定制變壓器設(shè)計需要性能強大的LCR電橋

在設(shè)計隔離開關(guān)式電源 (SMPS) 時，高頻變壓器是關(guān)鍵組件。在使用定制變壓器進(jìn)行設(shè)計時，在許多設(shè)計參數(shù)中，包括效率、開關(guān)元件的最大額定電壓和 EMI，其中漏電感控制至關(guān)重要，必須對這種寄生參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測量。R&S?LCX系列LCR電橋非常適合這項具有挑戰(zhàn)性的測量任務(wù)。

您的任務(wù)

SMPS 開關(guān)電源變壓器漏感的影響取決于幾個因素。設(shè)計變壓器以獲得更大的磁化電感往往會增加漏電感，尤其是初級和次級繞組之間需隔離的情況下。這種漏感可能會導(dǎo)致功率損耗并影響EMI 輻射，尤其更高的轉(zhuǎn)換器開關(guān)頻率時。

如果變壓器設(shè)計為反激式轉(zhuǎn)換器中運行，則當(dāng)驅(qū)動晶體管關(guān)閉時，主轉(zhuǎn)換器開關(guān)將對來自漏感電壓的反沖敏感。存儲在漏感中的能量需要緩沖電路來限制開關(guān)器件中的電壓。在設(shè)計過程中，準(zhǔn)確測量變壓器初級側(cè)的漏感對于優(yōu)化緩沖電路設(shè)計至關(guān)重要。這將確保對主開關(guān)元件的充分保護(hù)，同時降低損耗并減少了 EMI問題。

除了漏感，其他參數(shù)，如勵磁電感、繞組電容和繞組電阻，也是高質(zhì)量設(shè)計所必需考慮的。為了加速設(shè)計過程，還可從測量的寄生變壓器值中導(dǎo)出準(zhǔn)確的仿真模型。

Rohde & Schwarz和OItek解決方案

R&S?LCX系列LCR電橋可準(zhǔn)確測量變壓器所有的關(guān)鍵參數(shù)。變壓器電感測量需要有合適頻率的正弦電壓；所需的測試頻率取決于轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率。在次級繞組處于開路配置時，LCR電橋提供交流信號，進(jìn)而測量初級電感 LTotal 。

初級和漏感測量原理

測量結(jié)果結(jié)合了勵磁電感LM 和漏電感LL。初級變壓器電感由磁芯磁導(dǎo)率和繞組匝數(shù)決定。串聯(lián)電阻參數(shù)RS 也由銅繞組產(chǎn)生，該值也可應(yīng)用交流信號時測量，也可作為純直流測量，該值有助于計算銅損。

由于變壓器設(shè)計時定義了漏感，導(dǎo)致無法直接測量漏感。一種合適的漏電感方法必須消除初級電感中的磁化電感，這可通過次級端子之間的短路來完成，短路會導(dǎo)致輸出端子上的電壓為零，而初級側(cè)的磁化電感電壓為零，此時初級端子處測得的電感，即為漏電感。

應(yīng)用示例

使用反激原理將用于測量相關(guān)參數(shù)的定制變壓器設(shè)計放置在輸出電壓為 5V、2A 的離線電源轉(zhuǎn)換器中。

測量任務(wù)

? 執(zhí)行補償（未連接DUT的開路/短路測量）

? 補償測試線的殘余參數(shù)

? 設(shè)置所需的工作頻率和合適的電壓測試電平

? 選擇合適的阻抗模式（lowZ 或 highZ）

? 為了得到最好的準(zhǔn)確性

? 選擇合適的量程設(shè)置和正確的參數(shù)配置 (Ls 和 Rs/Ls 和RDC)，連接 DUT 并開始測量

下圖顯示了一個符合參數(shù)規(guī)格的745.3μH初級電感：

在10kHz和100mV(RMS)時，初級電感測量

上圖顯示了1.283Ω 的串聯(lián)電阻。直流電阻在典型變壓器的數(shù)據(jù)表中給出，應(yīng)以直流測量。這也可通過使用 LCR電橋測量選擇RDC參數(shù)，產(chǎn)生的直流電阻約為 1.41Ω。

下圖顯示了大約 6.08μH漏電感，這也在數(shù)據(jù)規(guī)格范圍內(nèi)。測量漏感后，可以計算出勵磁電感：

LM = LTotal ? LL = 745.26μH – 6.08μH = 739.2μH

在10kHz and 100mV (RMS)測量條件下測量泄露電感

總結(jié)

R&S?LCX系列LCR電橋結(jié)合了強大的功能和高精度，使其成為滿足各種開關(guān)轉(zhuǎn)換器中的變壓器設(shè)計測量的絕佳儀器。在大多數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計中，無論緩沖電路中泄漏能量耗散，還是重新用于諧振轉(zhuǎn)換器中的零電壓開關(guān)，都必須考慮控制泄漏電感。LCX系列LCR電橋能夠測量各種變壓器寄生參數(shù)，使設(shè)計人員能夠建立一個非常精確的仿真模型。在生產(chǎn)線上，漏感測量可確保定制變壓器設(shè)計的質(zhì)量，以進(jìn)行進(jìn)貨篩選檢查。