Canto maior sexa a frecuencia de conmutación do transformador, menor será o seu volume. Entón, significa isto que non hai un límite superior para a frecuencia de conmutación? Entón, pode o volume ser moi pequeno?
A resposta é negativa. No proceso de traballo real, a frecuencia dos transformadores de alta frecuencia está determinada por múltiples factores e pódese dividir en varios aspectos:
1. Topoloxía de circuíto con topoloxía flyback: os transformadores teñen funcións de almacenamento e transformación de enerxía, cunha frecuencia de funcionamento habitual de 40-100 kHz. Cando a frecuencia é inferior a 40 kHz, o volume do núcleo de ferro é demasiado grande, o que resulta nun maior volume de subministración de enerxía; cando a frecuencia supera os 100 kHz, os picos de tensión causados pola inductancia de fuga poden danar o transistor de conmutación.
Topoloxía directa: o rango común é de 60-150 kHz, pero require equilibrar as perdas do núcleo magnético e as perdas de interruptor. Topoloxía puxante/media ponte/ponte completa: núcleo magnético magnetizado bidireccional accionado por interruptor simétrico, maior eficiencia, admite frecuencias máis altas que van desde centos de kHz ata MHz, pero require un deseño de control e disipación de calor máis complexos.
2. As características dos materiais de núcleo magnético inclúen a perda por histérese magnética e a perda por correntes de Foucault. Dentro dun certo rango, a perda do núcleo magnético aumenta co aumento da frecuencia. Polo tanto, os diferentes materiais de núcleo magnético deben ter diferentes rangos de uso de frecuencia para garantir perdas de núcleo magnético relativamente menores. Por exemplo, a ferrita de zinc-manganeso é axeitada para o seu uso a frecuencias que oscilan entre 10 e 300 kHz, mentres que a ferrita de zinc-níquel é axeitada para o seu uso a frecuencias superiores a 1 MHz.
En segundo lugar, a medida que aumenta a frecuencia, é necesario reducir a intensidade máxima de indución magnética para evitar a saturación do núcleo magnético. Por exemplo, a intensidade de indución magnética do DMR40 é de 0,38 T e, ao deseñar a unha frecuencia de 100 kHz, normalmente tomamos un valor de arredor de 0,2 T.
3. Velocidade de conmutación do dispositivo de alimentación. O transistor MOS pertence aos dispositivos unipolares, cun tempo de activación e desactivación en nanosegundos. A frecuencia de funcionamento teórica pode alcanzar os MHz e a frecuencia máxima de funcionamento real é de varios centos de kHz. O IGBT pertence aos dispositivos bipolares, cun tempo de desactivación relativamente longo e unha frecuencia máxima de funcionamento normalmente entre 40 e 50 kHz.
4. O aumento da eficiencia e da frecuencia de disipación da calor leva a un aumento das perdas de conmutación e accionamento, o que resulta nunha diminución da eficiencia xeral e nun aumento da xeración de calor. Para garantir que a temperatura do produto estea dentro do rango normal, necesitamos máis medidas para xestionar a disipación da calor.
5. A altas frecuencias, o custo aumenta debido ao aumento das perdas de conmutación, o que require máis medidas para xestionar a disipación da calor, o que leva a un aumento dos custos. En segundo lugar, os condensadores e os indutores adoitan experimentar unha degradación do rendemento a altas frecuencias, e necesitamos escoller dispositivos que sexan axeitados para frecuencias máis altas, o que aumenta os custos. No deseño práctico, os custos son limitados, o que a miúdo determina o límite superior da frecuencia de funcionamento.
6. Características do chip: os chips de control PWM adoitan ter requisitos de límite superior de frecuencia para responder aos axustes dinámicos de carga. Isto tamén determina que a frecuencia de conmutación do transformador estea dentro dun certo rango.
Data de publicación: 06-08-2025
