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電源適配器中的變壓器的階梯式趨于飽和效應(yīng)

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電源適配器中的變壓器的階梯式趨于飽和效應(yīng)

階梯式趨于飽和效應(yīng)是變壓器的一種動(dòng)態(tài)飽和效應(yīng)，尤其在推挽式變換器中經(jīng)常出在此類變換器中，變壓器的原邊繞組可以從兩個(gè)方向激勵(lì)，且B／H特性曲線的兩個(gè)象限均被利用到。
為使電源適配器工作效率達(dá)到最高，變壓器的磁心必須被完全利用，而且在低頻條件下通常要求通偏移對(duì)稱。
由于飽和電壓、開關(guān)時(shí)間、整流器電壓降和變壓器繞組電阻值都是變化著的，使得變壓器在一個(gè)方向上的磁通偏移與反方向上的磁通偏移并非總是對(duì)稱的，因此在每個(gè)周期的結(jié)尾，磁心的平均工作點(diǎn)可能會(huì)稍稍偏離中心點(diǎn)（零磁通處），在推挽正激變換器中，由于輸出二極管的續(xù)流作用，繞組電壓在關(guān)斷周期內(nèi)被鉗制在零點(diǎn)。因此在每個(gè)周期之間，磁心沒有直流復(fù)位，結(jié)果使得任何磁通密度偏移隨著周期不斷增加，而平均磁通密度將會(huì)呈“階梯式”趨向飽和。
實(shí)際上，變壓器不平衡導(dǎo)致的極化作用會(huì)在變壓器繞組中產(chǎn)生一個(gè)純直流電流，而且即使是非常小的不平衡也能使一個(gè)高導(dǎo)磁率的磁心迅速地飽和。
值得慶幸的是，這種效應(yīng)趨于自我限制。因?yàn)樵陲柡偷哪莻€(gè)半周期中，不斷增大的磁化電流將會(huì)減小該半周期期間的功率脈沖寬度（即品體管儲(chǔ)能的時(shí)間被縮短），但是磁心的平均工作點(diǎn)將會(huì)從零開始偏移，如果沒有采用任何校正措施，則在這個(gè)方向上的磁偏移將會(huì)減小，這就降低了1A電源適配器對(duì)瞬態(tài)變化的反應(yīng)能力，大大減小了磁心的利用率。
在占空比控制的推挽式應(yīng)用中，由于交替半周期中的不平衡所造成的磁通偏移是無(wú)法免的。而在實(shí)際中，總會(huì)有一些很小的激勵(lì)或者是輸出二極管的不對(duì)稱特性。因而，如果不采取措施確保磁通的平衡性，則不可避免地會(huì)出現(xiàn)磁心在一個(gè)方向或其反方向上的偏向飽和。

掃描儀電源適配器減小階梯式趨于飽和效應(yīng)的方法
元件的選擇對(duì)非對(duì)稱脈沖引發(fā)的飽和效應(yīng)具有一定的作用，慎重選擇元件能夠?qū)⒋孙柡托?yīng)減小到允許的范圍內(nèi)。使二極管和三極管配對(duì)，對(duì)解決這一問題將會(huì)起到一定的作用。同樣，也可以在不同激勵(lì)條件下作出相應(yīng)的調(diào)整和在磁心中引人氣隙（引人氣隙后，些較小的直流電流并不會(huì)引起嚴(yán)重的飽和）。雖然如此，這些方法措施的作用是有限的。
可以在原邊電路中串聯(lián)一個(gè)小電容，阻斷其中的直流電流，使飽和效應(yīng)得到一些改圖，但這種非對(duì)稱問題同樣出現(xiàn)在半橋電路中。我們也經(jīng)?？梢栽诎霕蚴阶儞Q器中看到類似的這種電容。
遺憾的是，這種原邊“阻斷”電容并不能完全消除階梯式趨向飽和效應(yīng)。在副邊繞組和出電路中也存在一個(gè)副邊直流通路，且這個(gè)通路很難被阻斷。例如，在降壓派生型推挽輸1中，輸出扼流圈追使副邊電流導(dǎo)通，甚至在原邊功率開關(guān)的關(guān)斷周期里也導(dǎo)通。在這段里，電流在輸出整流二極管和副邊繞組中繼續(xù)流通，因?yàn)閮蓚€(gè)二極管都處于導(dǎo)通狀態(tài)如果兩個(gè)二極管的正向?qū)妷翰幌嗤?，那么在關(guān)斷周期內(nèi)將會(huì)有一定的凈直流電壓加在副同樣，在副邊繞組中會(huì)出現(xiàn)極化電流，此電流同樣能造成磁心飽和。

在副邊不平衡時(shí)，原邊阻斷電容將會(huì)引入另一個(gè)不良效應(yīng)。它吸收一定的純直流電流，這樣會(huì)導(dǎo)致交替的半周期內(nèi)的電壓幅度都有差異。這將會(huì)把二級(jí)諧波紋波電流引入到輸出濾波器中，增大了輸出紋波。
雖然這些通常所采用的方法和措施能將階梯式趨向飽和效應(yīng)減小到允許的范圍內(nèi)，但這對(duì)磁通密度在某一方向上的擺幅所引起的暫態(tài)性能施加了很嚴(yán)格的限制。如果導(dǎo)通周期，或者是外加電壓在臨界飽和的半周期內(nèi)突然上升，磁心可能會(huì)迅速達(dá)到飽和。
為克服這些問題，電源適配器廠家應(yīng)該采用電流型控制或者其他有效的磁通平衡措施，尤其是在高功率推挽式變換器中，必須采用這類措施。在占空比控制系統(tǒng)中，可采用下面將要介紹到的強(qiáng)制磁通平衡的措施。

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| 發(fā)布時(shí)間：2018.12.03    來源：電源適配器廠家
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