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ECP高頻變壓器的發熱分析
- 2019-06-04-

在ECP高頻變壓器的設計制作中,往往會遇到已做足了各個環節的功夫,但變壓器工作時的發熱還是減不下來的情形,此時說明還存在一些容易被忽視的、會導致變壓器發熱的其它相關因素存在。

當遇到變壓器設計已“沒啥問題”而工作溫度卻又降不下來時,我們已有必要把目光從變壓器轉移到外圍電路的“器件特性”上來,其實來自外圍器件引起的“與變壓器互為作用”而導致的工作溫升過高,在變壓器發熱的因素中也占有相當的比重,畢竟對整個電源而言,原邊開關管也好,副邊整流管也好,吸收補償也好,諧振回路(電感或電容)也好,甚至PFC及濾波電容,PCB布線等,與變壓器都同屬一個整體,其工作狀態必定會是相互關聯又互相影響的,只是影響作用的強弱而已。

其中對變壓器工作溫升影響最大的是副邊整流(續流)二極管的反向恢復特性,以常見大功率電源為例(也不難分析小功率反激副變整流二極管的工作狀況),無論是橋式拓撲副邊的兩個全波整流二極管,或是正激拓撲的整流與續流二極管,在反向恢復期內都會產生瞬時共態導通現象,從而在漏感上引起幅度遞減的正弦(有時并非完全是正弦)尖峰振蕩,這個比開關頻率高得多且有較高電壓峰值的振蕩波會在原副邊之間相互耦合,額外地使線包、磁芯的各種損耗增加,尤其是與頻率成指數比例關系的損耗,增加得更為明顯。

因為在二極管“共態導通”瞬間的第一個尖峰波時段內,原邊勵磁電感量下降到了接近于:“短路副邊測得原邊的漏感值”,如遇處理不當,則原邊的瞬時峰值電流將超過正常工作時的數倍至十數倍!這時磁芯的磁擺幅△B將增大,繞組導線的高頻電流密度也急劇增加,在過后的衰減振蕩過程里,雖然損耗是遞減的,但整個尖峰衰減振蕩是隨著工作頻率周而復始地產生的,所以就不難想象會使線溫、鐵溫升高不少。當然這種尖峰對電源的可靠性也會帶來不利影響。



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