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法拉第电磁感应定律在评估变压器中的应用
100次浏览 发布时间:2024-09-09 09:34:43为什么在开关电源中 我们会见到评估变压器是否饱和用到
它们是如何得到的,系数"2"和"4"究竟是怎么回事?
法拉第电磁感应定律在脉宽调制(PWM)电源中的应用,通常在开关电源中我们涉及到的一级是DC-DC,其转换隔离桥梁就是高频变压器。而变压原边就是一个电感。
首先认识单向励磁和双向励磁,单向励磁是指变压器磁滞回线处于第一象限,而双向励磁是指变压器磁滞回线处于一三象限的情况,参见以下磁滞回线示意图。
法拉第电磁感应定律用公式表示如下:
其中磁链
表达式中N是线圈匝数,B磁感应强度,Ae是磁芯截面积
带入(1)由于对于确定的电感或变压器来说,N和Ae是定值,B是一个变量
加在高频变压器原边的电压是一个直流电压U,因此(3)可写成
进一步(4)可写成
明确一下"dt" 在PWM调制中的意义就是开通时间"TON"
首先明确占空比"D"的概念(开通所占比重)和表达式如下
<PWM示意图>
在开关电源中,理解电感工作要求:电感作为开关电源重要的元器件,设计原则就是伏秒积相等,外在表现为在功率开关开通时励磁(储能),关断时进行磁复位(释能),在一个周期内始终保持磁平衡,即稳态下不能进行磁累积,以防止磁芯饱和(涉及密度问题就有饱和问题),其实对于高频变压器(反激式其实就是个耦合电感,不是真正意义上的变压器)原边就是一个电感,因此同样要遵守励磁伏秒等于去磁伏秒。
因此无论是单端励磁(单端正激拓扑)还是双端励磁式(推挽、半桥、全桥拓扑),单次开通时间不能超过整个周期的一半
结合(5)和(8)得到
关于磁感应的变化量"dB"
①对于单端励磁式
②对于双端励磁式
<磁滞回线示意图>
所以,对于单端式励磁拓扑中,变压器评估利用以下公式,系数是"2"
对于双端励磁式拓扑中,变压器评估利用以下公式,系数是"4"
如何评估变压器参数,通常对于单端励磁式变压器,若选择铁氧体,通常饱和密度是0.3T,但我们绝对不能取0.3T,由于剩磁和磁损的原因,往往△B取值为0.15T~0.2T;
对于双端励磁式变压器,由于在一三象限,变压器磁芯利用率大大提高,往往△B取值为0.2T~0.25T。
当频率"f"等参数已知时,可以评估变压器匝数N。先到这里吧。
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