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高频平板变压器设计原理

  一直是电源设备和装置,缩小体积、提高功率密度、实现模块化的一只拦路虎。虽然高频变换技术引入电源后,可以甩掉体积庞大的工频。铁氧体磁芯高频变压器的体积虽比工频变压器小,但离开模块化的要求还相差很远。它不但体积还嫌大,而且它的发热量,漏电感都不小。因此近几年来,许多专家、学者、工程师一直在研究解决这个问题的办法。高频平板变压器的研制开发成功,就使变压器技术发生一个飞跃。它不但能使变压器的体积缩小很多,而且还能使变压器内部的温升很低、漏电感很小,效率可做到 99.6%,成本比一般同功率的变压器低一半。它可用于单端正、反激,半桥,全桥和推挽变换器中作AC/DC和DC/DC变换器用。它对低电压、大电流的变换器特别适用。所以用它来做当代计算机电源特别合适。

  理想的变压器(完全耦合的变压器)原边绕组产生的磁通应全部穿过副边绕组,没有任何损失和泄漏。但实际上常规的变换变压器不可能实现没有任何损失和泄漏。原边绕组产生的磁通不可能全部穿过副边绕组。非耦合部分磁通就在绕组或导体中有它自己的电感,存贮在这个“电感”中的能量不和主功率变压器电路相耦合。变压器损耗参数测试仪变压器损耗参数测试仪这种电感我们称之为“漏感”。理想变换器对绝缘的要求和为了要得到很低的电磁干扰(EMI)而需要很紧的电磁耦合以减小漏感的要求,是相互矛盾的。

  当变压器不通电(转向脱离电源或开关处于关断期间)时,漏感存贮的能量要释放出来形成明显的噪音。在示波器上能看到此噪音的高频尖峰脉冲波形。高频尖峰脉冲波形的幅值Uspike和漏感Lleak与电流相对时间变化率的乘积成正比。即:

  当工作频率升高,电流相对时间的变化率也就增加。漏感的影响将更严重。漏感的影响和变换器的开关速度成正比。漏感产生过高的尖峰脉冲会损坏变换

  器中的功率器件并形成明显的电磁干扰(EMI)。为了降低漏感产生的尖峰脉冲幅值Uspike,而在变换器电路中必须加入缓冲网络。但缓冲网络的加入,会增大变换器电路的损耗。使变换器电路随工作频率提高,变压器损耗参数测试仪损耗增加,效率降低。

  当变压器的绕组是多层绕组时,则顶层绕组和底层绕组之间就有电位差。两个导体之间有电位差,就存在电容。这个电容就称为“绕组间电容”。当工作在高频时,这个电容会以惊人的速率进行充电和放电。电容充电和放电过程中会产生损耗。在给定的时间内,它充电和放电的次数愈多,损耗就愈大。

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