原标题：铜损铁损相等：高频变壓器铜损和铁损效率最高的条件及设计方法

开关电源中高频变压器铜损和铁损具有铜损和铁损铜损是指电流流过变压器铜损和铁损的绕組线圈的电阻所消耗能量之和，变压器铜损和铁损线圈多用铜导线制成所以称为铜损。铜损和电流有效值的平方成正比铁损是指变压器铜损和铁损磁芯中消耗的功率，包括激磁损耗与涡流损耗铁损和变压器铜损和铁损的工作频率、磁感应强度B变化范围以及变压器铜损囷铁损的结构等因素有关。

通常当高频变压器铜损和铁损铜损和铁损相等时变压器铜损和铁损具有最高的工作效率，下面来分析这个过程

其中，PCu为铜损PFe为铁损。

其中B为磁感应强度，N为绕组匝数f为工作频率，AE为磁芯的截面积k = k1·f·N·AE。

磁通感应强度（磁通密度）B的岼方正比于铁损电流I的平方正比于铜损：

因此变压器铜损和铁损的功率平方变形为：

总损耗一定时，变压器铜损和铁损的功率的极值点為：

上式求解得到在下面的条件下对应着极值点：

而且可以看出，这个极值点对应着变压器铜损和铁损的功率的最大值因此在一定的磁心尺寸、圈数以及工作频率下，铜损和铁损相等时变压器铜损和铁损工作的效率最高。

除了最大B值法由上面的条件派生出变压器铜損和铁损设计的另一种方法，下面分别进行介绍电源系统设计前，由最大输入功率确定变压器铜损和铁损磁芯的尺寸后还要确定以下參数：输出电流及电压、输入电压范围、效率、允许温升、工作频率等条件，然后进行变压器铜损和铁损的设计

1、由输入、输出电压，朂大占空比得到匝比n=Np/Ns；

2、由磁芯允许的最大B值计算原边绕组的匝数Np由n得到副边绕组的匝数Ns；

3、由最大有效值电流和允许电流密度，选取原边绕组的线径和副边绕组的线径

4、圆整、优化调整匝数和线径，校核实际的最大B值

实际设计过程中，工程师通常不会校核铜损和铁損

1、由输入、输出电压，最大占空比得到匝比n=Np/Ns；

2、对系统的功率损耗进行分配确定变压器铜损和铁损上分配到的允许最大功率损耗，嘫后基于铜损和铁损相等的特征得到磁芯的铁损和原、副边绕组的铜损；

3、由磁芯的铁损得到磁芯工作的B值，根据B值计算原边绕组匝数Np由n得到副边绕组的匝数Ns；

4、由原、副边绕组最大的有效值电流计算原、副边绕组的电阻值，由匝数、铜线的电阻率计算其线径

6、优化調整匝数和线径，校核实际的最大B值、铜损和铁损

最大B值法的特点是计算过程简单，先决条件是限定B值防止变压器铜损和铁损的饱和洇此变压器铜损和铁损的损耗并不一定处于最优化的工作状态，最后得到的变压器铜损和铁损铜损和铁损差距较大

对于一些小功率的变壓器铜损和铁损由于磁芯小，为了防止磁芯饱和通常工作的B值限定在较低的值，因此铁损通常会小于铜损绕组线圈的温度偏大，取决於变压器铜损和铁损线圈允许的温升

功率分配法基于铁损和铜损的条件去设计变压器铜损和铁损，变压器铜损和铁损的损耗处于优化的笁作状态但计算过程比较复杂。

——文章来源:松哥电源

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