高频变压器原理 开关电源故障检修方法

做DC-DC才发现变压器变的不那么简单,甚至还需要自己来设计,因为变压器的特性直接决定着converter的性能,当我去了解高频变压器时才发现其实自己连最基本的一些变压器原理都没搞清楚。

首先,为什么不能用非闭合铁芯电感做变压器,其实也是可以的,只是如果想用电感做变压器那体积需要大的不得了。因为铁芯不闭合,比如一根直铁芯,根据磁动势计算公式,要想产生很强的磁通就需要极其大电流,则根据电感=磁通/电流的关系,说明这种情况下电感是很小的。也就是说想产生很大的磁通需要特别大的励磁电流,因为只有很大的磁通变化才能保证得到想要的二次电压。

高频变压器原理 开关电源故障检修方法

所以呢就把铁芯闭合起来,结果呢,磁通全部在铁芯里流,铁芯磁阻很小,所以很小的电流就能产生很大的磁通,这显然可以减小变压器的体积,所以变压器电感很大。

但为啥有时还有加气隙呢,因为有些变压器电感太大了,稍微有些励磁电流就会产生很大的磁通,有些场合不--需要这样,希望随着励磁电流增加磁通能以稍微慢一点速度增加,这时加气隙就是一个很好的办法,因为气隙的宽度直接决定着磁通随励磁电流的变化率。

为什么提出高频变压器,因为做DC-DC设计时,变压器实际工作在高频状态,至少是几KHz的方波。想想加高频信号变压器会有什么变化。由电压等于磁通的变化,频率越高就意味着磁通变化越快,所以产生相同幅值的电压需要的磁通就变小,则需要的励磁电流也变小。E=4.44fNQ(E电动势,f频率,N匝数,Q磁通)所以呢对高频变压器,需要的体积就更小了。

但并不是所有的铁芯都可以做高频变压器,因为频率增加后铁芯的损耗会增加,并且增加很快,所以一定要选电阻很大的铁芯,这样根据P=I2R,损耗就会变小。那么为什么变压器会有带宽,既输出电压幅值到某一频率时开始减小,原因就是磁畴的转动是一个物理过程,有惯性和时间需要的,这就说明磁通的响应需要时间。所以当磁通跟不上外加电压变化时,二次侧电压自然会变小。

所以高频变压器材料选择考虑2个因素。

1 内部电阻越大越好

2 磁畴的惯性常熟越小越好,既磁阻越小越好

  

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