开关变压器伏秒容量的含义
开关变压器或储能电感线圈的极限伏秒容量VTmax参数,其实与晶体管的最大集电极电压BVceo参数相同重要。在晶体管扩大电路中,当晶体管集电极与发射极两头的电压超越最大集电极电压BVceo时,晶体管就会被击穿损坏。相同,在开关电源中,当施加于开关变压器的伏秒容量(电压起伏与时刻长度)超越极限伏秒容量VTmax时,开关变压器也要损坏,而且还会损坏电源开关管,及其它电路元件。
开关变压器伏秒容量的含义相当于图2-56中斜线为界的矩形面积,决议面积巨细的两条边别离由开关变压器的作业电压(直流脉冲起伏)V和继续通电时刻T(脉冲宽度)的乘积组成。其极限伏秒容量VTmax相当于以Vmax为一条边与τmax为另一条边所构成的面积,灰色区域部分相当于开关变压器正常作业时伏秒容量的面积。
不过这儿还应强调指出,只需伏秒容量的面积没有超出极限伏秒容量的面积,V或T任何一条边别离都能够超出图2-56中所示的V或T边上的Vmax和τmax的长度。
结合图2-55和图2-56,咱们能够看出,运用开关变压器时,最好让流过开关变压器线圈的最大作业电流约等于图2-55中 ,或许让开关脉冲的宽度约等于 。
当流过开关变压器线圈的最大作业电流等于图2-55中Ib 时,开关变压器线圈的电感量为最大值Lmax ;在此种情况下,开关变压器的作业效率最高,因为,此刻开关变压器铁芯损耗与开关变压器线圈损耗的乘积最小(磁滞损耗与励磁电流的巨细成正比,还与磁感应强度增量的平方成正比;涡流损耗与磁感应强度增量的平方成正比;铜阻的损耗与导线的长度成正比);而且,开关变压器的伏秒容量VTb与极限伏秒容量VTmax还有很大的安全间隔。
现在,一般开关变压器都许多选用铁氧体磁芯为铁芯资料,这种铁氧体磁芯的磁饱满磁感应强度Bs一般为4500~5000高斯,因而,由图2-55能够看出,开关变压器铁芯的最佳磁感应强度Bb大约为磁饱满磁感应强度Bs的一半左右,即:Bb = 2300~2500高斯。因而,当运用(4)式对开关变压器初级线圈进行核算的时分,公式中最大磁感应强度Bm的取值,最好不要超越2500高斯。
因为开关变压器铁芯磁饱满磁感应强度Bs参数的分散性,用什么办法,咱们才干知道开关变压器的铁芯正好就作业于最佳磁感应强度Bb的方位上呢?或许咱们拿到一个开关变压器,究竟应该取多大的脉冲宽度,以及占空比,或许作业频率,才合理呢?
这个有必要经过对开关变压器伏秒容量的丈量,才干最终作出决议,一起还能够查看开关变压器铁芯气隙长度留得是否适宜。接下来随小编具体了解开关变压器伏秒容量丈量方面的常识。
开关变压器的伏秒容量
伏秒容量是开关变压器的一个极其重要的参数,但许多人在规划开关变压器的时分都把这个重要参数忽视了。许多人在规划开关变压器的时分,都是依据开关电源的作业频率和输出功率来核算开关变压器的初级线圈电感量,而在实践使用中,这种办法有很大的局限性,因为变压器铁心的导磁率并不是一个常数,它的初始导磁率和有用导磁率相差非常大,即变压器线圈的静态电感量和动态电感量相差很大。如图1所示,图中,B为变压器铁心的初始磁化曲线,为导磁率改变曲线,为励磁电流。
别的,单端磁化开关电源变压器一般都需求留气隙,气隙的巨细对变压器线圈的电感量影响非常大,因而,有人经过调整气隙的长度来调整变压器线圈的电感量,明显这中办法是过错的。用这种办法规划出来的开关变压器,不是简单呈现磁饱满便是初、次级线圈漏感过大,使开关管过流或过压损坏,而且还简单发生EMI搅扰和下降作业效率。
图2反激式开关电源变压器的作业原理图,因为反激式开关电源在开关接通期间,变压器只存储能量,不输出功率,因而,在开关接通期间,图2电路能够等效成图3电路。
在图3电路中,当开关接通时,电源E对电感L1进行充磁,并发生励磁电流i1,假如把L1看成是一个常数,则i1由下式表明:
许多人便是依据(2)式和(3)式来确认开关变压器初级线圈的电感量的。
开关变压器伏秒容量的丈量
图中,M为电感测验仪,LT为阻隔电感,I为电流源,LX为待测开关变压器初级线圈。LT的电感量有必要远远大于被测开关变压器初级线圈的电感量,但假如电流源I是一个抱负的恒流源,那么阻隔电感LT能够省去。
开关变压器的伏秒容量能够用直流迭加法来丈量,图7是一个对开关变压器进行伏秒容量进行测验的原理图。
电流迭加法便是在开关变压器线圈中迭加一向流电流,让开关变压器铁芯进行磁化,然后,对开关变压器的电感量进行丈量,然后间接丈量开关变压器线圈的最大伏秒容量VTm。VTm的界说是,当迭加直流I使电感LX的电感量减小到初始值L0的0.9倍时,开关电源变压器所对应的伏秒容量VT值。
开关变压器的最大伏秒容量VTm由下面公式求得:
式中:Im为使电感LX的电感量减小到初始值L0的0.9倍时迭加直流的对应值。
知道了开关变压器的最大伏秒容量,就能够确认变压器的最高作业电压Vm和最大脉冲宽度Ton。
从(10)式还能够看出,因为Im与Lx的值都与变压器铁芯的气隙长度有关,因而,它们三者之间必定有一个最佳值。这个最佳值咱们经过测验几个样品很简单就知道。
此测验办法有必定的正交性质,因而,相对来说,实验成果会更精确和更科学。正交性便是所得定论和实验是沿着两个不同方向进行。
(9)式中E可取输入电压的最大值,τ取值可依据输入电压为最大值时对应的最小占空比Dmin和作业频率F求得。求最大伏秒容量VTm时,应把τ值换成τx,一般取τx = 1.43τ。
图9是测验最大伏秒容量时,迭加直流Im,与均匀作业电流Ia、半波均匀电流Iaτ1、半波最大电流Imτ1各者之间的联系。
从图中能够看出,当D=0.5时,迭加直流Im是均匀作业电流Ia的5.4倍,假如在此作业状态下,初级线圈的电流密度为3A/mm2,则测验电流的密度为16.2A/mm2,因而,在测验过程中变压器初级线圈一般都发热,这正好也是校验初级线圈电流密度获得是否适宜的办法。