内容概要：本文详细介绍了使用COMSOL进行变压器磁致伸缩引发的振动噪声的多物理场仿真过程。主要内容涵盖变压器的电路磁场分布仿真、磁致伸缩引起的振动数据分析、受力分布研究以及噪声分布模拟。通过具体代码示例，阐述了如何设置绕组电流激励、定义磁致伸缩系数、计算受力情况并模拟噪声传播。仿真结果显示，铁芯的某些部位因磁致伸缩效应显著且结构刚度较弱，振幅较大；铁芯边缘和绕组端部受力较大；噪声强度在靠近变压器区域较高，随距离增加而衰减。这些结果有助于优化变压器设计，减少振动噪声。 适合人群：从事电力系统设备设计、制造及维护的技术人员，尤其是对变压器性能优化感兴趣的工程师。 使用场景及目标：适用于希望深入了解变压器内部物理机制的研究人员和技术人员，旨在通过仿真手段优化变压器设计，降低振动噪声，提高设备稳定性和效率。 其他说明：文中提供了多个具体的MATLAB代码片段，用于指导读者如何在COMSOL中实现各项仿真任务。此外，还强调了一些仿真过程中需要注意的关键点，如材料属性设置、边界条件的选择等。

开关电源是电子设备中常见的电力转换设备，其电磁干扰（EMI）的控制对于保障系统稳定运行至关重要。EMI干扰源主要来自于开关电源内部的功率开关管、整流二极管、高频变压器等元件，以及外部环境如电网波动、雷击和外界电磁辐射。在开关电源的设计过程中，减少这些干扰源产生的干扰，以及提高设备的电磁兼容性（EMC），是电磁干扰设计的核心任务。 在开关电源的EMI设计中，有以下几个方面需要特别关注： 1. 开关电源的EMI源 - 功率开关管是电场和磁场耦合的主要干扰源，因为其工作在高速开关状态，伴随着快速变化的电压和电流。 - 高频变压器主要由于漏感引起的快速电流变化，造成磁场耦合的干扰。 - 整流二极管的反向恢复特性会产生瞬间高 dv/dt 的电压尖峰，形成电磁干扰。 - PCB作为干扰源的耦合通道，其设计质量直接影响EMI抑制效果。 2. 开关电源EMI传输通道分类 - 传导干扰包括容性耦合、感性耦合和电阻耦合。 - 辐射干扰可以将电路元件假设为天线，通过电偶极子和磁偶极子理论来分析其电磁波的辐射。 3. 开关电源EMI抑制的9大措施 - 减小 dv/dt 和 di/dt 的峰值和斜率来降低干扰。 - 合理应用压敏电阻以降低浪涌电压。 - 使用阻尼网络抑制过冲。 - 采用软恢复特性的二极管减少高频EMI。 - 应用有源功率因数校正和谐波校正技术。 - 采用合理设计的电源线滤波器。 - 合理的接地处理和屏蔽措施。 - 进行合理的PCB设计。 4. 高频变压器漏感的控制 - 选择合适的磁芯材料和匝数来降低漏感。 - 减小绕组间的绝缘层厚度，使用黄金薄膜等材料以提高击穿电压。 - 提高绕组间的耦合度，减少漏感。 5. 高频变压器的屏蔽 - 采用铜箔屏蔽带来减少高频变压器的漏磁场。 - 将屏蔽带接地，形成对漏磁场的短路环以抑制泄漏。 - 为避免高频变压器噪声，需要采取加固措施，如使用环氧树脂粘接磁心、用玻璃珠胶合剂固定磁心等。 开关电源的EMI设计必须综合考虑各种干扰源和传播途径，通过合理设计元件、布局，以及利用滤波、屏蔽、接地等措施，最大程度地降低EMI的影响，从而提高电源系统的稳定性和可靠性。

### 反激式开关电源变压器的设计 #### 一、引言 反激式开关电源作为电子设备中的核心部件之一，其性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。其中，反激式变压器的设计尤为关键，它不仅决定了电源的工作模式，还影响着整体的效率与可靠性。本文将详细介绍如何设计一款适用于宽电压输入范围（85V~265V）、输出5V/2A、开关频率为100kHz的反激式开关电源变压器。 #### 二、设计步骤详解 ##### 1. 确定原边感应电压(V_OR) 原边感应电压是设计过程中需要首先确定的关键参数之一。该值直接影响着电源的占空比(D)，进而影响整个电源的性能指标。在本例中，选择原边感应电压为80V，输入电压VS为90V，则可以通过下式计算出最大占空比D： \[ D = \frac{V_{OR}}{V_{OR} + V_S} = \frac{80}{80 + 90} = 0.47 \] ##### 2. 确定原边电流波形的参数 原边电流波形包括平均电流(I)、有效值电流(I_rms)和峰值电流(I_p)三个参数。 - **计算平均电流**：根据输出功率(P_O)和效率(η)以及输入电压(V_S)，可以得到平均电流I的计算公式： \[ I = \frac{P_O}{\eta \cdot V_S} \] 对于本案例，假设输出功率为10W，效率η为0.8，则： \[ I = \frac{10W}{0.8 \times 90V} = 0.1389A \] - **计算峰值电流**：引入最大脉动电流比K_RP，它是最大脉动电流(ΔI_M)与峰值电流(I_P)的比值。K_RP的取值范围通常在0到1之间。在此案例中设定K_RP=0.6，通过解方程可以得到峰值电流的计算公式： \[ I_P = \frac{I}{(1 - 0.5K_{RP})D} \] 带入已知数值： \[ I_P = \frac{0.1389A}{(1 - 0.5 \times 0.6) \times 0.47} = 0.419A \] - **计算有效值电流**：电流的有效值I_rms与峰值电流、占空比D及K_RP有关，具体公式为： \[ I_{rms} = I_P \sqrt{\left(1 - \frac{3}{4}K_{RP}\right) + \frac{1}{3}K_{RP}^2D} \] 带入已知数值： \[ I_{rms} = 0.419A \sqrt{\left(1 - \frac{3}{4} \times 0.6\right) + \frac{1}{3} \times 0.6^2 \times 0.47} \approx 0.20A \] #### 三、磁芯选择与绕组设计 在确定了基本参数之后，接下来需要选择合适的磁芯材料和尺寸，并进行绕组设计。 - **磁芯选择**：考虑到工作频率为100kHz，可以选择高频铁氧体材料作为磁芯。常见的铁氧体材料有锰锌(MnZn)和镍锌(NiZn)等。对于100kHz的工作频率，MnZn磁芯是较为合适的选择。 - **绕组设计**：绕组的设计涉及到初级绕组和次级绕组的匝数计算。初级绕组匝数N₁可根据下列公式计算： \[ N_1 = \frac{V_{OR}}{f_{SW} \cdot B_{max} \cdot A_e} \] 其中，f_SW为开关频率，B_max为磁芯最大磁通密度，A_e为磁芯有效截面积。 - 次级绕组匝数N₂可以根据电压比计算得出： \[ N_2 = N_1 \cdot \frac{V_{out}}{V_{OR}} \] #### 四、损耗分析与优化 设计过程中还需考虑变压器的损耗问题，主要包括铜损和铁损。 - **铜损**：主要由导线的电阻引起。可以通过增加导线截面积或采用多股并联的方式减小电阻，从而降低铜损。 - **铁损**：由磁滞损耗和涡流损耗组成。选择低损耗的磁芯材料可以有效减少铁损。 #### 五、总结 通过对反激式开关电源变压器的设计方法的介绍，我们可以看出，合理的设计能够显著提升电源的整体性能。从选择合适的原边感应电压，到精确计算原边电流的各个参数，再到磁芯和绕组的设计，每一个步骤都至关重要。此外，损耗分析与优化也是设计过程中不可忽视的一环。只有综合考虑这些因素，才能确保所设计的反激式开关电源变压器既高效又可靠。

反激式变压器设计实例是电子工程领域中一个关键的知识点，尤其在电源转换技术中扮演着重要角色。本文将深入解析这一设计实例，探讨其原理、计算方法以及具体参数选择，帮助读者理解反激式变压器设计的核心要素。 ### 反激式变压器概述 反激式变压器是一种广泛应用于开关电源中的能量存储和传输元件。它能够在输入电压波动或负载变化时，保持输出电压稳定。其工作原理基于磁耦合和电感储能，在开关管导通期间，能量存储于变压器的初级绕组电感中；当开关管断开时，存储的能量通过次级绕组释放至负载，实现能量的传输和电压变换。 ### 设计实例解析 在本设计实例中，我们关注的是如何为一个特定的应用场景选择合适的反激式变压器参数。根据输入电压范围（85V到265V），频率（60kHz），以及功率（10W）的要求，进行初步设计： #### 核心参数计算 1. **磁芯选择**：考虑到效率和成本，选择了EE19型磁芯，其有效面积Ae为0.22cm²。 2. **磁通密度**：为了确保变压器能在宽电压范围内正常工作，选取了磁通密度Bm为0.22T。 3. **最大占空比**（Dmax）：根据公式计算得出Dmax=0.5。 4. **输入电流峰值**（Ipk）：基于输入功率和最小输入电压计算得出Ipk=0.4A。 5. **电感值**（LP）：利用Ipk、Dmax和频率f计算得到LP约为2.08mH。 6. **初级绕组匝数**（NP）：根据LP、Ae和Bm计算出NP约为172匝。 7. **次级绕组匝数**（N2）和输出功率**（Po）**：考虑到效率为0.85，计算出N2和Po分别为11.76W和10W。 #### 考虑瞬态特性 进一步分析中，我们还需要考虑瞬态工作条件下的参数变化，如占空比调整、电流峰值变化等，以确保变压器在所有操作条件下都能稳定运行。 #### MOSFET选型 在MOSFET的选择上，考虑到输入电压范围和最大瞬态电压Vf，选择了耐压至少为600V的MOSFET。同时，根据计算，即使在最高输入电压下，Vf也仅约为95V，远低于MOSFET的额定电压，保证了安全性和可靠性。 #### 最终参数验证 通过对计算结果的复核，确认所选参数能够满足设计目标，即在输入电压波动和负载变化的情况下，维持输出电压的稳定性。例如，通过调整占空比Dmax至0.49，可以确保在最小输入电压下，输出电压仍然能够满足需求。 ### 结论 反激式变压器的设计不仅涉及到磁芯材料、绕组参数的选择，还需要考虑电路的工作频率、输入电压范围、输出功率要求等因素。通过精确计算和合理选择，可以设计出高效、稳定的反激式变压器，满足不同应用场景的需求。本设计实例提供了详细的计算步骤和参数选择依据，为读者理解和应用反激式变压器设计提供了宝贵的参考。

反激式开关电源变压器设计原理是电力电子技术中的一种重要概念，主要应用于电源转换领域。这种类型的转换器因其独特的能量传递方式而得名，即在开关元件断开时，通过变压器向输出端释放能量。反激式转换器具有多个显著的特点： 优点： 1. 电路结构简洁，可以高效地提供多路直流输出，适用于需要多种电压等级的系统。 2. 转换效率较高，损耗相对较小，这使得它在节能方面具有优势。 3. 变压器的匝数比相对较小，降低了设计和制造的复杂性。 4. 具有良好的输入电压适应性，即使输入电压在85V至265V的宽范围内波动，也能保持稳定的输出。 缺点： 1. 输出电压中存在较大的纹波，负载调整精度不高，限制了其输出功率，通常适用于150W以下的应用。 2. 在电流连续模式（CCM）下工作时，变压器可能因直流分量导致磁芯饱和，需要在磁路中设置气隙，增加了变压器的体积。 3. 变压器设计较为复杂，需要处理CCM和DCM两种工作模式，设计过程中需要多次调整。 反激式转换器的工作原理基于电磁感应原理。当开关管Tr导通时，变压器初级绕组Np存储能量；开关管关闭后，变压器通过反向电势使二极管D导通，将能量传递给负载。工作状态分为电感电流不连续模式（DCM）和电感电流连续模式（CCM）。在DCM中，每个开关周期的能量全部转移到输出；而在CCM中，部分能量会在连续的开关周期间传递。 设计反激式转换器时，需要考虑的关键参数包括占空比Dmax、变压器的匝数比n、输入电压VIN、输出功率Po、转换频率f和转换器效率η。最大集电极电压Vcemax与占空比Dmax成反比，而原边峰值电流Ip与输出功率、效率、占空比和输入电压有关。设计时需要平衡这些参数，确保开关晶体管的耐压和最大集电极电流满足要求，同时优化转换器的性能和成本。 在实际应用中，反激式转换器的性能不仅受工作模式的影响，还受到输入电压变化和负载电流变化的影响。设计时需要考虑这些因素，确保转换器在各种工作条件下都能稳定运行。此外，为了减少输出电压的纹波和提高负载调整率，通常需要配合滤波电路来改善输出质量。总体来说，反激式开关电源变压器设计是一个涉及多方面因素的综合性工程问题，需要对电力电子、磁路理论和控制策略有深入理解。

### 反激开关电源与变压器设计相关知识点 #### 第一讲：反激开关电源基本原理和电路拓扑 ##### 1. 小功率AC/DC高频开关电源拓扑 小功率AC/DC高频开关电源主要应用于低功率需求的场景，如手机充电器、小型电子产品供电等。这类电源的核心是反激式转换器(Flyback Converter)，它是一种单端变换器，通过一个开关管和一个变压器来实现能量的存储和释放。 **反激电源的工作原理**： - **开通阶段**：当开关管Q1被驱动导通时，初级线圈Np开始存储能量，即电源通过开关管向变压器初级线圈充电。 - **关断阶段**：当Q1被驱动关断时，存储在Np中的能量转移到次级线圈Ns，并通过次级整流二极管D1输出到负载。此过程实现了能量的转换和隔离。 **反激电源的特点**： - **结构简单**：只需要较少的元器件即可实现。 - **成本低廉**：适用于小功率应用场合。 - **宽输入电压范围**：可以适应不同的输入电压。 - **易于实现隔离**：通过变压器实现电气隔离，提高安全性。 ##### 2. 反激型AC/DC开关电源的基本工作原理 反激型AC/DC开关电源通过控制开关管的导通与关断，使能量在初级线圈中存储，然后在次级线圈中释放，从而实现电压转换。其工作模式分为两种：电流连续模式(CCM)和电流不连续模式(DCM)。在CCM模式下，初级线圈中的电流始终为连续；而在DCM模式下，电流会在某个时间点降为零。 **典型控制IC及其设计注意事项**： - **固定频率控制IC**：采用固定频率控制的IC能够提供稳定的开关频率，有利于简化设计和降低EMI问题。例如，Onsemi提供的控制IC能够在不同负载条件下保持恒定的开关频率。 - **准谐振控制IC**：准谐振控制技术可以在一定程度上减少开关损耗，提高效率。在轻载或空载情况下，这种控制方式可以实现零电压开关(ZVS)，进一步提高效率。Onsemi的准谐振控制IC通常会根据负载情况自动调整工作模式，在重载时采用固定频率控制，在轻载时切换为准谐振控制。 #### 第二讲：反激电源变压器的设计计算 变压器是反激电源的关键部件之一，其设计直接影响到电源的性能和可靠性。 **磁性材料选择**：常见的磁性材料包括铁氧体、硅钢片等。选择合适的磁性材料对于提高变压器效率和减小体积非常重要。 **设计计算方法**： - **CCM模式下的设计**：在CCM模式下，需要考虑初级线圈和次级线圈之间的耦合程度，以及如何优化电流波形，以减少损耗。 - **DCM模式下的设计**：DCM模式通常用于较轻的负载条件，设计时需要特别注意开关周期内的电流变化，以避免过大的峰值电流导致的损耗增加。 - **CRM模式下的设计**：CRM模式结合了CCM和DCM的优点，可以在不同的负载条件下实现高效运行。 **设计计算实例**：在实际设计过程中，工程师需要综合考虑各种因素，比如工作频率、输入电压范围、最大输出功率等，通过计算确定变压器的具体参数，如线圈匝数、磁芯尺寸等。 #### 第三讲：反激电源变压器设计软件应用说明 针对反激电源变压器的设计，市场上有许多专门的软件工具可以辅助完成设计工作。 **Flyback Transformer Wizard V1.0**： - **功能介绍**：该软件支持用户快速估算变压器参数，包括线圈匝数、磁芯尺寸等，同时还可以进行EMI预估和热分析。 - **使用方法**：用户只需输入几个关键参数，如输入电压范围、输出功率等，软件即可自动生成变压器设计方案。 **设计实例**：通过具体的设计案例，学习如何利用该软件完成变压器的设计，以及如何评估设计方案的优劣。 #### 第四讲：变压器绕线工艺及设计书的作成 变压器的绕线工艺对产品的性能有着直接的影响。 **绕线及安规**：正确的绕线顺序和方法可以有效降低漏感，提高效率。同时，还需要考虑到相关的安全标准，确保产品符合要求。 **设计文件的项目定义与作成**：设计文件应包含详细的参数、图纸、绕线工艺说明等内容，以便于生产制造过程中准确无误地执行。 通过以上内容的学习，可以全面了解反激开关电源与变压器设计的相关知识点，有助于提升设计能力和解决实际问题的能力。

内容概要：本文详细介绍了2000W～12V大功率电脑电源的设计和技术细节。该电源采用了先进的PFC（功率因数校正）+LLC（谐振式半桥）谐振转换+同步整流技术，实现了高效的大功率输出和低损耗的能量转换。文中不仅解释了各部分的工作原理，如PFC电路、LLC电路和同步整流技术的作用，还提供了完整的PCB电路图参数、变压器参数和BOM清单，确保用户可以准确制作和组装电源。此外，还提供了批量出货稳定方案，确保批量生产的稳定性和一致性。 适合人群：从事电源设计的专业人士、电子工程学生、DIY爱好者。 使用场景及目标：① 学习大功率电脑电源的设计原理和技术细节；② DIY制作大功率电脑电源；③ 批量生产和制造大功率电脑电源。 其他说明：提供的设计方案和资料仅用于学习和参考，在实际应用中需根据具体情况进行调整和改进。

comsol变压器三维仿真模型文件，电磁仿真，结果空载/短路工况，磁密，饱和特性，损耗，云图曲线图。

"COMSOL多物理场计算模型：单相变压器电磁场与温度场综合分析",comsol 单相变压器电磁场和温度场计算模型，可以得到变压器交流电变化曲线和电磁场、温度场分布, ,comsol;单相变压器;电磁场计算模型;温度场计算模型;交流电变化曲线;电磁场、温度场分布,"Comsol单相变压器电磁场与温度场计算模型" COMSOL多物理场仿真技术是电气工程领域内的一项重要技术，它允许工程师和研究人员在同一个平台上模拟和分析复杂系统中的多个物理场相互作用。本文档关注的是在COMSOL环境中建立的单相变压器模型，该模型能够综合分析变压器中的电磁场和温度场的相互关系。 在单相变压器的电磁场分析中，通常关注的是变压器线圈产生的磁场、涡流效应、磁滞损耗以及电磁力的分布。通过建立准确的电磁模型，可以模拟变压器在交变电流作用下的电磁特性，以及由此产生的交流电变化曲线。这不仅涉及到了磁场的分布情况，还涉及到了电场的分布和相互作用，以及电流密度的计算。 在温度场的计算方面，变压器在运行过程中，由于线圈电阻和铁芯的磁滞损耗，会产生热量，进而影响到变压器的性能和寿命。因此，建立变压器的温度场模型，分析其热分布和热传导过程是至关重要的。这需要考虑到不同材料的热传导率、冷却介质的流动、以及外部环境的热交换条件。 将电磁场计算与温度场计算相结合，可以更加全面地评估变压器的工作状态。例如，可以分析在不同负载和不同冷却条件下，变压器温度场的分布情况，以及温度变化对电磁特性的影响。通过这种方式，可以预测变压器可能出现的热点区域，及时调整设计或运行参数以避免过热。 为了进行这些分析，COMSOL提供了一个强大的多物理场仿真环境，它允许用户定义复杂的几何形状和材料属性，设置不同的边界条件和初始条件，利用偏微分方程求解器进行计算。用户可以通过调整模型参数，优化设计，以达到提升变压器效率和可靠性的目的。 文档列表中的“深入解析单相变压器电磁场与温度.doc”、“探索中的单相变压器电磁场与温度场计算.doc”以及“探索下的单相变压器电磁场与温度场计.html”等文件，很可能是对上述分析过程的具体展开和深入探讨。这些文档可能包含理论分析、仿真模型建立、结果解释和工程应用等方面的详细信息。而“单相变压器电磁场和温度场计算模型可以得到变压器交流.html”这个文件，或许着重于展示模型如何得到交流电变化曲线，以及电磁场、温度场分布的相关信息。 COMSOL多物理场计算模型在单相变压器的设计和分析中，提供了一个全面的工具，能够帮助工程师综合考量电磁和温度这两个关键的物理场，为变压器的高效稳定运行提供理论支持和设计优化的可能。

【技术博客】基于MATLAB Simulink的移相变压器仿真模型，模拟实现可调移相角度的变压器副边36脉波不控整流,MATLAB Simulink仿真模型实现可设置移相角度的变压器副边36脉波不控整流,Phase_Shift_T：基于MATLAB Simulink的移相变压器仿真模型，可实现-25°、-15°……25°的移相。 变压器副边实现36脉波不控整流，变压器网侧电压、阈侧电压以及移相角度可直接设置。 仿真条件：MATLAB Simulink R2015b ,核心关键词： 1. 移相变压器仿真模型 2. MATLAB Simulink 3. 移相 4. 36脉波不控整流 5. 网侧电压 6. 阈侧电压 7. 设置 8. MATLAB Simulink R2015b,MATLAB Simulink中实现宽范围移相与多脉波整流的变压器仿真模型