开关电源中的高频变压器的漏感是如何产生的?如何才能有效的减小漏感?

作者&投稿:水莉 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
高频变压器中怎么减少漏感?~

漏感与初级圈数平方成正比,减小圈数可以减小漏感。另外可以将初级放到内外层,将次极夹在中间的绕法。如果初级层数太多,漏感也会增大,而且层直接的分布电容增大,造成高频直接偶合过去,使高频部分的漏感变大,同样也会造成开关瞬间的振荡,增加变压器和开关器件的损耗。
高频变压器是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器,主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器,也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低,可分为几个档次:10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz~500kHz、500kHz~1MHz、1MHz以上。

变压器的漏感应该是线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈,因此产生漏磁的电感称为漏感。
一般漏感的问题与绕线的排线规律,层间绝缘的厚度,绕线幅宽等很多因素有关。
一般减少漏感的措施有:
1.每一组绕组都要绕紧,并且要分布平均
2.引出线的地方要中规中矩,尽量成直角,紧贴骨架壁
3.未能绕满一层的要平均疏绕满一层
4.绝缘层尽量减少,满足耐压要求及可
5.如空间有余,可考虑加长型的骨架,尽量减少厚度
另外变压器不能一味的要求漏感小,减小漏感的措施往往会使分布电容提高,分布电容高同样会产生浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部震荡,造成损耗增加
对同一变压器要同时减少漏感和分布电容是困难的,应根据不同的工作要求,保证合适的分布电容和漏感


















开关变压器漏感分析
开关变压器线圈之间存在漏感,是因为线圈之间存在漏磁通而产生的;因此,计算出线圈之间的漏磁通量就可以计算出漏感的数值。要计算变压器线圈之间存在的漏磁通,首先是要知道两个线圈之间的磁场分布。
任何变压器都存在漏感,但开关变压器的漏感对开关电源性能指标的影响特别重要。由于开关变压器漏感的存在,当控制开关断开的瞬间会产生反电动势,容易把开关器件过压击穿;漏感还可以与电路中的分布电容以及变压器线圈的分布电容组成振荡回路,使电路产生振荡并向外辐射电磁能量,造成电磁干扰。因此,分析漏感产生的原理和减少漏感的产生也是开关变压器设计的重要内容之一。
开关变压器线圈之间存在漏感,是因为线圈之间存在漏磁通而产生的;因此,计算出线圈之间的漏磁通量就可以计算出漏感的数值。要计算变压器线圈之间存在的漏磁通,首先是要知道两个线圈之间的磁场分布。
我们知道螺旋线圈中的磁场分布与两块极板中的电场分布有些相似之处,就是螺旋线圈中磁场强度分布是基本均匀的,并且磁场能量基本集中在螺旋线圈之中。另外,在计算螺旋线圈之内或之外的磁场强度分布时,比较复杂的情况可用麦克斯韦定理或毕-沙定理,而比较简单的情况可用安培环路定律或磁路的克希霍夫定律。
图2-30是分析计算开关变压器线圈之间漏感的原理图。下面我们就用图2-30来简单分析开关变压器线圈之间产生漏感的原理,并进行一些比较简单的计算。
在图2-30中,N1、N2分别为变压器的初、次级线圈,Tc是变压器铁芯。r是变压器铁芯的半径,r1、r2分别是变压器初、次级线圈的半径;d1为初级线圈到铁芯的距离,d2为初、次级线圈之间的距离。为了分析计算简单,这里假设变压器初、次级线圈的匝数以及线径相等,流过线圈的电流全部集中在线径的中心;因此,它们之间的距离全部是两线圈之间的中心距离,如虚线所示。





下面我们根据图2-30来简单计算变压器初、次级线圈之间的漏感Ls。

(2-97)式中,H为漏感的磁场强度;N为产生漏感线圈的匝数,这里N可以是N1或者N2;I为流过线圈N1或者N2的电流;h为两个线圈的高度。

如果我们拿(2-99)式与(2-67)式或(2-94)式进行对比,可以看出,线圈漏感与线圈的电感是没有本质区别的,只是磁路和磁通密度以及介质导磁率等参数需要根据实际情况来决定。
对于计算多层线圈的漏感可以用上述方法,逐层进行计算,然后求代数和;或者把多层线圈等效成一层,然后按单层来计算。实际中使用的变压器,其初、次级线圈的匝数不一定完全一样,导线的直径也不可能一样,还有线圈的高度也不可能一样,因此,精确计算每个线圈之间的漏感并不是一件很容易的事。
为了减少变压器初、次级线圈之间的漏感,在绕制变压器线圈的时候可以把初、次级线圈层与层之间互相错开,如图2-31所示。

在图2-31中,两个线圈之间实线箭头表示正磁通的方向,虚线表示反磁通的方向。从图中可以看出,多层线圈间隙与间隙之间的正、反向磁通是可以部分抵消的,因此,变压器线圈的漏感可以减小。
例如:第2层线圈N2产生的正磁通,一部分落在第1层线圈N1的外面,属于漏磁通;但第2层线圈N2产生的反磁通,正好落在第3层线圈N1的里面;即:第2层次级线圈N2产生的正、反向磁通,正好落在初级线圈N1的第1层与第3层线圈之间,正、反向磁通的作用可以互相抵消。而第4层线圈N2产生的正、反向磁通,对第1层与第3层的初级线圈N1就没有太大的影响。
另外,从(2-99)式还可以看出,漏感的大小与两个线圈之间的距离还相关;如果把初、次级线圈用双平行或双交线来绕制,这样,两个线圈之间的距离就会变得小;特别是用双交线来绕制,相当于两层线圈不断交换里外位置,正、反向磁通互相抵消,因此,它们之间的漏感特别小。这种初、次级线圈采用双平行或双交线绕制的变压器一般多用于高频变压器,或脉冲变压器。但这种变压器初、次级线圈之间的绝缘强度不高,很难在大功率开关电源中使用。
一般变压器初、次级线圈的漏感大约在1~2%左右,如果采用分层错开绕制工艺,漏感可以降低到1%之下;若采用双交线绕制工艺,线圈漏感可以降低到5‰ 以下。
另外,线圈漏感相对值的大小还与变压器铁芯的气隙长度有关,这个用(2-99)式与(2-94)式进行对比就可以知道。变压器铁芯的气隙长度越大,其有效导磁率就越小,线圈漏感的相对值就越大。
对变压器线圈的漏感进行测试,方法很简单。例如,要测试变压器初级线圈的漏感,只需要把变压器所有次级线圈的两端进行短路,然后用仪表接到初级线圈的两端进行测试,其结果就是初级线圈的漏感。同理,需要对变压器次级线圈的漏感进行测试时,只需要把初级线圈的两端进行短路,然后用仪表接到次级线圈的两端进行测试,其结果就是次级线圈的漏感。

变压器的漏感应该是线圈所产生的磁力线不能完全通过次级线圈,因此产生漏磁的电感称为漏感。
高频变压器的漏感可以理解为变压器本身的损耗,因为变压器的能量交换不可能达到100%,总会有一部分损耗。
变压器的漏感与初次级绕组的相对位置(绕制结构)、磁芯(磁路)的形状、磁芯的导磁率等因素有关。高频变压器减小漏感最简单的方法是采用三明治绕制方法,漏感会下降很多。

漏感最简单的理解就是由线圈产生的所有磁力线,大部分是通过磁芯形成一个回路,少部分是没有经过磁芯的回路,这部分就是变压器的漏感。

漏感的大小只有绕线结构,绕组匝数,磁性形状有关。同等条件改变绕组结构是最有效的办法。

所有变压器都有漏感,只是好的设计让漏感小一些。要点:1.选择好的结构。2.尽量不要饱和。

变压器的漏感大小多变压器的什么性能有影响
答:变压器的漏感大,有两种情况:1,变压器设计不当,磁通密度大,造成漏磁大,使变压器铁损加大,一般来说变压器的漏感是越小越好。2,特殊要求的变压器,如焊接变压器,为了获得下降的输出特性,故意在变压器的磁路加磁分流,加大漏磁,以获得适当的,下降的输出特性。

高频变压器的绕法。和工作原理?详细谢谢?
答:但是绕组匝数与高频电源变压器的漏感有关。漏感大小与原绕组匝数的平方成正比。有趣的是,漏感能不能规定一个数值?《电源技术应用》 2003年第6期同时刊登的两篇文章有着不同的说法。“设计要点”一文中说:“对于一符合绝缘及安全标准的高频变压器,其漏感量应为次级开路时初级电感量的1%~3%”。“辨析”一文中说:...

关于大功率高频变压器的设计!
答:高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件,单片开关电源中高频变压器性能的优劣,不仅对电源效率有较大的影响,而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性(EMC)。为此,一个高效率高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。 高频变压器的直流损耗...

测试48V充电器里的高频变压器的电感漏感应用多大频率
答:就用设计工作频率(20-50khz之间)。如果是维修的话,好像没必要测漏感。

变压器漏感对整流电路和逆变电路的影响有何不同
答:变压器漏感对整流电路影响的部分总结:1)整流输出的负载两端电压ud下降,且出现了换相重叠角。2)整流电路的工作状态增多。3)晶闸管的di/dt减小,电流变化率的减小有助于晶闸管的安全导通。4)晶闸管电压在换相时出现缺口

开关电源单管正激的一些疑问。
答:在原边必须附加一个去磁绕组加二极管进行去磁复位,因为单端正激式开关电源的高频变压器磁通工作在磁滞回线的一侧必须要遵循磁通复位的原则。如果不加去磁绕组,在变压器中储存的能量将导致开关管(MOS管)承受很高的电压幅值,并且在瞬态过程中高频变压器的漏感引起的关断电压尖峰值也会叠加在开关管上,这样...

开关电源直流最大输入电压的确定?
答:不是,还要考虑电源本身工作使得开关管两端的电压叠加值等因素。具体的要根据你的电路来分析。比如反激式的电源,使用高频隔离变压器,必须要考虑的就是关断管子时候由于变压器漏感叠加在直流母线上的感应电动势,两个电压的和不超过管子的耐压范围才可以。加入管子可承受700V的直流电压,你的直流输入就已经...

高频变压器绕线第一层空间不够时怎么绕第二层?
答:这也是可以,但效率会更低(当然如是骨架有多的PIN可用,取个当连接PIN,相当于抽头)。如果从电源的性能上,这个要看结合实质检测出效率及EMI效果而定,密绕第二层又排不满第二层,变压器的漏感会大些,尖峰也会有可高些;如是采取第二层疏绕,漏感会小些,相于会好些。

什么是寄生晶体管
答:寄生晶体管就是指有寄生电容的晶体管。它属于半导体集成电路的一种,其中用得最普遍的是TTL与非门。它们会将若干个晶体管和电阻元件组成的电路系统集中制造在一块很小的硅片上,封装成一个独立的元件。寄生晶体管也是半导体三极管中应用最广泛的器件之一。

求开关电源的高频变压器匝数计算方法
答:一个线圈的导线根数不一定就是匝数,只有并绕根数等于1时,一个线圈的导线根数才等于线圈的匝数。有如下关系: 一个线圈的导线根数一并绕根数×匝数电机定子每槽中的导线数目是指在单层绕组中,每槽导线数等于匝数;在双层绕组中,每槽导线数是匝数的两倍即2x匝数。