Cu cât frecvența de comutare a transformatorului este mai mare, cu atât volumul său este mai mic. Deci, înseamnă că nu există o limită superioară a frecvenței de comutare? Deci, poate fi volumul foarte mic?
Răspunsul este negativ. În procesul de lucru real, frecvența transformatoarelor de înaltă frecvență este determinată de mai mulți factori și poate fi împărțită în mai multe aspecte:
1. Topologie de circuit cu topologie flyback: Transformatoarele au funcții de stocare și transformare a energiei, cu o frecvență de funcționare obișnuită de 40-100kHz. Când frecvența este sub 40kHz, volumul miezului de fier este prea mare, rezultând un volum de alimentare mai mare; Când frecvența depășește 100kHz, vârfurile de tensiune cauzate de inductanța de scurgere pot deteriora tranzistorul de comutare.
Topologie directă: Intervalul comun este 60-150 kHz, dar necesită echilibrarea pierderilor miezului magnetic și a pierderilor prin comutare. Topologie push-pull/semi-punte/punte completă: Miez magnetic magnetizat bidirecțional acționat de comutator simetric, eficiență mai mare, suportă frecvențe mai mari, de la sute de kHz la MHz, dar necesită un design de control și o disipare a căldurii mai complexe.
2. Caracteristicile materialelor cu miez magnetic includ pierderile prin histerezis magnetic și pierderile prin curenți turbionari. Într-un anumit interval, pierderile prin miez magnetic cresc odată cu creșterea frecvenței. Prin urmare, diferite materiale cu miez magnetic ar trebui să aibă intervale de utilizare a frecvenței diferite pentru a asigura pierderi relativ mai mici în miezul magnetic. De exemplu, ferita de zinc-mangan este potrivită pentru utilizare la frecvențe cuprinse între 10 și 300 kHz, în timp ce ferita de zinc-nichel este potrivită pentru utilizare la frecvențe peste 1 MHz.
În al doilea rând, pe măsură ce frecvența crește, intensitatea maximă a inducției magnetice trebuie redusă pentru a evita saturarea miezului magnetic. De exemplu, intensitatea inducției magnetice a DMR40 este de 0,38 T, iar atunci când proiectăm la o frecvență de 100 KHz, luăm de obicei o valoare de aproximativ 0,2 T.
3. Viteza de comutare a dispozitivelor de alimentare. Tranzistoarele MOS aparțin categoriei de dispozitive unipolare, cu un timp de pornire-oprire în nanosecunde. Frecvența teoretică de funcționare poate ajunge la MHz, iar frecvența maximă de funcționare reală este de câteva sute de kHz. IGBT aparține categoriei de dispozitive bipolare, cu un timp de oprire relativ lung și o frecvență maximă de funcționare de obicei între 40~50 kHz.
4. Creșterea eficienței și a frecvenței de disipare a căldurii duce la o creștere a pierderilor la comutare și acționare, rezultând o scădere a eficienței generale și o creștere a generării de căldură. Pentru a ne asigura că temperatura produsului se încadrează în intervalul normal, avem nevoie de mai multe măsuri pentru a gestiona disiparea căldurii.
5. La frecvențe înalte, costul crește din cauza pierderilor crescute în comutație, necesitând mai multe măsuri pentru a gestiona disiparea căldurii, ceea ce duce la o creștere a costurilor. În al doilea rând, condensatoarele și inductoarele se confruntă adesea cu o degradare a performanței la frecvențe înalte și trebuie să alegem dispozitive potrivite pentru frecvențe mai mari, ceea ce crește costurile. În proiectarea practică, costurile sunt limitate, ceea ce determină adesea limita superioară a frecvenței de funcționare.
6. Caracteristicile cipurilor: Cipurile de control PWM au adesea cerințe privind limita superioară a frecvenței pentru a răspunde la ajustările dinamice ale sarcinii. Acest lucru determină, de asemenea, ca frecvența de comutare a transformatorului să se încadreze într-un anumit interval.
Data publicării: 06 august 2025
