開(kāi)關(guān)電源中高頻磁性元件的規劃關(guān)于電路的正常工作和各項性能指標的完結至關(guān)重要。加之高頻磁性元件規劃包含許多細節常識點(diǎn)，而這些細節內容很難被一本或幾本所謂的“規劃大全”一一羅列清楚。為了優(yōu)化規劃高頻磁性元件，有必要依據運用場(chǎng)合，綜合考慮多個(gè)規劃變量，重復計算調整。正由于此，高頻磁性元件規劃一直是令初涉開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域的規劃人員頭疼的難題，乃至是困擾有多年工作經(jīng)驗的開(kāi)關(guān)電源工程師的問(wèn)題。
許多文獻及相關(guān)技能資料給出的磁性元件規劃方法或公式往往直接忽略了某些規劃變量的影響，作了假設簡(jiǎn)化后得出一套公式；或許并未交代清楚公式的運用條件，乃至有些文獻所傳達的信息本身就不正確。許多開(kāi)關(guān)電源規劃者并沒(méi)有意識到這一點(diǎn)，直接套用規劃手冊中的公式，或把規劃手冊中某些話(huà)斷章取義，尊為“規劃綱領(lǐng)”，而沒(méi)有進(jìn)行透徹的分析和考慮，以及實(shí)驗的驗證。其成果往往是規劃出來(lái)的高頻磁性元件不能滿(mǎn)足運用場(chǎng)合的要求，影響了研發(fā)的進(jìn)展和項目的按期完結。
為了使開(kāi)關(guān)電源規劃者在規劃進(jìn)程中，防止犯同樣的過(guò)錯，為此，咱們針對在學(xué)習和研發(fā)中遇到的一些概念性的問(wèn)題進(jìn)行了總結，期望能給咱們供給一個(gè)學(xué)習。
2、一些過(guò)錯概念的剖析
這兒以小標題形式給出開(kāi)關(guān)電源高頻磁性元件規劃中8種常見(jiàn)的過(guò)錯概念，并加以詳細的剖析。
開(kāi)關(guān)電源
1)、填滿(mǎn)磁芯窗口——優(yōu)化的規劃
許多開(kāi)關(guān)電源規劃人員以為在高頻磁性元件規劃中，填滿(mǎn)磁芯窗口能夠取得最優(yōu)規劃，其實(shí)不然。在多例高頻變壓器和電感的規劃中，咱們能夠發(fā)現多增加一層或幾層繞組，或選用更大線(xiàn)徑的漆包線(xiàn)，不但不能取得優(yōu)化的效果，反而會(huì )由于繞線(xiàn)中的附近效應而增大繞組總損耗。因而在高頻磁性元件規劃中，即便繞線(xiàn)沒(méi)把鐵芯窗口繞滿(mǎn)，只繞滿(mǎn)了窗口面積的25％，也沒(méi)有聯(lián)系。不必非得主意設法填滿(mǎn)整個(gè)窗口面積。
這種過(guò)錯概念主要是受工頻磁性元件規劃的影響。在工頻變壓器規劃中，著(zhù)重鐵芯和繞組的整體性，因而不期望鐵芯與繞組中間有間隙，一般都規劃成繞組填滿(mǎn)整個(gè)窗口，然后保證其機械穩定性。但高頻磁性元件規劃并沒(méi)有這個(gè)要求。
2)、“鐵損=銅損”——優(yōu)化的變壓器規劃
許多開(kāi)關(guān)電源規劃者，乃至在許多磁性元件規劃參考書(shū)中都把“鐵損=銅損”列為高頻變壓器優(yōu)化規劃的規范之一，其實(shí)不然。在高頻變壓器的規劃中，鐵損和銅損能夠相差較大，有時(shí)兩者不同乃至能夠到達一個(gè)數量級之大，但這并不代表該高頻變壓器規劃不好。
這種過(guò)錯概念也是受工頻變壓器規劃的影響。工頻變壓器往往由于繞組匝數較多，所占面積較大，因而從熱穩定、熱均勻視點(diǎn)出發(fā)，得出“鐵損=銅損”這一經(jīng)驗規劃規矩。但關(guān)于高頻變壓器，選用十分細的漆包線(xiàn)作為繞組，這一經(jīng)驗法則并不建立。在開(kāi)關(guān)電源高頻變壓器規劃中，確定優(yōu)化規劃有許多要素，而“鐵損=銅損”其實(shí)是最少受重視的一個(gè)方面。
3)、漏感=1％的磁化電感
許多開(kāi)關(guān)電源規劃者在規劃好磁性元件后，把相關(guān)的技能要求提交給變壓器制造廠(chǎng)家時(shí)，往往要對漏感巨細要求進(jìn)行闡明。在許多技能單上，標注著(zhù)“漏感=1％的磁化電感”或“漏感<2％的磁化電感”等相似的技能要求。其實(shí)這種寫(xiě)法或規劃規范很不專(zhuān)業(yè)。開(kāi)關(guān)電源規劃者應當依據電路正常工作要求,對所能承受的漏感值作一個(gè)數值約束。在制造變壓器的進(jìn)程中，應在不使變壓器的其它參數（如匝間電容等）變差的情況下盡或許地減小漏感值，而非給出漏感與磁化電感的份額聯(lián)系作為技能要求。由于漏感與磁化電感的聯(lián)系隨變壓器有無(wú)氣隙變化很大。無(wú)氣隙時(shí)，漏感或許小于磁化電感的0.1％,而在有氣隙時(shí)，即便變壓器繞組耦合得很緊密，漏感與磁化電感的份額聯(lián)系卻或許到達10％。
因而，不要把漏感與磁化電感的份額聯(lián)系作為變壓器規劃指標供給給磁性元件生產(chǎn)商。不然，這將標明你不理解漏感常識或并不真實(shí)關(guān)懷實(shí)踐的漏感值。正確的做法是規矩清楚能夠承受的漏感絕對數值，當然能夠加上或減去一定的份額，這個(gè)份額的典型值為20％。
4)、漏感與磁芯磁導率有聯(lián)系
有些開(kāi)關(guān)電源規劃者以為，給繞組加上磁芯，會(huì )使繞組耦合更緊密，可下降繞組間的漏感；也有些開(kāi)關(guān)電源規劃者以為，繞組加上磁芯后，磁芯會(huì )與繞組間的場(chǎng)彼此耦合，可增加漏感量。
而事實(shí)是，在開(kāi)關(guān)電源規劃中，兩個(gè)同軸繞組變壓器的漏感與有無(wú)磁芯存在并無(wú)聯(lián)系。這一成果或許令人無(wú)法理解，這是由于，一種相對磁導率為幾千的材料接近線(xiàn)圈后，對漏感的影響很小。通過(guò)幾百組變壓器的實(shí)測成果標明，有無(wú)磁芯存在，漏感變化值基本上不會(huì )超越10％，許多變化只要2％左右。
5)、變壓器繞組電流密度的優(yōu)化值為2A/mm2～3.1A/mm2
許多開(kāi)關(guān)電源規劃者在規劃高頻磁性元件時(shí)，往往把繞組中的電流密度巨細視為優(yōu)化規劃的規范。其實(shí)優(yōu)化規劃與繞組電流密度巨細并沒(méi)有聯(lián)系。真實(shí)有聯(lián)系的是繞組中有多少損耗，以及散熱辦法是否足夠保證溫升在答應的范圍之內。
咱們能夠想象一下開(kāi)關(guān)電源中散熱辦法的兩種極限情況。當散熱分別選用液浸和真空時(shí)，繞線(xiàn)中相應的電流密度會(huì )相差較大。
在開(kāi)關(guān)電源的實(shí)踐研發(fā)中，咱們并不關(guān)懷電流密度是多大，而關(guān)懷的只是線(xiàn)包有多熱？溫升是否能夠承受？
這種過(guò)錯概念，是規劃人員為了防止繁瑣的重復試算，而人為所加的約束，來(lái)簡(jiǎn)化變量數，然后簡(jiǎn)化計算進(jìn)程，但這一簡(jiǎn)化并未闡明運用條件。
6)、原邊繞組損耗=副邊繞組損耗”——優(yōu)化的變壓器規劃
許多開(kāi)關(guān)電源規劃者以為優(yōu)化的變壓器規劃對應著(zhù)變壓器的原邊繞組損耗與副邊繞組損耗持平。乃至在許多磁性元件的規劃書(shū)中也把此作為一個(gè)優(yōu)化規劃的規范。其實(shí)這并非什么優(yōu)化規劃的規范。在某些情況下變壓器的鐵損和銅損或許相近。但如果原邊繞組損耗與副邊繞組損耗相差較大也沒(méi)有多大聯(lián)系。有必要再次著(zhù)重的是，關(guān)于高頻磁性元件規劃咱們所關(guān)懷的是在所運用的散熱方法下，繞組有多熱？原邊繞組損耗=副邊繞組損耗只是工頻變壓器規劃的一種經(jīng)驗規矩。
7)、繞組直徑小于穿透深度——高頻損耗就會(huì )很小
繞組直徑小于穿透深度并不能代表就沒(méi)有很大的高頻損耗。如果變壓器繞組中有許多層，即便繞線(xiàn)選用線(xiàn)徑比穿透深度細得多的漆包線(xiàn)，也或許會(huì )由于有很強的附近效應而發(fā)生很大的高頻損耗。因而在考慮繞組損耗時(shí)，不能僅僅從漆包線(xiàn)的粗細來(lái)判別損耗巨細，要綜合考慮整個(gè)繞組結構的安排，包含繞組繞制方法、繞組層數、繞線(xiàn)粗細等。
8)、正激式電路中變壓器的開(kāi)路諧振頻率有必要比開(kāi)關(guān)頻率高得多
許多開(kāi)關(guān)電源規劃人員在規劃和檢測變壓器時(shí)以為變壓器的開(kāi)路諧振頻率有必要比變換器的開(kāi)關(guān)頻率高得多。其實(shí)不然，變壓器的開(kāi)路諧振頻率與開(kāi)關(guān)頻率的巨細并無(wú)聯(lián)系。咱們能夠想象一下極限情況：關(guān)于理想磁芯，其電感量無(wú)窮大，但也會(huì )有一個(gè)相對很小的匝間電容，其諧振頻率近似為零，比開(kāi)關(guān)頻率小得多。
真實(shí)與電路有聯(lián)系的是變壓器的短路諧振頻率。一般情況下，變壓器的短路諧振頻率都應當在開(kāi)關(guān)頻率的兩個(gè)數量級以上。
