正激變壓器的設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-27 06:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 流是因為電感電流不能突變，初級MOSFET關(guān)斷之后，初級繞組的反激作用，又復(fù)位繞組跟初級繞組的相位相反，所以在復(fù)位繞組中有復(fù)位電流產(chǎn)生復(fù)位電流關(guān)系到磁芯能否可靠的退磁復(fù)位，其重要性不言自喻；當(dāng)變壓器不加氣隙時，其初級電感量較大，復(fù)位電流自然就小。但在大功率的單管正激和雙管正激的實際應(yīng)用中，往往需要增加一點小小的氣隙，否則設(shè)計極不可靠，大功率的電源，一次側(cè)電流很大,漏感引起的磁感應(yīng)強度變化，B=I*Llik/nAe,就大，加氣隙是為了減小漏感Llik。正激的占空比主要是取決于次級續(xù)流電感的輸入與輸出，次級則就是一個BUCK電路，而CCM的BUCK線路Vo=Vin*D，跟次級的電流無關(guān)Vo=Vin*DVo:輸出電壓，Vin：BUCK的輸入電壓，即正激變壓器的輸出電壓減去整流管的正向壓降，D：占空比在此，輸出電壓是已知的我們只要確定一個合適的占空比，就可以計算出BUCK電感的Vin，也就是說變壓器的輸出電壓基本就定下來了。在這特別要提醒大家，占空比D的取值跟復(fù)位方式有很大的關(guān)系。知道變壓器的輸出電壓Vs之后，那么就可以根據(jù)輸入的電壓來計算出變壓器的匝比了，這里要用最低輸入直流電壓來計算匝比，因為最低輸入的直流電壓對應(yīng)最大的占空比。此Vs的電壓對于選擇次級整流二極管的耐壓也是一個很重要的數(shù)據(jù)。選擇匝比的時候請大家注意，因為計算出來的值一般都是小數(shù)點后有一位甚至幾位的值，而我們在實際繞制變壓器的時候，零點幾匝的繞法非常困難，所以盡量取整數(shù)倍的匝比；當(dāng)然，如果計算變壓器的時候，變壓器的初次級匝數(shù)比也不排除剛好是小數(shù)的情況。正激變壓器加少量氣隙能將電磁轉(zhuǎn)換中的剩磁清空,磁芯的實際利用率增加,同時增加的一點空載電流在大功率電流中所占比例較小,效率不會受到太大影響,這樣可以讓變壓器不容易飽和,電源的可靠性增加,同時可以減少初級匝數(shù),變壓器內(nèi)阻降低,但實際好處(特別是抗飽和能力)是勝于加大磁芯的。加氣隙后,減小的電感量會被增加的磁芯利用率補回來,而且有余,是合算的不用擔(dān)心。復(fù)位繞組的位置問題，是跟初級繞組近好呢，還是夾在初次級之間好？如果并繞，當(dāng)然跟初級的耦合是最好的，但對漆包線的耐壓是個考驗！當(dāng)然這不至于直接擊穿。無論從EMC角度還是工藝角度來說，復(fù)位繞組放在最內(nèi)層比較好，實際量產(chǎn)中這是這樣繞的占多數(shù)。單管正激，如果是市電或有PFC輸出電壓作為輸入的話，MOSFET的最低耐壓是2倍直流母線電壓，再加上漏感的因素，MOSFET建議選800V甚至900V的管子。大功率的電源中，考慮到可靠性，一般變壓器的余量較大，為避免變壓器飽和，一般將deltB選得較小，；由于EMC與MOSFET的開關(guān)損耗考慮，將頻率設(shè)得較低，一般為40KHz以下；大功率電源一般都會帶主動式PFC電路，所以單管或雙管正激拓撲的母線電壓大概是400V左右。由于上面三個原因，根據(jù)變壓器匝數(shù)計算公式Np=Vin*Ton/(deltB*Ae)，可知變壓器的初次級匝數(shù)較多，而較多的匝數(shù)會使分布參數(shù)（漏感，分布電容）變大，從而使繞組的交流損耗，特別是直流損耗都變大，在加上大功率變壓器內(nèi)部繞組的散熱特性很差，故繞組溫升相當(dāng)可觀，再加之大功率變壓器的鐵芯散熱面積小，中柱發(fā)熱比兩個邊柱更嚴重，而散熱更差，所以鐵芯的損耗導(dǎo)致的溫升也較可觀。較大的鐵損與銅損導(dǎo)致磁芯的溫度上升，從而導(dǎo)致變壓器的磁通密度飽和點下降，如果設(shè)計的余量不夠，當(dāng)變壓器在高溫大負載的沖擊下，可能立即飽和從而導(dǎo)致炸管！而加點小氣隙可以減少變壓器的剩磁，從而使避免變壓器在高溫大負載的沖擊下飽和。為什么有的變壓器不加復(fù)位繞組，也能正常復(fù)位？可以利用外部復(fù)位 RCD,LCD,有源鉗位等方式。諧振復(fù)位正激變換器，它是利用變壓器激磁電感與MOSFET結(jié)電容進行諧振復(fù)位的，但是所需的電感量和電容量是需要詳細計算的，通常需要對正激變壓器開氣隙才行。復(fù)位電流一般都比較小，所以復(fù)位繞組的發(fā)熱也較小，放在內(nèi)層一般一層就可以繞完便于工藝的控制。我做的變壓器一般是復(fù)位，初級，次級，輔助。次級繞組如果在里面，這繞組所用銅線的單匝長度小，直流損耗低，但散熱就差了一點，如果在外面的話，則情況相反。對于正激電源來說，匝比影響的是占空比，初次級的峰值電流，匝數(shù)以及次級儲能電感的電感量。正激沒有偏磁和直通的毛病
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