Ju högre transformatorns switchfrekvens är, desto mindre är dess volym. Betyder det då att det inte finns någon övre gräns för switchfrekvensen? Kan volymen då vara väldigt liten?
Svaret är nekande. I själva arbetsprocessen bestäms frekvensen hos högfrekvenstransformatorer av flera faktorer och kan delas in i flera aspekter:
1. Kretstopologi flyback-topologi: Transformatorer har funktioner för energilagring och transformation, med en vanlig driftsfrekvens på 40-100 kHz. När frekvensen är under 40 kHz är järnkärnans volym för stor, vilket resulterar i en större strömförsörjningsvolym; När frekvensen överstiger 100 kHz kan spänningstoppar orsakade av läckinduktans skada switchtransistorn.
Framåtriktad topologi: Det vanligaste intervallet är 60-150 kHz, men det kräver balansering av magnetiska kärnförluster och brytarförluster. Push-pull/halvbrygga/fullbrygga-topologi: Symmetriskt brytardriven dubbelriktad magnetiserad magnetisk kärna, högre effektivitet, stöder högre frekvenser från hundratals kHz till MHz, men kräver mer komplex styrdesign och värmeavledning.
2. Egenskaperna hos magnetiska kärnmaterial inkluderar magnetisk hysteresförlust och virvelströmsförlust. Inom ett visst område ökar den magnetiska kärnförlusten med ökande frekvens. Därför bör olika magnetiska kärnmaterial ha olika frekvensanvändningsområden för att säkerställa relativt lägre magnetiska kärnförluster. Till exempel är manganzinkferrit lämplig för användning vid frekvenser från 10 till 300 kHz, medan nickelzinkferrit är lämplig för användning vid frekvenser över 1 MHz.
För det andra, allt eftersom frekvensen ökar, måste den maximala magnetiska induktionsintensiteten minskas för att undvika mättning av den magnetiska kärnan. Till exempel är den magnetiska induktionsintensiteten för DMR40 0,38 T, och vid dimensionering vid en frekvens på 100 kHz brukar vi använda ett värde på cirka 0,2 T.
3. Omkopplingshastighet för effektkomponenter. MOS-transistorer tillhör unipolära komponenter, med en på- och avstängningstid i nanosekunder. Den teoretiska driftsfrekvensen kan nå MHz, och den faktiska maximala driftsfrekvensen är flera hundra kHz. IGBT tillhör bipolära komponenter, med en relativt lång avstängningstid och en maximal driftsfrekvens vanligtvis mellan 40 och 50 kHz.
4. Ökningen av effektivitet och värmeavledningsfrekvens leder till en ökning av förluster hos brytare och drivenheter, vilket resulterar i en minskning av den totala effektiviteten och en ökning av värmegenereringen. För att säkerställa att produktens temperatur ligger inom normalt intervall behöver vi fler åtgärder för att hantera värmeavledningen.
5. Vid höga frekvenser ökar kostnaden på grund av ökade brytarförluster, vilket kräver fler åtgärder för att hantera värmeavledning, vilket leder till ökade kostnader. För det andra upplever kondensatorer och induktorer ofta prestandaförsämring vid höga frekvenser, och vi måste välja enheter som är lämpliga för högre frekvenser, vilket ökar kostnaderna. I praktisk design är kostnaderna begränsade, vilket ofta avgör den övre gränsen för driftsfrekvensen.
6. Chipegenskaper: PWM-styrchips har ofta krav på övre frekvensgränser för att reagera på dynamiska belastningsjusteringar. Detta avgör också att transformatorns switchfrekvens ligger inom ett visst område.
Publiceringstid: 6 augusti 2025
