高頻鏈逆變技術用高頻變壓器代替?zhèn)鹘y(tǒng)逆變器中笨重的工頻變壓器,大大減小了逆變器的體積和重量。在高頻鏈的硬件電路設計中,高頻變壓器是重要的一環(huán)。
設計高頻變壓器首先應該從磁芯開始。開關電源變壓器磁芯多是在低磁場下使用的軟磁材料,它有較高磁導率,低的矯頑力,高的電阻率。磁導率高,在一定線圈匝數(shù)時,通過不大的激磁電流就能承受較高的外加電壓,因此,在輸出一定功率要求下,可減輕磁芯體積。磁芯矯頑力低,磁滯面積小,則鐵耗也少。高的電阻率,則渦流小,鐵耗小。鐵氧體材料是復合氧化物燒結(jié)體,電阻率很高,適合高頻下使用,但Bs值比較小,常使用在開關電源中。
高頻變壓器的設計通常采用兩種方法[3]:第一種是先求出磁芯窗口面積AW與磁芯有效截面積Ae的乘積AP(AP=AW×Ae,稱磁芯面積乘積),根據(jù)AP值,查表找出所需磁性材料之編號;第二種是先求出幾何參數(shù),查表找出磁芯編號,再進行設計。
注意:
1)設計中,在最大輸出功率時,磁芯中的磁感應強度不應達到飽和,以免在大信號時產(chǎn)生失真。
2)在瞬變過程中,高頻鏈漏感和分布電容會引起浪涌電流和尖峰電壓及脈沖頂部振蕩,使損耗增加,嚴重時會造成開關管損壞。同時,輸出繞組匝數(shù)多,層數(shù)多時,應考慮分布電容的影響,降低分布電容有利于抑制高頻信號對負載的干擾。對同一變壓器同時減少分布電容和漏感是困難的,應根據(jù)不同的工作要求,保證合適的電容和電感。
單片開關電源高頻變壓器的設計要點
高頻變壓器是單片開關電源的核心部件,鑒于這種高頻變壓器在設計上有其特殊性,為此專門闡述降低其損耗及抑制音頻噪聲的方法,可供高頻變壓器設計人員參考。
單片開關電源集成電路具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標等優(yōu)點,能構(gòu)成高效率無工頻變壓器的隔離式開關電源。在1994~2001年,國際上陸續(xù)推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多種系列的單片開關電源產(chǎn)品,現(xiàn)已成為開發(fā)中、小功率開關電源、精密開關電源及開關電源模塊的優(yōu)選集成電路。
高頻變壓器是開關電源中進行能量儲存與傳輸?shù)闹匾考瑔纹_關電源中高頻變壓器性能的優(yōu)劣,不僅對電源效率有較大的影響,而且直接關系到電源的其它技術指標和電磁兼容性(EMC)。為此,一個高效率高頻變壓器應具備直流損耗和交流損耗低、漏感小、繞組本身的分布電容及各繞組之間的耦合電容要小等條件。