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正激变换器的磁集成

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在正激变换器中有两个磁性元器件,变压器和输出滤波电感。既然两个磁件在同一个拓扑里,那就应该有机会做磁集成。正激变换器的磁集成简单说就是多个绕组绕制在同一个磁芯上,同时实现变压器与电感的功能。这就需要两个磁件之间有直接的电连接,否则绕组与绕组之间还有半导体器件,就不是很好制作。但是在正激变换器的拓扑中,变压器和电感之间有二极管,如图1所示。

图1 传统正激变换器电路拓扑



将图1中的正激变换器进行简单地等效变换,如图2所示。将二极管移至副边绕组的另一端,变压器和电感就有直接的电连接了。当然,这个二极管不能直接去掉,否则变压器在去磁阶段就直接短路了。


图2 传统正激变换器电路拓扑的等效变换


图2中正激变换器的磁集成方式如图3所示。

图3 正激变换器的磁集成方案


下面简单说明一下磁集成的设计要点。磁集成的设计最重要的部分仍然是关注磁芯是否饱和,分立的变压器因为原副边都在磁芯中柱上,且磁芯对称,所以很容易计算判断磁芯是否会饱和,集成磁件会显得相对复杂,因为绕组多,磁路不对称,所以需要计算每一个磁柱的磁通密度,判断是否饱和。

这里以磁集成方案(a)说明一下怎么判断磁芯是否会饱和。

在0~DT阶段,磁通的增加量:


在DT~T阶段,磁通的减小量:


以上是交流磁通的最大变化量,表达成随时间变化的函数,叠加直流量即可。由以上计算即可得到磁通随时间变换的函数,如下图所示。

磁通和磁密按下式进行转化,即可得到一个周期内磁密随时间变化的函数关系,从而结合磁芯的datasheet判断磁芯是否会饱和。



当然,正激变换器的磁集成还有其他集成方案,如下图所示。

可能会有人说,上面的等效电路不是正激变换器的拓扑。这个集成方案确实不像图3那么容易理解,其原理就是分析正激变换器在0~DT的磁路,然后再分析DT~T的磁路,然后将二者集成。因为这种集成方案漏感比较大,所以应用并不多,也就不再详细介绍了。

来源:电力电子技术与新能源
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首次发布时间:2023-05-12
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