法拉第定律在化學電源的應用-tft每日頭條

法拉第定律在化學電源的應用

科技更新时间:2025-05-02 00:44:26

為什麼在開關電源中我們會見到評估變壓器是否飽和用到

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）1

輸入電壓U、匝數N、磁通密度變化B，磁芯截面積Ae以及工作頻率的關系

它們是如何得到的，系數"2"和"4"究竟是怎麼回事？

法拉第電磁感應定律在脈寬調制（PWM）電源中的應用，通常在開關電源中我們涉及到的一級是DC-DC，其轉換隔離橋梁就是高頻變壓器。而變壓原邊就是一個電感。

首先認識單向勵磁和雙向勵磁，單向勵磁是指變壓器磁滞回線處于第一象限，而雙向勵磁是指變壓器磁滞回線處于一三象限的情況，參見以下磁滞回線示意圖。

法拉第電磁感應定律用公式表示如下：

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）2

其中磁鍊

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）3

表達式中N是線圈匝數，B磁感應強度，Ae是磁芯截面積

帶入（1）由于對于确定的電感或變壓器來說，N和Ae是定值，B是一個變量

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）4

加在高頻變壓器原邊的電壓是一個直流電壓U，因此（3）可寫成

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）5

進一步（4）可寫成

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）6

明确一下"dt" 在PWM調制中的意義就是開通時間"TON"

首先明确占空比"D"的概念（開通所占比重）和表達式如下

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）7

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）8

<PWM示意圖>

在開關電源中，理解電感工作要求：電感作為開關電源重要的元器件，設計原則就是伏秒積相等，外在表現為在功率開關開通時勵磁（儲能），關斷時進行磁複位（釋能），在一個周期内始終保持磁平衡，即穩态下不能進行磁累積，以防止磁芯飽和（涉及密度問題就有飽和問題），其實對于高頻變壓器（反激式其實就是個耦合電感，不是真正意義上的變壓器）原邊就是一個電感，因此同樣要遵守勵磁伏秒等于去磁伏秒。

因此無論是單端勵磁（單端正激拓撲）還是雙端勵磁式（推挽、半橋、全橋拓撲），單次開通時間不能超過整個周期的一半

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結合（5）和（8）得到

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關于磁感應的變化量"dB"

①對于單端勵磁式

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②對于雙端勵磁式

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法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）13

<磁滞回線示意圖>

所以，對于單端式勵磁拓撲中，變壓器評估利用以下公式，系數是"2"

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）14

對于雙端勵磁式拓撲中，變壓器評估利用以下公式，系數是"4"

法拉第定律在化學電源的應用（法拉第電磁感應定律在評估變壓器中的應用）15

如何評估變壓器參數，通常對于單端勵磁式變壓器，若選擇鐵氧體，通常飽和密度是0.3T，但我們絕對不能取0.3T，由于剩磁和磁損的原因，往往△B取值為0.15T~0.2T；

對于雙端勵磁式變壓器，由于在一三象限，變壓器磁芯利用率大大提高，往往△B取值為0.2T~0.25T。

當頻率"f"等參數已知時，可以評估變壓器匝數N。先到這裡吧。

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