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如何應(yīng)對高頻變壓器發(fā)熱機(jī)理

發(fā)布日期:2018-10-12 作者: 點擊:

當(dāng)遇到高頻變壓器設(shè)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(zhuǎn)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(dǎo)致的工作溫升過高,在變壓器發(fā)熱的因素中也占有相當(dāng)?shù)谋戎兀吘箤φ麄€電源而言,原邊開關(guān)管也好,副邊整流管也好,吸收補(bǔ)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(tài)必定會是相互關(guān)聯(lián)又互相 影響的,只是影響作用的強(qiáng)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(xù)流)二極管的反恢復(fù)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?fù)涓边叺膬蓚€全波整流二極管,或是正激拓?fù)涞恼髋c續(xù)流二極管,在反向恢復(fù)期內(nèi)都會產(chǎn)生瞬時共態(tài)導(dǎo)通現(xiàn)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(guān)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(shù)比例關(guān)系的損耗,增加得更為明顯。


高頻變壓器


因為在二極管“共態(tài)導(dǎo)通”瞬間的第一個尖峰波時段內(nèi),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(dāng),則原邊的瞬時峰值電流將超過正常工作時的數(shù)倍至十?dāng)?shù)倍!這時磁芯的磁擺幅△B將增大,繞組導(dǎo)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(fù)始地產(chǎn)生的,所以就不難想象會使線溫、鐵溫升高不少。當(dāng)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(fù)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(jìn)行箝位來達(dá)到“零電流”開通是常見慣用的方法,橋式、正激都有應(yīng)用,對改善這種開關(guān)管導(dǎo)通時的反向恢復(fù)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(dāng)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(guān)管結(jié)電容(或諧振電容)、變壓器分布參數(shù)發(fā)生新的“諧振”,使原邊“附加”新的高頻環(huán)流….無論在硬開關(guān)或移相諧振軟開關(guān)中都可能會遇到這個問題,因此選取最佳附加串聯(lián)電感的參數(shù),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(dāng)然要有效降低開關(guān)管導(dǎo)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(guān)管柵極電阻等組合措施。


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