推輓變壓器與正激變壓器的功率比較

推輓變換器實際是兩個正激變換器的組合而成。

上面兩式是推輓變換器和正激變換器的AP公式(推導過程略)。從兩個式子可以看到,相同磁芯、頻率和電流密度條件下,推輓變換器輸出比正激變換器輸出功率大一倍。原邊每邊線圈承受與正激相同的輸入電壓,但推輓變換器磁通擺幅是2*Bm,匝數比正激少一半,原邊總匝數與正激是相等的。原邊線圈的導線尺寸也是相同的。每個推輓副邊傳輸一半輸出功率,如兩者輸出功率相同,推輓峯值與有效值電流也是正激的一半,因此相同的窗口,推輓比正激多輸出一倍功率。

但是推輓變壓器也是有缺陷的,即變壓器溫升要比正激變換器高,這是爲什麼呢?

推輓變換器的輸出功率是正激變換器的2倍,銅損相同,磁芯耗卻是正激變換器的2倍多。推輓電路中,變壓器每半個原邊線圈承受的電壓和正激變換器的原邊線圈一樣,都等於輸入電壓,但是正激變換器的磁通密度在一個週期內從Br變化到預先選定的最大值Bm附近,再從Bm退到Br,而推輓電路的磁通密度在相同時間內從-Bm變化到+Bm,再從+Bm變化到-Bm,即磁通變化爲2*Bm。磁滯回線包圍的面積(即磁滯損耗)比正激變換器的2倍還多。如下圖所示。

推輓變換器變壓器的磁化特性曲線

正激變換器變壓器的磁化特性曲線

由法拉第電磁感應定律,

可知,匝數與承受的電壓成正比,與磁通密度的變化量成反比。因此,最大磁通密度Bm相同時,推輓電路每半個原邊線圈的匝數是正激變換器原邊線圈的一半。

如果推輓電路的輸出功率爲正激變換器的2倍,那麼它每半個週期內的電流峯值與正激變換器的相同,又因爲在推輓電路中流過半個原邊線圈電流的時間與正激變換器輸出一半功率時相等,那麼推輓電路半個原邊線圈中的電流有效值與正激變換器的相等。

比較上面兩圖,推輓電路變壓器的磁芯損耗是正激變換器的2倍還多。因爲推輓電路的磁通密度從-Bm變化到+Bm,正激變換器的磁通密度只從Br變化到Bm,而磁芯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比,所以推輓電路的磁芯損耗是正激變換器的2倍還多。

注意,推輓磁芯雙向磁化,每週期磁化經過整個磁化曲線,低頻時損耗至少增加1倍,銅損基本不變。在50KHz以上頻率時,由頻率f和允許損耗密度(即損耗特性曲線)選擇磁通密度,相同磁芯尺寸,推輓與激輸出功率相差並非2倍。

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