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高频变压器升温?看看是不是这些原因
更新时间:2017-12-14 发布:重庆达标电子科技有限公司

1.高频变压器升温的原因


(1)磁芯损耗和绕组损耗

高频变压器中的温升问题是变压器设计中难驾驭的问题。从温度控制原理可知,温升与功率成正比。而在变压器中,影响温升的主要因素则是磁芯损耗和绕组损耗。

磁芯损耗和绕组损耗是相对独立的,磁芯损耗与磁芯的体积、磁通密度以及频率有关,而绕组损耗则与绕组电流和阻抗有关。

变压器的设计必须对其工作点进行优化,盲目的套用各种公式进行设计是得不偿失的,往往造成变换效率的下降,尤其是在高频领域。


(2)导热性能

对温升产生影响的另一个因素是导热性能。如果散热器足够大,温升将保持在一定的水平。

散热面积越大,变压器的厚度越小,变压器的导热性能也越好。如果能够将热负载均匀分布在一较大的空间内,同时增加并联通道,热性能将得到很大的提升。

热负载分散后,所需散热器的体积也会相应下降。材料的热特性对温升的影响也非常显著,例如铁氧体和塑料绝缘材料的导热性分别仅为铜的百分和千分。


 


2.抑制温升的措施

抑制变压器温升首先要考虑如何降低损耗,但这是一个比较棘手的问题。

(1)抑制绕组损耗

在高频变压器中必须要考虑交流阻抗的影响,与直流或低频情况下不同,在高频条件下,绕组中将存在趋肤效应和临近效应,因此线径越粗,其交流阻抗也越大。

这时好采用扁平绕组,但是绕组必须要与磁通方向平行,而且层数也不能太多,否则将引起涡流损耗。注意,扁平绕组一定要远离气隙,否则将受到边缘磁通的影响。

临近效应对多层扁平绕组的影响非常显著,造成的损耗将是正常水平下损耗的近百倍。在这种情况下,采用Litz线的作用也不大。因为Litz线绕制起来比较困难,而且绕组因数很低。如果使用不当,将会导致损耗的显著上升。

变压器外部的绕组不但会增加寄生阻抗和损耗,而且还产生EMI。因此尽量将绕组安排在磁芯内部。

 

(2)抑制磁芯损耗

磁芯损耗往往通过查表得出。注意,损耗随着磁通密度增加而迅速上升。虽然理论上可以通过降低磁通密度的方法来降低损耗,但这是与使变压器保持高效率相矛盾的。

在磁通给定的条件下,降低损耗的方法只能是增大磁芯有效截面积,但这将增大磁芯的体积。由于体积增大,磁芯的厚度也相应增加,磁芯的热阻将增大,终会造成磁芯温度的上升。

 

与低频变压器一样,高频变压器中饱和磁通密度也是影响磁芯体积的决定性因素。变压器的优设计应当具有大的工作磁通密度、小的磁芯体积和大的磁芯有效截面积,并且工作效率高,漏感小、损耗和温升低。


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