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法拉第定律在化學電源的應用
法拉第定律在化學電源的應用
更新时间:2024-08-27 20:10:46

為什麼在開關電源中 我們會見到評估變壓器是否飽和用到

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)1

輸入電壓U、匝數N、磁通密度變化B,磁芯截面積Ae以及工作頻率的關系

它們是如何得到的,系數"2"和"4"究竟是怎麼回事?

法拉第電磁感應定律在脈寬調制(PWM)電源中的應用,通常在開關電源中我們涉及到的一級是DC-DC,其轉換隔離橋梁就是高頻變壓器。而變壓原邊就是一個電感。

首先認識單向勵磁和雙向勵磁,單向勵磁是指變壓器磁滞回線處于第一象限,而雙向勵磁是指變壓器磁滞回線處于一三象限的情況,參見以下磁滞回線示意圖。

法拉第電磁感應定律用公式表示如下:

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)2

其中磁鍊

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)3

表達式中N是線圈匝數,B磁感應強度,Ae是磁芯截面積

帶入(1)由于對于确定的電感或變壓器來說,N和Ae是定值,B是一個變量

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)4

加在高頻變壓器原邊的電壓是一個直流電壓U,因此(3)可寫成

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)5

進一步(4)可寫成

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)6

明确一下"dt" 在PWM調制中的意義就是開通時間"TON"

首先明确占空比"D"的概念(開通所占比重)和表達式如下

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)7

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)8

<PWM示意圖>

在開關電源中,理解電感工作要求:電感作為開關電源重要的元器件,設計原則就是伏秒積相等,外在表現為在功率開關開通時勵磁(儲能),關斷時進行磁複位(釋能),在一個周期内始終保持磁平衡,即穩态下不能進行磁累積,以防止磁芯飽和(涉及密度問題就有飽和問題),其實對于高頻變壓器(反激式其實就是個耦合電感,不是真正意義上的變壓器)原邊就是一個電感,因此同樣要遵守勵磁伏秒等于去磁伏秒。

因此無論是單端勵磁(單端正激拓撲)還是雙端勵磁式(推挽、半橋、全橋拓撲),單次開通時間不能超過整個周期的一半

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)9

結合(5)和(8)得到

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)10

關于磁感應的變化量"dB"

①對于單端勵磁式

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)11

②對于雙端勵磁式

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)12

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)13

<磁滞回線示意圖>

所以,對于單端式勵磁拓撲中,變壓器評估利用以下公式,系數是"2"

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)14

對于雙端勵磁式拓撲中,變壓器評估利用以下公式,系數是"4"

法拉第定律在化學電源的應用(法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用)15

如何評估變壓器參數,通常對于單端勵磁式變壓器,若選擇鐵氧體,通常飽和密度是0.3T,但我們絕對不能取0.3T,由于剩磁和磁損的原因,往往△B取值為0.15T~0.2T;

對于雙端勵磁式變壓器,由于在一三象限,變壓器磁芯利用率大大提高,往往△B取值為0.2T~0.25T。

當頻率"f"等參數已知時,可以評估變壓器匝數N。先到這裡吧。

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