一、開關變壓器損耗類型
(一)磁滯損耗
磁滯損耗受繞組匝數與驅動方式影響,取決于工作周期中B-H曲線所掃過的面積,掃過的面積越大,磁滯損耗越大。磁滯損耗與工作頻率以及最大工作磁通密度的平方成正比。降低磁滯損耗的措施有選擇合適的磁心材料、降低最大工作磁通密度等。
(二)渦流損耗
當變壓器工作時,磁芯中的磁力線會在與之垂直的平面上產生感應電流,這些電流形成閉合回路,導致磁芯發熱和能量損耗,即渦流損耗。渦流損耗相較于磁滯損耗較小,但會隨著工作頻率的增加迅速增大,且與工作頻率的平方成正比。
(三)銅損
銅損主要源于變壓器線圈的電阻,包含直流電阻損耗和集膚效應電阻損耗。直流電阻損耗由繞組導線電阻與流過電流有效值的平方決定;集膚效應則是在強交流電磁場作用下,導線中心電流向表面流動,致使電阻增加。減少銅損的方法包括使用低電阻率導線、減少匝數等。
二、減少開關變壓器損耗的方法
(一)減少銅損
選用較低的電流密度。
減少匝數,但此方法會增加磁心磁通密度進而導致鐵損增加,當銅損顯著高于鐵損時可考慮使用,但需謹慎。
改變變壓器工藝以降低繞組交流電阻。例如減小銅線直徑(但不能減少總截面積)、增加初次級相鄰面(會增加初次級分布電容)、減小初次級距離(會增加初次級分布電容)、線圈疏繞等方式。
調整電路工作參數以減少交流電阻。比如降低開關頻率,不過這會增加磁心磁通密度導致鐵損增加,當銅損明顯高于鐵損時可考慮使用,但需謹慎。
使用低電阻率的導線。
(二)減少鐵損
更換為功耗參數更優的磁心材料,例如用TDK的PC50材料替換PC40材料。
降低磁通密度,但會增加線圈匝數從而導致銅損增大,需謹慎使用。
調整電路參數,例如降低開關頻率,但同時會增加磁通密度,必要時可結合繞組匝數調整。
合理進行熱設計,利用磁心材料溫度與損耗曲線中的谷值。
(三)綜合方法
根據具體的散熱條件,合理分配銅損和鐵損的比例。
合理設計磁心的磁通密度和工作頻率,使磁心處于最佳的FB組合狀態工作。
三、開關變壓器損耗計算
開關變壓器的損耗主要包含銅損和鐵損。銅損由變壓器線圈的電阻引起;

鐵損是由于磁場變化導致,分為磁滯損耗和渦流損耗兩部分。


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