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平面发生器在开关电源中的技术分析

来源:admin ??发布时间:2018-08-23 09:29


平面发生器在开关电源中的技术分析

 
       磁性元件的设计是开关电源的重要部分,因为平面发生器在提高开关电源的特性方面有着很大的优势(说明:能压倒对方的有利形势),因此近年来得到了广泛(extensive)的应用。直流高压发生器采用了高频倍压电路,应用了最新的PWM高频脉宽调制技术,闭环调整,采用了电压大反馈,使电压稳定度大幅度提高。使用性能卓越的大功率IGBT器件及其驱动技术,并根据电磁兼容性理论,采用特殊屏蔽、隔离和接地等措施。使直流高压发生器实现了高品质、便携式,并能承受额定电压放电而不损坏。对于一个理想的发生器来说,初级线圈(winding)所产生的磁通都穿过次级线圈,即没有漏磁通。而对普通发生器来说,初级线圈所产生的磁通并非都穿过次级线圈,于是就产生了漏感(漏磁电感),电磁耦合(Coupling)的紧密要求也无法满足。而平面发生器只有一匝网状次级绕组,这一匝绕组也不同于传统的漆包线,而是一片铜皮,贴绕在多个同样大小的冲压铁氧(Oxygen)体磁芯表面上。所以,平面发生器的输出电压取决于磁芯的个数,而且平面发生器的输出电流(Electron flow)可以通过(tōng guò)并联进行扩充,以满足设计的要求。因此,平面发生器的特性就显而易见了:平面绕组的紧密耦合使得漏感大大地减小;平面发生器特殊的结构使得它的高度非常的低,这使变换器做在一个板上的设想得到实现。但是,平面结构存在很高的容性效应等问题(Emerson),大大限制(limit)了它的大规模使用,不过,这些不好的地方在某些应用中,也有可能(maybe)转换为一种优点。另外,平面的磁芯结构增大了散热面积,有利于发生器散热。
       在平面型发生器里,其“绕组”是做在印制电路板(Printed Circuit Board)上的扁平传导导线或是直接用铜泊。直流高压发生器采用了九十年代新技术、新材料和新器件,具有输出功率大、体积小、重量轻的特点,有可靠的过压、过流及零位合闸保护功能,带0.75倍电压锁存功能,并配有时间继电器,能在试验中设置定时声讯报警。扁平的几何形状降低了开关频率(frequency)比较高时趋肤效应的损耗,也就是涡流(又称:傅科电流)损耗。因此,能最有效地利用铜导体的表面导电性能,效率(efficiency)要比传统发生器高得多。图1给出了一个平面发生器的剖面图,并且利用两层绕组间距离的不同,而获得在不同间隙下的漏感(漏磁电感)和交流阻抗值。
       如前所述,平面发生器的优点主要集中在较低的漏感(漏磁电感)值和交流阻抗。绕组问的间隙越大意味着漏感越大,也就产生更高的能量损失(loss)。平面发生器利用铜箔与电路板间的紧密结合,使得在相邻的匝数层间的间隙非常的小,因此能量损耗也就很小了。
       然而,容性效应在平面发生器中是非常重要的,在印制电路板(Printed Circuit Board)上紧密绕制的导线使得容性效应非常的明显。直流发生器最新研究、设计、制造的新科技产品,适用于电力部门、厂矿企业动力部门、科研单位、铁路、化工、发电厂等对氧化锌避雷器、磁吹避雷器、电力电缆、发电机、变压器、开关等设备进行直流高压试验,是新世纪最理想的换代产品。而且绝缘(insulated)材料(Material)的选取对容性值也有着非常大的影响(influence),绝缘材料的介电常数越高,发生器的容性值越高。而容性效应会引起EMI,因为从初级到次级的绕组中只有容性回路的绕组传播这种干扰。为了验证,笔者做了一个试验,在铜导线的间隙增加O.2mm的情况(Condition)下,而电容值就最大化减少了20%。因此,如果需要一个比较低的电容值,则必须在漏感(漏磁电感)和电容值之间做出一个折中的选择(xuanze)。
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