请教一个变压器的问题

只看该作者 · 2010-11-18 08:34

前两天曾经在本版问过一个倍压整流的相关问题，昨天又分解调试了一下，发现了几个新问题，请教各位。
如图所示，三极管驱动变压器，然后倍压整流输出高压。问题如下：
1. 变压器是请人绕的，同时绕了3个（变比1：75），当时的指标频率要求是30k，可是在相同的负载（R2）时三个的最佳工作频点相差很大，从十几k到二十几k。对于同一个变压器，当高压负载R2的阻值不同，则变压器的最佳工作频率也发生变化。不知变压器的工作频率取决于那些因素？
2. 三极管Q2的放大倍数为80倍，在外部信号（5V方波）通过200欧姆电阻接到基极。用示波器观察Q2的集电极电压，发现在三极管导通期间（外部脉冲为5V时），集电极电压最低有10V左右，而不是饱和导通压降（0.5V），因此三极管很烫。测试时+12V的总电流约260mA。难道是三极管没有饱和吗？是因为变压器初级绕组电感的作用吗？
3. 将三极管换成N沟道MOSFET，R1的电阻改为51欧姆，情况稍有改善，但在MOSFET开启时漏极电压最低仍然有5V左右，MOSFET也很烫。

4万 · 2010-11-18 10:04

实际电感（变压器也是感性元件）都不是理想元件，参数是频率的函数，所以要采用适当的材料和工艺正确绕制。对晶体管的驱动要够，型号也要正确选择，晶体管集电极电压要用示波器看，用万用表测因为晶体管处于开关态（驱动不足时则处于线性态），得到的电压是积分的结果，当然不会是饱和压降了。

只看该作者 · 2010-11-18 11:46

本帖最后由 zab 于 2010-11-18 11:54 编辑

晶体管的集电极电压就是用示波器看的，在导通瞬间，电压有一个下降的尖峰，然后上升到12V左右，再下降到10V左右。见附图。

只看该作者 · 2010-11-18 11:47

感觉晶体管根本没有进入饱和状态，不知这和变压器的初级线圈电感是否有关。

只看该作者 · 2010-11-18 12:25

这个和MOS管的内阻有关吧！你用的什么管子呢？完全导通了吗？开关速度是多少？30K吗？MOS管5V驱动电压在栅极用示波器量一下到多少了？MOS管的驱动电压加到10V或15V看看呢？呵呵！太多了！

3万 · 2010-11-18 12:37

3楼的波形图，明显三极管未饱和。

这个电路本身就有问题。变压器初级并联一支二极管，并不能使变压器初级电感储能在三极管关断时迅速释放。这样的直接并联二极管的方法，只能用于继电器等等动作相当慢而且不频繁的场合，不能用在30kHz这样频繁动作的电路中。
倍压整流，变压器次级在两个方向上都必须输出电流。功率电路最好采用推挽或半桥这样的双向电路，不宜使用单端电路。单端电路只能在输出功率非常小情况下，为节省元件而牺牲效率而使用。

只看该作者 · 2010-11-18 17:56

楼上的意思是：三极管没有进入饱和状态，是由于变压器初级电感储能未释放掉吗？

只看该作者 · 2010-11-18 19:52

刚才做了一个试验，把变压器换成一个24欧姆的电阻，其它条件都与变压器时相同，则三极管能够进入饱和状态，导通压降约0.5v。
为什么变压器情况下三极管却不能饱和了呢？

4万 · 2010-11-18 20:52

变压器是感性元件，存在充能、释能的过程，前面maychang已经讲了。

4万 · 2010-11-18 20:53

变压器是感性元件，存在充能、释能的过程，前面maychang已经讲了。

3万 · 2010-11-18 21:14

8楼：
首帖这个电路，还存在变压器磁饱和问题。磁路饱和后变压器初级电感量大为减小。
从你的电路和现像描述，估计变压器磁路已经饱和。

只看该作者 · 2010-11-19 00:14

开关频率太高了，在三极管导通期间，变压器初级线圈上面的电压来不及提升的足够高时三极管就已经关断了
可以试试降低频率看看

3万 · 2010-11-19 00:52

12楼：
你可能是说反了。
实际上是三极管关断期间，变压器初级电流来不及减少到零就又导通了。

4万 · 2010-11-19 02:53

磁饱和的可能性非常大。

只看该作者 · 2010-11-19 08:03

呵呵，谢谢各位。
我对变压器的了解不是很深，刚才又在网上搜了一些资料，知道了什么是变压器的饱和。
对于当前的设计，是不是想办法使变压器初级电流在三极管关断期间降到零就可以解决问题了？

只看该作者 · 2010-11-19 08:04

另外，我一会用设备测一下三极管关断期间变压器初级电流是否真的没有回到零，再向大家汇报。

只看该作者 · 2010-11-19 08:32

如果你是想出一个高压,建议用CCFL电路!!!

只看该作者 · 2010-11-19 09:39

1、变压器的工作频率有极限的，如果厂家没有给出，就要用变频器试验，当然有没有12V 30k的变频器我不知道。
变压器要达到30K，不容易，应该要特制，选择相应磁材，控制电感量。
2、现有这种情况，这个电路结构想达到30k，基本不可能。可以参考步进电机的驱动电路，加大电源电压，恒流控制，半桥或H桥结构，H桥更好一些，目标是12V交流，改成了+-6V，降低了对电源电压的要求，昨天我刚试验了步进电机，电机的电感量是2.6mH，2A电流，冷态电阻3欧姆，22V电源，H桥换向频率达到了188KHz/8细分=23.5K，当然我的目的是让电机转，波形要求干净，而你的倍压电路可降低对波形要求。如果变压器电感量高，要相应地提高电源电压。根据输出电压要求设置电流，可在低频下测试。
这里是试验数据https://bbs.21ic.com/viewthread.p ... p;page=1#pid1407314

只看该作者 · 2010-11-20 08:46

还有一个现象：使用MOSFET时，逐渐增加栅极驱动电压，开始时+12V总电流基本稳定；当栅极电压到一定值且保持不变时，+12V总电流也会持续增加，而且时间很短，最终导致+12V电源过流保护。
这是不是说明是变压器饱和了啊？

只看该作者 · 2010-11-20 21:32

按照大家的建议，我用了推挽方式使用MOSFET驱动变压器，MOSFET的控制信号（图中的A、B）由SG3525产生，频率为24K。

1. 变压器的次级仅接一个100M的电阻负载：当SG3525输出的控制信号幅值为4V时，各个信号波形如图1所示；当SG3525输出的控制信号幅值为5V时，各个信号波形如图2所示（图1和图2中上面CH1和CH2曲线为两个MOSFET的漏极电压，中间CH3为+12V的电流，最下面的CH4为变压器次级电压）。由图中可以看出驱动电压为5V时，MOSFET已经饱和，但电流的曲线为什么这么乱？而当驱动电压为4V时，MOSFET接近饱和，电流还比较规则。

2. 变压器的次级接倍压整流电路：SG3525输出的控制信号幅值为5V时，各个信号波形如图3所示（图3中上面的CH1和CH2为两个MOSFET的漏极电压，下面的CH3为+12V的电流）。由图中可以看出，MOSFET没有饱和，此时大部分功耗都耗在了MOSFET上（MOSFET很烫），并且驱动电压不变时+12V电流逐渐增加，最终导致过流保护。如果把栅极的驱动电压再提高，情况是否有好转呢？比如效率会是否提高，最大电流是否会小于当前的电流值，还是即使MOSFET达到饱和时电流也会比当前值还大？