Semakin tinggi frekuensi switching transformator, semakin kecil volumenya. Jadi, apakah itu berarti tidak ada batas atas untuk frekuensi switching? Dengan demikian, apakah volumenya bisa sangat kecil?
Jawabannya negatif. Dalam proses kerja sebenarnya, frekuensi transformator frekuensi tinggi ditentukan oleh banyak faktor dan dapat dibagi menjadi beberapa aspek:
1. Topologi rangkaian, topologi flyback: Transformator memiliki fungsi penyimpanan dan transformasi energi, dengan frekuensi operasi yang umum digunakan yaitu 40-100kHz. Ketika frekuensi di bawah 40kHz, volume inti besi terlalu besar, sehingga menghasilkan volume catu daya yang lebih besar; Ketika frekuensi melebihi 100kHz, lonjakan tegangan yang disebabkan oleh induktansi bocor dapat merusak transistor switching.
Topologi maju (forward topology): Rentang umum adalah 60-150kHz, tetapi memerlukan penyeimbangan kerugian inti magnetik dan kerugian sakelar. Topologi dorong-tarik/setengah jembatan/jembatan penuh (push-pull/half bridge/full bridge): Sakelar simetris menggerakkan inti magnetik bermagnetisasi dua arah, efisiensi lebih tinggi, mendukung frekuensi lebih tinggi mulai dari ratusan kHz hingga MHz, tetapi memerlukan desain kontrol dan pembuangan panas yang lebih kompleks.
2. Karakteristik material inti magnet meliputi kerugian histeresis magnetik dan kerugian arus eddy. Dalam rentang tertentu, kerugian inti magnet meningkat seiring dengan peningkatan frekuensi. Oleh karena itu, material inti magnet yang berbeda harus memiliki rentang penggunaan frekuensi yang berbeda untuk memastikan kerugian inti magnet yang relatif lebih rendah. Misalnya, mangan seng ferit cocok digunakan pada frekuensi mulai dari 10 hingga 300 kHz, sedangkan nikel seng ferit cocok digunakan pada frekuensi di atas 1 MHz.
Kedua, seiring meningkatnya frekuensi, intensitas induksi magnetik maksimum perlu dikurangi untuk menghindari saturasi inti magnetik. Misalnya, intensitas induksi magnetik DMR40 adalah 0,38T, dan ketika mendesain pada frekuensi 100KHz, kita biasanya mengambil nilai sekitar 0,2T.
3. Perangkat daya dengan kecepatan switching. Transistor MOS termasuk perangkat unipolar, dengan waktu hidup-mati dalam nanodetik. Frekuensi operasi teoritis dapat mencapai MHz, dan frekuensi operasi maksimum aktual adalah beberapa ratus KHz. IGBT termasuk perangkat bipolar, dengan waktu mati yang relatif lama dan frekuensi operasi maksimum biasanya antara 40~50KHz.
4. Peningkatan efisiensi dan frekuensi pembuangan panas menyebabkan peningkatan kerugian sakelar dan penggerak, yang mengakibatkan penurunan efisiensi keseluruhan dan peningkatan pembangkitan panas. Untuk memastikan suhu produk berada dalam kisaran normal, kita membutuhkan lebih banyak tindakan untuk mengatasi pembuangan panas.
5. Pada frekuensi tinggi, biaya meningkat karena peningkatan kerugian sakelar, yang memerlukan lebih banyak langkah untuk menangani pembuangan panas, sehingga menyebabkan peningkatan biaya. Kedua, kapasitor dan induktor sering mengalami penurunan kinerja pada frekuensi tinggi, dan kita perlu memilih perangkat yang sesuai untuk frekuensi yang lebih tinggi, yang meningkatkan biaya. Dalam desain praktis, biaya terbatas, yang sering menentukan batas atas frekuensi operasi.
6. Karakteristik chip: Chip kontrol PWM seringkali memiliki persyaratan batas atas frekuensi untuk merespons penyesuaian beban dinamis. Hal ini juga menentukan bahwa frekuensi switching transformator berada dalam rentang tertentu.
Waktu posting: 06-Agustus-2025
