变压器与电抗器
出处:ipman 发布于:2009-02-27 09:13:46
开关电源中常用的磁性元器件是变压器与电抗器,这两种元器件通常都是工作于不饱和区。对于变压器来说,磁心工作的磁滞回线原则上是以原点为对称的,而对于储存能量的电抗器来说,是非对称的,通常限于工作H>O的区域。变压器和电抗器通常都采用锰-锌铁氧体,若提高开关频率,则这些磁性元器件都可以小型化。开关电源中使用变压器和电抗器常会遇到以下一些问题:
1.导线的集肤效应和漏磁通的近接效应
导线的集肤效应是高频电流引起的,即电流在导线的表面流通,而漏磁通的近接效应是漏磁通与导体部分交链形成的电流在导体内流通的现象。这两种效应都导致导体电阻的增加,若该电阻为RAC,则对于集肤效应,电阻RAC与频率的1/2次方成比例;对于近接效应,对于变压器α=24,对于电抗器α=1.465;K1和D2为磁心材料的构成与磁通密度决定的常数;Rdc为电阻率决定材质的直流电阻。
2.磁心损耗
磁心损耗包括磁滞损耗与涡流损耗,当磁通振幅不变时,磁滞损耗与频率成比例,涡流损耗与频率的平方成比例,因此,要求采用Hc小而涡流等效电阻特别高的磁心,这种,就可以减小高频时涡流损耗。为此目的,磁心应采用铁氧体磁心、铁粉心及铁基非晶形磁心等。在50~200kHz开关频率稳压器的总损耗中,变压器与电抗器的铁损耗占的比例比较小,但重要的是铁损耗使磁心的温度升高。在某个温度时磁心损耗存在极小值,高于这种温度时,磁心可产生热损坏,对于变压器,为了防止磁心的热损坏,磁心的温度一定要控制在这种温度以下。
3,磁心的集肤效应
磁心的集肤效应是高频时磁通在磁心表面流通的现象,即表现为电感的减小。这种现象与磁心的频率特性有关,若使用磁心材料的频率为200kHz左右,则问题不太大。
4,推挽式变压器的偏磁现象
偏磁现象是推挽电路中成对半导体器件特性差异引起的变压器的偏磁,频率越高这样偏磁现象越显著,磁心饱和时,偏磁现象也是烧毁变压器的重要原因之一,为此,变压器使用时磁心要留有气隙,以降低其电感。但磁心留有气隙会使损耗增大,降低变换器的效率。
5.浪涌与噪声
浪涌与噪声是变换器设计时麻烦的问题,主要是要想办法解决变压器漏磁导致开关元器件上产生的浪涌电压及解决变压器绕组间分布电容导致的共模噪声等问题。
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