【经验】TT Electronics用于DC-DC转换的高隔离电压反激变压器设计思路

时间： 2019-01-08 来源：TT Electronics

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TT Electronics推出的HA00-10043ALFTR、HA00-14013LFTR是用于DC-DC转换的反激式隔离变压器，在初级和次级绕组之间具有高隔离电压。变压器的设计基本准则之一是选择具有合适特性的核心材料，每一种核心材料都会影响成本、尺寸、频率特性和效率，此外还应该考虑变压器的体积和重量，因为小型化是当前电子产品的一个目标，最后，成本也是一个重要考虑因素。

图1 HA00-10043ALFTR/HA00-14013LFTR原理图

变压器效率，调节和散热都是相互关联的，变压器的最小尺寸基本上由温升限制或允许的电压调节决定。变压器铁芯的功率处理能力与WaAc（铁芯窗口面积和磁芯截面积的乘积）有关，WaAc越大，能够处理的功率就越大。在开始设计之前，TT电子公司的工程师就确定了这些标准。下列准则也是设计磁性元件时的重要参数。

1、电感——电流的磁通量

2、直流偏置电感——磁性元件电压产生的直流电流电感。

3、漏电感——由于耦合不良而导致的电感损失，也被认为是电路损耗，因为该应用需要良好的耦合。

4、饱和度或额定电流——电感降低30%的电流水平。

5、加热电流——磁性元件温度升高40摄氏度（某些产品为50摄氏度）的电流水平。

6、直流电阻——电感线圈中导线的电阻。

为了获得所需要的整体电源效率，变压器损耗有时候会直接受到限制，绕组中心的铁芯表面最大热点温升限制了变压器损耗，此时温升（°C）等于热阻（°C/瓦）倍数乘以功率损耗（瓦特）。如上所述，应用中适当的铁芯尺寸是能够满足需求功率的最小铁芯，并且在变压器温升或电源效率方面的损耗是可接受的。在消费类或工业应用中，变压器温度升高40-50°C是可以接受的，使内部温度最高达到100°C。但是，TT Electronics使用各种铁芯几何结构来实现更低的温升并降低损耗，从而提高电源效率。

温升不仅取决于变压器损耗，还取决于从外部环境到中心热点的热阻（°C/Watt）。热阻是一个关键参数，但很难以合理的精度来定义。它有两个主要部件，热源（铁芯和绕组）和变压器表面之间的内部热阻，以及从表面到外部环境的外部热阻。内部热阻很大程度上取决于物理结构。由于热源分布在整个变压器中，所以它很难量化，它与从表面到内部热点的内阻并不相关，因为在该点实际产生的热量很少。绕组内产生的热量分布在表面和内部铁芯之间。尽管铜的热阻非常低，但电气绝缘和空隙会增加绕组内的热阻。在最后，必须在变压器中部附近的热点处使用热电偶进行操作检查，并将变压器安装在电源原型或评估板中。变压器的损耗应在最坏的情况下进行检查，即电力供应预计将长时间运行，而不是在瞬态条件下。

磁性材料本身具有较高的电阻率，这有利于它们在高频应用中的使用，从而产生较低的涡流损耗。然而，它们的磁导率通常较低，导致更大的磁化电流，这必须在终端客户的电路板设计中使用缓冲和箝位电路处理。铁芯尺寸可以通过许多方法来确定，大多数是通过将铁芯的截面积乘以可用于绕组的窗口面积而获得的“面积乘积”变化，然而，在估计合适的铁芯尺寸方面有很多变量。此外，铁芯的功率处理能力并不与面积乘积或铁芯体积成线性关系。

TT Electronics经AEC-Q200认证的HA00-10043ALFTR/HA00-14013LFTR高压隔离变压器与其他竞争解决方案相比，其饱和能力提高10%，漏电感提高22%，并且通过其现场应用工程师，TT Electronics可以进一步帮助客户选择适合高应力环境的材料。由于具有更好的漏电感特性和更高的饱和能力，使用这些变压器的应用将缩短上市时间，并具有更快的设计和开发周转时间。

图2偏置电感

多年来，TT Electronics一直是汽车变压器、电感等汽车用磁性元件的供应商。因此，客户知道我们有能力提供质量和可靠性世界一流的磁性元件，可以在任何环境条件下在不同的应力下使用

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