学完电机学以为终于理解变压器了,可是当看DC-DC全桥变压器部分时,却对变压器产生了无数的疑惑,怎么完全不像我想像的那样。
变压器一次侧是一个方波电压,晕菜,方波电压加到变压器上会后果如何,书上还真没讲过。
如图,当Q1,Q4导通时,AB之间电压为Vin,是一个方波。根据u=dQ/dt,Q为磁通量。那么Q就会线性增加,则一次侧的励磁电流也会线性增加,这可是不得了的事,磁通增加会导致变压器饱和,幸好只是在一个开关周期内的占空比之间内是这样,也就是说这个方波时间很短,不会使磁通量上升很大,这也可以理解开关周期越短对变压器容量就要求越低。不过事情还没完,由变压器原理,二次侧也会感应出一个方波电压,并且由于二次侧带感性负载,还会产生一个逐渐上升的电流,根据变压器磁势平衡原理,一次侧则必须产生同样的电流去补充这个电流,这个我在以前的博文里讲过。
仍然在这个开关周期内,当Q1不变,Q4关断后,Q2,Q3还没有打开时,又会发生什么呢?二次侧由于有电感,电流不能突变,继续留,那么一次侧也必须有电流补偿,想想问什么会补偿呢?如果不补偿又会发生什么,其实很简单,二次侧有变化的电流,产生变化的磁通,则一次侧产生电压,就会在Q1和D2产生环流,所以不关断Q1就是为了留一个电流通道。电流大小由磁通大小决定,不过这样一来,变压器一次侧两端电压为零,结果二次侧电压也为零,这样磁通就不能变了,因为电压等于磁通的变化率嘛。所以二次侧的励磁电流变成恒定电流。这时二次侧相当于激励了,一次侧相当于响应了,只是一次侧没有吸收能量,只是补偿一次侧的电感衰减电流。所以二次侧电流包括两部分,一个是恒定的励磁电流,一个是衰减的负载电流。
接着在下一个周期导通Q2,Q3,关断Q1,就形成了一个反过程,会将磁通减下来,这样变压器相当于加了交流电,就不会饱和了。总结一下其实也没什么太复杂的,关键问题就是要理解变压器的原理。关键点如下:
1)首先搞清楚哪边是激励,因为激励侧的电流其实是两个电流分量的叠加,一个是励磁电流,这个电流的大小由变压器两端电压决定。还有一个就是负载电流了,注意负载电流一定会被另一侧补偿,否则变压器磁通会很大,立马爆掉。
2)时刻记住磁通变化与电压的关系,应为对于DC-DC变压器电压的变化比较特殊,不像电机学里讲向量时那么简单,向量都是正弦波,所以不好理解。补充一下,为什么输入和输出电压可以不等于变压器变比呢?那是因为串联电感的作用,实际变压器两端电压还是等于变比的,所以串联电感补偿了电压差,可见这个电感对电路的重要性。