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全桥变压器开气隙与不开气隙的变化差异

原型或者说是项目需求

简要说明:输入390VDC电压,输出1000VDC,给电容充电,采用UC2846作为控制,全桥拓扑;峰值功率预估为1000W;

变压器电感量:

查看PQ5050的Al为6720nH/N2(这个其实是TDKPC44材料的参数,PC40的没找到。)

实际绕线匝数为26匝,得到的电感量为:26*26*6.72uH=4542uH,有25%的误差,得最小约为3407uH,测得的变压器原边电感量实际为:4.436mH,在合理的范围内。

看图说话: 

图1、不开气隙变压器原边电感量:4.436mH

图2、开气隙 变压器原边电感量:493.2uH 

图3、不开气隙 变压器原边漏感 2.91uH   

图4、开气隙 变压器原边漏感 2.93uH

 几乎同样的变压器,我们发现开不开气隙好像对于漏感影响并不大。(测试频率1kHz)

那么就实际加载看看吧。

图5、不开气隙 变压器原边电压约为45V;

图6、开气隙 变压器原边电压约为44V;

图7、不开气隙 变压器原边电流1V;时间约420nS;

图8、开气隙 变压器原边电流1.78V;时间约620nS;

图9、不开气隙 变压器原边电压约为90V;

图10、开气隙 变压器原边电压约为90V;

图11、不开气隙 变压器原边电流2V;时间约380nS;

图12、开气隙 变压器原边电流3V;时间约500nS;

图13、不开气隙 变压器原边电压约为140V;

图14、开气隙 变压器原边电压约为136V;

图15、不开气隙 变压器原边电流3V;时间约370nS;

图16、开气隙 变压器原边电流4.36V;时间约480nS;

说明下:在测试过程中换过控制芯片,由于芯片内部的延时是不固定的,典型值200nS,最大500nS,会导致电流检测时,脉宽的关断有延时,也就是说会导致占空比增大。在对比过程中,会不会是控制芯片的延时不同导致的脉宽不同,我也没有办法测试或者不在给予深究了。 

测试条件是这样,电源给电容充电,采用的是电流逐脉宽限制,刚开始充电时,变压器相当于短路,这时应该是漏感的伏秒积等于漏感电流的乘积,测试为刚充电时电流逐脉宽限制阶段;

计算:

为简化计算步骤,L1为不开气隙的漏感,L2为开气隙的漏感;

电流:采样电阻:30R,互感器输入20A,输出0.1A,匝比为200:1;

计算L1的漏感在不同电压时分别为:

LI=Vt

L1分别为:3.04uH、2.57uH、2.59uH;

L2分别为:2.30uH、2.25uH、2.25uH;

开了气隙在动态时,电感量居然会小一些?搞不懂呀,,(实际中的测量误差不考虑在内)

看下电流的斜率:

L1i分别为:2.38V/us、5.26 V /us、8.1V/us

L2i分别为:2.87 V/us、6 V/us、8.95 V/us

从电流的变化来看,di/dt的斜率增加了,貌似开气隙后,漏感居然真的减小了,,,!

欢迎大家讨论讨论!

全部回复(17)
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jlh213
LV.6
2
2021-08-26 13:42

在这里非常感谢边边小姐姐的鼓励与支持!才让我有了抛砖引玉的勇气!

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2021-08-26 13:44
@jlh213
在这里非常感谢边边小姐姐的鼓励与支持!才让我有了抛砖引玉的勇气!

感谢骨灰级粉丝的认可……开心ing !激动ing!

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2021-08-26 14:19

卧槽~好帖子啊,干了我一直想干的,老哥有没有兴趣再整一个变压器功率容量测试的啊?嘿嘿嘿

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2021-08-26 14:43

给我愁兄点了一个老么大的赞

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jlh213
LV.6
6
2021-08-26 16:04
@川理学子
卧槽~好帖子啊,干了我一直想干的,老哥有没有兴趣再整一个变压器功率容量测试的啊?嘿嘿嘿

谢老哥谬奖啦,目前项目周期紧张,或许有时间可以尝试着测下变压器功率容量!

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jlh213
LV.6
7
2021-08-26 16:06
@电源网-静静
给我愁兄点了一个老么大的赞

/偷笑

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2021-08-26 21:06

请问下,输入390V下的励磁电流多少呢?

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2021-08-26 21:42

测试很详细,配图很全面,学习了

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埃鹤斯
LV.3
10
2021-08-27 08:50

气隙Lg与AL的计算公式是啥呀,能说明一下嘛

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jlh213
LV.6
11
2021-08-27 09:56
@埃鹤斯
气隙Lg与AL的计算公式是啥呀,能说明一下嘛

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jlh213
LV.6
12
2021-08-27 10:00
@zhiyiyunmeng
请问下,输入390V下的励磁电流多少呢?

不太理解你的说的励磁电流,,,你说的是我测试的那个电流峰值吗?这个我没实际测试,如果按不开气隙漏感为2u计算,脉宽0.42uS,可以推算MOS的电流在82A左右,甚至更高,我怕MOS管抗不住,怕炸鸡!/偷笑

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h370522650
LV.2
13
2021-09-03 20:09

开气隙后初级励磁电流变大了

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2021-09-04 09:53

正激,变换器能量直接输出,(同等输出负载条件下)

开了气隙,因为磁路耦合变差, 原边励磁势必增加,励磁电流变大。 同理, 开气隙感抗变小,励磁电压下降。

反激,变换能量存储在 变换器上(变压器)。开气隙  励磁电流变大,能量存储越多。 与励磁电压无关。与励磁时间(占空比)成正比。

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2021-09-05 10:02
@jlh213
不太理解你的说的励磁电流,,,你说的是我测试的那个电流峰值吗?这个我没实际测试,如果按不开气隙漏感为2u计算,脉宽0.42uS,可以推算MOS的电流在82A左右,甚至更高,我怕MOS管抗不住,怕炸鸡!/偷笑

我是指母线侧的输入直流电流

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鲁珀特
LV.4
16
2021-09-16 19:36

漏感问题看似简单  但解决起来有的时候很麻烦,楼主开了一个头,后续深入研究研究。

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jlh213
LV.6
17
2021-09-22 09:19

无意间测试了不加磁芯的漏感情况:

原边电感量,约14uH;

原边的漏感:约3uH;

几乎和加磁芯还有磁芯开气隙的漏感差异不大,那么,

1、这是不是变压器绕制是采用三明治绕法漏感小的主要原因呢?

2、那么是不是可以得出:”漏感的大小,和磁芯的关系不大,主要和变压器绕制的方法有关“的结论呢?

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iszjt
LV.5
18
2021-09-27 10:09

如果只是传递能量而不储存能量就不一定需要气隙。比如正激,磁性材料的(剩磁)一致性好,电路匹配得上的话,变压器也可以不开气隙。推挽是双端拓扑,也可以不开气隙。

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