高频开关电源变压器的设计及应用
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摘 要：文章以开关电源的应用背景和现状为出发点，对高频开关电源变压器进行了多方面的优化设计，包括磁芯损耗分析、绕组损耗分析、损耗与效率计算、分布参数的优化等，为高频开关电源设计的相关研究提供有益的借鉴。
关键词：高频；开关电源；变压器；损耗；优化设计
开关电源变压器是开关电源实现的核心技术，也是决定开头电源性能的关键部件。提高开关电源的频率是实现开关电源小型化、轻型化、平面化和智能化的重要途径。然而，我国市场上的开关电源变压器产品多以0.3 MHz以下频率为主[1]，与国外的水平还有很大的差距，严重制约了我国电子产品小型轻量化的发展进程。为此，本文对开关电源变压器的原理和优化等问题进行了深入的研究，这对我国开关电源产品的设计具有一定的参考意义。
1 国内外研究现状及技术瓶颈
1.1国内外研究动态
20世纪60年代以前，电子产品中的电源均采用线性电源，这种电源由于原理的局限，工作损耗和体积重量都很大，后来逐渐被开关调节器式的直流稳压电源所代替[2]。开关电源的集中研究始于20世纪末.开关电源当时是以脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）方式的DC/DC变换器研究走进人们的视野的。在半导体和高频磁性材料等新兴材料问世后，开关电源的频率很快又增长到了20-50 kHz的数量级。目前国外0.5-3 MHz开关电源技术已经市场化[3]。然而，我国自主研发的开关电源变压器产品仍以0.3 MHz以下频率为主，高频开关电源的研究势在必行。
1.2开关电源技术瓶颈
尽管开关电源在近年来有了跨跃式的发展，但随着其频率和功率密度的进一步提高，变压器磁芯和绕组的损耗和损耗问题也越来越严重，同时漏感和分布电容等现象也制约了开关电源的进一步发展。因此，近年来相关学者又把研究重点放到了高频变压器漏感和分布电容的计算和抑制上来，从而出现了一系列先进的软磁材料，并发展了有限元等仿真方法，使高频开关电源变压器又有了新的发展势头刚。
2 高频开关电源理论基础
2.1高频开关电源
高频开关电源（ Switching Mode Power Supply，SMPS）是一种高频电能转换装置，可以将一个位准电压通过不同的方式转换为期望的电压或电流。其核心...
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