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电源模块设计:消除双股线绕组中的击穿故障

作者:广州市爱浦电子来源:网络 日期:2017年7月11日 09:57
        在一个双股线绕组中,两根或多根绝缘导线被并列地绕制在一起,成为一个单独的绕组。虽然这些绕组都是独立的,但是之间却有紧密的磁耦合。
        在高压变换器中,双股线绕组是一个潜在的击穿故障源,因此这种绕制方法只能适合于低电压的应用中。在低电压变压器中,如果导线最终并列地连在一起形成一个多股绕组,或者隔离的绕组间电压较低,那么将不会出现故障。
        电源模块设计中,双股线绕组的一个典型应用是作为单端正激变换器中的能量反馈绕组的。在一些线路中,能量反馈绕组用来在反馈周期中对变压器回程能量进行反馈。因为在主绕组和反馈绕组之间任何的漏电感都会造成开关元件集电极上过电压击穿,所以通常选用双股线绕组。
        在离线式应用中,双股线能量反馈绕组通常应用在变压器的原边绕组上。但同时,由于临近绕组之间有较高的电压,使得双股绕组可能会造成故障。如果绝缘层上有任何一点损伤,这将是潜在的故障隐患。虽然导线绝缘层所能承载的额定电压为数千伏,但绕组上一个小小的裂纹均能导致故障,因为电压加在绕组所有的点上,且非常大。此外,一些比较疏忽大意的绕制方法使得两根双股绕组相互交叠,交叉点上有很大的机械应力,这可能会使得绕组在高温环境下产生故障。因此如果有必要使用双股线绕组,只能采用质量较高的耐高温绝缘材料,且必须从绕组、绝缘和材料的加工处理等多方面进行考虑。技术工人应该要理解这些问题。在以上示例中,如果将绕组分开成两个独立且绝缘的绕组层,则会使漏电感增加,因而这种方法通常不予采用。但是,可以采用某些合适的电路,使得即使不采用双股线能量反馈绕组也能获得较好的性能。这里可以采用第二部分8.5节中所介绍的电路进行说明。电源模块,模块电源设计的经验。
        升压二极管D3置于能量反馈绕组的顶端,如果能量反馈绕组(非双股线绕制)被拆分成两个独立且绝缘的绕组层,要使它们之间不产生漏电感是不可能的。电容C,将二极管同绕组间的结点同开关晶体管Ql连接起来。由于在变压器上这两段相同的绕组是独立且分开的,在它们之间不可避免地会产生一些漏电感。在一个工作周期中,如果没有漏电感产生,开始时两段绕组将会互相跟随(偏置电压为直流Vr。),因此电容C,两端电压值在电源电压上将保持不变。而漏电感的存在会产生电压尖脉冲,但同时电容C,和二极管D3之间的通路会非常有效的钳制晶体管Ql集电极的电压,以防止电压的超调。相对于要传递的能量,电容Ce尽量取大的电容值,这使得在一个钳制周期内电容C,两端的电压值变化较小。在这种拓扑结构中,虽然漏电感并没有完全消除,但它并不再是一个问题。在开关关断的瞬间储存在漏电感中的能量通过C,和D3返回至电源中(解释更为详细的例子见第二部分的8.5节)。内部装有高电压双股绕组的变压器,采用这种电路结构后,其可靠性问题将会消除。从本例可以看出,对变压器进行最优设计时,全盘考虑电路和变压器的设计过程是非常重要的。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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