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微型变压器模拟

发布日期:2020-06-14 19:45 来源:http://www.4nic-china.cn 点击:


为了彻底弄清制成的变压器特性并能预测它们的目标,有必要对磁结构进行模仿。能够用有限元件(ANSOFT麦克斯韦二维法),精确预测性能目标:选用涡流场核算器,并以为磁性材料是线性的。但要探索其优化措施,还是用速度较快的模仿程序更好一些。因而,选用剖析法来模仿变压器。 

  剖析模型建立在确认变压器等效电路模仿各单元的基础上,其间忽略寄生电容。与频率相关的电阻和漏感,用Dowell提出的办法核算。虽然只考虑了一维作用,但发现这种办法用于单层高宽比大的线圈是合理的。增大导体的高宽比,能够提高这种模仿的精确度。核算磁芯电感和电阻Rc,选用建立在无限长薄膜内一维解麦克斯韦方程基础上的磁芯模型。由此能够得到磁芯电感及其间的涡流损耗与频率相关模型。剖析中,不包括磁芯中的磁滞损耗。 

  微型变压器D开路(Los)和短路(Lsc)电感量随频率改变的丈量值和用剖析模型核算值之间的比较,图中一起绘出了用有限元剖析法得到的仿真值。在运用剖析模型和FEA仿真这两种情况下,同丈量值比较,磁性材料参数有必要为已知值。坡莫合金层的电导率用四点探测法测定,其磁导率根据用环形式样测得的电感量确认。  从图4看出,开路电感丈量值与模仿值十分挨近。短路丈量可给出微型变压器漏感的概念。但是低频下,因磁化电感量很小,磁化电阻抗也很小,这种变压器不能看作为理想变压器作业。其结果是,短路丈量时部分磁化电感量(Lm)被反射。从1MHz起,测得的短路电感值(0.4μH)只考虑了漏感(L1);同用有限元仿真预测的漏感比照,能够确认这个漏感值。剖析模仿在全频段规模内同丈量彻底相符。

变压器D在开路和短路中测得的和模仿的电阻值随频率改变的曲线进行比照。到1MHz曾经,其电阻值大约为1Ω。图中这种低电阻阐明,厚铜导体涂层(43μm)是对的。超过1MHz,结构中损耗使电阻增大。能够精确预测绕组的损耗。不过,高频下损耗中磁芯损耗(涡流损耗和磁滞损耗)占优势。因为这种模型不包括磁滞损耗,这就部分地阐明为什么要从20MHz开端,此种剖析模仿与丈量不相符。还要注意到,在这个频率附近器件到达共振频率(70MHz),因而,电容作用可能使电阻再增大。

根据上述剖析能够得出结论:剖析模仿法可令人满意地表达变压器的开路和短路特性,特别是在到5MHz实用的作业频率规模以内。


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