開關(guān)電源中變壓器所帶來的波形失真有哪幾點(diǎn)?

  功率變壓器是開關(guān)電源中非常重要的部件,它和普通電源變壓器一樣也是通過磁耦合來傳輸能量的。在這種功率變壓器中實(shí)現(xiàn)磁耦合的磁路不是普通變壓器中的硅鋼片,而是在高頻情況下工作的磁導(dǎo)率較高的鐵氧體磁心或鈹莫合金等磁性材料,其目的是為了獲得較大的勵(lì)磁電感、減小磁路中的功率損耗,使之能以最小的損耗和相位失真?zhèn)鬏斁哂袑掝l帶的脈沖能量。開關(guān)電源中變壓器所帶來的波形失真有哪幾點(diǎn)? 
    (a)輸入波形(b)輸出波形 
    (1)上升沿和下降沿變得傾斜,即存在上升時(shí)間和下降時(shí)間; 
    (2)上升過程的末了時(shí)刻,有上沖,甚至出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象; 
    (3)下降過程的末了時(shí)刻,有下沖,也可能出現(xiàn)振蕩波形; 
    (4)平頂部分是逐漸降落的。 
    這些失真反映了實(shí)際脈沖變壓器和理想變壓器的差別,考慮到各種因素對(duì)波形的影響。 
    在脈沖作用的各段時(shí)間內(nèi),每個(gè)元件并不都是同時(shí)起主要作用,任何一個(gè)脈沖波形可以分解成基波與許多諧波的疊加。脈沖的上升沿和下降沿包含著各種高頻分量,而脈沖的平頂部分包含著各種低頻分量。因此在上升、下降和平頂過程中,各元件表現(xiàn)出來的阻抗也不一樣。 
    上升階段 
    對(duì)于通常的正脈沖而言,上升階段即脈沖前沿,信號(hào)中包含豐富的高頻成分,當(dāng)高頻分量通過脈沖變壓器時(shí),容抗1/ωC很小,而感抗ωLm1很大,相比起來,可將Lm1的作用忽略,而在串聯(lián)的支路中,Li的作用即較為顯著。 
   在這個(gè)電路中,頻率越高,ωLi越大,而1/ωC越小,因而高頻信號(hào)大多降在Li上,輸出的高頻分量就減少了,可見輸入信號(hào)Usm前沿中所包含的高頻分量就不能完全傳輸?shù)捷敵龆,頻率越高的成分到達(dá)輸出端越小,結(jié)果在輸出端得到的波形前沿就和輸入波形不同,即產(chǎn)生了失真。 
    要想減小這種波形失真,就要盡量減小分布電容(應(yīng)減小變壓器一次繞組的匝數(shù))。但又要得到一定的繞組電感量,所以需要用高磁導(dǎo)率的磁心。在繞制上也可以采取一些措施來減小分布電容,例如用分段繞法;為了減小漏感,可采用一、二次繞組交疊繞法等。 
    平頂階段 
    脈沖的平頂包含著各種低頻分量。在低頻情況下,并聯(lián)在輸出端的3個(gè)元件中,電容的容抗1/ωC很大,因此電容C可以忽略。同時(shí)在串聯(lián)支路中,感抗ωLi很小,也可以略去。信號(hào)源也可以等效成電動(dòng)勢(shì)為Usm的直流電源?捎孟率龉奖磉_(dá): 
    U′o=(UsmRL′)e-T/τ/(Rs+RL′) 
    τ=Lm1(Rs+RL′)RsRL′ 
    可見U′o為一下降的指數(shù)波形,其下降速度決定于時(shí)間常數(shù)τ,τ越大,下降越慢,即波形失真越小。為此,應(yīng)盡量加大Lm1,而減小Rs和RL′,但這是有限的。如果Lm1太大,必然使繞組的匝數(shù)很多,這將導(dǎo)致繞組分布電容加大,致使脈沖上升沿變壞。 
    下降階段 
    下降階段的信號(hào)源相當(dāng)于直流電源Usm串聯(lián)的開關(guān)由閉合到斷開的階段,它與上升階段雖然是相對(duì)的過程,但有兩個(gè)不同;一是電感Lm1中有勵(lì)磁電流,并開始釋放,因此Lm1不能略去;二是開關(guān)斷開后,Rs便不起作用。 
    在脈沖變壓器平頂階段以后,Lm1中存儲(chǔ)了比較大的磁能,因此在開關(guān)斷開后,會(huì)出現(xiàn)劇烈的振蕩,并產(chǎn)生很大的下沖。為了消除下沖往往采用阻尼措施。

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