反激變壓器電感量及氣隙的影響

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1、單端反激變壓器電感量及氣隙的影響單端反激架構(gòu)是電源界應(yīng)用的最為廣泛的一種電源架構(gòu)，主要是應(yīng)用于150W以下功率范圍的隔離電源中。因其外圍器件少，電路簡單等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛被應(yīng)用。單端反激按照工作模式可以分為，不連續(xù)模式，臨界模式以及連續(xù)模式，下面就將分別對(duì)這幾種模式的變壓器設(shè)計(jì)加以討論，主要是討論電感量以及氣隙對(duì)對(duì)變壓器的影響。一、DCM與臨界模式根據(jù)電磁感應(yīng)原理有：，則可以得出：的單位為磁芯面積（）為磁通密度，單位為（高斯：G）為導(dǎo)通時(shí)間，單位為（秒：S）在此處我們?cè)O(shè)定工作頻率為定值，周期，,圖1.1反激CCM工作的電壓以

2、及電流波形圖由于：，此時(shí)變壓器存儲(chǔ)的能量為：（1-1）同時(shí)也滿足電壓公式：(1-2)其中為關(guān)斷時(shí)間，滿足條件：(1-3)一個(gè)周期T內(nèi)提供的能量為：（1-4）由于,帶入式（1-5）得到：（1-6）從式（1-3）我們知道如果加氣隙之后，磁導(dǎo)率降低（備注：,如果，則相對(duì)磁導(dǎo)率為：，為有效磁導(dǎo)率，為磁路長度，為氣隙長度，其中也就是說有效磁導(dǎo)率降低了，推導(dǎo)見《開關(guān)電源中的磁性元件》P44，另外一個(gè)公式lc/μc+lg/μo=N2Ae/L??），隨著氣隙增大，電感量Lp減?。ㄓ晒轿覀冎溃?，推導(dǎo)過程見《開關(guān)電源中的磁性元件》P33

3、，上式中，B為磁通密度，A為磁芯截面積，l為磁路長度，H為磁場強(qiáng)度。）在輸入功率、電壓、周期T不變的情況下，則dt必然減小。又因?yàn)槲覀冊(cè)谠O(shè)計(jì)變壓器時(shí)有：（此處假設(shè)是臨界模式，DCM與臨界模式基本上是一致的）（1-4）我們由（1-4）可以得到：（1-5）其中，為原邊與副邊匝數(shù)比。綜上，我們可以得出在臨界模式下，如果氣隙增大，電感量減小，占空比不再是設(shè)定的占空比，在較小的占空比情況下就可以滿足輸出額定功率的要求。缺點(diǎn)是電流峰值增大。由，我們可以知道，在其他條件不變的情況下，dt減小，則dB也要減小，有助于防止磁通飽和，磁損減

4、??；線損增大，MOS管損耗增大，輸出整流二極管損耗基本不變。（推導(dǎo)公式：加氣隙之后有：由：電磁感應(yīng)定律知道：得到：(1)(2)由（1）式等于(2)式有：可以得出：由于ue通常是幾千，所以第一項(xiàng)基本上可以忽略不計(jì)：所以有：所以可以推出：另外一個(gè)推導(dǎo)公式：（,可以得出：（）進(jìn)一步可以得出：，前一項(xiàng)是磁芯儲(chǔ)能，后一項(xiàng)是氣隙儲(chǔ)能。）在正激類變壓器中，增加氣隙能夠?qū)⑹４沤档停@也有助于防止磁芯飽和。同樣，在控制IC為電流控制模式的時(shí)候，在電感量較小的時(shí)候比較大，所以可以有效防止飽和。推導(dǎo)如下：由DCM模式：我們知道：我們可以知道：

5、可以得出：又因?yàn)椋海覀兛梢缘贸觯寒?dāng)時(shí)，而由于我們可以知道，，可以得出：我們可以得出，在同樣初級(jí)匝數(shù)的情況下，磁通量正比于電感量的開方值。一、CCM模式在CCM模式下，同樣能夠?qū)⑹４沤档?，這也有助于防止磁芯飽和。由得，，其中：的單位為磁芯面積（）為磁通密度，單位為（特斯拉：T,備注：）為導(dǎo)通時(shí)間，單位為（秒：S）對(duì)于CCM模式我們知道有：其中：，我們可以知道在輸出電壓一定的情況下占空比為定值。從功率角度來講：(備注：)從上面的公式我們知道：在輸出功率一定的情況下，電感量越大越小，電感量越小越大，我們也可以知道，電感量越大

6、越小。在同樣咋比的情況下，如果是理想情況，同樣原邊匝數(shù)的情況下，增大氣隙并不能改變磁通密度。在同樣電感量的情況下，在增加匝數(shù)的情況下，需要增加氣隙，這才能有效防止飽和。在同樣匝數(shù)的情況下，電感量越小，電流峰峰值越大。在IC如果采用電流模式時(shí)，較小的電感值也能有效防止磁通飽和。