高频变压器的规划

高频变压器的规划

高频链逆变技能用高频变压器替代传统逆变器中粗笨的工频变压器，大大减小了逆变器的体积和分量。在高频链的硬件电路规划中，高频变压器是重要的一环。规划高频变压器首要应该从磁芯开端。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下运用的软磁资料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在必定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因而，在输出必定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。铁氧体资料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适宜高频下运用，但Bs值比较小，常运用在开关电源中。高频变压器的规划一般选用两种办法[3]：第一种是先求出磁芯窗口面积AW与磁芯有用截面积Ae的乘积AP（AP=AW×Ae，称磁芯面积乘积），依据AP值，查表找出所需磁性资料之编号；第二种是先求出几许参数，查表找出磁芯编号，再进行规划。
留意： 1）规划中，在最大输出功率时，磁芯中的磁感应强度不该到达饱满，避免在大信号时发作失真。 2）在瞬变过程中，高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振动，使损耗添加，严峻时会形成开关管损坏。一同，输出绕组匝数多，层数多时，应考虑分布电容的影响，下降分布电容有利于按捺高频信号对负载的搅扰。对同一变压器一同削减分布电容和漏感是困难的，应依据不同的作业要求，保证适宜的电容和电感。单片开关电源高频变压器的规划关键高频变压器是单片开关电源的核心部件，鉴于这种高频变压器在规划上有其特别性，为此专门论述下降其损耗及按捺音频噪声的办法，可供高频变压器规划人员参阅。单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳功用方针等长处，能构成高功率无工频变压器的阻隔式开关电源。在1994～2001年，国际上接连推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、TIntch、TIntch-Ⅱ等多种系列的单片开关电源产品，现已成为开发中、小功率开关电源、精细开关电源及开关电源模块的优选集成电路。高频变压器是开关电源中进行能量贮存与传输的重要部件，单片开关电源中高频变压器功用的好坏，不仅对电源功率有较大的影响，而且直接联系到电源的其它技能方针和电磁兼容性（EMC）。为此，一个高功率高频变压器应具有直流损耗和沟通损耗低、漏感小、绕组自身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。高频变压器的直流损耗是由线圈的铜损耗形成的。为进步功率，应尽量挑选较粗的导线，并取电流密度J=4～10A／mm2。高频变压器的沟通损耗是由高频电流的趋肤效应以及磁芯的损耗引起的。高频电流通过导线时总是趋向于从外表流过，这会使导线的有用流转面积减小，并使导线的沟通等效阻抗远高于铜电阻。高频电流对导体的穿透才干与开关频率的平方根成反比，为减小沟通铜阻抗，导线半径不得超越高频电流可达深度的2倍。可供选用的导线线径与开关频率的联系曲线如图1所示。举例阐明，当f=100kHz时，导线直径理论上可取φ0.4mm。但为了减小趋肤效应，实践可用更细的导线多股并绕，而不必一根粗导线绕制。在规划高频变压器时有必要把漏感减至最小。由于漏感愈大，发作的尖峰电压起伏愈高，漏极钳位电路的损耗就愈大，这必定导致电源功率下降。关于一个契合绝缘及安全性标准的高频变压器，其漏感量应为次级开路时初级电感量的1％～3％。要想到达1％以下的方针，在制造工艺大将难于完结。减小漏感时可采纳以下办法：减小初级绕组的匝数NP； 增大绕组的宽度（例如选EE型磁芯，以添加骨架宽度b）； 添加绕组的高、宽比； 减小各绕组之间的绝缘层； 添加绕组之间的耦合程度。电源高频变压器的规划办法规划高频变压器是电源规划过程中的难点，下面以反应式电流不接连电源高频变压器为例，介绍一种电源高频变压器的规划办法。规划方针：电源输入沟通电压在180V~260V之间，频率为50Hz，输出电压为直流5V、14A，功率为70W，电源作业频率为30KHz。

规划过程：
 1、核算高频变压器初级峰值电流Ipp
2、求最小作业周期系数Dmin
3、核算高频变压器的初级电感值Lp
4、核算出绕组面积Aw和铁心有用面积Ae的乘积Aw*Ae,挑选铁心尺度。
 5、核算空气空隙长度Lg
6、核算变压器初级线圈Np
7、核算变压器次级线圈Ns 高频变压器：整流、变压在传统的高频变压器规划中，由于磁心资料的约束，其作业频率较低，一般在20kHz左右。跟着电源技能的不断发展，电源体系的小型化，高频化和高功率比已成为一个永久的研讨方向和发展趋势。因而，研讨运用频率更高的电源变压器是下降电源体系体积，进步电源输出功率比的关键要素。作为开关电源最首要的组成部分，高频变压器相关于传统的工频变压器有以下长处：运用铁氧体资料制成的高频变压器具有转化功率高、体积细巧的特色；而传统的工频变压器作业在50Hz下，输出相同功率时需求较大的截面积而导致变压器体积巨大，不利于电源的小型化规划，而且电源转化功率也低于开关电源。电脑运用的开关电源一般选用半桥式功率转化电路，作业时两个开关三极管轮番导通来发作100kHz的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行降压，输出低电压的沟通电。在这个电路中，开关管的最大电流对电源输出功率的巨细有必定的约束（一般应用于300W电源的MOS管体积较大，有的电源乃至运用了耐流到达10A的开关管），而高频变压器各个绕组线圈的匝数份额则决议了输出电压的多少，由于作业在很高的频率下，对元件质量的要求和线路的调配有很高的要求。按捺高频变压器的音频噪声 高频变压器EE或EI型磁芯之间的吸引力，能使两个磁芯发作位移；绕组电流相互间的引力或斥力，也能使线圈发作偏移。 此外， 受机械振动时能导致周期性的形变。上述要素均会使高频变压器在作业时宣布音频噪声。10W以下单片开关电源的音频噪声频率，约为10kHz～20kHz。为避免磁芯之间发作相对位移，一般以环氧树脂作胶合剂，将两个磁芯的3个接触面（含中心柱）进行粘接。但这种刚性衔接方法的效果并不抱负。由于这无法将音频噪声减至最低，何况胶合剂过多，磁芯在受机械应力时还简略折断。国外最近选用一种特别的“玻璃珠”（glass beads）胶合剂，来粘合EE、EI等类型的铁氧体磁芯，效果甚佳。这种胶合剂是把玻璃珠和胶着物依照1：9的份额制造而成的混合物，它在100℃以上的温度环境中放置1h即可固化。其效果与滚珠轴承有某种相似之处，固化后每个磁芯仍能独登时在小范围内发作形变或移位，而整体方位不变，这就对形变起到了按捺效果。用玻璃珠胶合剂粘接的高频变压器内部。选用这种工艺可将音频噪声下降5dB。 高频变压器的屏蔽 为避免高频变压器的走漏磁场对相邻电路形成搅扰，可把一铜片环绕在变压器外部， 该屏蔽带相当于短路环，能对走漏磁场起到按捺效果，屏蔽带应与地接通。基本常识将两个线圈接近放在一同，当一个线圈线中的电流改动时，穿过另一线圈的磁通会发作相应的改动，从而使该线圈中呈现感应电势，这便是互感现象。变压器便是依据互感原理制成的。按作业频率分，有高频变压器、中频变压器、低频变压器、脉冲变压器。如收音机的磁性天线，它是高频；在收音机的中频扩大级，用的是中频的，俗称“中周”；低频的品种较多，有电源变压器、输入变压器等；电视机的行输出变压器，也称“高压包”，它是一种脉冲变压器。变压比、额外功率、温升、功率、空载电流、绝缘电阻均为其首要技能参数。在电路中电压改换、电流改换、传递功率、阻抗匹配、或阻抗改换等用处。电子变压器在电源技能中的效果效果电子变压器和半导体开关器材，半导体整流器材，电容器一同，称为电源设备中的4大首要元器材。它在电源设备中的效果：起电压和功率改换效果； 起传递宽带、声频、中周功率和信号效果； 起传递脉冲、驱动和触发信号效果； 起原边和副边绝缘阻隔效果； 起单相变三相或三相变单相效果，起改动输出相位效果； 起改动输出频率效果； 起改动输出阻抗与负载阻抗相匹配效果； 起安稳输出电压或电流效果，起调理输出电压效果； 起沟通和直流滤波效果； 起按捺电磁搅扰效果，起按捺噪声效果； 起吸收浪涌电流效果，减缓电流改动速率； 起储能效果，起协助半导体开关换向效果； 起开关效果； 起调理电感效果； 起改换电压、电流或脉冲检测信号。 从以上的罗列能够看出，不论是直流电源，沟通电源，仍是特种电源，都离不开电子变压器。有人把电源界定为通过高频开关改换的直流电源和沟通电源。在介绍软磁电磁元件在电源技能中的效果时，往往举高频开关电源中的各种电磁元件为例子。一同，在电子电源中运用的软磁电磁元件中，各种变压器占首要位置，因而用变压器作为电子电源中软磁元件的代表，称它们为“电子变压器”。

绕制变压器的资料要绕制一个变压器咱们有必要对有关的资料要有必定的知道，下面为你供给了这方面的常识。
 1、铁心资料：运用的铁心资料首要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中参加硅能下降钢片的导电性，添加电阻率，它可削减涡流，使其损耗削减。咱们一般称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的联系，硅钢片的质量一般用磁通密度B来表明，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高硅片为12000-16000。
 2、一般用的资料有漆包线，沙包线，丝包线，最常用的漆包线。关于导线的要求，是导电功用好，绝缘漆层有满足耐热功用，而且要有必定的耐腐蚀才干。一般情况下最好用Q2类型的高强度的聚脂漆包线。
3、绝缘资料在绕制过程中，线圈结构层间的阻隔、绕阻间的阻隔，均要运用绝缘资料，一般的变压器结构资料可用酚醛纸板制造，层间可用聚脂薄膜或电话纸作阻隔，绕阻间可用黄腊布作阻隔。
 4、浸渍资料：绕制好后，还要过最终一道工序，便是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、进步绝缘功用、延伸运用寿命，一般情况下，可选用甲酚清漆作为浸渍资料。高频电源变压器的规划准则 高频电源变压器作为一种产品，天然带有产品的特点，因而其规划准则和其他产品相同，是在详细运用条件下完结详细的功用中寻求功用价格比最好。有时或许侧重功用和功率，有时或许侧重价格和本钱。现在，轻、薄、短、小，成为它的发展方向，是着重下降本钱。其间成为一大难点的高频电源变压器，更需求在这方面下功夫。如果能仔细考虑一下它的规划准则，寻求更好的功用价格比，传送不到10VA的单片开关电源高频变压器，应当规划出更轻、薄、短、小的计划来。不谈本钱，商场的价值规律是无情的！许多功用好的产品，往往由于价格不能为商场承受而遭萧瑟和筛选。往往一种新产品最终被本钱否决。一些“节能不节钱”的产品为什么在商场上推行不开值得我们沉思。 产品本钱，不光包含资料本钱，生产本钱，还包含研制本钱，规划本钱。因而，为了节省时刻，依据以往的经历，对它的铁损铜损份额、漏感与激磁电感份额、原边和副边绕组损耗份额、电流密度供给一些参阅数据，对窗口填充程度，绕组导线和结构引荐一些计划，有什么欠好？为什么必定要按步就班地来回进行计算和仿真，才不是概念过错？作者曾在20世纪80年代中开发高频磁扩大器式开关电源，以温升最低为条件，对高频电源变压器进行过优化规划。由于热阻难以确定，结果与试制样品相差甚远，不得不再次批改。现在有些公司的磁芯产品阐明书中，为了缩短用户规划的时刻，有的列出简化的规划公式，有的用表列出磁芯在某种作业频率下的传送功率。这种既为用户考虑，又推行公司产品的双赢行为，是完全契合商场规律的行为，绝不是什么需求剖析的过错概念。问题是供给的参阅数据，引荐的计划是否是经历的总结？有没有普遍性？包含“剖析”一文中提出的一些说法，都需求通过实践查验，才干站得住脚。

 总归，千万记住：它是一种产品（即产品），规划准则是在详细的运用条件下完结详细的功用中寻求功用价格比最好。
查验规划的唯一标准是规划出的产品能否饱尝住商场的检测什么是干式变压器？什么是湿式变压器？船只选用哪种？
【答】：干式变压器是运用空气作为冷却介质的；湿式变压器是运用变压器油作为冷却介质的。由于变压器油能够焚烧，有火灾危险，要挟船只安全。所以我国《钢质海船入级及制作标准》规则，船上只能选用干式变压器。
 一台 15KVA、400V/230V、50H Z 的三相变压器，其原副边的额外电流各为多少？

 【答】：原副边的额外电压和电流都是指“线量”，所以其额外电流为线电流，即：原边额外电流为：37.5A；副边额外电流约为：65.22A。

 变压器的运转办理应留意哪些最基本的事项？
【答】：首要，应该保证在其额外参数规则的范围内运转。其次，运转办理最基本的留意事项首要有三点。简略地说，即：1、留意其外部的清洁、枯燥；2、留意查看、记载和监视其运转参数；3、运用前保证其具有正常杰出的状况。