大家好。初接触开关电源,在对变压器的理解有一些不足,来问各位几个问题。
(1)对于反激电源增加气隙,我在一些帖子上看到说是为了增加变压器的储能,减少电感量。根据电感储能公式∫0.5*L*I*I,那不是应该电感量越大,储能就越多吗?如果说根据N*B*S=L*I,所以电感量越大,电流会越小的话。那电感储能公式是不是就应该变形成∫0.5*L*(NBS/L)^2?所以才会说电感量越大储能就越少?
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(2)对于正激拓扑的变压器是不是不会出现饱和的问题?因为根据AP公式计算出来的磁芯,AP公式本身就是根据电磁感应定律推导出来的,本身就是基于满足磁条件的约束下进行计算的?不过我问过人,别人说正激,全桥那些拓扑的变换器也是要考虑电感的。。。可我在一篇论文上看别人设计DCDC全桥的变压器,就只是根据AP选取磁芯,然后计算Np和Ns,之后再确定线径。。。就完了,并没有提到电感啊
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(3)正激,全桥,半桥等拓扑的磁芯为什么就不需要加气隙?如果加了气隙,增大了磁路的等效长度,貌似就要增大原副边匝数?
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没错,在电流I相同条件下,确实电感量越大储能越多。但若没有气隙,电流I很可能使铁芯饱和,而铁芯饱和后电感量急剧降低,储能也就谈不到了。
所以,加气隙是为了在不进入饱和这个约束条件下,使变压器储存尽可能多的能量。实际上,气隙大小的计算,正是根据不进入饱和这个条件来进行的。
反激变换电路,变压器电感量要刚刚好,大了不行,小了也不行(当然允许一定误差),大了输出功率不够,小了功率管占空比过小,电流有效值变大。
(2)正激类拓扑只要求变压器电感量够大,否则励磁电流较大,会增加损耗。大到设计值的几倍都没有关系。正确的设计,不会电感量太小,所以通常不提电感量。
(3)正激、半桥、全桥电路铁芯加气隙并没有任何好处,如你所说反而要增加匝数,浪费铜线,甚至可能窗口绕不下。
说一下第3问,供参考
正激,全桥,半桥的拓扑结构中变压器就是个变压器,一边转换一边释放,这些拓扑的变压器有时也会用到气隙的,但不是为了储能,有时为了减小匝数会加点气息,但会增加铁损的。
而反激是先储能再释放,变压器是个电感,功率大了储存不了那多的能量,加气隙可以理解让变压器储存更多的能量
大体上是正确的。
反激变压器作为储能元件,应该在开关导通期之末存储能量达到最大,但同时受到另一个约束 条件即铁芯不能进入饱和。所以实际设计都是在PWM最大占空比时进行计算(电源电压最低),磁通密度恰在容许范围内,根据这个条件确定气隙。此即该电路能够输出的最大功率。
然而还有其它约束条件。PWM频率越来越高,铁芯的铁损也随频率升高而增加,发热厉害。从散热条件出发,设计时就不能以铁芯不进入饱和为条件,而是以发热不超过允许温度为条件。这种情况,铁芯的磁通密度可能只有饱和磁通密度的二分之一甚至三分之一。当然,这时气隙大小的选择就变化了。
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