正激變壓器的設計(編輯修改稿)
2025-07-27 06:35 本頁面
【文章內容簡介】 流是因為電感電流不能突變，初級MOSFET關斷之后，初級繞組的反激作用，又復位繞組跟初級繞組的相位相反，所以在復位繞組中有復位電流產生復位電流關系到磁芯能否可靠的退磁復位，其重要性不言自喻；當變壓器不加氣隙時，其初級電感量較大，復位電流自然就小。但在大功率的單管正激和雙管正激的實際應用中，往往需要增加一點小小的氣隙，否則設計極不可靠，大功率的電源，一次側電流很大,漏感引起的磁感應強度變化，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的取值跟復位方式有很大的關系。知道變壓器的輸出電壓Vs之后，那么就可以根據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據。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，所以盡量取整數倍的匝比；當然，如果計算變壓器的時候，變壓器的初次級匝數比也不排除剛好是小數的情況。正激變壓器加少量氣隙能將電磁轉換中的剩磁清空,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,變壓器內阻降低,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,是合算的不用擔心。復位繞組的位置問題，是跟初級繞組近好呢，還是夾在初次級之間好？如果并繞，當然跟初級的耦合是最好的，但對漆包線的耐壓是個考驗！當然這不至于直接擊穿。無論從EMC角度還是工藝角度來說，復位繞組放在最內層比較好，實際量產中這是這樣繞的占多數。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的開關損耗考慮，將頻率設得較低，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，根據變壓器匝數計算公式Np=Vin*Ton/(deltB*Ae)，可知變壓器的初次級匝數較多，而較多的匝數會使分布參數（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部繞組的散熱特性很差，故繞組溫升相當可觀，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，所以鐵芯的損耗導致的溫升也較可觀。較大的鐵損與銅損導致磁芯的溫度上升，從而導致變壓器的磁通密度飽和點下降，如果設計的余量不夠，當變壓器在高溫大負載的沖擊下，可能立即飽和從而導致炸管！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位繞組，也能正常復位？可以利用外部復位 RCD,LCD,有源鉗位等方式。諧振復位正激變換器，它是利用變壓器激磁電感與MOSFET結電容進行諧振復位的，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。復位電流一般都比較小，所以復位繞組的發(fā)熱也較小，放在內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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