ZHCAF48 March 2025 TSD5402-Q1
旋变压器次级绕组空载运行。因此,旋转变压器初级(励磁)线圈主要用作电感器。电感器和电容器不能耗散任何功率。因此,旋转变压器励磁在功率因数接近零的情况下运行,仅消耗无功功率。无功功率使电源(放大器)升温。
有多种方法可以分析功率级:
图 4-2–电路 A 简化了功率级的分析。电容器 C10、C17 的值明显较小,我们可以在分析时忽略它们。此外,功率级对称,因此电感器值 L2、L3和电容器值 C9、C16 相同。电压源 VOUTP 和 VOUTN 始终为正(相对于接地)。这实际上使旋转变压器测得的电压加倍。图 4-2–电路 B 进一步简化了用于分析的电路。输出电容器 C9 和 C16 与旋转变压器绕组的串联组合形成一个并联谐振电路(谐振回路)。
了解旋转变压器激励背景下的并联谐振回路概念非常重要。在谐振频率下,流经电容器的电流会抵消流经电感器的电流。谐振电路的阻抗变为无穷大,而谐振回路的电流降至零。由于激励频率保持恒定,因此使用谐振在旋转变压器应用中很有用。通过仔细选择并联电容器,工程师可以降低旋变激励放大器的功耗并显著改善热性能。图 4-3 展示了图 4-4 中电路的阻抗图。谐振峰值出现在 6.9kHz,此时阻抗增加到 144Ω。在标称激励频率 fEXC=10kHz 时,阻抗为 57Ω。
图 4-3 并联谐振回路的阻抗图
图 4-4 并联谐振回路仿真电路 (QSPICE)并联电容的设置方式是使谐振在激励频率下发生。但是,还有其他注意事项。值容差会使谐振频率上下移动。此外,多层陶瓷电容器 (MLCC) 有直流偏置降额。功率级的输出电容还定义了输出纹波。减小电容会增加输出纹波。为了保持输出纹波,L2、L3 的电感必须成比例升高。较高的电感会降低通过功率级的纹波电流,并保持与器件数据表中的电路相似的截止频率。电感器 L2、L3 及电容器 C9、C16 的电流值是输出纹波、截止频率和电感器尺寸之间良好折衷的结果。大约 6.9kHz 处的谐振峰值恰好位于 5 至 10kHz 的期望激励频率范围的中间。