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全橋變壓器開氣隙與不開氣隙的變化差異

原型或者說是項目需求

簡要說明:輸入390VDC電壓,輸出1000VDC,給電容充電,采用UC2846作為控制,全橋拓撲;峰值功率預估為1000W;

變壓器電感量:

查看PQ5050的Al為6720nH/N2(這個其實是TDKPC44材料的參數,PC40的沒找到。)

實際繞線匝數為26匝,得到的電感量為:26*26*6.72uH=4542uH,有25%的誤差,得最小約為3407uH,測得的變壓器原邊電感量實際為:4.436mH,在合理的范圍內。

看圖說話: 

圖1、不開氣隙變壓器原邊電感量:4.436mH

圖2、開氣隙 變壓器原邊電感量:493.2uH 

圖3、不開氣隙 變壓器原邊漏感 2.91uH   

圖4、開氣隙 變壓器原邊漏感 2.93uH

 幾乎同樣的變壓器,我們發現開不開氣隙好像對于漏感影響并不大。(測試頻率1kHz)

那么就實際加載看看吧。

圖5、不開氣隙 變壓器原邊電壓約為45V;

圖6、開氣隙 變壓器原邊電壓約為44V;

圖7、不開氣隙 變壓器原邊電流1V;時間約420nS;

圖8、開氣隙 變壓器原邊電流1.78V;時間約620nS;

圖9、不開氣隙 變壓器原邊電壓約為90V;

圖10、開氣隙 變壓器原邊電壓約為90V;

圖11、不開氣隙 變壓器原邊電流2V;時間約380nS;

圖12、開氣隙 變壓器原邊電流3V;時間約500nS;

圖13、不開氣隙 變壓器原邊電壓約為140V;

圖14、開氣隙 變壓器原邊電壓約為136V;

圖15、不開氣隙 變壓器原邊電流3V;時間約370nS;

圖16、開氣隙 變壓器原邊電流4.36V;時間約480nS;

說明下:在測試過程中換過控制芯片,由于芯片內部的延時是不固定的,典型值200nS,最大500nS,會導致電流檢測時,脈寬的關斷有延時,也就是說會導致占空比增大。在對比過程中,會不會是控制芯片的延時不同導致的脈寬不同,我也沒有辦法測試或者不在給予深究了。 

測試條件是這樣,電源給電容充電,采用的是電流逐脈寬限制,剛開始充電時,變壓器相當于短路,這時應該是漏感的伏秒積等于漏感電流的乘積,測試為剛充電時電流逐脈寬限制階段;

計算:

為簡化計算步驟,L1為不開氣隙的漏感,L2為開氣隙的漏感;

電流:采樣電阻:30R,互感器輸入20A,輸出0.1A,匝比為200:1;

計算L1的漏感在不同電壓時分別為:

LI=Vt

L1分別為:3.04uH、2.57uH、2.59uH;

L2分別為:2.30uH、2.25uH、2.25uH;

開了氣隙在動態時,電感量居然會小一些?搞不懂呀,,(實際中的測量誤差不考慮在內)

看下電流的斜率:

L1i分別為:2.38V/us、5.26 V /us、8.1V/us

L2i分別為:2.87 V/us、6 V/us、8.95 V/us

從電流的變化來看,di/dt的斜率增加了,貌似開氣隙后,漏感居然真的減小了,,,!

歡迎大家討論討論!

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jlh213
LV.6
2
2021-08-26 13:42

在這里非常感謝邊邊小姐姐的鼓勵與支持!才讓我有了拋磚引玉的勇氣!

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2021-08-26 13:44
@jlh213
在這里非常感謝邊邊小姐姐的鼓勵與支持!才讓我有了拋磚引玉的勇氣!

感謝骨灰級粉絲的認可……開心ing !激動ing!

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2021-08-26 14:19

臥槽~好帖子啊,干了我一直想干的,老哥有沒有興趣再整一個變壓器功率容量測試的啊?嘿嘿嘿

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2021-08-26 14:43

給我愁兄點了一個老么大的贊

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jlh213
LV.6
6
2021-08-26 16:04
@川理學子
臥槽~好帖子啊,干了我一直想干的,老哥有沒有興趣再整一個變壓器功率容量測試的啊?嘿嘿嘿

謝老哥謬獎啦,目前項目周期緊張,或許有時間可以嘗試著測下變壓器功率容量!

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jlh213
LV.6
7
2021-08-26 16:06
@電源網-靜靜
給我愁兄點了一個老么大的贊

/偷笑

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2021-08-26 21:06

請問下,輸入390V下的勵磁電流多少呢?

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2021-08-26 21:42

測試很詳細,配圖很全面,學習了

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埃鶴斯
LV.3
10
2021-08-27 08:50

氣隙Lg與AL的計算公式是啥呀,能說明一下嘛

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jlh213
LV.6
11
2021-08-27 09:56
@埃鶴斯
氣隙Lg與AL的計算公式是啥呀,能說明一下嘛

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jlh213
LV.6
12
2021-08-27 10:00
@zhiyiyunmeng
請問下,輸入390V下的勵磁電流多少呢?

不太理解你的說的勵磁電流,,,你說的是我測試的那個電流峰值嗎?這個我沒實際測試,如果按不開氣隙漏感為2u計算,脈寬0.42uS,可以推算MOS的電流在82A左右,甚至更高,我怕MOS管抗不住,怕炸雞!/偷笑

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

開氣隙后初級勵磁電流變大了

0
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2021-09-04 09:53

正激,變換器能量直接輸出,(同等輸出負載條件下)

開了氣隙,因為磁路耦合變差, 原邊勵磁勢必增加,勵磁電流變大。 同理, 開氣隙感抗變小,勵磁電壓下降。

反激,變換能量存儲在 變換器上(變壓器)。開氣隙  勵磁電流變大,能量存儲越多。 與勵磁電壓無關。與勵磁時間(占空比)成正比。

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2021-09-05 10:02
@jlh213
不太理解你的說的勵磁電流,,,你說的是我測試的那個電流峰值嗎?這個我沒實際測試,如果按不開氣隙漏感為2u計算,脈寬0.42uS,可以推算MOS的電流在82A左右,甚至更高,我怕MOS管抗不住,怕炸雞!/偷笑

我是指母線側的輸入直流電流

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魯珀特
LV.4
16
2021-09-16 19:36

漏感問題看似簡單  但解決起來有的時候很麻煩,樓主開了一個頭,后續深入研究研究。

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

無意間測試了不加磁芯的漏感情況:

原邊電感量,約14uH;

原邊的漏感:約3uH;

幾乎和加磁芯還有磁芯開氣隙的漏感差異不大,那么,

1、這是不是變壓器繞制是采用三明治繞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,和磁芯的關系不大,主要和變壓器繞制的方法有關“的結論呢?

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

如果只是傳遞能量而不儲存能量就不一定需要氣隙。比如正激,磁性材料的(剩磁)一致性好,電路匹配得上的話,變壓器也可以不開氣隙。推挽是雙端拓撲,也可以不開氣隙。

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