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如何应对高频变压器发热机理

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如何应对高频变压器发热机理

发布日期:2018-10-12 作者: 点击:

当遇到高频变压器设计已“没啥问题”而工作温度却又降不下来时,我们已有必要把目光从变压器转移到外围电路的“器件特性”上来,其实来自外围器件引起的“与变压器互为作用”而导致的工作温升过高,在变压器发热的因素中也占有相当的比重,毕竟对整个电源而言,原边开关管也好,副边整流管也好,吸收补偿也好,谐振回路(电感或电容)也好,甚至PFC及滤波电容,PCB布线等,与变压器都同属一个整体,其工作状态必定会是相互关联又互相 影响的,只是影响作用的强弱而已。


其中对高频变压器工作温升影响最大的是副边整流(续流)二极管的反恢复特性,以常见大功率电源为例(也不难分析小功率反激副变整流二极管的工作状况),无论是桥式拓扑副边的两个全波整流二极管,或是正激拓扑的整流与续流二极管,在反向恢复期内都会产生瞬时共态导通现象,从而在漏感上引起幅度递减的正弦(有时并非完全是正弦)尖峰振荡,这个比开关频率高得多且有较高电压峰值的振荡波会在原副边之间相互耦合,额外地使线包、磁芯的各种损耗增加,尤其是与频率成指数比例关系的损耗,增加得更为明显。


高频变压器


因为在二极管“共态导通”瞬间的第一个尖峰波时段内,原边励磁电感量下降到了接近于:“短路副边测得原边的漏感值”,如遇处理不当,则原边的瞬时峰值电流将超过正常工作时的数倍至十数倍!这时磁芯的磁摆幅△B将增大,绕组导线的高频电流密度也急剧增加,在过后的衰减振荡过程里,虽然损耗是递减的,但整个尖峰衰减振荡是随着工作频率 周而复始地产生的,所以就不难想象会使线温、铁温升高不少。当然 这种尖峰对电源的可靠性也会带来不利影响。


为了有效减低二极管反向恢复引起的尖峰振荡,采用原边串一小电感量的电感,并用二极管进行箝位来达到“零电流”开通是常见惯用的方法,桥式、正激都有应用,对改善这种开关管导通时的反向恢复尖峰很有帮助,对降低变压器的工作温升也效果明显。


但处理不当时,这一附加电感的无功“吞吐”在箝位二极管上也会引起一种新的尖峰振荡,同时也会与开关管结电容(或谐振电容)、变压器分布参数发生新的“谐振”,使原边“附加”新的高频环流….无论在硬开关或移相谐振软开关中都可能会遇到这个问题,因此选取最佳附加串联电感的参数,就不是一件简单的事情了,有时往往许要通过实测来修正。当然要有效降低开关管导通时的“尖峰振荡”,一般还会采取在二极管上并RC吸收、引脚上套饱和磁珠、合理选取开关管栅极电阻等组合措施。


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关键词:高频变压器,变压器性能,变压器特点

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