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反激變壓器漏感對EMC影響分析

嘉峪檢測網(wǎng)        2025-12-14 08:19

反激變壓器漏感的形成: 

變壓器的漏感是初級(次級)線圈所產(chǎn)生的磁感應線,無法全部通過磁芯耦合到次級(初級)線圈,因此產(chǎn)生漏磁,該部分漏磁通過空氣形成閉合磁感應線,漏磁形成的電感稱為漏感,漏感是變壓器的重要參數(shù)。

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圖1:反激變壓器漏感形成原理

反激變壓器磁芯通常為錳鋅鐵氧體,其磁導率大約為空氣的 100 倍左右,隨著反激變換器的頻率升高,鐵氧體磁芯的磁導率會有所降低,漏磁現(xiàn)象會更嚴重,下圖是某款鐵氧體磁芯磁導率與頻率關(guān)系的曲線。

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圖2:反激變壓器磁芯的磁導率曲線

對反激變壓器工作過程有影響的漏感,不僅包含初級不能耦合到次級的電感,還包括變壓器次級繞組的漏感通過匝比折算到初級的漏感以及 PCB 布線所產(chǎn)生的漏感。

 

影響反激變壓器漏感的因素 

反激變壓器的漏感與初次級線圈的圈數(shù)、初級線圈的耦合程度、磁芯材質(zhì)、磁芯氣隙、線圈繞制平整度及寬度等因素相關(guān);減小反激變壓器漏感的措施如下:減少初次級繞組的匝數(shù),增大繞組寬度,增加初次級繞組之間的耦合程度(三明治繞法),選用高飽和磁感應強度、低損耗的磁性材料,減小氣隙對改善漏感比較明顯,繞線密度、平整度也會影響漏感。

 

反激變壓器漏感的影響 

漏感實際上分布在變壓器的整個線圈中,跟繞組是串聯(lián)的關(guān)系,且漏感中存儲的能量無法向副邊傳遞,在開關(guān)管關(guān)斷時刻會產(chǎn)生較大的電壓尖峰。從變壓器等效模型可以看出漏感串聯(lián)在原邊的開通回路中,當開關(guān)管開通時,由于電感電流無法突變,也會引起開關(guān)管電流上升沿斜率的變化。 

在實際應用時 CCM 模式下,次級持續(xù)有電流流過,初級勵磁繞組兩側(cè)的電壓反激變壓器漏感對EMC影響分析等于次級電壓通過匝比折算到初級側(cè)的電壓,勵磁繞組被次級箝位,不會參與初級側(cè)的諧振過程,故在CCM模式下,開關(guān)管關(guān)斷時刻,開關(guān)管的輸出寄生電容反激變壓器漏感對EMC影響分析、變壓器初級側(cè)匝間電容反激變壓器漏感對EMC影響分析 與初級側(cè)漏感反激變壓器漏感對EMC影響分析發(fā)生諧振,諧振的尖峰電壓疊加在開關(guān)管的D-S兩端,諧振引起的電壓尖峰大小為:

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因為漏感的能量無法傳遞至次級,該部分漏感會造成一定的損耗,開關(guān)管兩端承受的電壓應力總和為:

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下圖中紅色圓圈內(nèi)的振蕩是在 CCM 模式下,變壓器漏感與初級線圈的匝間電容 反激變壓器漏感對EMC影響分析與開關(guān)MOSFET輸出電容反激變壓器漏感對EMC影響分析產(chǎn)生的振蕩頻率,其計算公式為:

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在DCM 模式下,開關(guān)管關(guān)斷時和 CCM 模式下的工作狀態(tài)基本相同,諧振的原理和參數(shù)基本相同。但是當次級電流為0后,由于初級側(cè)的勵磁電感不再被次級電壓箝位,故初級繞組的勵磁電感開始參與諧振過程,如下圖藍色圓圈內(nèi)的振蕩波形:

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圖3:DCM 模式反激變壓器漏感+勵磁電感產(chǎn)生的振蕩波形

變壓器(漏感+勵磁電感)與初級線圈的匝間電容 反激變壓器漏感對EMC影響分析與開關(guān)MOSFET輸出電容反激變壓器漏感對EMC影響分析產(chǎn)生的振蕩頻率,其計算公式為:

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漏感影響多路輸出電源的交叉調(diào)整率 

反激變壓器漏感對EMC影響分析交叉調(diào)整率:在某種電壓等級輸入下,某一路輸出電壓由于其它路負載變化而導致的最大電壓變化量Δ反激變壓器漏感對EMC影響分析與其在額定工況下實際輸出電壓 反激變壓器漏感對EMC影響分析百分比:

多路輸出反激變壓器電路如下圖所示,假設(shè)+5V輸出的負載電流突然增加,在線圈阻抗、布線寄生電感阻抗、二極管的壓降增大,+5V 輸出電壓存在一定程度的跌落,系統(tǒng)反饋取至+5V 的輸出,為維持+5V電壓不變,反饋環(huán)路會調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比,使變壓器次級側(cè)+5V 的輸出電壓增大,故引起+24V、+15V、-15V輸出電壓漂高,輸出電壓負載越小,電壓漂高越嚴重。

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圖 4:多路輸出反激開關(guān)電源電路設(shè)計

 

 

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來源:風陵渡口話EMC

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