Višja kot je preklopna frekvenca transformatorja, manjša je njegova prostornina. Ali to pomeni, da ni zgornje omejitve preklopne frekvence? Ali je torej prostornina lahko zelo majhna?
Odgovor je negativen. V dejanskem delovnem procesu frekvenco visokofrekvenčnih transformatorjev določa več dejavnikov in jo lahko razdelimo na več vidikov:
1. Topologija vezja flyback: Transformatorji imajo funkcijo shranjevanja in transformacije energije, s pogosto uporabljeno delovno frekvenco 40–100 kHz. Ko je frekvenca pod 40 kHz, je prostornina železnega jedra prevelika, kar ima za posledico večjo prostornino napajanja; ko frekvenca preseže 100 kHz, lahko napetostne konice zaradi uhajanja induktivnosti poškodujejo preklopni tranzistor.
Topologija naprej: Običajni razpon je 60–150 kHz, vendar zahteva uravnoteženje izgub v magnetnem jedru in izgub v stikalu. Topologija potisni/polmostični/polni most: Simetrično stikalno gnano dvosmerno magnetizirano magnetno jedro, večji izkoristek, podpira višje frekvence od stotin kHz do MHz, vendar zahteva bolj kompleksno zasnovo krmiljenja in odvajanje toplote.
2. Značilnosti materialov magnetnih jeder vključujejo izgubo magnetne histereze in izgubo zaradi vrtinčnih tokov. V določenem območju se izguba magnetnega jedra povečuje z naraščanjem frekvence. Zato morajo imeti različni materiali magnetnih jeder različna frekvenčna območja uporabe, da se zagotovijo relativno manjše izgube magnetnega jedra. Na primer, manganov cinkov ferit je primeren za uporabo pri frekvencah od 10 do 300 kHz, medtem ko je nikelj-cinkov ferit primeren za uporabo pri frekvencah nad 1 MHz.
Drugič, z naraščanjem frekvence je treba zmanjšati največjo intenzivnost magnetne indukcije, da se prepreči nasičenost magnetnega jedra. Na primer, intenzivnost magnetne indukcije DMR40 je 0,38 T, pri načrtovanju s frekvenco 100 kHz pa običajno vzamemo vrednost okoli 0,2 T.
3. Hitrost preklapljanja napajalnih naprav MOS tranzistor spada med unipolarne naprave z vklopno-izklopnim časom v nanosekundah. Teoretična delovna frekvenca lahko doseže MHz, dejanska najvišja delovna frekvenca pa je več sto kHz. IGBT spada med bipolarne naprave z relativno dolgim izklopnim časom in najvišjo delovno frekvenco, ki je običajno med 40 in 50 kHz.
4. Povečanje učinkovitosti in frekvence odvajanja toplote vodi do povečanja izgub v stikalih in pogonih, kar ima za posledico zmanjšanje splošne učinkovitosti in povečanje proizvodnje toplote. Da bi zagotovili, da je temperatura izdelka v normalnem območju, potrebujemo več ukrepov za odvajanje toplote.
5. Pri visokih frekvencah se stroški povečajo zaradi povečanih izgub v stikalu, kar zahteva več ukrepov za obvladovanje odvajanja toplote, kar vodi do povečanja stroškov. Drugič, kondenzatorji in induktorji pri visokih frekvencah pogosto doživljajo poslabšanje delovanja, zato moramo izbrati naprave, ki so primerne za višje frekvence, kar poveča stroške. V praktični zasnovi so stroški omejeni, kar pogosto določa zgornjo mejo delovne frekvence.
6. Značilnosti čipa: PWM krmilni čipi imajo pogosto zahteve glede zgornje frekvenčne meje, da se odzivajo na dinamične spremembe obremenitve. To določa tudi, da je preklopna frekvenca transformatorja znotraj določenega območja.
Čas objave: 6. avg. 2025
