Design of 30kHz High Frequency Switching Power Supply Transformer

Design of 30kHz High-frequency SMPS Transformer: In the traditional high-frequency transformer design, due to the limitation of the core material, its operating frequency is relatively low, generally around 20kHz. With the continuous development of power supply technology, the miniaturization, high frequency and high power ratio of power supply system have become an eternal research direction and development trend. Therefore, the research on the use of higher frequency power transformer is a key factor in reducing the volume of power supply system and improving the power output ratio of power supply. Based on the excellent electromagnetic properties of ultra-fine crystal alloy, this paper introduces the design of 30kHz ultra-fine crystal high-frequency switching power supply transformer through examples. 1 Transformer performance indicators Circuit form: Half-bridge switching power converter principle see Figure 1: Operating frequency f: 30kHz Converter input voltage Ui: DC300V Converter output voltage U0: DC2100V Converter output current I0.08A Rectification circuit: Bridge rectifier Duty cycle D: 1% ~ 90% Output efficiency η: ≥ 80% Withstand voltage: DC12kV Temperature rise: +50 ℃ Working environment conditions: -55℃ ~ +85 ℃ 2 Transformer core selection and working point determination From the performance index requirements of the transformer, it can be seen that traditional thin-strip silicon steel and ferrite materials are difficult to meet the design requirements of the transformer in terms of frequency and use environment. The core material can only be considered from three materials: Permalloy, cobalt-based amorphous alloy and ultra-fine crystal alloy, but Permalloy and cobalt-based amorphous are expensive, about several times that of ultra-fine crystal alloy, while the saturation magnetic induction intensity Bs is about 2/3 of that of ultra-fine crystal alloy, and the processing technology is complicated. Therefore, based on the performance comparison of the three materials (Table 1), it is beneficial to select ultra-fine-grained alloys with high saturation magnetic induction intensity Bs, good temperature stability, low price and convenient processing to achieve the technical indicators of transformers. Figure 1 (1) Comparison of the main magnetic properties of cobalt-based amorphous alloys and ultra-fine-grained alloys.