需要知道的高頻變壓器的設(shè)計基礎(chǔ)知識
高頻鏈逆變技術(shù)用高頻變壓器代替保守逆變器中笨重的工頻變壓器,大大減小了逆變器的體積和重量。高頻鏈的硬件電路設(shè)計中,高頻變壓器是重要的一環(huán)??/span>
設(shè)計高頻變壓??/span>首先應(yīng)該從磁芯開始,開關(guān)電源變壓器磁芯多是低磁場下使用的軟磁材料,有較高磁導(dǎo)率,低的矯頑力,高的電阻率。磁導(dǎo)率高,一定線圈匝數(shù)時,通過不大的激磁電流就能承受較高的外加電壓,因此,輸出一定功率要求下,可減輕磁芯體積。磁芯矯頑力低,磁滯面積小,則鐵耗也少。高的電阻率,則渦流小,鐵耗小。鐵氧體材料是復(fù)合氧化物燒結(jié)體,電阻率很高,適合高頻下使用,但Bs值比較小,常使用在開關(guān)電源中??/span>
高頻變壓器的設(shè)計通常采用兩種方法:第一種是先求出磁芯窗口面積AW與磁芯有效截面積Ae乘積APAP=A WAe稱磁芯面積乘??,根據(jù)AP值,查表找出所需磁性資料之編號;第二種是先求出幾何參數(shù),查表找出磁芯編號,再進行設(shè)計??/span>
注意??/span>
1、設(shè)計中,最大輸出功率時,磁芯中的磁感應(yīng)強度不應(yīng)達到飽和,以免在大信號時產(chǎn)生失真??/span>
2、瞬變過程中,高頻鏈漏感和分布電容會引起浪涌電流和尖峰電壓及脈沖頂部振蕩,使損耗增加,嚴重時會造成開關(guān)管損壞。同時,輸出繞組匝數(shù)多,層數(shù)多時,應(yīng)考慮分布電容的影響,降低分布電容有利于抑制高頻信號對負載的干擾。對同一變壓器同時減少分布電容和漏感是困難的應(yīng)根據(jù)不同的工作要求,保證合適的電容和電感??/span>
單片開關(guān)電源高頻變壓器的設(shè)計要??/span>
高頻變壓器是單片開關(guān)電源的核心部件,鑒于這種高頻變壓器在設(shè)計上有其特殊性,為此專門論述降低其損耗及抑制音頻噪聲的方法,可供高頻變壓器設(shè)計人員參考??/span>
單片開關(guān)電源集成電路具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標(biāo)等優(yōu)點,能構(gòu)成高效率無工頻變壓器的隔離式開關(guān)電源??/span>
高頻變壓器是開關(guān)電源中進行能量貯存與傳輸?shù)闹匾考?,單片開關(guān)電源中高頻變壓器性能的優(yōu)劣,不只對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??EMC為此,一個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、繞組自身的分布電容及各繞組之間的耦合電容要小等條件??/span>
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=410A /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)線時總是趨向于從表面流過,這會使導(dǎo)線的有效流通面積減小,并使導(dǎo)線的交流等效阻抗遠高于銅電阻。高頻電流對導(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)線半徑不得超越高頻電流可達深度??倍??晒┻x用的導(dǎo)線線徑與開關(guān)頻率的關(guān)系曲線如圖1所示。舉例說明,當(dāng)f=100kHz時,導(dǎo)線直徑理論上可??phi;0.4mm但為了減小趨膚效應(yīng),實際可用更細的導(dǎo)線多股并繞,而不必一根粗導(dǎo)線繞制??/span>
設(shè)計高頻變壓器時必需把漏感減至最小,因為漏感愈大,發(fā)生的尖峰電壓幅度愈高,漏極鉗位電路的損耗就愈大,這必定導(dǎo)致電源效率降低。對于一個符合絕緣及平安性標(biāo)準(zhǔn)的高頻變壓器,其漏感量應(yīng)為次級開路時初級電感量的1%3%要想達到1%以下的指標(biāo),制造工藝上將難于實現(xiàn)。減小漏感時可采取以下措施:
減小初級繞組的匝數(shù)NP??/span>
增大繞組的寬??例如選EE型磁芯,以增加骨架寬度b)
增加繞組的高、寬比??/span>
減小各繞組之間的絕緣層??/span>
增加繞組之間的耦合程度??/span>