各种电源拓扑磁性元件的伏秒平衡（图文）

木犯001号

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开篇
这是之前做的一个课件，所有图都是用 SCH 画的，如果画得不好请见谅，能看懂意思就行。可能一些网友会觉得，怎么来来回回总在讲 伏秒平衡？
因为它重要，而且它可以验证很多磁性元件的错误用法。



基本法则

木犯001号

驱动变压器

下边这个图，要注意。为了不让MOS管过压，应该适当加 钳位电路。
注意，是钳位电路，保护MOS管不过压用的，而不是常被说成的复位电路。
之所以图上没画出来，就是想说：没有那些RCD之类的电路，变压器照样可以自感出个电压使自己复位。当然，这里又要注意，自己复位，是只能回到剩磁点的。也就是，H 回到 0，但 B 不回到 0。

木犯001号

半桥
下边这个图，估计有人中过招

这样的用法，应该就是很常见了。UC384X 之类，做双管正激，就用得比较多。

木犯001号

推挽
推挽，没法串入隔直电容，天生的容易偏磁。

利用伏秒平衡法则可用来检查电路和参数是不是合理

木犯001号

反激
反激，多是喜欢用600V的管子，那就要注意在设计变压器时的电压和占空比的选取。从 伏秒平衡 法则，就可以知道管子耐压理论上够不够。当然，理论上够，实际上还是要加余量，及加 RCD 钳位电路。这里再次强调，这是 钳位电路 保护管子用的，不要叫 复位电路。

木犯001号

磁滞回线
这里简单讲的说，就是只能用第一象限的，假设PC40的磁芯饱合B是0.39。
设计时，不管是电感或是变压器，ΔB 都只能在0~0.39之间。并且还要注意磁芯的 剩磁（H 回到0时，剩余的B） 的问题。


这里补充一下，一些特殊的拓朴，虽然可以跑1~3象限，但跑和时候 正 和 负 不一定是对称的。这样的拓朴，计算时选取的ΔB就不能达到 0.8（正负0.4）。

木犯001号

补充
就是一些 特殊场合应用的磁性元件。因为用了特殊的磁性材料，可能就要加 复位电路了。比如：做 磁放大 用的磁性材料，因为它的特点是 剩磁比较大，也就是所谓的 矩形比高。这样的磁性材料，如果不加复位电路，就算将它“开路”，它也还是会处在 将近饱和 的状态。“当然，这里又要注意，自己复位，是只能回到剩磁点的”不过加气息的话，可以使剩磁更少，加了气磁，磁滞回线变“扁”了，剩磁就小很多了。估计，这也是很多人说“正激加点气隙可以防饱和”的原因所在。而实际上，设计时如果考虑了剩磁的话，不加气隙也是没有问题的。

PowerAnts

木犯001号 发表于 2016-12-18 16:17
推挽
推挽，没法串入隔直电容，天生的容易偏磁。

利用伏秒平衡法则可用来检查电路和参数是不是合理

通常都认为, 只要没有隔直措施或峰值电流检测, 推挽就容易饱和, 实际推挽的产品有很多, 比如说DC-DC-AC方式的逆变器, 而且相当多的全桥也是没有隔直电容的, 为何没有发生磁饱和呢?
实际上, 任何一个变压器都在一定程度上杠一点直流偏移的, 高频变压器在万分之几到千分之几, 工频的在千分之几到百分之几, 比如说几W的工频变压器, 你在初级串两节3V的干电池, 变压器不会有任何影响, 这是电阻在起作用. 对于高频变压器, 回路中的一切感性因素(包括退耗电容的ESL, 变压器的漏感和一切布线电感), 它们对正负半周是一视同仁的, 起到扼流圈的作用: 某个半周的电流大了端电压会有所下降, 电流被受到抑制, 另半周的电流小了端电压有所升高, 电流会得到提升. 虽然能量不是很大, 但贡献却巨大.
除此之外, 没法解释为什么许多落后PWM驱动的推挽和全桥会平平安安地工作

PowerAnts

3W的工频变压器, 初级施加20V的直流电压, 才可能使磁密才达到1.7T, 正常设计时一般取 1.4T, 故额定电压下加3V偏压不会超限运行(不过励磁电流应该已经有尖峰了); 同样的, 12V的EI40的推挽高频变压器, 大约施加15mV的直流电压即可饱和, 高频变压器的磁密降额比较大, 此EI40降了一半, 因此最多可承受7.5mV的直流分量.

PowerAnts

帮老婆炒了份蒜香回锅肉片, 继续... 实际上, 那怕是大型的电力变压器(目前单台可达1000MVA)在实际运行中, 也无时无刻不处于直流偏磁状态. 由于太阳黑子的活动, 高压输电网上可感应出0.001~1Hz的超低频电压, 对于工频来说可认为是直流. 正常情况下其幅度一般比较小, 对于几百千伏的变压器来说, 几伏到几十伏的直流偏移无伤大牙, 但是在发生磁暴时, 一些地理位置及走向特殊的线路上产生的"直流偏压"幅值可达每分里1-10V, 上百公里长的线路上产生的电压就足已使电力变压器发生磁饱和.

PowerAnts

另外, 对高压电力变压器产生偏磁的, 还有高压直流输变电的地流流电位差, 如果处理不当, 这也是伤不起的东西

dontium

蚂蚁研究电源还是细啊！

PowerAnts

dontium 发表于 2016-12-18 22:33
蚂蚁研究电源还是细啊！

惭愧, 这不是好事, 容易走偏, 搞着搞着吧, 发现取样电阻有问题, 停下来研究合金性质, 然后到金相结构, 又到大马士革刀, 最后发现二氧化碳气相沉淀镀一层金刚石更好, 回头一看, TMD电源上灰了... 还好, 我后来找了个业务合作, 经常提醒我干正事...

dontium

PowerAnts 发表于 2016-12-18 23:35
惭愧, 这不是好事, 容易走偏, 搞着搞着吧, 发现取样电阻有问题, 停下来研究合金性质, 然后到金相结构, 又 ...

呵呵，喜欢刨根问底，才能有建树

lyshlrzh8888

各种电源拓扑磁性元件的伏秒平衡（图文）