Wie ändert der Fluss die Polarität in einem Vollbrücken-SMPS-Transformator?

Nehmen Sie einen Vollbrückenschaltkreis, der mit der Primärseite eines Transformators verbunden ist.

Annehmen:

Keine Last auf Sekundärseite. Die Spannung in der Vollbrücke ist DC. Einschaltdauer des Schaltens beträgt 50 %.

Bei t = 0 verbindet die Vollbrücke die Spannung mit der Primärseite, nennen wir sie "positiv".

Das Faradaysche Gesetz besagt, dass die Steigung des Flusses in der Größe entgegengesetzt ist und der Fluss (negativ) linear ansteigt, bis der Halbzyklus vorbei ist und die Spannung umkehrt. An diesem Punkt steigt der Fluss (positiv) und so weiter.

Was ich hier sehe, ist, dass der Fluss bei 0 beginnt und eine negative Spitze erreicht und dann auf Null zurückgeht. Es geht nie in positives Gebiet und ändert nie das Vorzeichen.

Wie wird in einem typischen Vollbrücken-SMPS-Design der Fluss bipolar gemacht und ändert tatsächlich die Polarität?

Ich gehe davon aus, dass dies wünschenswert und möglicherweise erforderlich ist, um ein Flusswandern zu verhindern, und auch, weil der Fluss auch die Polarität ändern muss, wenn der Strom die Polarität in der Sekundärseite ändern soll.

Antworten (1)

Was ich hier sehe, ist, dass der Fluss bei 0 beginnt und eine negative Spitze erreicht und dann auf Null zurückgeht. Es geht nie in positives Gebiet und ändert nie das Vorzeichen.

Dies kommt sicherlich vor und ist ein echtes Problem bei Leistungstransformatoren.

Dies geschieht, weil der Strom durch das induktive Element das Integral der angelegten Spannung ist, und dies ist der Hauptgrund, warum Transformator-Primärwicklungen beim anfänglichen Anlegen der Spannung hohe Kernsättigungspegel erreichen können. Ein anderer Name dafür ist "Einschaltstrom".

Wenn Sie die Schaltung zu Beginn mit einem Impuls mit halber Breite simulieren, wäre alles in Ordnung, und Sie würden einen Fluss sehen, der sowohl negativ als auch positiv gleichmäßig verteilt ist.

Für eine andere Antwort habe ich letztes Jahr das folgende Bild gezeichnet. Es bezog sich auf einen normalen Leistungstransformator, der "eingeschaltet" wurde, als die Spannungssinuswelle durch null Volt ging: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wie Sie sehen können, beginnt der Strom (rot) bei null Ampere und steigt zunächst auf einen Wert, der größer als normal ist. Dies ist der gleiche Effekt, den Sie beschreiben, und die Mathematik untermauert die Situation vollständig. Bei einem echten Transformator mit Verlusten kann die Stromwellenform jedoch nach einigen Zyklen einen durchschnittlichen Nullwert annehmen, und genau das versucht das Bild zu zeigen. Schließlich beruhigt sich der Strom auf das untere Bild im Bild.

Es ist erwähnenswert, dass anstatt den Transformator anfänglich zu aktivieren, wenn die Sinuswellenspannung (blau) 0 Volt durchlief, er an der Spitze der Spannung aktiviert wurde, die Stromwellenform natürlich durch 0 Ampere gehen würde und Sie diesen Effekt nicht sehen würden. Und das ist genau das Gleiche, als wenn man es wie oben erwähnt anfänglich mit einem halben Impuls antreibt.

In Wirklichkeit verschwinden diese Probleme aufgrund realer Verluste im Kern und im Kupfer. Versuchen Sie, mit einem kleinen Widerstand in Reihe mit der Primärseite oder einer Last auf der Sekundärseite zu simulieren, und sehen Sie, was passiert.

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Danke Andi. Ich habe Ihre anderen Antworten hier gesehen und sie waren hilfreich. Ich vermutete, dass dieses Problem im Wesentlichen der Einschaltstrom des Transformators war, aber meine Absicht ist eher eine SMPS-Anwendung, und ich wollte das Wasser nicht trüben. Nach dem, was ich beim Lesen von Whitepapers über Industrietransformatoren (wie Transformatoren in Fabriken) sagen kann, ist dieses Problem auch heute noch weit verbreitet. Ich würde jedoch denken, dass in einer SMPS-Anwendung so etwas leicht angegangen werden könnte, da das Umschalten gesteuert wird, aber ich kann anscheinend nichts darüber finden. Wie ein Vollbrücken-SMPS, das eine Primärseite speist. Irgendwelche Ideen?
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Ich denke, dass mehrere Verstärkerchips eine Strombegrenzung haben, insbesondere diejenigen, die in Flyback-Controllern verwendet werden.
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