8.2 反激电源变压器的绕线制作技巧(尖峰毛刺与耦合问题)(2)

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那么我们整个的这个反激电源变压器设计 有一个这个尖峰毛刺的目标 我们这个目标是想把它控制在小于 50V 当然是越小越好 那么我们控制它的办法 从刚才的分析 我们知道唯一的一个办法就是 怎么去减小这个漏感 那么减小漏感的办法 实际上主要是在于怎么改善 我们原边和副边的耦合的效果 那么耦合效果越好这个漏感就会越小 我们从前面的这个计算表格来分析一下 那么这个计算表格里面 我们最终得到了一个什么结果 就是说我们电感量是多少 原边多少匝副边多少匝 最终我们是得到这么一个结果 那还有就是说我分几层去绕线 那么用几根并联 那么我每一层是绕多少匝 是要全部绕进去还是绕一半 还是绕1/3等等 那么其实呢前面我已经讲过 我们比较推荐的是尽可能是绕一个整层 然后这样会做得更加平整更加地紧密 而不会有高有低 所以这是我们一个非常重要的准则 但有时候会用办半层的做法也是有的 那么一般来讲我们是推荐有一层一个整层 那么去选择合理的线的粗细 让它刚好布下一整层 那么通过这样呢我们就会发现 选了这样的方式 那么这个线呢 就是就会自动产生最大的线径是多少 那么挑了这个合适的线径 那么同时呢我们就可以看到 最低的额定输入电压的情况下的电流密度 那么我们就会发现电流密度呢 一般情况下我们选择是加绕 就是说三明治绕法,原边加副边 或者是副边加原边的绕法 那么最后呢 就是我们首先是要层数越少越好 那么这种情况下我们就发现原边呢 因为它这个电流密度太高,所以它太热了 副边呢有时候呢电流密度即便是小的 我们有时候线很粗,像这样0.9的线很粗 那么如果产生很大的气隙的话 涡流、高频损耗都会比较厉害 所以这是我们所不希望的 而且还有一点线粗了之后 说明它空间比较大 它那个缝隙比较大 那缝隙比较大 就说明原边和副边的结合度就不是特别地好 所以这也是影响我们漏感的这个控制 那么另外一个呢 我们要注意变压器的空间的富裕度 也就是说我们不要把变压器搞得太满 或者是绕了很少 绕了太少了空间很多的话 说明你的磁芯可以再选小一号 那么从这个角度我们得到了第一个实验结果 那么我们比如说看到这个占据率是非常地低 那我们就要想去提高占据率 那么比如说我们再改善 刚才讲的像这个线太粗了 那么我们就可以选择两个并 把线变细了,从0.9别变到了0.45 那么变成0.45的话 占据率马上就掉下来 但是这个时候呢它这个副边的 这个电流密度从3.48就会提高得很多 那么就说明我们用一层副边不够 那么下面我们就改成两层副边 那么当然相应的也可以调整几层的原边 那么最终结果我们一些调整 那么调到一个比较合理的原边和副边电流密度 而且呢我们占据率也是比较合理 那么这个时候呢粗细都比较均匀 而且不会出现太粗的线在里头 这样的话实际上是一个非常好的结果 那么当然了 有时候你认为你这样做的话 虽然还是不错的 但是温升还是太高 还是希望进一步降低这个电流密度 那么我们也可以再加一个层对吧 加一个副边或者再加一个原边 整层整层去加 让它紧紧巴巴地刚好能绕得进去 那么这时候呢是我们改善我们的 温度的一个非常重要的办法 那么在这种情况下 其实我们耦合度,耦合效果 至少不会变得差 只是绕线比较难绕一点 这是我们没办法的办法 工艺性相对会差一点 那么总的来讲 我们解决这个尖峰毛刺的办法 说到底就是去改善它的耦合 也就是说我们要强调这几个方面 第一个就是要把握要紧密地耦合 所以说我们往往选择一个整层的绕法 让它平平整整地去绕 所以说要致密要平整 那第二个就是我们还要考虑的趋肤深度 也就是我们高频工作的时候 它那个线如果太粗 那么表面趋肤效应就影响就会严重 那么我们一般尽量选择 接近趋肤深度的这种粗细的线 那么还有呢就是说我们要考虑它的电流密度 那么电流密度呢按我刚才讲 一般我们这个十几瓦二三十瓦的这个电源 实际上电流密度选择了三点几以内 是比较合适的 按这个具体情况要看我们具体的散热条件了 我们整个的工作状况 那么按照你的这个情况要进行适当地去调整 那么最终我们还有个电场分布 电场分布我前面其实讲得不多 那么我为什么不推荐用这种半层 就是比如说40圈 那么我先绕20圈绕满了之后再折回来绕20圈 往往这种方式我不是特别地推荐 那么原因在哪 因为我绕过去再绕回来的话 一头一尾就形成一个很大的电压差 某种意义上就是 变压器里面会增加很多的尖峰毛刺 就是内部的一些那个电流尖峰毛刺 那么这个对 EMI 也不是特别有利的 那么当然如果你的层数达到一定多的层数 就是我比如说刚才讲的这个地方 是选到0.5那我选择0.33 就是三层叠起来 选择0.25的四层叠起来绕 那么层数特别地多的情况下 其实对这个电场分布改善是有好处的 为什么呢 层数多了 四层等于说我每两层之间是算1/3的电压 那么当然一层是最好 一层它就是一种它不存在这个 它每圈之间电压就非常地低 那么实在没办法做的层数 可能是三层,可能四层 可能是三层,可能四层 但是三层四层 虽然层数越多 越降低了层和层电场的电压 但是它还会产生一个不好的一面 就是说它层数多了之后 它的邻近效应会增加 就是层和层之间的邻近效应 那么往往呢从我们现在的实际经验来看 一层相对来讲是比较各方面的效果都不错的 那么这个图就是我们实际上做的一个电源 就是 24V/35W 的这种电源 那么分别控制在最低的额定工作电压85V 和最高的额定电压264V的情况 那么从这个图来看 我们选择 当初我我们用的是大概500微亨的电感 固定频率在 70K 的情况下 原边是39圈,副边是9圈 这种情况下,刚好从我们 85V 的情况下看 基本上是刚好接近于要连续就是临界的状态 刚好从连续转到临界 就是有一丁点连续的状态 那么这个时候我们可以看到 实际上尖峰,过冲,这个 spike 实际上只有 30V 那么同样呢这个是完全是不连续的状态 因为 VDS 这个地方振荡了好几下 这个实际上频率已经从这个跳到这儿了 也就是频率降下来了 降下来之后我们再看即便输入电压那么高 满负载满负荷的工作 那么实际上这个解释也大概也在30V 那么它是在我们刚才设想的 50V 以内的 那么也就意味着我只要低于 50V 那么实测要低于 50V 所以我们当初设计计算的 那些原则都是满足的 所以这种效果就会比较好 那么从我们这个图上来看 这个毛刺也就不是很大 应该是相当不错的 那么这样做的话 实际上 EMI 的效果也是不错的 那么讲到这儿 我们反激电源变压器设计的方法 基本上结束了 谢谢大家!
课程介绍 共计17课时,3小时3分12秒

精通反激电源变压器及电路设计

电源 变压器 CCM 反激 DCM CRM Vds 电压尖峰毛刺 电压调整率 电源效率 电磁兼容

全面系统介绍反激电源控制模型,CCM,DCM,CRM的三种工作模式下的变压器,原副边半导体主功率器件的工作特点,推导出各工作状态下变压器设计计算方法;Excel变压器设计计算工具软件,针对电源工作的全范围的主功率器件,电容器,变压器,一目了然地展现出其电流,电压,磁通密度,电流密度,高频纹波,工作状态的实际数值,便于及时全面快速地优化变压器及反激电压的电路设计;针对反激电源设计,普遍困扰的Vds电压尖峰毛刺控制,各绕组间耦合度及电压调整率的设计优化,电源效率,电磁兼容等难题,对其机理及解决方法实例分析讲解,提高针对反激变压器及反激电源设计的实战能力。
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讲师

讲师: 邵革良

田村(中国)企业管理有限公司上海研发中心 所长中国电源学会专家委员会 委员中国电源学会磁技术专业委员会 委员中国电源学会磁元件技术服务专家组 副组长中国电源学会标准化委员会 委员深圳市科技专家协会 科技专家深圳市科技创新委员会 专家 20年的一线电源研发的资深经验,先后从事并主持过电机调速变频器、逆变焊机、通信一次电源系统、电力系统直流操作电源系统、CBB波音商用飞机宽带互联网机载电源系统、高效率DC/DC砖块电源、电流传感器、变频空调及光伏逆变器、新能源汽车等各种新型磁元件的众多研发项目。 拥有众多的与国际一流研发团队的合作经验,并精通于电源和磁元件产品的可靠性研发管理和实践。特别是在新能源磁元件领域,通过大量的原创性技术创新和行业应用推广,引导着世界功率磁元件的技术变革。 其中完成电源及磁技术等领域多国专利申请40余项,并已取得7项国家发明专利受权。

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