高频开关电源磁性元件的优化设计方案介绍

引言

　　在电力直流系统中，由于普遍采用高频模块，对于高频模块的设计是功率越来越大，而体积却是越来越小，这就对其设计提出了一个关键的问题，那就是如何解决磁性元件的损耗及发热问题。

　　高频开关电源中大量使用各种各样的磁性元件，如输入/输出共模电感，功率变压器，饱和电感以及各种差模电感。各种磁性元器件对磁性材料的要求各不相同，如差模电感希望μ值适中，但线性度好，不易饱和;共模电感则希望μ值要高，频带宽;功率变压器则希望μ值要适中，温度稳定好，剩磁小，损耗低等。在非晶材料出现以前，共模电感主要采用高μ值(6K～10K)Mn-Zn合金，差模电感多采用铁粉芯或开气隙铁氧体材料，变压器则采用铁氧体材料等。这些材料应用技术成熟，种类也很丰富，并有各种各样的产品形状供选择。随着非晶材料的出现和技术不断成熟，在开关电源设计中，非晶材料表现出许多其它材料无法比拟的优点。几种常用磁性材料基本性能比较如表l。

　　1 主变压器的设计

　　对于高频开关电源的主要发热元件，主变压器的设计尤其重要，其尺寸的大小和材料的选择更是重要。

　　1)主变压器的磁芯必须具备以下几个特点

　　(1)低损耗;

　　(2)高的饱和磁感应强度且温度系数小;

　　(3)宽工作温度范围;

　　(4)μ值随B值变化小;

　　(5)与所选用功率器件开关速度相应的频响。

　　早前高频变压器一般选用铁氧体磁芯，下面对VITROPERM500F铁基超微晶磁芯与德国西门子公司生产的N67系列铁氧体磁芯的性能进行较，见图l。