脉冲驱动变压器是什么 脉冲驱动变压器电路图

　　本文主要是关于脉冲驱动变压器的相关介绍，并着重对脉冲驱动变压器的原理及其应用电路进行了详尽的阐述。

　　脉冲驱动变压器

　　脉冲变压器是一种宽频变压器。对通信用的变压器而言，非线性畸变是一个极重要的指标，因此要求变压器工作在磁心的起始导磁率处，以至即使像输入变压器那样功率非常小的变压器，外形也不得不取得相当大。除了要考虑变压器的频率特性，怎样减少损耗也是一个很关心的问题。

　　与此相反，对脉冲变压器而言，因为主要考虑波形传送问题。即使同样是宽频带变压器，但只要波形能满足设计要求，磁心也可以工作在非线性区域。因此，其外形可做得比通信用变压器小很多。还有，除通过大功率脉冲外，变压器的传输损耗一般还不大。因此，所取磁心的尺寸大小取决于脉冲通过时磁通量是否饱和，或者取决于铁耗引起的温升是否超过允许值。

　　今日脉冲变压器的最新分析方法，是将脉冲变压器按分布参数方式来处理，被称作传输型脉冲变压器。

　　脉冲变压器广泛用于雷达、变换技术；负载电阻与馈线特性阻抗的匹配；升高或降低脉冲电压；改变脉冲的极性；变压器次级电路和初级电路的隔离应用几个次级绕组以取得相位关系；隔离电源部分的直流成分；在晶体管（或电子管）脉冲振荡器中使集电极（阳极）和基极（栅极）间得到强藕合；采用若干个次级绕组，以便得到几个不同幅值的脉冲，使电子管的板极回路和栅极回路，或晶体管的集电极与基极间形成正反馈，以便产生自激振荡；作为功率合成及变换元件等。

　　脉冲驱动变压器的作用

　　脉冲变压器一般是用在开关电源里的，他的作用其实和普通变压器是一样的，都是给交流电变压，不同的是普通变压器变压的是正弦波而脉冲变压器变压的是有一定或可调占空比的方波（可以理解为脉冲信号），目前常用的的PWM信号即脉宽调制信号。至于是不是变压锯齿波我似乎听说过但没有接触过。

　　脉冲变压器变压的信号要比不同电源变压器的频率高的多，一般为10K--100kHZ，而普通电源变压器为50HZ。这样脉冲变压器的效率就要比普通变压器高得多，体积亦可以小很多，体积可以缩小--这就是开关电源比线性电源（普通电源变压器的电源）优越的特点之一。

　　把正弦波变成脉冲波输出的不是脉冲变压器而是变压器前端的控制电路。他通过把PWM信号把被滤波整流成直流的市电调制成高频的脉宽电压，通过脉冲变压器变压，然后通过滤波整流把变压后的脉宽电压变成直流

　　脉冲驱动变压器电路图

　　在开关电源设计中，常常会用到驱动变压器来实现隔离、浮地、增大驱动能力等目的，是电源中非常重要的一部分，如果设计不好直接决定整个项目的成败，以及电源产品的品质好坏。

　　一、采用驱动变压器的原因

　　在开关电源设计中有较常用的电路拓扑：外驱BUCK、外驱BOOST、推挽、半桥、全桥、双管反激、双管正激等，这些电路拓扑中的开关管需要浮地、或互补、或同频同相同幅驱动，在手头只有较常规的单输出PWM控制芯片，又不想再增加成本引进新驱动芯片的情况下，采用驱动变压器是最好的选择，它不仅用作开关电源半导件元器件的驱动电脉冲（如功率MOSFET或IGBT），还可用作电压隔离和阻抗匹配。

　　此外，在二次侧同步整流管的驱动电路也常常选择使用驱动变压器来实现他激驱动控制。其实大多数开关电源加驱动变压器的最主要目的是为了隔离和实现浮地，上管跟下管不共地时，IC只能直接推动下管，上管就必须隔离驱动了。

　　其实，现在也有很多专用的隔离驱动IC，也可以获得和驱动变压器相近的效果，但是这种集成的隔离驱动IC有些明显的缺陷，就是导通和关断有很大的延迟、需要增加额外的驱动电源、以及设计难度大。而驱动变压器则不同，这种变压器耦合方式的优点是延迟非常低，无需增加额外的驱动电源，而且通过匝比设计，还可以在很高的压差下工作。相比于专用的隔离驱动IC，这种变压器驱动可设计的方式更多样，可以随时调整。

　　

　　图1 驱动变压器电路图

　　二、磁芯的选择

　　典型的脉冲驱动变压器一般多是用铁氧体磁心设计制造的，这样可以降低成本。高频条件下铁氧体具有很高电阻率，涡流损耗小，价格低，是高频变压器磁芯的首选，缺点是磁导率通常较低。常用磁心的外形大多数是EE、EER、ETD型。它们都是由“E”型磁心和相应的骨架组成。这些骨架可以采用表面安装法或通孔安装法装配。

　　在有些情况下，也采用环形磁心设计制作驱动变压器，这样的优点是漏感很小，但磁环的绕制工艺比较麻烦由于是采用小磁环，所以必须要人工绕制，成本会增加。所以不同应用者：有的看性能、有的看价格、有的看性价比，不同的使用者关注点不一样。

　　三、驱动变压器的设计和关键参数分析

　　驱动变压器的计算可以参照正激的方式设计，初级匝数：

　　

　　通常情况下，匝比一般选择1:1即可。

　　在设计驱动变压器时，其关键电气参数中的两个参数（漏电感值和绕组电容量）是需要控制的。因为大的漏电感值和绕组电容量可能引起诸如相位漂移、时间误差、噪声和上冲等不合乎使用要求的输出信号。理想情况下，驱动变压器是不储存能量的。不过实际上驱动变压器还是储存了少量能量在线圈和磁芯的气隙形成的磁场区域，这种能量表现为漏感和磁化电感。

　　尽管MOS管驱动器变压器的平均功率很小，但是在开通和关闭的时候传递很高的电流，为了减少延迟，保证驱动的稳定、安全可靠，也为了抑制高频振荡，保持低漏感仍然是必须的。对于驱动变压器绕组的电容量我们希望其值小于100pF。布板的时候尽量让驱动靠近开关管，高频电流回路面积尽量做小，控制电路尽量远离高频回路。

　　我们知道绕组越接近磁心表面漏感越小，绕组匝数越少，越容易作到这点；另外磁心的电感系数越高、磁导率越高，导磁能力越好，漏感越小。所以大多驱动变压器、网络变压器都用高导材料来做。另外在一个变压器中分布电容和漏感是两个矛盾的参数，但是通过绕制方法可以折中处理。对于上升沿的时间和下降沿的时间，磁心材料尤其是绕制工艺是非常关键的。

　　

　　图2 驱动变压器的微等效电路图

　　从图2可以看出，负载等效转换后是和励磁电感并联的，我们所希望的是能量都加在负载上，那么最好是要求励磁电感无穷大最好，但是实际不可能的。驱动变压器这种本身功率并不是很大的情况，尤其要求励磁电感要大些，不然励磁电流大了，那么驱动变压器的效率就小了。

　　驱动变压器、网络变压器等都属于弱信号类变压器，传输功率小、信号弱，这类变压器和大家最熟悉的开关电源功率类变压器差别较大，因此一定要区别对待。像这些弱信号变压器更加关注的是变压器波形的完整性，也就特别要关注微等效电路。相对开关电源功率类变压器，信号变压器更敏感，设计和工艺部分要求严格。

　　四、驱动变压器的绕制

　　驱动变压器主要作用是隔离驱动，将波形传递给需要浮地驱动的MOSFET，如果绕制工艺设计不好，会导致波形严重失真，造成很大的干扰，影响整个产品的效率与EMC。驱动变压器的电流并不大，一般对趋肤效应与临近效应考虑得不多，主要考虑的是耦合效果，也就是说对信号传递的不失真度和稳定性。

　　绕组在弱耦合状态下会产生漏电感。绕组的匝数较多以及在制造过程中绕组的线匝排列不均匀时都将产生大的绕组电容量。在变压器的电气参数设计阶段和规范的制造过程中，可以保证漏感减至最小值。那接下来就以单端双管正激的驱动变压器为例，来说说其绕制方法。

　　

　　图3 初级-次级绕法v

　　

　　图4 次级包初级绕法

　　图3这个是普通的初级-次级绕法。这样的变压器绕制工艺简单，绕组的用铜量少，成本低廉。但是缺点也明显，当用于传输的波形频率较高时，特别是大功率电源的驱动时，容易产生失真，上升沿与下降沿时间变长，且有明显的振荡。针对这样的情况，推荐使用次级包初级，初级包次级，三明治绕法等几种绕制方法来改进，如图4、图5和图6所示。

　　

　　图5 初级包次级绕法

　　

　　图6 三明治绕法

　　如果要采用磁环绕制，能在一层内绕完初次级的所有线圈是最好的，而且初次级圈数相等是漏感最小的，如果初次级圈数不等，也要让初次级都能均匀分布在整个窗口上。也就是说初级或者次级紧密排绕一层绕不满整个窗口，就要均匀分开绕，让初级和次级整个绕组刚好能排满整个窗口。实际不一定非要只绕一层，只要均匀排满整个窗口，就算初次级各占一层，漏感也不会太大，一般驱动也够用了，除非对驱动速度要求极高。

　　结语

　　关于脉冲驱动变压器的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。

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