正激各种磁复位优缺点:三绕组、RCD、有缘钳位

日期:2020-02-08编辑作者:公司产品

  使用单端隔离变压器之后,变压器磁芯如何在每个脉动工作磁通之后都能恢复到磁通起始值,这是产生的新问题,称为去磁复位问题。因为线圈通过的是单向脉动激磁电流,如果没有每个周期都作用的去磁环节,剩磁通的累加可能导致出现饱和。变压器火灾这时开关导通时电流很大;断开时,过电压很高,导致开关器件的损坏。

  剩余磁通实质是磁芯中仍残存有能量,如何使此能量转移到别处,就是磁芯复位的任务。具体的磁芯复位线路可以分成两种:

  一种是把铁芯残存能量自然的转移,在为了复位所加的电子元件上消耗掉,或者把残存能量反馈到输入端或输出端;另一种是通过外加能量的方法强迫铁芯的磁状态复位。具体使用那种方法,可视功率的大小、所使用的磁芯磁滞特性而定。

  在磁场强度H为零时,磁感应强度的多少是由铁芯材料决定。图a的剩余磁感应强度Br比图b小,图a一般是铁氧体、铁粉磁芯和非晶合金磁芯,图b一般为无气隙的晶粒取向镍铁合金铁芯。

  对于剩余磁感应强度Br较小的铁芯,一般使用转移损耗法。变压器火灾转移损耗法有线路简单、可靠性高的特点。对于剩余磁感应强度Br较高的铁芯,一般使用强迫复位法。强迫复位法线路较为复杂。

  简单的损耗法磁芯复位电路是由一只稳压管和二极管组成,稳压管和二极管与变压器原边绕组或和变压器副边绕组并联,磁芯中残存能量由于稳压管反向击穿导通而损耗,它具有两种功能,既可以限制功率开关管过电压又可以消除磁芯残存能量。在实际应用中由于变压器从原边到副边的漏电感(寄生电感)存在,这个电感中也有存储的能量,因此一般把稳压管和二极管与变压器原边绕组并联连结。这种电路只适用于小中。

  开关管关断时,变压器漏感引起的关断电压尖峰需要RC缓冲电路来抑制,尤其是变压器满载时;

  开关管承受的电压与输入直流电压成正比,当变压器工作在宽输入电压范围时,必须采用高压功率MOSFET,而高压功率MOSFET的导通电阻较大,从而导致导通损耗较大;

  Cs:晶体管输出电容、钳位二极管结电容、折算到原边的整流二极管结电容和变压器绕组电容之和

  t=t0~t1期间,开关管导通变压器上的磁化电流增加;t=t1时VM 关断,随后以负载折算到原边的电流Io/n给Cs线时开始磁复位,Cs与Lm谐振使得磁化电感能量有一部分转移到Cs 中去,剩余的磁化电感能量和变压器漏感能量消耗在钳位

  R中;t=t2时开始磁复位,Cs与Lm谐振使得磁化电感能量有一部分转移到Cs 中去,剩余的磁化电感能量和变压器漏感能量消耗在钳位

  ③ 增加Cs,可降低Uc;这可通过在VM漏源两端外并电容来实现.但这却增加了功率开关的容性开通损耗;

  大部分磁化能量消耗在钳位电阻中。因此,它广泛应用于价廉、效率要求不太高的功率变换场合。

  为了简化分析,假设输出滤波电感L和钳位电容Ccl足够大,因此可将它们分别作为电流源和电压源处理。变压器用磁化电感Lm 、原副边总漏感L1k和变比为n:1的理想变压器表示。每个开关周期分为七个区间.原理波形如下图所示。

  t=t1时。功率开关VM关断,以Io/n对电容Cs充电.使得UDs增大;

  t=t4时,i m开始变负,VMc 实现了零电压开通,i m仍以一Ucl/L m斜率下降,铁心工作在第三象限;

  t=t5时,变压器火灾VMc关断,Lm与Cs开始谐振,C s以负的磁化电流放电,能量回馈到电网及转移到磁化电感中去;

  t=t6时,UDS下降到Uin,VD1开通,为i m在副边续流提供了通路;

  t=t7 时,VM再次开通,开始了另一周期。由此可见,钳位开关VM 实现了零电压开关(ZVS),功率开关VM 实现了零电压关断,但非零电压开通。

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关键词: 变压器火灾

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