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    如何應對高頻變壓器發熱機理

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    如何應對高頻變壓器發熱機理

    發布日期:2018-10-12 作者: 點擊:

    當遇到高頻變壓器設計已“沒啥問題”而工作溫度卻又降不下來時,我們已有必要把目光從變壓器轉移到外圍電路的“器件特性”上來,其實來自外圍器件引起的“與變壓器互為作用”而導致的工作溫升過高,在變壓器發熱的因素中也占有相當的比重,畢竟對整個電源而言,原邊開關管也好,副邊整流管也好,吸收補償也好,諧振回路(電感或電容)也好,甚至PFC及濾波電容,PCB布線等,與變壓器都同屬一個整體,其工作狀態必定會是相互關聯又互相 影響的,只是影響作用的強弱而已。


    其中對高頻變壓器工作溫升影響最大的是副邊整流(續流)二極管的反恢復特性,以常見大功率電源為例(也不難分析小功率反激副變整流二極管的工作狀況),無論是橋式拓撲副邊的兩個全波整流二極管,或是正激拓撲的整流與續流二極管,在反向恢復期內都會產生瞬時共態導通現象,從而在漏感上引起幅度遞減的正弦(有時并非完全是正弦)尖峰振蕩,這個比開關頻率高得多且有較高電壓峰值的振蕩波會在原副邊之間相互耦合,額外地使線包、磁芯的各種損耗增加,尤其是與頻率成指數比例關系的損耗,增加得更為明顯。


    高頻變壓器


    因為在二極管“共態導通”瞬間的第一個尖峰波時段內,原邊勵磁電感量下降到了接近于:“短路副邊測得原邊的漏感值”,如遇處理不當,則原邊的瞬時峰值電流將超過正常工作時的數倍至十數倍!這時磁芯的磁擺幅△B將增大,繞組導線的高頻電流密度也急劇增加,在過后的衰減振蕩過程里,雖然損耗是遞減的,但整個尖峰衰減振蕩是隨著工作頻率 周而復始地產生的,所以就不難想象會使線溫、鐵溫升高不少。當然 這種尖峰對電源的可靠性也會帶來不利影響。


    為了有效減低二極管反向恢復引起的尖峰振蕩,采用原邊串一小電感量的電感,并用二極管進行箝位來達到“零電流”開通是常見慣用的方法,橋式、正激都有應用,對改善這種開關管導通時的反向恢復尖峰很有幫助,對降低變壓器的工作溫升也效果明顯。


    但處理不當時,這一附加電感的無功“吞吐”在箝位二極管上也會引起一種新的尖峰振蕩,同時也會與開關管結電容(或諧振電容)、變壓器分布參數發生新的“諧振”,使原邊“附加”新的高頻環流….無論在硬開關或移相諧振軟開關中都可能會遇到這個問題,因此選取最佳附加串聯電感的參數,就不是一件簡單的事情了,有時往往許要通過實測來修正。當然要有效降低開關管導通時的“尖峰振蕩”,一般還會采取在二極管上并RC吸收、引腳上套飽和磁珠、合理選取開關管柵極電阻等組合措施。


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    關鍵詞:高頻變壓器,變壓器性能,變壓器特點

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