一、传统变压器篇
单路输出 Flyback 及常见的变压器绕组结构
红色：初级绕组
紫色：辅助绕组
黄色：次级绕组
特点：辅助绕组位夹在初级、次级中间
缺点：
1、临近效应很强，绕组交流损耗大；
2、 初、次级间的漏感较大，吸收回路损耗较大，效率较低。
优点：
1、工艺结构十分简单，易于制造；
2、初级外层接电位静止的V+端，易于实现无Y。
改进的 Flyback 变压器绕组结构（简易型）
红色：初级绕组
紫色：辅助绕组
黄色：次级绕组
特点：辅助绕组位于线包最里层，初级在中间、次级在最外边
缺点：临近效应很强，绕组交流损耗大
优点：
1、工艺结构十分简单，易于制造；
2、初级外层接电位静止的V+端，易于实现无Y3，初次级间漏感较小，吸收回路损耗较小，效率较高。
改进的 Flyback 变压器绕组结构(三明治型)
红色：初级绕组
紫色：辅助绕组
黄色：次级绕组
特点：辅助绕组位于线包最里层，然后分别是初级的一半，次级全部，初级的另一半。
缺点：
1、次级临近效应很强，绕组交流损耗大；
2、初级的一半绕组没有任何的静电位层供屏蔽用，无法实现无Y。
优点：
1、工艺结构复杂，不利于制造；
2、初次级间漏感较小，吸收回路损耗较小，效率较高；
3、初级临近效应较小，绕组交流损耗小。
Flyback 多路输出
L3 与L4 之间的漏感，引起交叉调整。
实用的多路输出型
高压输出绕组叠在低压绕组之上，双线并绕降低交叉调整
功率传输变压器（含正激、推挽、半桥、全桥）
合理的绕组结构，层厚小于2Δ
红色：初级绕组
紫色：辅助绕组
黄色：次级绕组
实际变压器的模型
虚线内为理想变压器
脉冲变压器信号传输失真由于原边及幅边漏感，电阻分量的存在，脉冲在经过变压器后，产生延迟、斜率变缓、振铃、顶降。
脉冲电流的分解
脉冲电流由基波电流及各高次谐波电流组成
占空比越小，基波分量越小，高次谐波分量越大，因此线径的选择（穿透深度*2）不能只考虑基波电流的频率。
输出功率与频率的关系（EE25 单端变换器为例）
理论上，对于指定的磁芯，在相同的磁密下，输出功率与频率呈正比，但实际上并非如此。
原因有：
1、频率升高，穿透深度下降，需要用较小的线径，窗口利用率下降，且绕组层厚与穿透深度的比值增大，交流电阻大增，有效输出功率下降；2、频率增加，绝缘材料的耐压下降，为保证同样的绝缘强度，需要加大绝缘层厚度，进一步降低窗口利用率；
3、频率到达某一程度后，磁芯损耗大增，需要适当降底磁通密度（具体请参考磁损表）。
LLC 变压器
LLC 电路结构
LLC 集成磁件
漏感由原边与副边之间的档墙宽度、磁芯的磁导率、以及中柱长度与窗口高度的比值决定。
红色：初级绕组
黄色：次级绕组
小漏感的 LLC 集成磁件
个别应用中，需要用到较小的漏感，挡墙的宽度较小，安全间距可利用下面的结构来满足。
红色：初级绕组
黄色：次级绕组
其它减小漏感的方法：
1、磁芯的磁导率，换用高导的磁芯，漏感会减小；
2、减小中柱长度与窗口高度（指上图中窗口的水平方向）的比值，漏感会减小；
3、采用逆磁性材料代替顺磁性材料制作档。
增大漏感的方法：
1、换用低导的磁芯；
2、增大中柱长度与窗口高度的比值；
3、用弱铁磁性的材料制作档墙，如混有磁粉的注塑垫片，可以大幅度降低档墙的占窗面积，增加变压器出力，具体实施需要考虑经济性。
大功率的 LLC 变压器
LLC 磁集成变压器的问题：由于初次级绕组产生的磁场是独立分布的，各自的临近效应很强，不利于大功率应用场合，而且气隙处的EMI 很不好处理，因此需要将漏感独立出去。
中功率的 LLC 集中参数变压器，按正弦变压器设计，可采用简单绕制工艺。
红色：初级绕组
黄色：次级绕组
大功率的 LLC 集中参数变压器，按正弦变压器设计，需要采用夹层工艺，中各初次级绕组磁场的磁场，降低临近效应，保证最小的交流电阻。
红色：初级绕组
黄色：次级绕组
二、高功率密度变压器
为了直观，我们将一个EE85磁芯，在2000GS磁密，25KHz 频率下，不同电流密度时的效率、输出功率，铜损铁损比绘在同一表格内（注意：因为宽度不够，电流密度在10 以上比例不同。）
可以发现，电流密度在3-6A/mm2范围内，变压器效率达到98.5%以上，而要满足98%的效率，电流密度的范围达到2-10A/mm2。
由于铁损基本固定，而铜损与输出功率的平方成正比，因此高功率密度变压器的实现，主要是解决绕组的散热问题，但应用中的方向却是相反的，我们所见到的高功率密度变压器，都是将绕组的热量“闷”在磁件的内部，绕组的热阻比较大，不利于提高功率密度，如PQ，PM，以及平面变压器。
高功率密度变压器的解决措施
思路：强制对绕组进行冷却
1、液冷法，低压绕组利用中空的管状铜材料制作，用微形液压泵为低压绕组提供冷却循环液，可用变压器油。高压绕组的热能，通过传导散发到低压绕组，由冷却液一起带走。
2、环形铜带绕组，低压绕组制成平面的环状，一个环为一匝，环的厚度为2~3倍穿透深度，初级绕组线径为1~1.5倍穿透深度，这样的组合交流电阻很小。图例中的 6个环，通过不同的铆接，可组合为6匝，3匝，2匝及1匝四种连接方式。环的倒角部份，通过云母片与散热器（可加风扇）连接散热，解决绕组的发热问题。
3、环形变压器
环形变压器具有夸张的绕组散热面积，是一种很好的散热结构。但由于磁芯的最佳工作温度约90度，要求绕组表面温度要适当小于90度，否则磁芯温度会过高。加上环形高导磁件容易饱合，可用的磁密较小，因此功率密度的提高受到限制。
4、增加变压器的整体表面积如平面变压器，通过将变压器压扁，提高表面积与体积的比值，降低热阻，获得较高的功率密度。
5、王氏多磁路变压器
将多个小型磁件组合，通过接近 2 倍的绕组数量，大幅度提高变压器绕组自身的散热能力，达到高功率密度。
为简单起见，仅以两付磁芯拼合为例，实际应用中为更多的磁芯拼合为多磁路变压器。
1，绕组数量增加为由N增加为2N-1（N 为组合磁芯的数量），绕组总（散热）表面积增大；
2，每个绕组的厚度减半，在同等温升及冷却条件下，允许1.414 倍的电流密度；
3，可以方便实现1/2，1/3，1/4，1/5甚至更小的分数匝，利于让磁芯工作在最佳的磁通密度下（通常情况下，我们常常会受此困扰，如有时用1600GS需要2.3匝，一般只好取2匝，然后磁密提高到1840GS，或是降低一些占空比，很是麻烦）；
4，因为精确的分数匝，利于多组输出的精确电压分布（利用同步整流及电子变压器定变比变换技术）。
优化的多磁路变压器及磁芯
文章来源：21ic电子网
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