Чим вища частота комутації трансформатора, тим менший його об'єм. Тож чи означає це, що верхньої межі частоти комутації немає? То чи може об'єм бути дуже малим?
Відповідь негативна. У реальному робочому процесі частота високочастотних трансформаторів визначається багатьма факторами і може бути розділена на кілька аспектів:
1. Топологія схеми: зворотно-поворотна топологія: трансформатори виконують функції накопичення та перетворення енергії, із загальною робочою частотою 40-100 кГц. Коли частота нижче 40 кГц, об'єм залізного осердя занадто великий, що призводить до збільшення об'єму джерела живлення; коли частота перевищує 100 кГц, сплески напруги, спричинені індуктивністю витоку, можуть пошкодити комутаційний транзистор.
Пряма топологія: Загальний діапазон становить 60-150 кГц, але він вимагає балансування втрат на магнітному осерді та втрат на ключі. Двотактна/напівмістова/повний місткова топологія: Симетричний двонаправлений намагнічений магнітний осердя з перемикачем, керований симетричним перемикачем, має вищу ефективність, підтримує вищі частоти від сотень кГц до МГц, але вимагає складнішого проектування керування та розсіювання тепла.
2. Характеристики матеріалів магнітних осердя включають втрати на магнітний гістерезис та втрати на вихрові струми. У певному діапазоні втрати на магнітному осерді зростають зі збільшенням частоти. Тому різні матеріали магнітних осердя повинні мати різні діапазони використання частот, щоб забезпечити відносно менші втрати на магнітному осерді. Наприклад, марганцево-цинковий ферит підходить для використання на частотах від 10 до 300 кГц, тоді як нікель-цинковий ферит підходить для використання на частотах вище 1 МГц.
По-друге, зі збільшенням частоти максимальну інтенсивність магнітної індукції необхідно зменшувати, щоб уникнути насичення магнітного осердя. Наприклад, інтенсивність магнітної індукції DMR40 становить 0,38 Тл, а при проектуванні на частоту 100 кГц ми зазвичай приймаємо значення близько 0,2 Тл.
3. Швидкість перемикання силових пристроїв. МОН-транзистор належить до уніполярних пристроїв з часом увімкнення-вимкнення в наносекундах. Теоретична робоча частота може досягати MHz, а фактична максимальна робоча частота становить кілька сотень kHz. IGBT належить до біполярних пристроїв з відносно довгим часом вимкнення та максимальною робочою частотою зазвичай між 40~50 kHz.
4. Збільшення ефективності та частоти тепловіддачі призводить до збільшення втрат на комутації та приводі, що призводить до зниження загальної ефективності та збільшення тепловиділення. Щоб забезпечити підтримку температури виробу в межах норми, потрібно вжити додаткових заходів щодо тепловіддачі.
5. На високих частотах вартість зростає через збільшення втрат на перемикання, що вимагає додаткових заходів для управління тепловіддачею, що призводить до збільшення витрат. По-друге, конденсатори та індуктори часто зазнають погіршення продуктивності на високих частотах, і нам потрібно вибирати пристрої, придатні для вищих частот, що збільшує витрати. На практиці витрати обмежені, що часто визначає верхню межу робочої частоти.
6. Характеристики мікросхем: Мікросхеми ШІМ-керування часто мають вимоги до верхньої межі частоти для реагування на динамічні зміни навантаження. Це також визначає, що частота комутації трансформатора знаходиться в певному діапазоні.
Час публікації: 06 серпня 2025 р.
