稳压电源设计中的8种常见误解与改进策略

在设计开关电源的高频磁性元件时,工程师常常会遇到一些误解和错误概念,这些概念往往来自于对工频磁性元件设计经验的直接套用,而忽视了高频场合中所需考虑的特殊因素。本文旨在总结和辨析开关电源高频磁性元件设计中的8种常见错误概念,以期为读者提供一个借鉴。

填满磁芯窗口——优化的设计

很多电源设计人员认为,在高频磁性元件中填满磁芯窗口可以获得最优设计,但实际上这种做法并非最佳。研究表明,即使只占据25%的窗口面积,也能达到良好的性能。这种误解主要来源于对工频变压器设计经验的一般推广,不适用于高频场合。

“铁损=铜损”——优化的变压器设计

许多人将“铁损=铜损”作为高频变压器优化标准之一,但这是一种过于简化的看法。在实际应用中,铁损与铜损之间存在差异,有时候差别甚至可以达到一个数量级之大。这一误解也来自对工频变压器经验的一般推广,对于开关电源中的高頻設計则不完全适用。

漏感=1%的磁化电感

有些技术单要求漏感大小必须小于或等于1%至2% 的磁化电感,这是一种不专业且缺乏实践基础的情形。在实际生产过程中,应根据需要而定,并不是简单地遵循比例关系。此外,由於無空氣間隙時、有空氣間隙時漏感與磁化電感之間關係很大,因此不能將漏感與鎂電流之比作為變壓器設計指標提供給生產商。

漏感与磁芯镀层有关系

有些人认为增加绕组周围环状镀层(如加个小型环状金属片)能够减少漏感值。这一点并不准确,因为无论是否存在环状镀层,两同轴绕组间夹杂材料均不会显著影响互相之间的地道耦合率,从而导致较大的变化量(通常在10%以内)。

变压器绕组电流密度为2A/mm²~3.1A/mm²

一些工程师将绕组内线圈厚度视为关键因素来决定效率或功耗。然而,这并非关键因素。当散热措施足够时,无论是液浸还是真空环境下,其温度都可控制在允许范围内;因此,重要的是线圈内部能否保持低温,而不是其厚度如何确定这一点。

原边绕组与副边绕组等价 —— 优化变压器

某些电子书籍和教程强调原边与副边两侧所需相同程度吸收失真能量作为一种理想状态。但实际上,每个应用都会有不同的需求,有时候原边和副边可能具有不同的特点,如不同功能或尺寸限制,所以它们并不一定要相同。如果失真被有效地处理,那么它们就已经是“最好”的状态了。

绕线直径小于穿透深度 —— 高次谐波会更低消耗

尽管漆包线越细意味着每单位长度上的热力输出越大,但若没有恰当考量邻近效应,那么即便采用极细漆包线也不一定能保证较低水平次谐波消耗。此外,如果漆包线太细,它们可能因为接触不足而产生额外热量。

正激式转换网络需要比开关速率更快切换速度 —— 谐振回路必需有更高速切换能力才能稳定工作

正激式转换网络对于正确操作来说其实并不需要特别快切换速度。而真正需要注意的是短路谐振情况,因为这个条件决定了系统稳定的基本要求。

通过这些总结,我们希望能够帮助工程师避免过去犯下的错误,从而提高他们针对开关电源进行高质量、高效率、高可靠性的产品研发能力。

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