高頻變壓器是單片開關(guān)電源的核心部件。
高頻變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件,當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí),鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通,使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓(或電流)。高頻變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈,其余的繞組叫次級(jí)線圈。
單片開關(guān)電源集成電路具有高集成度、高性價(jià)比、最簡(jiǎn)外圍電路、最佳性能指標(biāo)等優(yōu)點(diǎn),能構(gòu)成高效率無工頻變壓器的隔離式開關(guān)電源。在1994~2001年,國(guó)際上陸續(xù)推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多種系列的單片開關(guān)電源產(chǎn)品,現(xiàn)已成為開發(fā)中、小功率開關(guān)電源、精密開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。
高頻變壓器是開關(guān)電源中進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存與傳輸?shù)闹匾考?,單片開關(guān)電源中高頻變壓器性能的優(yōu)劣,不僅對(duì)電源效率有較大的影響,而且直接關(guān)系到電源的其它技術(shù)指標(biāo)和電磁兼容性(EMC)。為此,一個(gè)高效率高頻變壓器應(yīng)具備直流損耗和交流損耗低、漏感小、繞組本身的分布電容及各繞組之間的耦合電容要小等條件。
高頻變壓器的直流損耗是由線圈的銅損耗造成的。為提高效率,應(yīng)盡量選擇較粗的導(dǎo)線,并取電流密度J=4~10A/mm2。高頻變壓器的交流損耗是由高頻電流的趨膚效應(yīng)以及磁芯的損耗引起的。高頻電流通過導(dǎo)線時(shí)總是趨向于從表面流過,這會(huì)使導(dǎo)線的有效流通面積減小,并使導(dǎo)線的交流等效阻抗遠(yuǎn)高于銅電阻。
高頻電流對(duì)導(dǎo)體的穿透能力與開關(guān)頻率的平方根成反比,為減小交流銅阻抗,導(dǎo)線半徑不得超過高頻電流可達(dá)深度的2倍。