開關電源磁性元件損耗解讀——民熔專家的多年經驗解析難得一見

2021-01-09 民熔電氣小課堂

開關電源，又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，是電源供應器的一種。熔開關電源利用的切換電晶體多半是在全開模式及全閉模式之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，所以民熔開關電源比較節省能源，產生廢熱較少。民熔開關電源的高轉換效率是其一大優點，而民熔開關電源工作頻率高，也可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，熔開關電源重量也會比較輕。民熔開關電源產品廣泛應用於工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明等領域。

提到開關電源又不得不講到磁性元件，開關電源中的磁性元件一般指電感和變壓器。而民熔小課堂今天分享的是開關電源中應用最為廣泛的初次級隔離變壓器。

用移動電源

變壓器的功能是提供初次級電氣隔離，使輸出電壓能升能降，並能傳輸能量；變壓器設計的好壞直接關係到安全規程、電磁兼容、效率、溫升、輸出電氣性能參數、壽命、可靠性，甚至導致系統崩潰。

升壓變壓器的難點在於繞組過多，很難同時兼顧漏感和分布電容，所以要從以下入手

1、在選擇變壓器時，在結構尺寸允許的情況下，儘量選擇高長型（立式）或窄長型（臥式）型，因為這種變壓器有大量的單層繞組線圈，可以有效地減少繞組層數，增加初級級的耦合，減小層間電容。

民熔電氣實用的導軌開關電源

增大初級耦合可以降低變壓器的漏感，但會增加初級階段間的分布電容。升壓變壓器中，最難做到的是漏感和分布電容不易處理，容易抖動。如果增壓比相對較大，則應將其纏繞在單獨的槽中。這是減小分布電容的最佳方法。從電視機內的高壓包可以看出，黑白電視機的輸入電壓是12V，高壓應該在12000左右。無電壓倍增整流，可一次完成。估計子時隙的數目約為10個。此外，還採用了共振技術。與目前使用的反激式準諧振類似，當電源開關關斷時，初級諧振電壓大於100v，因此變壓器變比僅需100倍。如果有10個槽，每個槽只相當於1:10。

2、優化繞組順序，使初級耦合面積增大或減小。這種繞線方法已被採用：1/3次級-1/2一初級-1/3次級-1/2一初級-1/3次級。結果表明，這種繞組方法的漏感可以大大減小。當然，這種變壓器的繞制工藝有點複雜，成本稍高，但還是可以接受的。

拿著插頭

3、我們都知道層間電容，它可以通過在每層之間添加黃色膠帶來降低。當然，這些措施是考慮到安全法規和電磁兼容性。對於升壓電源，如果漏感和層間電容處理不當，容易引起振蕩，使電源的電磁兼容性不好，效率不高，有時MOS電晶體會莫名其妙地爆炸。

我們知道變壓器的損耗分為鐵損和銅損。我們先談談鐵的損耗。

變壓器鐵心損耗包括三個方面

一是磁滯損耗。當交流電流通過變壓器時，通過變壓器鐵心的磁力線的方向和大小會隨之改變，使磁芯內的分子相互摩擦，釋放熱能，從而損失一部分電能，這就是磁滯損耗。

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另一種是變壓器工作時的渦流損耗。當磁力線通過磁芯時，在垂直於磁力線的平面上產生感應電流。因為這種電流形成一個閉合迴路，形成一個漩渦，所以被稱為渦流。渦流的存在使鐵心發熱並消耗能量，稱為渦流損耗。民熔變壓器的渦流損耗向來是不高的，這與民熔電氣多年以來的努力是脫不開聯繫的。為了變壓器和開關電源的優質使用，民熔電氣始終在行業最前頭探索，民熔變壓器的高品質更是無可厚非的。

三是剩餘損耗。在磁化或反磁化過程中，磁化狀態不會隨磁化強度的變化而立即發生變化。存在滯後時間，滯後效應是剩餘損耗的原因。 再讓我們看看變壓器的銅損耗。

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變壓器的銅損耗是指變壓器繞組的損耗，包括直流損耗和交流損耗。

直流損耗主要是由漆包銅線繞組變壓器引起的，它對通過它的電流有一定的阻抗（RDC）。該電流是指每個繞組的電流波形的有效值。直流損耗與電流的平方成正比。

相對而言，交流損耗要複雜得多，包括繞組的趨膚效應、鄰近效應引起的損耗以及諧波引起的損耗。

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而關於開關電源的磁性元件損耗你get了嗎？相信在民熔小課堂的分享之下，大家或多或少都有一定收穫。但開關電源的領域終究是很大的，受限於篇幅這個角度，其實小課堂在開關電源磁性元件損耗方面還有更多的想法，大家如果在使用開關電源遇到其他問題，或者想更了解避免開關電源磁性元件損耗方面的技巧，大家可以來看看V工重浩「民熔電氣集團」。裡面有著超多民熔小課堂精心準備的資料，此時不來看看更待何時呢？

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