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- 对高频变压器分布参数问题的分析并减小分布参数的几种措施

2017年12月04日 05:48 网络整理 作者:佚名 用户评论(0

计算节点X的电流,并通过对它的方程求倒数,就能得到二次微分方程

 

 

 

 EPC高频变压器分布参数及其影响的分析


图3 上升沿等效电路
figure3 equivalent circuits of ascending edge

(2)脉冲顶部

在脉冲顶部时,脉冲持续期内电压电流基本保持不变,因此漏感和分布电容便不起主要作用,励磁电感起重要作用。由此得到图4所示的脉冲平顶的等效电路。

计算节点X的电流,得到一次微分方程: 这个方程的解是: 

 

 

 EPC高频变压器分布参数及其影响的分析


图4 脉冲平顶等效电路
figure4 equivalent circuits of flat part

(3)脉冲后沿

漏感通常比励磁电感小很多,可以忽略。脉冲后沿时,储存在励磁电感中的磁能和分布电容中的电能释放能量,因此励磁电感和分布电容起主要作用。 由此得到图5所示的下降沿等效电路。

计算节点X的电流,得到二次微分方程:

 

 

 

 EPC高频变压器分布参数及其影响的分析


图5 下降沿等效电路
figure5 equivalent circuits of descending edge

4、变压器分布参数影响的仿真分析

根据以上分析,用软件PSPICE进行仿真。所使用的参数如图6所示,仿真波形如图7所示。

 

 EPC高频变压器分布参数及其影响的分析


图6 仿真原理图
figure6 schematic diagram of the simulation

 

 

 

 EPC高频变压器分布参数及其影响的分析


图7 用PSPICE计算出的波形
figure7 the waveform computed by PSPICE

由图7的仿真波形可见,由于分布参数的存在,在上升沿时具有上冲,在下降沿时存在下冲。互感和漏感能量在开关转换瞬时引起电压尖峰,造成损耗增加,严重时会造成开关管损坏,同时也是EMI的主要来源,因此必须加以控制。

5、变压器分布参数的抑制和利用

5.1 变压器分布参数的抑制

根据漏感和分布电容的产生原因,可以采取以下措施来进行抑制。

(1)减少漏感的方法

① 减少绕组的匝数,选用高饱和磁感应强度、低损耗的磁性材料;

② 减少绕组的厚度,增加绕组的高度;

③ 尽可能减少绕组间的绝缘厚度;

④ 初、次级绕组采用分层交叉绕制;

⑤ 初、次级绕线应双线并绕。

(2)减少分布电容的方法

① 绕组分段绕制;

② 正确安排绕组的极性,减少它们之间的电位差;

③ 采用静电屏蔽措施。

5.2 变压器分布参数的利用

为满足小型化要求,同时克服分布参数的影响,使开关变换器在高频下高效率地运行,自20世纪70年代以来,国内外不断研究开发高频软开关技术[4]。软开关技术很好地利用了电路中的分布参数,将寄生电感和电容作为谐振元件的一部分,消除了分布参数引起的电压尖峰。图8所示谐振变换器电路,图9给出的相应仿真波形,较为形象地说明了软开关利用分布参数所达到的效果。

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( 发表人:黄昊宇 )

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