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应用文
一种新的高频磁损测试方法
吴明凯 Fred C. Lee
美国费吉尼亚州 2046 布莱克斯堡,费吉尼亚理工学院和州立大学的电力电子系统中心邮箱:******@vt。Edu
摘要-
最近POL集成转换器应用高频是为了减少转换器的体积,电感损耗在集成转换器中的损耗是显著的。以致精确测量电感损耗对磁设计来说是非常重要的,当在不同激励条件下测试高频电感损耗时,传统的方法已经得到了限制。
在本文献中,新方法克服了传统方法的不足,并提高了精度。随着合适的激励,在实际交流波形和直流电流工作条件下,这种新方法能够测试电感损耗。
I 说明
电感损耗是功率转换器中一个重要的部分,特别是在高频情况下,电感没有合理的设计,转换器的效率是底下的。在不同的工作条件下重要的是要知道高频集成转换器中的电感损耗,知道电感损耗有利于我们减少转换器中的损耗。集成的高频转换器和磁基片,技术[1][2],在基片上增加损耗,可能会导致反应层热不稳定性,对低质的平面电感器结构[3]如图1(a)所示,磁芯中的通流密度不均匀,和在不同的交流激发,直流偏置电流条件下[4],它的电感和损耗相当于非限性。以致在电感的传统测试方
法的基础上,那是很难来计算电感损耗。
它假设的通流密度和磁性损耗在磁芯上是统一的,很好的理解电感上各种复杂结构的损耗,那么测试的技巧应该用到。
测试磁损的一种方法是热温度法[5][6].把要测试的电感放在隔离的小室中,测试内外不同的温度,这种方法是被广泛的应用,但是测试的时间是假象预定的。以致工程师更喜欢普遍应用的电测法,这个经典的四线法如图2所示。它集成输入电压和电感电流来得到损耗。然而,这个方法对相位差是非常敏感的,由于与电感上的能量反应相比这个损耗是很小的,由于相位差集成法是有效的,特别在高频的时候[7][8][9][10].
另一种高频测试法是电感电容谐振法[7].电感测试连接着低损电容,如图3所示。在频率测试中电容最终与电感产生谐振,当电感器上的电压和电容最终互相抵消。LC网络上整个电压与电感上电阻电压相等。这个电压将会与流过电感上的电流有相位差,以致这个LC谐振网络上的等效电阻能够被容易的测量,这个方法应用在高频中是非常有益的,由于高频中的相位差它不会降低精确度。但要是只对正弦波形来说,以目前的DC条件很难测试。在PWM转换器上的激励电感是矩形交流电和直流电的偏差,以致这个损耗明显不同于正弦激励。
到目前为止,这仍然没有好的方法在广泛的激励波形下测试高频磁损。
II 方法原理
经典的四线法对相位差有敏感问题,因为这个电感的等效电阻损耗与电感相比是更小的,电感上的电压落后流过它的电流大约90度的相位,假想是正弦波作为激励,尽管原则上输入电压与电感电流的集成有损耗,
其结果对相位差还是敏感的。党高频增加时,相位差是难于控制的,将会测试的损耗错误。[8]
在文献[11]中,为了减少因相位差引起的误差,新的方法被提出来,,原理是利用低磁损磁芯或气隙磁芯来消除磁芯上的感应电压,随着反映的消失,在相位上的测试的电压和电流将会更多,以致相位差的敏感性大大的减少。增加额外的直流电流线圈,在直流预磁化的条件下,这个能够用来测试磁损。
图4 中的方法是用来测试变压器的磁损,如果用电感