高频电源变压器的材料选择和结构设计

提高效率是对电源和电子设备的普遍要求。效率提高到95％以上，损耗要减少到5％以下是高频电源变压器一个重要指数。高频电源变压器损耗包括磁芯损耗（铁损）和绕组损耗（铜损）。如果变压器的外加电压不变，工作频率越低，绕组匝数越多，铜损越大。铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，随着工作频率升高而迅速增大。在某一段工作频率，有可能出现铜损和铁损相等的情况，超过这一段工作频率，铁损就大于铜损。正因为铁损是高频电源变压器损耗的主要部分，因此根据铁损选择磁芯材料是高频电源变压器设计的一个主要内容。铁损也成为评价软磁芯材料的一个主要参数。

高频电源变压器在设计制作时需要综合考虑磁芯材料，磁芯结构，磁芯参数，线圈参数，组装结构和温升校核等内容。根据高频电源变压器的设计要求，选择软磁材料本来应当是设计程序的第一项。但是，现在一般都认为高频电源变压器应当选择软磁铁氧体，是自然而然的事情。

和任何软磁磁芯材料一样，软磁铁氧体有自己的优缺点。软磁铁氧体的优点是电阻率高、交流涡流损耗小，价格便宜，易加工成各种形状的磁芯。缺点是工作磁通密度低，磁导率不高，磁致伸缩大，对温度变化比较敏感。因此，有些高频电源变压器并不适合选择软磁铁氧体。即使在适合于软磁铁氧体的工作频率范围内，也要对选择哪一类软磁铁氧体更能全面满足高频电源变压器的设计要求，

高频电源变压器设计中选择磁芯结构时考虑的因素有：降低漏磁和漏感，增加线圈散热面积，有利于屏蔽，线圈绕线容易，装配接线方便等。漏磁和漏感与磁芯结构有直接关系。如果磁芯不需要气隙，则尽可能采用封闭的环形和方框型结构磁芯，特别是工作频率高的电源变压器，因为，有一点漏感，就容易产生比较大的漏阻抗。封闭磁芯的磁通基本上集中在磁芯里面，漏磁小。同时，不论外界干扰磁场从哪个方向侵入，都在磁芯中分为两个方向通过，产生的干扰互相抵消。但是，封闭磁芯绕线困难，且环形磁芯散热要通过线圈，而且内层引出线也要穿过线圈引出，故必须加强绝缘。不封闭磁芯绕线容易，磁芯散热面大，可直接散热，引出线也容易。装线圈的磁路部分为圆柱形截面，减少平均匝长，降低损耗。

矮胖圆柱形磁芯的漏磁和漏感比瘦高圆柱形磁芯大，一个原因是胖，圆柱形大，漏磁辐射面大；另一个原因是矮，上下两磁轭距离近，容易形成漏磁通的路径。不封闭磁芯中的气隙大小和位置与漏磁和漏感有密切关系。在保证完成功能所需的气隙条件下，尽可能减少气隙尺寸。因为，气隙尺寸增大，不但增加漏磁和漏感，还减少等值磁导率，增加激磁功率，对高频电源变压器工作不利。