Kuo didesnis transformatoriaus perjungimo dažnis, tuo mažesnis jo tūris. Taigi, ar tai reiškia, kad nėra viršutinės perjungimo dažnio ribos? Taigi, ar tūris gali būti labai mažas?
Atsakymas yra neigiamas. Faktiniame darbo procese aukšto dažnio transformatorių dažnį lemia keli veiksniai ir juos galima suskirstyti į kelis aspektus:
1. Grandinės topologijos grįžtamoji topologija: transformatoriai atlieka energijos kaupimo ir transformavimo funkcijas, jų dažniausiai naudojamas veikimo dažnis yra 40–100 kHz. Kai dažnis yra mažesnis nei 40 kHz, geležies šerdies tūris yra per didelis, todėl padidėja maitinimo šaltinio tūris; kai dažnis viršija 100 kHz, dėl nuotėkio induktyvumo atsirandantys įtampos šuoliai gali pažeisti perjungimo tranzistorių.
Tiesioginė topologija: įprastas diapazonas yra 60–150 kHz, tačiau jam reikia subalansuoti magnetinio šerdies nuostolius ir jungiklio nuostolius. Stūmoklinė / pusės tilto / viso tilto topologija: simetriška jungikliu valdoma dvikryptė įmagnetinta magnetinė šerdis, didesnis efektyvumas, palaiko aukštesnius dažnius nuo šimtų kHz iki MHz, tačiau reikalauja sudėtingesnės valdymo konstrukcijos ir šilumos išsklaidymo.
2. Magnetinių šerdies medžiagų charakteristikos apima magnetinės histerezės nuostolius ir sūkurinių srovių nuostolius. Tam tikrame diapazone magnetinės šerdies nuostoliai didėja didėjant dažniui. Todėl skirtingos magnetinės šerdies medžiagos turėtų turėti skirtingus dažnių naudojimo diapazonus, kad būtų užtikrintas santykinai mažesnis magnetinės šerdies nuostolis. Pavyzdžiui, mangano cinko feritas tinka naudoti dažniuose nuo 10 iki 300 kHz, o nikelio cinko feritas – dažniuose, viršijančiuose 1 MHz.
Antra, didėjant dažniui, reikia sumažinti maksimalų magnetinės indukcijos intensyvumą, kad būtų išvengta magnetinės šerdies persotinimo. Pavyzdžiui, DMR40 magnetinės indukcijos intensyvumas yra 0,38 T, o projektuojant 100 kHz dažniu, paprastai imame apie 0,2 T vertę.
3. Maitinimo įtaiso perjungimo greičio MOS tranzistorius priklauso vienpoliams įtaisams, kurių įjungimo ir išjungimo laikas yra nanosekundės. Teorinis veikimo dažnis gali siekti MHz, o faktinis maksimalus veikimo dažnis yra keli šimtai kHz. IGBT priklauso bipoliniams įtaisams, kurių išjungimo laikas yra gana ilgas, o maksimalus veikimo dažnis paprastai yra nuo 40 iki 50 kHz.
4. Padidėjęs efektyvumas ir šilumos išsklaidymo dažnis padidina jungiklio ir pavaros nuostolius, todėl sumažėja bendras efektyvumas ir padidėja šilumos gamyba. Norint užtikrinti, kad gaminio temperatūra būtų normaliose ribose, reikia imtis daugiau priemonių šilumos išsklaidymui spręsti.
5. Esant aukštiems dažniams, dėl padidėjusių jungiklio nuostolių padidėja sąnaudos, todėl reikia daugiau priemonių šilumos išsklaidymui valdyti, o tai lemia sąnaudų didėjimą. Antra, kondensatoriai ir induktoriai dažnai patiria našumo pablogėjimą esant aukštiems dažniams, todėl turime pasirinkti įrenginius, tinkamus aukštesniems dažniams, o tai didina sąnaudas. Praktiškai projektuojant sąnaudos yra ribotos, o tai dažnai lemia viršutinę veikimo dažnio ribą.
6. Lustų charakteristikos: PWM valdymo lustai dažnai turi dažnio viršutinės ribos reikalavimus, kad reaguotų į dinaminius apkrovos pokyčius. Tai taip pat lemia, kad transformatoriaus perjungimo dažnis būtų tam tikrame diapazone.
Įrašo laikas: 2025 m. rugpjūčio 6 d.
