هرچه فرکانس سوئیچینگ ترانسفورماتور بالاتر باشد، حجم آن کمتر است. بنابراین، آیا این بدان معناست که هیچ حد بالایی برای فرکانس سوئیچینگ وجود ندارد؟ بنابراین، آیا حجم میتواند بسیار کوچک باشد؟
پاسخ منفی است. در فرآیند کار واقعی، فرکانس ترانسفورماتورهای فرکانس بالا توسط عوامل متعددی تعیین میشود و میتوان آن را به چندین جنبه تقسیم کرد:
۱، توپولوژی مدار، توپولوژی فلایبک: ترانسفورماتورها وظیفه ذخیره و تبدیل انرژی را دارند و فرکانس کاری معمول آنها بین ۴۰ تا ۱۰۰ کیلوهرتز است. وقتی فرکانس کمتر از ۴۰ کیلوهرتز باشد، حجم هسته آهنی خیلی زیاد است و در نتیجه حجم منبع تغذیه بزرگتر میشود. وقتی فرکانس از ۱۰۰ کیلوهرتز بیشتر شود، جهشهای ولتاژ ناشی از اندوکتانس نشتی ممکن است به ترانزیستور سوئیچینگ آسیب برساند.
توپولوژی رو به جلو: محدوده رایج ۶۰ تا ۱۵۰ کیلوهرتز است، اما نیاز به متعادل کردن تلفات هسته مغناطیسی و تلفات سوئیچ دارد. توپولوژی فشاری/کششی/نیم پل/تمام پل: هسته مغناطیسی دو جهته مغناطیسی شده با سوئیچ متقارن، راندمان بالاتر، پشتیبانی از فرکانسهای بالاتر از صدها کیلوهرتز تا مگاهرتز، اما نیاز به طراحی کنترل پیچیدهتر و اتلاف گرما دارد.
۲. از ویژگیهای مواد هسته مغناطیسی میتوان به تلفات هیسترزیس مغناطیسی و تلفات جریان گردابی اشاره کرد. در یک محدوده مشخص، تلفات هسته مغناطیسی با افزایش فرکانس افزایش مییابد. بنابراین، مواد هسته مغناطیسی مختلف باید محدوده فرکانسی متفاوتی داشته باشند تا تلفات هسته مغناطیسی نسبتاً کمتری تضمین شود. به عنوان مثال، فریت روی منگنز برای استفاده در فرکانسهای ۱۰ تا ۳۰۰ کیلوهرتز مناسب است، در حالی که فریت روی نیکل برای استفاده در فرکانسهای بالاتر از ۱ مگاهرتز مناسب است.
ثانیاً، با افزایش فرکانس، حداکثر شدت القای مغناطیسی باید کاهش یابد تا از اشباع هسته مغناطیسی جلوگیری شود. به عنوان مثال، شدت القای مغناطیسی DMR40 برابر با 0.38T است و هنگام طراحی در فرکانس 100KHz، معمولاً مقداری حدود 0.2T در نظر میگیریم.
۳. سرعت سوئیچینگ دستگاه قدرت: ترانزیستور MOS جزو دستگاههای تکقطبی است و زمان روشن و خاموش آن در حد نانوثانیه است. فرکانس کاری نظری آن میتواند به مگاهرتز برسد و حداکثر فرکانس کاری واقعی آن چند صد کیلوهرتز است. IGBT جزو دستگاههای دوقطبی است و زمان خاموش شدن نسبتاً طولانی و حداکثر فرکانس کاری آن معمولاً بین ۴۰ تا ۵۰ کیلوهرتز است.
۴. افزایش راندمان و فرکانس اتلاف گرما منجر به افزایش تلفات سوئیچ و درایو میشود که در نتیجه باعث کاهش راندمان کلی و افزایش تولید گرما میشود. برای اطمینان از اینکه دمای محصول در محدوده طبیعی است، به اقدامات بیشتری برای مقابله با اتلاف گرما نیاز داریم.
۵. در فرکانسهای بالا، هزینه به دلیل افزایش تلفات سوئیچ افزایش مییابد و نیاز به اقدامات بیشتری برای مدیریت اتلاف گرما دارد که منجر به افزایش هزینهها میشود. ثانیاً، خازنها و سلفها اغلب در فرکانسهای بالا دچار افت عملکرد میشوند و ما باید دستگاههایی را انتخاب کنیم که برای فرکانسهای بالاتر مناسب باشند که این امر هزینهها را افزایش میدهد. در طراحی عملی، هزینهها محدود هستند که اغلب حد بالای فرکانس کاری را تعیین میکند.
۶، مشخصات تراشه: تراشههای کنترل PWM اغلب برای پاسخ به تنظیمات بار دینامیکی، الزامات حد بالای فرکانس دارند. این امر همچنین تعیین میکند که فرکانس سوئیچینگ ترانسفورماتور در محدوده خاصی باشد.
زمان ارسال: آگوست-06-2025
