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嘉峪檢測(cè)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(jí)(次級(jí))線圈所產(chǎn)生的磁感應(yīng)線,無法全部通過磁芯耦合到次級(jí)(初級(jí))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(yīng)線,漏磁形成的電感稱為漏感,漏感是變壓器的重要參數(shù)。

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(dǎo)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(dǎo)率會(huì)有所降低,漏磁現(xiàn)象會(huì)更嚴(yán)重,下圖是某款鐵氧體磁芯磁導(dǎo)率與頻率關(guān)系的曲線。

圖2:反激變壓器磁芯的磁導(dǎo)率曲線
對(duì)反激變壓器工作過程有影響的漏感,不僅包含初級(jí)不能耦合到次級(jí)的電感,還包括變壓器次級(jí)繞組的漏感通過匝比折算到初級(jí)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(jí)線圈的圈數(shù)、初級(jí)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(jí)繞組的匝數(shù),增大繞組寬度,增加初次級(jí)繞組之間的耦合程度(三明治繞法),選用高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低損耗的磁性材料,減小氣隙對(duì)改善漏感比較明顯,繞線密度、平整度也會(huì)影響漏感。
反激變壓器漏感的影響
漏感實(shí)際上分布在變壓器的整個(gè)線圈中,跟繞組是串聯(lián)的關(guān)系,且漏感中存儲(chǔ)的能量無法向副邊傳遞,在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻會(huì)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(dāng)開關(guān)管開通時(shí),由于電感電流無法突變,也會(huì)引起開關(guān)管電流上升沿斜率的變化。
在實(shí)際應(yīng)用時(shí) CCM 模式下,次級(jí)持續(xù)有電流流過,初級(jí)勵(lì)磁繞組兩側(cè)的電壓
等于次級(jí)電壓通過匝比折算到初級(jí)側(cè)的電壓,勵(lì)磁繞組被次級(jí)箝位,不會(huì)參與初級(jí)側(cè)的諧振過程,故在CCM模式下,開關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻,開關(guān)管的輸出寄生電容
、變壓器初級(jí)側(cè)匝間電容
與初級(jí)側(cè)漏感
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:

因?yàn)槁└械哪芰繜o法傳遞至次級(jí),該部分漏感會(huì)造成一定的損耗,開關(guān)管兩端承受的電壓應(yīng)力總和為:

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(jí)線圈的匝間電容
與開關(guān)MOSFET輸出電容
產(chǎn)生的振蕩頻率,其計(jì)算公式為:

在DCM 模式下,開關(guān)管關(guān)斷時(shí)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(dāng)次級(jí)電流為0后,由于初級(jí)側(cè)的勵(lì)磁電感不再被次級(jí)電壓箝位,故初級(jí)繞組的勵(lì)磁電感開始參與諧振過程,如下圖藍(lán)色圓圈內(nèi)的振蕩波形:

圖3:DCM 模式反激變壓器漏感+勵(lì)磁電感產(chǎn)生的振蕩波形
變壓器(漏感+勵(lì)磁電感)與初級(jí)線圈的匝間電容
與開關(guān)MOSFET輸出電容
產(chǎn)生的振蕩頻率,其計(jì)算公式為:

漏感影響多路輸出電源的交叉調(diào)整率
交叉調(diào)整率:在某種電壓等級(jí)輸入下,某一路輸出電壓由于其它路負(fù)載變化而導(dǎo)致的最大電壓變化量Δ
與其在額定工況下實(shí)際輸出電壓
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(fù)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(huì)調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比,使變壓器次級(jí)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(fù)載越小,電壓漂高越嚴(yán)重。

圖 4:多路輸出反激開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)

來源:風(fēng)陵渡口話EMC