開關(guān)電源中高頻磁性元件的規(guī)劃對于電路能否正常運行和各項性能指標(biāo)能否達(dá)標(biāo)起著至關(guān)重要的作用。加上高頻磁性元件的規(guī)劃中還包含許多細(xì)節(jié)的常識點，而這些細(xì)節(jié)內(nèi)容很難被一本或幾本所謂的規(guī)劃大全一羅列清楚。為了優(yōu)化高頻磁性元件，必須依據(jù)使用場所，綜合考慮多個變量進(jìn)行規(guī)劃，重復(fù)計算調(diào)整。正由于此，高頻磁性元件的規(guī)劃一直是令人頭疼的難題，乃至是有多年工作經(jīng)驗的開關(guān)電源工程師也還是困擾著。
許多文獻(xiàn)及相關(guān)技術(shù)資料給出的磁性元件規(guī)劃方法或公式往往直接忽略了某些應(yīng)用場所的變量影響，作了假設(shè)簡化后得出一套公式；或許并未交代清楚公式的運用條件，乃至有些文獻(xiàn)所傳達(dá)的信息本身就不正確。許多開關(guān)電源規(guī)劃并沒有意識到這一點，直接套用規(guī)劃手冊中的公式，或把規(guī)劃手冊中某些話斷章取義，而沒有進(jìn)行透徹的分析和考慮，以及實驗的驗證。其成果往往是規(guī)劃出來的高頻磁性元件不能滿足運用場合的要求，影響了研發(fā)的進(jìn)展和項目的按期完結(jié)。
為了使開關(guān)電源規(guī)劃在規(guī)劃進(jìn)程中，防止犯同樣的過錯，為此，咱們針對在學(xué)習(xí)和研發(fā)中遇到的一些概念性的問題進(jìn)行了總結(jié)，期望能給咱們供給一個學(xué)習(xí)。
一些錯誤概念的剖析
這兒介紹開關(guān)電源高頻磁性元件規(guī)劃中8種常見的錯誤概念，并加以詳細(xì)的剖析。
開關(guān)電源
1、優(yōu)化的規(guī)劃
許多規(guī)劃人員認(rèn)為在高頻磁性元件規(guī)劃中，填滿磁芯窗口能夠取得最優(yōu)規(guī)劃，其實不然。在多例高頻變壓器和電感的規(guī)劃中，咱們能夠發(fā)現(xiàn)多增加一層或幾層繞組，或選用更大線徑的漆包線，不但不能取得優(yōu)化的效果，反而會由于繞線中的附近效應(yīng)而增大繞組總損耗。因而在高頻磁性元件規(guī)劃中，即便繞線沒把鐵芯窗口繞滿，只繞滿了窗口面積的25％，也沒有聯(lián)系。不必非得主意設(shè)法填滿整個窗口面積。
這種錯誤概念主要是受工頻磁性元件規(guī)劃的影響。在工頻變壓器規(guī)劃中，著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(guī)劃成繞組填滿整個窗口，然后保證其機(jī)械穩(wěn)定性。但高頻磁性元件規(guī)劃并沒有這個要求。
2、“鐵損=銅損”——優(yōu)化的變壓器規(guī)劃
許多開關(guān)電源的規(guī)劃中乃至在許多磁性元件規(guī)劃參考書中都把“鐵損=銅損”列為高頻變壓器優(yōu)化規(guī)劃的規(guī)范之一，其實不然。在高頻變壓器的規(guī)劃中，鐵損和銅損能夠相差較大，有時兩者不同乃至能夠到達(dá)一個數(shù)量級之大，但這并不代表該高頻變壓器規(guī)劃不好。
這種錯誤概念也是受工頻變壓器規(guī)劃的影響。工頻變壓器往往由于繞組匝數(shù)較多，所占面積較大，因而從熱穩(wěn)定、熱均勻視點出發(fā)，得出“鐵損=銅損”這一經(jīng)驗規(guī)劃規(guī)矩。但對于高頻變壓器，選用十分細(xì)的漆包線作為繞組，這一經(jīng)驗法則并不建立。在開關(guān)電源高頻變壓器規(guī)劃中，確定優(yōu)化規(guī)劃有許多要素，而“鐵損=銅損”其實是最少受重視的一個方面。
3、漏感=1％的磁化電感
許多開關(guān)電源在規(guī)劃好磁性元件后，把相關(guān)的技術(shù)要求提交給變壓器制造廠家時，往往要對漏感巨細(xì)要求進(jìn)行闡明。在許多技術(shù)單上，標(biāo)注著“漏感=1％的磁化電感”或“漏感<2％的磁化電感”等相似的技術(shù)要求。其實這種說法很不專業(yè)。開關(guān)電源規(guī)劃應(yīng)當(dāng)依據(jù)電路正常工作要求,對所能承受的漏感值作一個數(shù)值約束。在變壓器的制造進(jìn)程中，應(yīng)在不使變壓器的其它參數(shù)（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)系作為技術(shù)要求。由于漏感與磁化電感的聯(lián)系隨變壓器有無氣隙變化很大。無氣隙時，漏感或許小于磁化電感的0.1％,而在有氣隙時，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(dá)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(guī)劃指標(biāo)供給給磁性元件生產(chǎn)商。不然，這將標(biāo)明你不理解漏感常識或并不真實關(guān)懷實踐的漏感值。正確的做法是規(guī)矩清楚能夠承受的漏感絕對數(shù)值，當(dāng)然能夠加上或減去一定的份額，這個份額的典型值為20％。
4、漏感與磁芯磁導(dǎo)率有聯(lián)系
有些開關(guān)電源規(guī)劃以為，給繞組加上磁芯，會使繞組耦合更緊密，可下降繞組間的漏感；也有些開關(guān)電源規(guī)劃以為，繞組加上磁芯后，磁芯會與繞組間的場彼此耦合，可增加漏感量。而事實是，在開關(guān)電源規(guī)劃中，兩個同軸繞組變壓器的漏感與有無磁芯存在并無聯(lián)系。這一成果或許令人無法理解，這是由于，一種相對磁導(dǎo)率為幾千的材料接近線圈后，對漏感的影響很小。通過幾百組變壓器的實測成果標(biāo)明，有無磁芯存在，漏感變化值基本上不會超越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
許多開關(guān)電源規(guī)劃在規(guī)劃高頻磁性元件時，往往把繞組中的電流密度巨細(xì)視為優(yōu)化規(guī)劃的規(guī)范。其實優(yōu)化規(guī)劃與繞組電流密度巨細(xì)并沒有聯(lián)系。真實有聯(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(yīng)的范圍之內(nèi)。
咱們能夠想象一下開關(guān)電源中散熱辦法的兩種極限情況。當(dāng)散熱分別選用液浸和真空時，繞線中相應(yīng)的電流密度會相差較大。
在開關(guān)電源的實踐研發(fā)中，咱們并不關(guān)懷電流密度是多大，而關(guān)懷的只是線包有多熱？溫升是否能夠承受？
這種錯誤概念，是規(guī)劃人員為了防止繁瑣的重復(fù)試算，而人為所加的約束，來簡化變量數(shù)，然后簡化計算進(jìn)程，但這一簡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(guī)劃
許多開關(guān)電源規(guī)劃以為優(yōu)化的變壓器規(guī)劃對應(yīng)著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(guī)劃書中也把此作為一個優(yōu)化規(guī)劃的規(guī)范。其實這并非什么優(yōu)化規(guī)劃的規(guī)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有多大聯(lián)系。有必要再次著重的是，對于高頻磁性元件規(guī)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(guī)劃的一種經(jīng)驗規(guī)矩。
7、繞組直徑小于穿透深度—高頻損耗就會很小
繞組直徑小于穿透深度并不能代表就沒有很大的高頻損耗。如果變壓器繞組中有許多層，即便繞線選用線徑比穿透深度細(xì)得多的漆包線，也或許會由于有很強(qiáng)的附近效應(yīng)而發(fā)生很大的高頻損耗。因而在考慮繞組損耗時，不能僅僅從漆包線的粗細(xì)來判別損耗巨細(xì)，要綜合考慮整個繞組結(jié)構(gòu)的安排，包含繞組繞制方法、繞組層數(shù)、繞線粗細(xì)等。
8、正激式電路中變壓器的開路諧振頻率有必要比開關(guān)頻率高得多
許多開關(guān)電源在規(guī)劃和檢測變壓器時以為變壓器的開路諧振頻率有必要比變換器的開關(guān)頻率高得多。其實不然，變壓器的開路諧振頻率與開關(guān)頻率的巨細(xì)并無聯(lián)系。咱們能夠想象一下極限情況：對于理想磁芯，其電感量無窮大，但也會有一個相對很小的匝間電容，其諧振頻率近似為零，比開關(guān)頻率小得多。真實與電路有聯(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(yīng)當(dāng)在開關(guān)頻率的兩個數(shù)量級以上。
