變壓器與電抗器
出處:ipman 發(fā)布于:2009-02-27 09:13:46
開關(guān)電源中常用的磁性元器件是變壓器與電抗器,這兩種元器件通常都是工作于不飽和區(qū)。對于變壓器來說,磁心工作的磁滯回線原則上是以原點(diǎn)為對稱的,而對于儲(chǔ)存能量的電抗器來說,是非對稱的,通常限于工作H>O的區(qū)域。變壓器和電抗器通常都采用錳-鋅鐵氧體,若提高開關(guān)頻率,則這些磁性元器件都可以小型化。開關(guān)電源中使用變壓器和電抗器常會(huì)遇到以下一些問題:
1.導(dǎo)線的集膚效應(yīng)和漏磁通的近接效應(yīng)
導(dǎo)線的集膚效應(yīng)是高頻電流引起的,即電流在導(dǎo)線的表面流通,而漏磁通的近接效應(yīng)是漏磁通與導(dǎo)體部分交鏈形成的電流在導(dǎo)體內(nèi)流通的現(xiàn)象。這兩種效應(yīng)都導(dǎo)致導(dǎo)體電阻的增加,若該電阻為RAC,則對于集膚效應(yīng),電阻RAC與頻率的1/2次方成比例;對于近接效應(yīng),對于變壓器α=24,對于電抗器α=1.465;K1和D2為磁心材料的構(gòu)成與磁通密度決定的常數(shù);Rdc為電阻率決定材質(zhì)的直流電阻。
2.磁心損耗
磁心損耗包括磁滯損耗與渦流損耗,當(dāng)磁通振幅不變時(shí),磁滯損耗與頻率成比例,渦流損耗與頻率的平方成比例,因此,要求采用Hc小而渦流等效電阻特別高的磁心,這種,就可以減小高頻時(shí)渦流損耗。為此目的,磁心應(yīng)采用鐵氧體磁心、鐵粉心及鐵基非晶形磁心等。在50~200kHz開關(guān)頻率穩(wěn)壓器的總損耗中,變壓器與電抗器的鐵損耗占的比例比較小,但重要的是鐵損耗使磁心的溫度升高。在某個(gè)溫度時(shí)磁心損耗存在極小值,高于這種溫度時(shí),磁心可產(chǎn)生熱損壞,對于變壓器,為了防止磁心的熱損壞,磁心的溫度一定要控制在這種溫度以下。
3,磁心的集膚效應(yīng)
磁心的集膚效應(yīng)是高頻時(shí)磁通在磁心表面流通的現(xiàn)象,即表現(xiàn)為電感的減小。這種現(xiàn)象與磁心的頻率特性有關(guān),若使用磁心材料的頻率為200kHz左右,則問題不太大。
4,推挽式變壓器的偏磁現(xiàn)象
偏磁現(xiàn)象是推挽電路中成對半導(dǎo)體器件特性差異引起的變壓器的偏磁,頻率越高這樣偏磁現(xiàn)象越顯著,磁心飽和時(shí),偏磁現(xiàn)象也是燒毀變壓器的重要原因之一,為此,變壓器使用時(shí)磁心要留有氣隙,以降低其電感。但磁心留有氣隙會(huì)使損耗增大,降低變換器的效率。
5.浪涌與噪聲
浪涌與噪聲是變換器設(shè)計(jì)時(shí)麻煩的問題,主要是要想辦法解決變壓器漏磁導(dǎo)致開關(guān)元器件上產(chǎn)生的浪涌電壓及解決變壓器繞組間分布電容導(dǎo)致的共模噪聲等問題。
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