磁芯饱和和复位的原理？

Question

开关电源原边线圈NP和副边线圈NS，当在原边绕组施加电压时，电流流过原边并在副边也产生电流，这是正激变换器的工作过程；反激变换器是在原边导通流过电流时，副边没有电流，当原边关断时，副边产生电流。两者都是原边副边共同耦合在一个磁芯上通过磁链建立联系。

作用在原边的伏秒数在原边产生，,伏秒平衡的原理是不是磁链守恒还是磁通守恒？

在原边开关导通时，变压器内部磁通增加，如果在这个周期结束时刻，磁通不能回到零点，则在几个周期以后，变压器的磁通出现饱和，为了避免出现这个现象，需要将磁通密度在每个周期拉回初始工作点，我看到有的办法是在开关闭合期间在电路上并联一个极性相反的电感，作用相当于一个极性相反的复位电压使铁芯磁通下降，而且这个电感产生的复位电压必须持续足够长的时间，复位电感产生的伏秒数必须大于等于励磁电感产生的伏秒数，这样就避免了磁芯饱和的问题。

除了这种增加额外的极性相反的复位电感之外，还有几种办法：

1、二极管复位，在双管正激电路，利用二极管钳位变压器，在关断期间励磁电流从钳位二极管上流过，磁芯自然复位。

2、谐振复位，在小功率场合，原边励磁绕组和开关管并联的电容组成串联谐振电路，但是为什么大功率不适合此种电路结构？

3、RCD复位，在励磁电感两端反向并联RCD电路，但是说这种电路结构损耗很大是什么原因？

除这几种方法之外，还有哪几种办法？

Answer 1

以下内容由CHATGPT及阿里嘎多学长共同生成、有用望采纳：

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磁芯饱和和复位的原理是开关电源设计中的重要概念，下面我将逐一解释您提出的问题：

正激变换器和反激变换器的工作原理

• 正激变换器：在原边线圈NP导通时，电流通过原边线圈产生磁通，这个磁通通过磁芯耦合到副边线圈NS，从而在副边产生电流。当原边线圈关断时，磁通减少，副边线圈中感应出电流。
• 反激变换器：与正激变换器不同，反激变换器在原边线圈导通时，副边线圈中没有电流。当原边线圈关断时，磁通迅速减少，副边线圈感应出电流。

伏秒平衡原理

• 伏秒平衡原理是基于磁通守恒的原理。在开关电源中，为了保持磁芯不饱和，需要确保在一个周期内施加到原边线圈的伏秒数（电压与时间的乘积）与磁芯能承受的磁通变化相匹配。

避免磁芯饱和的方法

• 在开关闭合期间并联极性相反的电感，可以在原边线圈关断时产生反向磁通，帮助磁芯复位。复位电感产生的伏秒数必须大于等于励磁电感产生的伏秒数，以确保磁通能够在每个周期结束时回到零点。

其他避免磁芯饱和的方法

1. 二极管复位：在双管正激电路中，利用二极管钳位变压器，当开关管关断时，励磁电流通过钳位二极管流过，帮助磁芯复位。
2. 谐振复位：在小功率场合，原边励磁绕组和开关管并联的电容可以组成串联谐振电路，利用谐振现象实现磁芯复位。大功率场合不适合使用谐振复位电路结构，因为大功率下谐振电路的损耗和复杂性会增加。
3. RCD复位：在励磁电感两端反向并联RCD电路，利用RCD的放电过程实现磁芯复位。RCD复位电路结构损耗大的原因是电阻、电容和二极管在放电过程中都会产生损耗。

为什么大功率场合不适合使用谐振复位电路结构

• 在大功率场合，谐振电路的损耗会显著增加，同时谐振电路的设计和控制更为复杂，可能导致效率降低和可靠性问题。

RCD复位电路结构损耗大的原因

• RCD复位电路在放电过程中，电阻、电容和二极管都会产生能量损耗，特别是在大功率应用中，这些损耗会更为显著。

其他避免磁芯饱和的解决方案

• 使用高性能的磁芯材料，这些材料具有更高的磁导率和更低的损耗。
• 设计更优的磁路结构，以减少磁芯的磁通密度。
• 使用更先进的控制算法，如磁通控制，以动态调整电压和电流，避免磁芯饱和。

代码实现和参考资料

由于这是一个硬件设计问题，通常不涉及代码实现。但是，您可以查找相关的开关电源设计指南和论文来获取更多信息。例如，IEEE Xplore、Google Scholar等学术资源库中有许多关于开关电源设计的研究论文。

对于参考资料，您可以访问以下网站：

• IEEE Xplore: https://ieeexplore.ieee.org/
• Google Scholar: https://scholar.google.com/

请注意，具体的实现和设计细节可能需要根据实际的应用场景和要求来定制。如果您需要更详细的技术文档或设计指南，建议咨询专业的电源设计工程师或查阅相关的技术手册。