本文主要是關(guān)于脈沖驅(qū)動變壓器的相關(guān)介紹，并著重對脈沖驅(qū)動變壓器的原理及其應(yīng)用電路進(jìn)行了詳盡的闡述。
脈沖驅(qū)動變壓器
脈沖變壓器是一種寬頻變壓器。對通信用的變壓器而言，非線性畸變是一個極重要的指標(biāo)，因此要求變壓器工作在磁心的起始導(dǎo)磁率處，以至即使像輸入變壓器那樣功率非常小的變壓器，外形也不得不取得相當(dāng)大。除了要考慮變壓器的頻率特性，怎樣減少損耗也是一個很關(guān)心的問題。
與此相反，對脈沖變壓器而言，因為主要考慮波形傳送問題。即使同樣是寬頻帶變壓器，但只要波形能滿足設(shè)計要求，磁心也可以工作在非線性區(qū)域。因此，其外形可做得比通信用變壓器小很多。還有，除通過大功率脈沖外，變壓器的傳輸損耗一般還不大。因此，所取磁心的尺寸大小取決于脈沖通過時磁通量是否飽和，或者取決于鐵耗引起的溫升是否超過允許值。
今日脈沖變壓器的最新分析方法，是將脈沖變壓器按分布參數(shù)方式來處理，被稱作傳輸型脈沖變壓器。
脈沖變壓器廣泛用于雷達(dá)、變換技術(shù)；負(fù)載電阻與饋線特性阻抗的匹配；升高或降低脈沖電壓；改變脈沖的極性；變壓器次級電路和初級電路的隔離應(yīng)用幾個次級繞組以取得相位關(guān)系；隔離電源部分的直流成分；在晶體管（或電子管）脈沖振蕩器中使集電極（陽極）和基極（柵極）間得到強(qiáng)藕合；采用若干個次級繞組，以便得到幾個不同幅值的脈沖，使電子管的板極回路和柵極回路，或晶體管的集電極與基極間形成正反饋，以便產(chǎn)生自激振蕩；作為功率合成及變換元件等。
脈沖驅(qū)動變壓器的作用
脈沖變壓器一般是用在開關(guān)電源里的，他的作用其實和普通變壓器是一樣的，都是給交流電變壓，不同的是普通變壓器變壓的是正弦波而脈沖變壓器變壓的是有一定或可調(diào)占空比的方波（可以理解為脈沖信號），目前常用的的PWM信號即脈寬調(diào)制信號。至于是不是變壓鋸齒波我似乎聽說過但沒有接觸過。
脈沖變壓器變壓的信號要比不同電源變壓器的頻率高的多，一般為10K--100kHZ，而普通電源變壓器為50HZ。這樣脈沖變壓器的效率就要比普通變壓器高得多，體積亦可以小很多，體積可以縮小--這就是開關(guān)電源比線性電源（普通電源變壓器的電源）優(yōu)越的特點(diǎn)之一。
把正弦波變成脈沖波輸出的不是脈沖變壓器而是變壓器前端的控制電路。他通過把PWM信號把被濾波整流成直流的市電調(diào)制成高頻的脈寬電壓，通過脈沖變壓器變壓，然后通過濾波整流把變壓后的脈寬電壓變成直流
脈沖驅(qū)動變壓器電路圖
在開關(guān)電源設(shè)計中，常常會用到驅(qū)動變壓器來實現(xiàn)隔離、浮地、增大驅(qū)動能力等目的，是電源中非常重要的一部分，如果設(shè)計不好直接決定整個項目的成敗，以及電源產(chǎn)品的品質(zhì)好壞。
一、采用驅(qū)動變壓器的原因
在開關(guān)電源設(shè)計中有較常用的電路拓?fù)洌和怛?qū)BUCK、外驅(qū)BOOST、推挽、半橋、全橋、雙管反激、雙管正激等，這些電路拓?fù)渲械拈_關(guān)管需要浮地、或互補(bǔ)、或同頻同相同幅驅(qū)動，在手頭只有較常規(guī)的單輸出PWM控制芯片，又不想再增加成本引進(jìn)新驅(qū)動芯片的情況下，采用驅(qū)動變壓器是最好的選擇，它不僅用作開關(guān)電源半導(dǎo)件元器件的驅(qū)動電脈沖（如功率MOSFET或IGBT），還可用作電壓隔離和阻抗匹配。
此外，在二次側(cè)同步整流管的驅(qū)動電路也常常選擇使用驅(qū)動變壓器來實現(xiàn)他激驅(qū)動控制。其實大多數(shù)開關(guān)電源加驅(qū)動變壓器的最主要目的是為了隔離和實現(xiàn)浮地，上管跟下管不共地時，IC只能直接推動下管，上管就必須隔離驅(qū)動了。
其實，現(xiàn)在也有很多專用的隔離驅(qū)動IC，也可以獲得和驅(qū)動變壓器相近的效果，但是這種集成的隔離驅(qū)動IC有些明顯的缺陷，就是導(dǎo)通和關(guān)斷有很大的延遲、需要增加額外的驅(qū)動電源、以及設(shè)計難度大。而驅(qū)動變壓器則不同，這種變壓器耦合方式的優(yōu)點(diǎn)是延遲非常低，無需增加額外的驅(qū)動電源，而且通過匝比設(shè)計，還可以在很高的壓差下工作。相比于專用的隔離驅(qū)動IC，這種變壓器驅(qū)動可設(shè)計的方式更多樣，可以隨時調(diào)整。
圖1 驅(qū)動變壓器電路圖
二、磁芯的選擇
典型的脈沖驅(qū)動變壓器一般多是用鐵氧體磁心設(shè)計制造的，這樣可以降低成本。高頻條件下鐵氧體具有很高電阻率，渦流損耗小，價格低，是高頻變壓器磁芯的首選，缺點(diǎn)是磁導(dǎo)率通常較低。常用磁心的外形大多數(shù)是EE、EER、ETD型。它們都是由“E”型磁心和相應(yīng)的骨架組成。這些骨架可以采用表面安裝法或通孔安裝法裝配。
在有些情況下，也采用環(huán)形磁心設(shè)計制作驅(qū)動變壓器，這樣的優(yōu)點(diǎn)是漏感很小，但磁環(huán)的繞制工藝比較麻煩由于是采用小磁環(huán)，所以必須要人工繞制，成本會增加。所以不同應(yīng)用者：有的看性能、有的看價格、有的看性價比，不同的使用者關(guān)注點(diǎn)不一樣。
三、驅(qū)動變壓器的設(shè)計和關(guān)鍵參數(shù)分析
驅(qū)動變壓器的計算可以參照正激的方式設(shè)計，初級匝數(shù)：
通常情況下，匝比一般選擇1:1即可。
在設(shè)計驅(qū)動變壓器時，其關(guān)鍵電氣參數(shù)中的兩個參數(shù)（漏電感值和繞組電容量）是需要控制的。因為大的漏電感值和繞組電容量可能引起諸如相位漂移、時間誤差、噪聲和上沖等不合乎使用要求的輸出信號。理想情況下，驅(qū)動變壓器是不儲存能量的。不過實際上驅(qū)動變壓器還是儲存了少量能量在線圈和磁芯的氣隙形成的磁場區(qū)域，這種能量表現(xiàn)為漏感和磁化電感。
盡管MOS管驅(qū)動器變壓器的平均功率很小，但是在開通和關(guān)閉的時候傳遞很高的電流，為了減少延遲，保證驅(qū)動的穩(wěn)定、安全可靠，也為了抑制高頻振蕩，保持低漏感仍然是必須的。對于驅(qū)動變壓器繞組的電容量我們希望其值小于100pF。布板的時候盡量讓驅(qū)動靠近開關(guān)管，高頻電流回路面積盡量做小，控制電路盡量遠(yuǎn)離高頻回路。
我們知道繞組越接近磁心表面漏感越小，繞組匝數(shù)越少，越容易作到這點(diǎn)；另外磁心的電感系數(shù)越高、磁導(dǎo)率越高，導(dǎo)磁能力越好，漏感越小。所以大多驅(qū)動變壓器、網(wǎng)絡(luò)變壓器都用高導(dǎo)材料來做。另外在一個變壓器中分布電容和漏感是兩個矛盾的參數(shù)，但是通過繞制方法可以折中處理。對于上升沿的時間和下降沿的時間，磁心材料尤其是繞制工藝是非常關(guān)鍵的。
圖2 驅(qū)動變壓器的微等效電路圖
從圖2可以看出，負(fù)載等效轉(zhuǎn)換后是和勵磁電感并聯(lián)的，我們所希望的是能量都加在負(fù)載上，那么最好是要求勵磁電感無窮大最好，但是實際不可能的。驅(qū)動變壓器這種本身功率并不是很大的情況，尤其要求勵磁電感要大些，不然勵磁電流大了，那么驅(qū)動變壓器的效率就小了。
驅(qū)動變壓器、網(wǎng)絡(luò)變壓器等都屬于弱信號類變壓器，傳輸功率小、信號弱，這類變壓器和大家最熟悉的開關(guān)電源功率類變壓器差別較大，因此一定要區(qū)別對待。像這些弱信號變壓器更加關(guān)注的是變壓器波形的完整性，也就特別要關(guān)注微等效電路。相對開關(guān)電源功率類變壓器，信號變壓器更敏感，設(shè)計和工藝部分要求嚴(yán)格。
四、驅(qū)動變壓器的繞制
驅(qū)動變壓器主要作用是隔離驅(qū)動，將波形傳遞給需要浮地驅(qū)動的MOSFET，如果繞制工藝設(shè)計不好，會導(dǎo)致波形嚴(yán)重失真，造成很大的干擾，影響整個產(chǎn)品的效率與EMC。驅(qū)動變壓器的電流并不大，一般對趨膚效應(yīng)與臨近效應(yīng)考慮得不多，主要考慮的是耦合效果，也就是說對信號傳遞的不失真度和穩(wěn)定性。
繞組在弱耦合狀態(tài)下會產(chǎn)生漏電感。繞組的匝數(shù)較多以及在制造過程中繞組的線匝排列不均勻時都將產(chǎn)生大的繞組電容量。在變壓器的電氣參數(shù)設(shè)計階段和規(guī)范的制造過程中，可以保證漏感減至最小值。那接下來就以單端雙管正激的驅(qū)動變壓器為例，來說說其繞制方法。
圖3 初級-次級繞法v
圖4 次級包初級繞法
圖3這個是普通的初級-次級繞法。這樣的變壓器繞制工藝簡單，繞組的用銅量少，成本低廉。但是缺點(diǎn)也明顯，當(dāng)用于傳輸?shù)牟ㄐ晤l率較高時，特別是大功率電源的驅(qū)動時，容易產(chǎn)生失真，上升沿與下降沿時間變長，且有明顯的振蕩。針對這樣的情況，推薦使用次級包初級，初級包次級，三明治繞法等幾種繞制方法來改進(jìn)，如圖4、圖5和圖6所示。
圖5 初級包次級繞法
圖6 三明治繞法
如果要采用磁環(huán)繞制，能在一層內(nèi)繞完初次級的所有線圈是最好的，而且初次級圈數(shù)相等是漏感最小的，如果初次級圈數(shù)不等，也要讓初次級都能均勻分布在整個窗口上。也就是說初級或者次級緊密排繞一層繞不滿整個窗口，就要均勻分開繞，讓初級和次級整個繞組剛好能排滿整個窗口。實際不一定非要只繞一層，只要均勻排滿整個窗口，就算初次級各占一層，漏感也不會太大，一般驅(qū)動也夠用了，除非對驅(qū)動速度要求極高。
結(jié)語
關(guān)于脈沖驅(qū)動變壓器的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。