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常规变压器在高频运行时存在哪些问题

时间:【2014/12/18 9:35:26】 共阅【 】次【打印此页】 【关闭
(1)漏电感(简称漏感)
  理想的变压器(完全耦合的变压器)原边绕组产生的磁通应全部穿过副边绕组,没有任何损失和泄漏。但实际上常规的变换变压器不可能实现没有任何损失和泄漏。原边绕组产生的磁通不可能全部穿过副边绕组。非耦合部分磁通就在绕组或导体中有它自己的电感,存贮在这个“电感”中的能量不和主功率变压器电路相耦合。这种电感我们称之为“漏感”。理想变换器对绝缘的要求和为了要得到很低的电磁干扰    (EMI)而需要很紧的电磁耦合以减小漏感的要求,是相互矛盾的。
当变压器不通电(转向脱离电源或开关处于关断期间)时,漏感存贮的能量要释放出来形成明显的噪音。在示波器上能看到此噪音的高频尖峰脉冲波形。高频尖峰脉冲波形的幅值Uspike和漏感Lleak与电流相对时间变化率的乘积成正比。
  当工作频率升高,电流相对时间的变化率也就增加。漏感的影响将更严重。漏感的影响和变换器的开关速度成正比。漏感产生过高的尖峰脉冲会损坏变换。
    变压器中的功率器件并形成明显的电磁干扰(EMI)。为了降低漏感产生的尖峰脉冲幅值Uspike,而在变换器电路中必须加入缓冲网络。但缓冲网络的加入,会增大变换器电路的损耗。使变换器电路随工作频率提高,损耗增加,效率降低。
(2)绕组间电容
  当变压器的绕组是多层绕组时,则顶层绕组和底层绕组之间就有电位差。两个导体之间有电位差,就存在电容。这个电容就称为“绕组间电容”。当工作在高频时,这个电容会以惊人的速率进行充电和放电。电容充电和放电过程中会产生损耗。在给定的时间内,它充电和放电的次数愈多,损耗就愈大。
(3)趋肤效应
(4)邻近效应
(5)局部过热点
  常规的变换变压器工作在高频时,其磁芯中部会有局部过热点。因此,为了减小热效应,常规变换变压器的工作频率提高时,就必须相应地减小其磁通密度,增大其体积。这就使得无法用它去做高功率密度的电源。
  对于低输出电压理想型变换器来说,它的降压比是很高的。用常规变换变压器时,通常1匝输出绕组,大约需要32匝原边绕组。这样,原边绕组就需多层布置,因而漏感和绕组间电容大、趋肤效应和邻近效应严重等不利因素在变换变压器中都存在。
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