我一說你就懂的電源知識——漏感

漏感是電機初次級在耦合的過程中漏掉的那一部份磁通。變壓器的漏感應該是線圈所產生的磁力線不能都通過次級線圈，因此產生漏磁的電感稱為漏感。漏感在哪？雖然印制電路板上的印特種線以及變壓器的引線端也是漏感的一部分，但大部分漏感在變壓器原邊側繞組中，尤其是那些與副邊側繞組有耦合關系的原邊側繞組中。

1、什么是漏感

漏感是電機初次級在耦合的過程中漏掉的那一部份磁通。

變壓器的漏感應該是線圈所產生的磁力線不能都通過次級線圈,因此產生漏磁的電感稱為漏感。

漏感在哪？雖然印制電路板上的印特種線以及變壓器的引線端也是漏感的一部分，但大部分漏感在變壓器原邊側繞組中，尤其是那些與副邊側繞組有耦合關系的原邊側繞組中。

漏感是因為變壓器一組線圈到另一組磁通量不完全耦合而產生的電感分量。任何初級線圈到次級線圈磁通量沒有耦合的部分會表現出一個與初級串聯的感性阻抗，因此在原理圖中，漏感表示為在理想變壓器初級線圈前端一個而外的電感。

在特定應用中，如開關電源和照明整流器，變壓器的漏感在產品設計中會產生重要的功能影響。因此，準確的漏感測量對于變壓器制造商來說通常是一項重要的步驟。

理想變壓器

理論上的理想變壓器沒有損耗。電壓比直接為匝數比，電流比為匝數比的倒數（圖1）。

實際變壓器

在實際的變壓器中，初級線圈的某些磁通量不會耦合到次級線圈。這些漏掉的磁通量不會參與變壓器的工作，可以表示為額外的與線圈串聯的感性阻抗（圖2）。

實際的變壓器加入空氣間隙

在某些變壓器的設計中，漏感必須要在總的電感量占更大的比例，并設定一個小的誤差。漏感量比例的增加通常通過在磁芯中引入空氣間隙來實現，因而降低磁芯的磁導率以及初級線圈的電感。因此初級線圈與次級線圈磁通量不耦合部分所占的比例也會增加（圖3）。

那么氣隙是否跟漏感有線性關系？

下面以一個例子來說明變壓器漏感與氣隙大小的3種關系：不變、變大、變小。

見下圖，假設氣隙1、2、3使得磁阻R1=R2=R3，忽略窗口的那少部分磁通，可知

Phi=Phi1+Phi2。

存在下面3種情況：

1、增加氣隙1，R1R3，使得Phi1Phi2，即耦合到Ns的磁通更多，漏感減小。

2、增加氣隙2，R1=R3還是成立，Phi1=Phi2，即耦合到Ns的磁通不變，漏感不變。

3、增加氣隙3，R1R3，Phi1Phi2，即耦合到Ns的磁通減少，漏感增大。

變壓器漏感與氣隙大小的關系，不能簡單說增大、減小或者不變，得根據具體的繞組結構，磁芯結構來分析。

決定漏感大小的因素

對于固定的已經制作好的變壓器,漏感與以下幾個因素有關:

K:繞組系數,正比于漏感,對于簡單的一次繞組和二次繞組,取3,如果二次繞組與一次繞組交錯繞制,那么,取0.85,這就是為什么推薦三明治繞制方法的原因,漏感下降很多很多,大概到原來的1/3還不到。

Lmt:整根繞線繞在骨架上平均每匝的長度.所以,變壓器設計者喜歡選擇磁心中柱長的磁心.繞組越寬,漏感就越減小.把繞組的匝數控制在最少的程度,對減小漏感非常有好處.匝數對漏感的影響是二次方的關系。

Nx:繞組的匝數。

W:繞組寬度,剛才已經說過了.大家可以拿一個很普通的BOBIN來分析一下。

Tins:繞線絕緣厚度。

bW:制作好的變壓器所有繞組的厚度。

2、漏感的危害與防護

漏感是指沒有耦合到磁心或者其他繞組的可測量的電感量.它就像一個獨立的電感串入在電路中.它導致開關管關斷的時候DS之間出現尖峰.因為它的磁通無法被二次側繞組匝鏈。

漏感可看作與變壓器原邊側電感串聯的寄生電感。所以，在開關管關斷瞬間，這兩個電感中的電流都是Ipkp，即原邊側峰值電流。

但是，在開關管關斷時，原邊側電感能量可以通過互感轉移到副邊（通過輸出二極管）釋放，但漏感能量無處可去。

因此，它會以巨大的電壓尖峰形式來發(fā)泄怨氣。見圖。

如果不盡力吸收這些漏感能量，尖峰會很高，將造成開關管損壞既然這些能量肯定不能傳輸到副邊側，那就只有兩種選擇：要么設法回饋至輸人電容，要么設法消耗掉（損耗）。簡單起見，通常選擇后者。一般可直接采用穩(wěn)壓管鉗位方法，如圖所示。

當然，穩(wěn)壓管電壓必須根據開關管所能承受的最大電壓來選擇注意，出于一些原因（特別是效率），最好把穩(wěn)壓管與阻塞二極管串聯后，并聯在原邊側繞組上，如圖所示。

另外一種方法是，運用電容并聯電阻的方式實現RCD；在大部分低功率應用場合都會采用簡單易實現的RCD鉗位電路來減緩電壓尖峰。

因此RCD鉗位電路以其簡潔易實現多用于小功率場合。圖1和圖2分別為反激電路中的RCD鉗位電路和電容C兩端的電壓波形。

引入RCD鉗位電路，目的是消耗漏感能量，但不能消耗主勵磁電感能量，否則會降低電路效率，因此在電路設計調試過程中要選擇恰當的R及C的值，以使其剛好消耗掉漏感能量。下面將分析其工作原理。

當開關管Q關斷時，變壓器初級線圈電壓反向，同時漏感LK釋放能量直接對C進行充電，電容C電壓迅速上升，二極管D截止后C通過R進行放電

若C值較大，C上電壓緩慢上升，副邊反激過沖小，變壓器能量不能迅速傳遞到副邊；若C值特別大，電壓峰值小于副邊反射電壓，則鉗位電容上電壓將一直保持在副邊反射電壓附近，即鉗位電阻變?yōu)樨撦d，一直在消耗磁芯能量，此時電容兩端波形如圖(a)所示。

電容兩端波形

若RC過小，則電容C充電較快，且C將通過電阻R很快放電，整個過程中漏感能量消耗很快，在Q開通前鉗位電阻則成為變壓器的負載，消耗變壓器存儲的能量，降低效率，電容C兩端波形如圖(b)所示。

若RC值取值比較合適，到開關管Q再次開通時，電容C上電壓剛好放到接近于變壓器副邊反射的電壓，此時鉗位效果較好，電容C兩端波形如圖(c)所示。