Jo høyere transformatorens svitsjefrekvens er, desto mindre er volumet. Betyr det at det ikke finnes noen øvre grense for svitsjefrekvensen? Kan volumet være veldig lite?
Svaret er nei. I selve arbeidsprosessen bestemmes frekvensen til høyfrekvente transformatorer av flere faktorer og kan deles inn i flere aspekter:
1. Kretstopologi med flyback-topologi: Transformatorer har funksjonene energilagring og transformasjon, med en vanlig driftsfrekvens på 40–100 kHz. Når frekvensen er under 40 kHz, er volumet av jernkjernen for stort, noe som resulterer i et større strømforsyningsvolum; Når frekvensen overstiger 100 kHz, kan spenningstopper forårsaket av lekkasjeinduktans skade brytertransistoren.
Forovertopologi: Det vanlige området er 60–150 kHz, men det krever balansering av magnetiske kjernetap og brytertap. Push-pull/halvbro/fullbrotopologi: Symmetrisk bryterdrevet toveis magnetisert magnetisk kjerne, høyere effektivitet, støtter høyere frekvenser fra hundrevis av kHz til MHz, men krever mer kompleks kontrolldesign og varmespredning.
2. Egenskapene til magnetiske kjernematerialer inkluderer magnetisk hysteresetap og virvelstrømstap. Innenfor et visst område øker det magnetiske kjernetapet med økende frekvens. Derfor bør forskjellige magnetiske kjernematerialer ha forskjellige frekvensbruksområder for å sikre relativt lavere magnetiske kjernetap. For eksempel er mangan-sinkferritt egnet for bruk ved frekvenser fra 10 til 300 kHz, mens nikkel-sinkferritt er egnet for bruk ved frekvenser over 1 MHz.
For det andre, når frekvensen øker, må den maksimale magnetiske induksjonsintensiteten reduseres for å unngå metning av den magnetiske kjernen. For eksempel er den magnetiske induksjonsintensiteten til DMR40 0,38 T, og når vi designer med en frekvens på 100 kHz, tar vi vanligvis en verdi på rundt 0,2 T.
3. MOS-transistorens koblingshastighet for strømforsyninger tilhører unipolare enheter, med av/på-tid i nanosekunder. Den teoretiske driftsfrekvensen kan nå MHz, og den faktiske maksimale driftsfrekvensen er flere hundre kHz. IGBT tilhører bipolare enheter, med en relativt lang av-tid og en maksimal driftsfrekvens vanligvis mellom 40 og 50 kHz.
4. Økningen i effektivitet og varmespredningsfrekvens fører til en økning i bryter- og drivtap, noe som resulterer i en reduksjon i total effektivitet og en økning i varmegenerering. For å sikre at produktets temperatur er innenfor normalt område, trenger vi flere tiltak for å håndtere varmespredning.
5. Ved høye frekvenser øker kostnadene på grunn av økte brytertap, noe som krever flere tiltak for å håndtere varmespredning, noe som fører til økte kostnader. For det andre opplever kondensatorer og induktorer ofte ytelsesforringelse ved høye frekvenser, og vi må velge enheter som er egnet for høyere frekvenser, noe som øker kostnadene. I praktisk design er kostnadene begrensede, noe som ofte bestemmer den øvre grensen for driftsfrekvensen.
6. Chip-karakteristikker: PWM-kontrollbrikker har ofte krav til øvre frekvensgrenser for å reagere på dynamiske lastjusteringer. Dette bestemmer også at transformatorens svitsjefrekvens er innenfor et visst område.
Publisert: 06.08.2025
