一、开关变压器损耗类型
(一)磁滞损耗
磁滞损耗受绕组匝数与驱动方式影响,取决于工作周期中B-H曲线所扫过的面积,扫过的面积越大,磁滞损耗越大。磁滞损耗与工作频率以及最大工作磁通密度的平方成正比。降低磁滞损耗的措施有选择合适的磁心材料、降低最大工作磁通密度等。
(二)涡流损耗
当变压器工作时,磁芯中的磁力线会在与之垂直的平面上产生感应电流,这些电流形成闭合回路,导致磁芯发热和能量损耗,即涡流损耗。涡流损耗相较于磁滞损耗较小,但会随着工作频率的增加迅速增大,且与工作频率的平方成正比。
(三)铜损
铜损主要源于变压器线圈的电阻,包含直流电阻损耗和集肤效应电阻损耗。直流电阻损耗由绕组导线电阻与流过电流有效值的平方决定;集肤效应则是在强交流电磁场作用下,导线中心电流向表面流动,致使电阻增加。减少铜损的方法包括使用低电阻率导线、减少匝数等。
二、减少开关变压器损耗的方法
(一)减少铜损
选用较低的电流密度。
减少匝数,但此方法会增加磁心磁通密度进而导致铁损增加,当铜损显著高于铁损时可考虑使用,但需谨慎。
改变变压器工艺以降低绕组交流电阻。例如减小铜线直径(但不能减少总截面积)、增加初次级相邻面(会增加初次级分布电容)、减小初次级距离(会增加初次级分布电容)、线圈疏绕等方式。
调整电路工作参数以减少交流电阻。比如降低开关频率,不过这会增加磁心磁通密度导致铁损增加,当铜损明显高于铁损时可考虑使用,但需谨慎。
使用低电阻率的导线。
(二)减少铁损
更换为功耗参数更优的磁心材料,例如用TDK的PC50材料替换PC40材料。
降低磁通密度,但会增加线圈匝数从而导致铜损增大,需谨慎使用。
调整电路参数,例如降低开关频率,但同时会增加磁通密度,必要时可结合绕组匝数调整。
合理进行热设计,利用磁心材料温度与损耗曲线中的谷值。
(三)综合方法
根据具体的散热条件,合理分配铜损和铁损的比例。
合理设计磁心的磁通密度和工作频率,使磁心处于最佳的FB组合状态工作。
三、开关变压器损耗计算
开关变压器的损耗主要包含铜损和铁损。铜损由变压器线圈的电阻引起;

铁损是由于磁场变化导致,分为磁滞损耗和涡流损耗两部分。


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铁损是由于磁场变化导致,分为磁滞损耗和涡流损耗两部分。


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