Minél nagyobb a transzformátor kapcsolási frekvenciája, annál kisebb a térfogata. Tehát ez azt jelenti, hogy nincs felső korlát a kapcsolási frekvenciának? Tehát lehet a térfogat nagyon kicsi?
A válasz nemleges. A tényleges munkafolyamatban a nagyfrekvenciás transzformátorok frekvenciáját több tényező határozza meg, és több aspektusra osztható:
1. Áramköri topológia flyback topológia: A transzformátorok energiatárolási és -átalakítási funkciókat látnak el, általánosan használt üzemi frekvenciájuk 40-100 kHz. Ha a frekvencia 40 kHz alatt van, a vasmag térfogata túl nagy, ami nagyobb tápegység-térfogatot eredményez; Ha a frekvencia meghaladja a 100 kHz-et, a szivárgási induktivitás okozta feszültségcsúcsok károsíthatják a kapcsolótranzisztort.
Előre irányuló topológia: Az általános tartomány 60-150 kHz, de ehhez kiegyensúlyozott mágneses magveszteségekre és kapcsolóüzemű veszteségekre van szükség. Push-pull/félhíd/teljes híd topológia: Szimmetrikus kapcsolóvezérelt, kétirányú mágneses mag, nagyobb hatásfok, több száz kHz-től MHz-ig terjedő magasabb frekvenciákat támogat, de összetettebb vezérlési tervezést és hőelvezetést igényel.
2. A mágneses maganyagok jellemzői közé tartozik a mágneses hiszterézisveszteség és az örvényáram-veszteség. Egy bizonyos tartományon belül a mágneses magveszteség a frekvencia növekedésével növekszik. Ezért a különböző mágneses maganyagoknak eltérő frekvenciahasználati tartományokkal kell rendelkezniük a viszonylag alacsonyabb mágneses magveszteség biztosítása érdekében. Például a mangán-cink-ferrit 10 és 300 kHz közötti frekvenciák között, míg a nikkel-cink-ferrit 1 MHz feletti frekvenciák között használható.
Másodszor, a frekvencia növekedésével a maximális mágneses indukciós intenzitást csökkenteni kell a mágneses mag telítődésének elkerülése érdekében. Például a DMR40 mágneses indukciós intenzitása 0,38 T, és 100 kHz frekvencián tervezve általában 0,2 T körüli értéket vesszük figyelembe.
3. A teljesítménykapcsoló kapcsolási sebességű MOS tranzisztor az unipoláris eszközökhöz tartozik, bekapcsolási és kikapcsolási ideje nanoszekundumokban mérhető. Az elméleti üzemi frekvencia elérheti a MHz-et, a tényleges maximális üzemi frekvencia pedig több száz kHz. Az IGBT a bipoláris eszközökhöz tartozik, viszonylag hosszú kikapcsolási idővel és általában 40~50 kHz közötti maximális üzemi frekvenciával.
4. A hatásfok és a hőelvezetési frekvencia növekedése a kapcsoló- és meghajtóveszteségek növekedéséhez vezet, ami az összhatásfok csökkenéséhez és a hőtermelés növekedéséhez vezet. Annak érdekében, hogy a termék hőmérséklete a normál tartományon belül maradjon, további intézkedésekre van szükség a hőelvezetés kezelésére.
5. Magas frekvenciákon a megnövekedett kapcsolóveszteségek miatt a költségek nőnek, ami több intézkedést igényel a hőelvezetés kezelésére, ami költségnövekedéshez vezet. Másodszor, a kondenzátorok és induktorok gyakran teljesítményromlást tapasztalnak magas frekvenciákon, és olyan eszközöket kell választanunk, amelyek alkalmasak a magasabb frekvenciákra, ami növeli a költségeket. A gyakorlati tervezésben a költségek korlátozottak, ami gyakran meghatározza az üzemi frekvencia felső határát.
6. Chip jellemzői: A PWM vezérlőchipek gyakran rendelkeznek frekvencia felső határkövetelményekkel, hogy reagáljanak a dinamikus terhelésváltozásokra. Ez azt is meghatározza, hogy a transzformátor kapcsolási frekvenciája egy bizonyos tartományon belül legyen.
Közzététel ideje: 2025. augusztus 6.
