超微晶磁芯與德國西門子公司生產的N67系列鐵氧體磁芯的性能進行較，見圖l。