脉冲变压器原理、种类及应用特性

6487 2022-06-11 14:29:31 来源: IC先生作者: IC先生

脉冲变压器是不同行业中使用最广泛的定制变压器之一。通常情况下，真空设备主要在由大功率脉冲变压器产生的大功率脉冲电压下工作。脉冲变压器具有紧凑的结构和出色的重复性，在大多数应用中，期望宽脉冲宽度、短上升时间和传递巨大的能量效率。

脉冲变压器主要设计用于保持高负载以分配电力，与具有相似尺寸的普通发射器相比，它们能够传输巨大的功率，并且可以在高频下工作。本文简单介绍下脉冲变压器原理、种类及应用特性。

脉冲变压器是一种专为在其两个绕组之间以及连接负载之间传输电压脉冲而设计和优化的变压器，这些变压器用于在功率较小的控制电路中传输信号以及大功率SMPS中的基本组件。脉冲变压器如下图所：

脉冲变压器

脉冲变压器以脉冲形式处理电流和电压，因此主要用于电力电子电路中的隔离变压器，以分离电源和负载。这种变压器用于雷达、电视、数字计算机等。脉冲变压器的主要特点包括：

脉冲变压器的设计主要取决于不同的参数，如电感、额定功率、阻抗、低压到高压电平、尺寸、工作频率、频率响应、绕组电容、封装等。

当然，脉冲变压器设计人员试图通过优化变压器绕组之间耦合的绕组配置来减少寄生元件，如绕组电容、漏感。脉冲变压器可以通过不同的标准类型结构设计成不同类型的尺寸和形状。

脉冲变压器的尺寸很小，而且匝数相当少。因此，绕组漏感最小，并且这些变压器的绕组间电容具有较小的电抗。脉冲变压器的磁化电感很高，因为铁芯采用铁氧体设计，否则会缠绕具有高磁导率的合金条。脉冲变压器包括在两个绕组之间和对地的高压绝缘。通常，这些变压器处理脉冲信号，否则会脉冲训练。

脉冲变压器的性能主要通过其对脉冲输入电压或电流轮廓的影响来确定。小型脉冲变压器主要用于脉冲发生器、计算机等。大型脉冲变压器主要用于雷达系统，可在几微秒内提供200至300kV的50至100MW功率。

脉冲变压器分为功率脉冲变压器和信号脉冲变压器两种。

功率脉冲变压器用于将功率电平电压从一个范围改变到另一个范围，该类型变压器可提供1相或3相初级设计或根据连接绕组的变化进行更改。

信号变压器使用电磁感应将数据从一种电路传输到另一种电路。因此，这些最常用于提高或降低从电力变压器的一个面到另一面的电压。通过使用这些变压器，绕组匝数比将决定电压变化。

脉冲变压器的主要功能是为半导体器件产生信号以及提供电气隔离。下面显示了一个环形脉冲变压器，它包括两个绕组，如初级和次级，如下图所示：

脉冲变压器结构

脉冲变压器的规格主要包括与o/p响应相关的不同参数，这些参数将定义允许的脉冲失真限制，主要包括：

脉冲幅度；脉冲幅度是信号除无用尖峰之外的最高峰值。
上升时间 (Tr)；上升时间是输出信号在初级尝试中从峰值脉冲幅度的10%增强到90%的时间。在某些情况下，它可以描述为输出信号响应于初始时间从零增加到脉冲幅度所接收的时间。
过冲；超过峰值幅度的输出信号。
脉冲宽度；瞬时幅度达到峰值幅度的50%的第一个和最后一个时刻之间的时间间隔称为脉冲宽度或脉冲持续时间。
下垂；下垂是整个电平响应中的脉冲幅度位移，也称为倾斜。
下降时间 (Tf)；下降时间可以定义为在整个后沿响应期间通过输出信号将峰值幅度从90%降低到10%所花费的时间。它也被称为衰减时间。
后摆；在零振幅水平下扩展的后缘部分称为后摆。