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磁通偏移


更新:2005-07-08     浏览:6259
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根据电磁感应定律,一个线圈包围的磁通等于每匝伏秒的积分。这意味着任何磁器件的任何线圈上电压,一个周期内平均电压必须为零。一个交流波形中,如果存在即使非常小的直流分量,也会慢慢地将磁芯磁化到饱和。

在高频开关电源中,理论上推挽驱动波形是对称的,开关期间相等的正负伏秒交替加到线圈上,将磁芯磁化然后复位到初始状态。但是,通常由于功率器件的导通电阻Ron或开关速度的不等,使得驱动波形的伏秒不对称,产生小的直流分量引起磁通的偏移。高频变压器一般初级匝数很少,直流电阻极低,直流磁化电流分量压降IR在磁芯饱和前,不足以消除伏秒不对称。

正激变换器磁通偏移不是问题。当开关关断时,变压器磁化电流减少使电压反极性,一般引入箝位电路,反向电压使磁化电流减少到零,回到磁化的起始状态。反向伏秒精确地等于开关导通时的伏秒。正激变换器自动地自复位(通过限制最大占空度,保证有足够的复位时间)。

电压型任何推挽电路拓扑(全桥,半桥和中心抽头推挽),磁通偏移问题最为严重。解决办法之一是在磁芯的磁路中串联一个小气隙,这将使磁化电流增加,同时非矩形磁化曲线,有利于避免饱和。电路电阻的IR压降可以抵销驱动波形中不对称。但磁化电流增加表示激磁电感能量的增加,通常用缓冲和箝位吸收,增加了电路损耗。

解决不对称问题的比较好的方法是采用电流型控制模式(峰值或平均电流型控制)自动平衡。由于伏秒不对称,磁通开始向一个方向偏移,峰值磁化电流在若干周期逐渐不对称。而电流型控制中监测电流,并在每个开关周期相同的峰值电流关断开关,峰值电流大的导通时间短,反之加长。直流分量造成的伏秒不平衡因此被纠正了。峰值磁化电流在两个方向相等,磁通偏移最小。

然而对于半桥出现了新的问题。当电流型控制通过交替加长或缩短脉冲宽度来纠正伏秒不等时,交替开关期间产生了安秒(电荷)不等。电荷不等将引起电容分压向正或负母线偏移。如果电容分压离开中心点,伏秒不平衡更坏,引起电流控制型进一步的纠正脉宽,导致恶性循环,电压偏移到一边母线。这在全桥或中心抽头推挽是不存在的,半桥仍回到电压型控制。

在桥式中,最简单的解决磁偏的方法是在变压器初级串联一个电容。利用电容隔离激励波形中的直流分量。

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