Tần số chuyển mạch của máy biến áp càng cao thì thể tích của nó càng nhỏ. Vậy điều đó có nghĩa là không có giới hạn trên đối với tần số chuyển mạch? Vậy thể tích của nó có thể rất nhỏ không?
Câu trả lời là không. Trong quá trình hoạt động thực tế, tần số của máy biến áp cao tần được xác định bởi nhiều yếu tố và có thể được chia thành nhiều khía cạnh:
1. Cấu trúc mạch flyback: Biến áp có chức năng lưu trữ và biến đổi năng lượng, với tần số hoạt động thường dùng là 40-100kHz. Khi tần số dưới 40kHz, thể tích lõi sắt quá lớn, dẫn đến thể tích nguồn điện lớn hơn; Khi tần số vượt quá 100kHz, các xung điện áp do điện cảm rò rỉ gây ra có thể làm hỏng transistor chuyển mạch.
Cấu trúc mạch thuận: Dải tần phổ biến là 60-150kHz, nhưng cần cân bằng tổn hao lõi từ và tổn hao công tắc. Cấu trúc mạch đẩy kéo/nửa cầu/toàn cầu: Lõi từ được từ hóa hai chiều đối xứng điều khiển bằng công tắc, hiệu suất cao hơn, hỗ trợ tần số cao hơn từ hàng trăm kHz đến MHz, nhưng yêu cầu thiết kế điều khiển phức tạp hơn và khả năng tản nhiệt tốt hơn.
2. Các đặc tính của vật liệu lõi từ bao gồm tổn hao từ trễ và tổn hao dòng điện xoáy. Trong một phạm vi nhất định, tổn hao lõi từ tăng lên khi tần số tăng. Do đó, các vật liệu lõi từ khác nhau cần có phạm vi tần số sử dụng khác nhau để đảm bảo tổn hao lõi từ tương đối thấp hơn. Ví dụ, mangan kẽm ferit thích hợp sử dụng ở tần số từ 10 đến 300kHz, trong khi niken kẽm ferit thích hợp sử dụng ở tần số trên 1MHz.
Thứ hai, khi tần số tăng lên, cường độ cảm ứng từ cực đại cần phải giảm xuống để tránh hiện tượng bão hòa lõi từ. Ví dụ, cường độ cảm ứng từ của DMR40 là 0,38T, và khi thiết kế ở tần số 100KHz, chúng ta thường lấy giá trị khoảng 0,2T.
3. Transistor MOS có tốc độ chuyển mạch cao, thuộc loại thiết bị đơn cực, với thời gian bật/tắt tính bằng nano giây. Tần số hoạt động lý thuyết có thể đạt tới MHz, và tần số hoạt động tối đa thực tế là vài trăm KHz. IGBT thuộc loại thiết bị lưỡng cực, có thời gian tắt tương đối dài và tần số hoạt động tối đa thường nằm trong khoảng 40~50KHz.
4. Việc tăng hiệu suất và tần số tản nhiệt dẫn đến tăng tổn thất chuyển mạch và điều khiển, làm giảm hiệu suất tổng thể và tăng sinh nhiệt. Để đảm bảo nhiệt độ sản phẩm nằm trong phạm vi bình thường, cần có thêm các biện pháp xử lý tản nhiệt.
5. Ở tần số cao, chi phí tăng lên do tổn hao chuyển mạch tăng, đòi hỏi nhiều biện pháp xử lý tản nhiệt hơn, dẫn đến tăng chi phí. Thứ hai, tụ điện và cuộn cảm thường bị suy giảm hiệu suất ở tần số cao, và chúng ta cần lựa chọn các thiết bị phù hợp với tần số cao hơn, điều này làm tăng chi phí. Trong thiết kế thực tế, chi phí bị hạn chế, điều này thường quyết định giới hạn trên của tần số hoạt động.
6. Đặc điểm của chip: Các chip điều khiển PWM thường có yêu cầu về giới hạn tần số trên để đáp ứng các điều chỉnh tải động. Điều này cũng quyết định tần số chuyển mạch của máy biến áp nằm trong một phạm vi nhất định.
Thời gian đăng bài: 06/08/2025
