反激式变换器的变压器线圈涡流损耗机制分析与新型损耗模型.pdfVIP

TECHNOLOGY & APPLICATION ·技术与应用 反激式变换器的变压器线圈涡流损耗 机制分析与新型损耗模型 Mechanism Investigation and Analytical Modeling for Winding Loss of Flyback Transformer 福州大学电气工程与自动化工程学院 毛行奎、陈为 （福州市 350002） 摘 要：反激式变换器的变压器线圈涡流损耗为高频功率磁元件线圈技术一研究热点。在全面回顾已有研究基础上，应 用电磁场有限元仿真以及通过分解线圈电流深入分析了反激式变换器的变压器线圈涡流损耗机制，发现其线圈 窗口磁场兼有电感器和变压器磁场的特征。据此机制，研究了减小其线圈涡流损耗的方法，指出这些方法的有 效性取决于其线圈窗口磁场的构成，并全面评价了已有研究。通过研究其线圈窗口磁场的正交性，进一步提出 一新型的反激式变换器的变压器线圈损耗模型。有限元仿真验证了研究结果的正确性。 关键词：反激式变换器；变压器；反激变压器；线圈损耗 中图分类号：TM4 文献标识码：B 文章编号：1606-7517（2007）10-10-101 第三部分应用电磁场有限元仿真以及分解线圈电流深入研 0 引言 究了反激变压器线圈的涡流损耗机制。在此基础上，第四 反激式变换器由于具有简单的电路以及很少的器件， 部分研究了减小其线圈涡流损耗的方法,并全面评价了已有 在电源适配器等小功率开关电源中应用非常广泛。变压器 相关研究。第五部分通过研究反激变压器线圈窗口磁场的 为反激变换器关键器件之一，其分析和设计受到广泛重 正交性，进一步提出一新型的线圈损耗解析模型。 视。为减小应用于反激式变换器中的变压器线圈涡流损耗 （为便于叙述，而且由于国际业界在此问题研究中普遍把 1 已有相关研究回顾 该变压器称为“Flyback transformer”，故本文均把应用于 反激式变换器的变压器简称为反激变压器。需说明的，虽 1.1 反激式变换器及其变压器 然业界在研究此问题时，习惯上把其称为变压器，但实际 为便于后文叙述，首先简要介绍反激变换器及其变压 上，其工作特性并不同于通常意义上的理想变压器），降 器。图1-(a)为采用开气隙铁氧体磁芯的反激变压器结构 低变压器或者线圈温升，提高变换器的效率和功率密度， 图，N、N为变压器的原副边线圈。图2为反激变压器在 P S [1-10] 文献 对反激变压器线圈损耗模型、分析方法以及损耗 连续导通CCM和不连续导通DCM工作模式下线圈电流。 减小技术等进行了积极研究，取得一些成果。虽如此，但 [t，t)期间，Ui向由线圈N构成的电感储能，其电流i从i 0 1 P P P1 仍为业界的一个研究热点与难点。 增大到i，线圈Ns因二极管D1截止而没有电流流经；[t， P2 1 本文结构如下，第二部分全面回顾了已有相关研究。 t)期间，因开关管V关断，线圈N没有电流流经，电感储 2 P 2007.10 · 101 技术与应用 TECHNOLOGY & APPLICATION ·