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        高頻平板變壓器設計原理

        作者: 時間:2011-05-04 來源:網絡 收藏
        1 引言

          一直是電源設備和裝置,縮小體積、提高功率密度、實現模塊化的一只攔路虎。雖然高頻變換技術引入電源后,可以甩掉體積龐大的工頻,但還需使用鐵氧體磁芯的高頻。鐵氧體磁芯高頻變壓器的體積雖比工頻變壓器小,但離開模塊化的要求還相差很遠。它不但體積還嫌大,而且它的發熱量,漏電感都不小。因此近幾年來,許多專家、學者、工程師一直在研究解決這個問題的辦法。高頻平板變壓器的研制開發成功,就使變壓器技術發生一個飛躍。它不但能使變壓器的體積縮小很多,而且還能使變壓器內部的溫升很低、漏電感很小,效率可做到 99.6%,成本比一般同功率的變壓器低一半。它可用于單端正、反激,半橋,全橋和推挽變換器中作AC/DC和DC/DC變換器用。它對低電壓、大電流的變換器特別適用。所以用它來做當代計算機電源特別合適。


          2 運行在高頻情況下常規變換變壓器存在的問題

          (1)漏電感(簡稱漏感)

          理想的變壓器(完全耦合的變壓器)原邊繞組產生的磁通應全部穿過副邊繞組,沒有任何損失和泄漏。但實際上常規的變換變壓器不可能實現沒有任何損失和泄漏。原邊繞組產生的磁通不可能全部穿過副邊繞組。非耦合部分磁通就在繞組或導體中有它自己的電感,存貯在這個“電感”中的能量不和主功率變壓器電路相耦合。這種電感我們稱之為“漏感”。理想變換器對絕緣的要求和為了要得到很低的電磁干擾(EMI)而需要很緊的電磁耦合以減小漏感的要求,是相互矛盾的。

          當變壓器不通電(轉向脫離電源或開關處于關斷期間)時,漏感存貯的能量要釋放出來形成明顯的噪音。在示波器上能看到此噪音的高頻尖峰脈沖波形。高頻尖峰脈沖波形的幅值Uspike和漏感Lleak與電流相對時間變化率的乘積成正比。即:

          |Uspike|=Lleakdi/dt(1)

          當工作頻率升高,電流相對時間的變化率也就增加。漏感的影響將更嚴重。漏感的影響和變換器的開關速度成正比。漏感產生過高的尖峰脈沖會損壞變換


        圖1常規變換變壓器和平板變壓器示意圖

          (a)常規變換變壓器(b)平板變壓器

          器中的功率器件并形成明顯的電磁干擾(EMI)。為了降低漏感產生的尖峰脈沖幅值Uspike,而在變換器電路中必須加入緩沖網絡。但緩沖網絡的加入,會增大變換器電路的損耗。使變換器電路隨工作頻率提高,損耗增加,效率降低。

        (2)繞組間電容

          當變壓器的繞組是多層繞組時,則頂層繞組和底層繞組之間就有電位差。兩個導體之間有電位差,就存在電容。這個電容就稱為“繞組間電容”。當工作在高頻時,這個電容會以驚人的速率進行充電和放電。電容充電和放電過程中會產生損耗。在給定的時間內,它充電和放電的次數愈多,損耗就愈大。

          (3)趨膚效應

          (4)鄰近效應

          (5)局部過熱點

          常規的變換變壓器工作在高頻時,其磁芯中部

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        關鍵詞: 變壓器

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