开关电源中磁性元器件PDF电子书免费下载

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上传日期: 2019-08-06

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标签:电感器(316)元器件(1053)开关电源(3630)变压器(2668)

  几乎所有电源电路中,都离不开磁性元器件电感器变压器。例如在输入和输出端采用电感滤除开关波形的谐波;在谐振变换器中用电感与电容产生谐振以获得正弦波电压和电流;在缓冲电路中,用电感限制功率器件电流变化率;在升压式变换器中,储能和传输能量;有时还用电感限制电路的瞬态电流等。而变压器用来将两个系统之间电气隔离,电压或阻抗变换,或产生相位移(3相0一Y变换),存储和传输能量(反激变压器),以及电压和电流检测(电压和电流互感器)。可以说磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。

  磁性元器件一电感器和变压器与其他电气元件不同,使用者很难采购到符合自己要求的电感和变压器。对于工业产品,应当有一个在规定范围内通用的规范化的参数,这对磁性元件来说是非常困难的,而表征磁性元件的大多数参数(电感量,电压,电流,处理能量,频率,匝比,漏感,损耗)对制造商是无所适从的。相反,具体设计一个磁性元件在满足电气性能条件下,可综合考虑成本,体积,重量和制造的困难程度,在一定的条件下可获得较满意的结果。

  由于很难从市场上购得标准的磁性元器件,开关电源设计工作的大部分就是磁性元件的设计。有经验的开关电源设计者深知,开关电源设计的成败在很大程度。上取决于磁性元件的正确设计和制作。高频变压器和电感固有的寄生参数,引起电路中各色各样的问题,例如高损耗、必须用缓冲或箝位电路处理的高电压尖峰、多路输出之间交叉调节性能差、输出或输入噪声耦合和占空度范围限制等等,对初步进入开关电源领域的工程师往往感到手足无措。

  磁性元件的分析和设计比电路设计复杂得多,要直接得到唯一的答案是困难的。因为要涉及到许多因素,因此设计结果绝不是唯一合理的。例如,不允许超过某一定体积,有几个用不同材料的设计可以满足要求,但如果进一步要求成本最低,则限制了设计的选择范围。因此最优问题是多目标的,相对的。或许是最小的体积,最低成本,或是最高效率等等。最终的解决方案与主观因素、设计者经验和市场供应情况有关。另一方面,正确的设计不只是一般电路设计意义上的参数计算。还应当包含结构、工艺和散热等设计,而且是更重要的设计,高频开关电源的很多麻烦是由于磁性元件工艺、结构和制造不合理引起的。

  尽管磁性元件设计结果是相对的,不是唯一的。但至少设计结果应当是合理的。因此,开关电源设计者应当有比较好的磁学基础。遗憾的是在现今中等专业学校和高等院校中磁的讲解偏少,尤其是应用于开关电源的实际磁的概念更少涉及。为此,本书试图在讲清工程电磁的最基本概念的基础上,介绍磁性材料性能和选用以及高频条件下磁性元件工作的特殊问题、磁性元件设计的一般方法和工艺结构。给初学者初步提供理论依据和经验数据,为进入“黑色艺术殿堂”打下必要的基础,并通过自己的不断实践,也成为开关电源磁性元件的专家。

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