开关电源变压器是加入了开关管的电源变压器,在电路中除了一般变压器的电压改换功用,还兼具绝缘阻隔与功率传送功用一般用在开关电源等触及高频电路的场合。
开关电源变压器和开关管一同构成一个自激(或他激)式的间歇 振动器,从而把输入直流电压调制成一个高频脉冲电压。起到能量传递和转化效果。在反激式电路中, 当开关管导通时,变压器把电能转化成磁场能储存起来,当开关管截止时则释放出来。 在正激式电路中,当开关管导通时,输入电压直接向负载供应并把能量储存在储能电感中。当开关管截止时,再由储能电感进行续 流向负载传递。把输入的直流电压转化成所需的各种低压。
开关电源变压器的底子组成:
开关电源变压器的首要资料:磁性资料,导线资料和绝缘资料是开关变压器的中心。
磁性资料:开关变压器运用的磁性资料为软磁铁氧体,按其成分和使用频率可分为MnZn系和NiZn系两大类。前者具有高的导磁率和高的饱满磁感应,在中频和低频规模具有较低损耗。磁芯的形状许多,如EI型,E型,EC型等
导线资料—漆包线:一般用于绕制小型电子变压器的漆包线有高强度聚酯漆包线(QZ)和聚氨酯漆包线(QA)两种。依据漆层厚度分为1型(薄漆型)和2型(厚漆型)两种。前者的绝缘涂层为聚酯漆,具有优胜的耐热性,绝缘性抗电强度可达60kv/mm;后者绝缘层为聚氨酯漆,具有自粘性强,有自焊功能(380℃),可不用去漆膜就可直接焊接
压敏胶带:绝缘胶带抗电强度高,运用便利机械功能好,被广泛使用在开关变压器线圈的层间,组间绝缘和外包绝缘。有必要到达下列要求:粘性好,抗剥离,具有必定的拉伸强度,绝缘功能好,耐压功能好,阻燃和耐高温
骨架资料:开关变压器骨架与一般的变压器骨架不同,除了作为线圈的绝缘与支撑资料外,还承当了整个变压器的装置固定和定位的效果,因而制造骨架的资料除了满意绝缘要求外,还应有适当的抗拉强度,一起为了接受引脚的耐焊接热,要求骨架资料的热变形温度高于200℃,资料有必要到达阻燃,且还应加工性好,易于加工成各种形状。
开关电源变压器的分类及其参数:
开关电源变压器分单激式开关电源变压器和双激式开关电源变压器,两种开关电源变压器的作业原理和结构并不是相同的。单激式开关电源变压器的输入电压是单极性脉冲,而其还分正反激电压输出;而双激式开关电源变压器的输入电压是双极性脉冲,一般是双极性脉冲电压输出。
特性参数:
电压比:指变压器的初级电压与次级电压的比值。
直流电阻:即铜阻。
功率:即输出功率/输入功率*100[%]
绝缘电阻:变压器各绕组之间及对铁心之间的绝缘才能。
抗电强度:变压器在1秒或1分钟之内能接受规则电压的程度。
开关电源变压器好坏的判别:
修补开关电源电路的间歇振动毛病,代换完除开关变压器以外的一切置疑元件后,往往对开关变压器的好坏仍不能得出较为切当的定论,在尚置疑问的情况下,不得不抛弃修理。假如此际将检修再深化一步,能确诊开关变压器的好坏,即能防止功败垂成,使修正满意。
提到验证开关变压器的好坏,什么感应法啊,振铃法/波形法等等啊,总是有限制的法子,依靠比照数据,依靠检测者的经历。假如有简略直捷的法子,检测成果又是明明白白的,就好了啊。比方为开关电源送入一个相对安全的低压,使电路处于非稳压开环状况,对负载电路也不会构成什么损害,能够放心大胆地为开关电源加电,就好了啊。那么为电路加多少伏直流电压算是安全电压呢?
恰巧,正好手头有一款开关变压器的绕组数据,DC500V绕组与5V绕组的匝数比约为20:1,5V绕组为5匝,500V绕组为100匝。振动芯片选用3844,输出脉冲最大占空比为50%。由能够进行大略预算,当电路开环作业时,开关管最大占空比输出时,500V绕组答应最高电压输入值为200V。由此可知,此开关电源当输入电压不高于DC200V时,能确保二次负载电压不会高于额外值。
可见,关于该电路,只要在原电源的DC530V电源输入端输入低于200V的直流供电;为3844直接供给高于16V(起振电压)如18V的供电,不需改动原电压构成,即可直接验证开关电源电路中开关变压器及其它元件的好坏了。在开环作业状况下,开关变压器各绕组输出的电压,应该和其匝数比成正比/线性关系,若满意此条件,阐明开关变压器是好的,若二次绕组输出电压明显低于此值,阐明开关变压器不良。
但这不是惯例!近修一台施耐德ATV31型45kW变频器的开关电源,开环状况下,输入电源电压达DC50V以上后,各路输出电压即已到达额外值邻近!
可见,每台变频器的开关变压器因规划一次侧匝数的不确定和不一致,不行轻率送入较高的供电电压,手头最好有无级或变挡可调的DC0~200V(100V)电源,先从低电压送起,一起监测输出电压, 使之低于额外输出电压便于作业于监测为宜。而这种检修进程,往往带给人惊喜:在验证开关变压器好坏的一起,毛病元件也同步现出原形了。
先看图,上图为并联在开关变压器一次绕组N1两头的电压吸收网络。(a)、(b)、(c)别离为常见的三路电路形式(如复合式等,都是我暂时起的名,或许不行切当),其意图是供给开关管的反向电流通路,按捺开关管截止期间漏/源(或集电极/发射极)极间反向电压的幅值,维护开关管的安全及防止磁势堆集。 当(a)电路中的C29漏电;(b)电路中的Z1~Z3击穿或漏电;(c)C电路中的Z101击穿或漏电时,导致开关变压器过载,其二次绕组感生电压下降。此刻,对开关管Q1/T103来说,尽管不会导致其过载(正处于截止期间),但因二次绕组的感生电压下降(参见图2电路),当N2绕组感生电压偏低(如低于10V/PC1的欠电压动作阀值)时,引起内部振动电路停止作业,呈现间歇振动的毛病(体现为打融)现象。留意,此电压间歇振动现象是由PC1的欠电压动作所引起,而非惯例的由二次负载电路过载所引起的过载维护,此刻查看负载电路,当然不会存在过载毛病。
咱们再来细看一下,当图1中(a)电路的C29尽管现已漏电损坏,但其漏电电阻达数千欧姆时;当图1中(b)电路的Z1~Z3击穿或漏电,但其击穿电压达数伏以上(超出数字万用表二极管挡的量程,或击穿电压达9V以上,超出指针万用表内部电池的电压值)或其漏电电阻也为数千欧姆时;图1中(c)电路的双向击穿二极管Z101击穿或漏电时,无论是指针式万用表或数字式万用表,即便咱们耐性详尽地丈量了屡次,也或许无法得出C29、Z1、Z101已坏的精确定论!
便利起见,以图2中N1两头并联的电路为例,当C4的漏电电阻达数千欧姆时,假如用数字式万用表的二极管挡来丈量(将表笔搭于C4两头)正、反向丈量两次的话,明显,其间一次丈量成果是D2的正导游通压降,一次丈量显现为无穷大“1”,无法得出C4现已漏电的精确丈量成果;假如用指针式万用表的电阻挠不丈量的话,所测得数值为C4漏电阻和R8和相关联并联外电路的总并联电阻值,因而数值较大,也不容易使人判别C4现已漏电损坏。
像图1的(b)电路,当Z1尽管现已损坏,但其击穿值远远高于万用表内电池电压时,所测也仅为二极管的正向电阻值(或正导游通压降),其反向电阻值也是极大的;图1的(c)电路,假如其毛病击穿值远高于万用表内部电阻电压时,则其正、反导游通压降或正、反向电阻值都是极大的,底子无法判别其现已坏掉!
应该知道,%&&&&&%漏电或二极管的击穿状况,只有当加于元件两头的电压高于必定阀值时,元件的毛病状况才会有所体现。万用表在低电压条件下的测验,毛病元件有时却会“体现正常”。这也是电工师傅在测验电缆或绕组之间的绝缘时,为何要丢开万用表换用绝缘摇表的原因。
综上所述,当图中的C29、Z1、Z101等元件损坏后,事实上咱们对该元件丈量了多遍, 仍为丈量成果所遮盖时,而对其它元件的丈量判别也十分鲜明(没有问题)时,这时脑海中也会就会冒出一个毛病判别,或许是开关变压器坏掉(内部匝间短路)了吧?有的修理者或许会采纳进一步的办法,如用振动小板替代除3844及悉数外围电路(N1绕组两头并联的电压吸收回路却没有动它),代用后成果仍然是毛病仍旧,如此好像更证明了开关变压器的毛病嫌疑。假如手头同类型的开关变压器能够代换实验的话,则应该容易修正的毛病机器,或许从此就会沉睡在某一角落里了。
能够想见,开关变压器坏掉的机率是极低的,关于间歇振动所体现出来的“疑问毛病”,所以会误判为开关变压器损坏,是阐明咱们的毛病检测办法上,仍是有限制之处。
下面看两例毛病检测实例:
1、开关电源上电后呈现打嗝声,测各路输出直流电压均极低,且不安稳。先从负载电路查起, 无损坏元件。后来要点检测N1绕组所并联的电压吸收网络,感觉未有反常。拿来振动小板,将振动芯片及外围电路悉数替代,上电后毛病仍旧。阐明、振动、稳压环节皆无问题,重查负载电路也无反常。检修陷入困境。
想到是否开关变压器坏掉?得首要扫除这个或许性。
直接向3844的7、5脚接入DC18V,在开关电源的DC530V电源输入端,接入DC100V,上电后,电路起振作业,一瞬间,图(c)电路中的Z101开端冒烟。调查此电路为复合式电压吸收电路,Z101两头尚并联有阻容吸收电路,暂时摘掉Z101后,测各路直流输出电压,其凹凸与输入电压皆成份额(此刻开关变压器的好坏已不言自明)。
至此,毛病原因水落石出,用3只100V稳压管串联替代Z101,上电试机,开关电源作业康复正常。
2、毛病现象同上,查看办法同上,通电后,Z1、Z2过热冒烟,此刻开关变压器的好坏已不言自明,间歇振动毛病的“首恶”也现已藏身不住了。用两只120V稳压管替代Z1、Z2,上电后开关电源作业康复正常。
最终再告知一下吧。那么为何用原供电DC530V,电路处于间歇振动,而为电路别离接入DC18V和DC100V,即能很快使毛病元件无处藏身呢?请参见图2电路。
1、PC1振动芯片的供电取自N2绕组,当C4严峻漏电时,开关变压器储能缺乏,N2感生电压下降,PC1内部欠电压检测电路动作,电路处于间歇振动状况。
独立为PC1送入DC18V供电后,PC2则能一向安稳作业,进而使毛病元件露出出来。
2、在开关电源的DC530V供电端子送入DC100V,这是一个稳妥电压,能够在因毛病而稳压失控的情况下,使各路直流输出电压不致超越额外值而损坏负载电路,此供电电压下,能够放心肠检测电路各部分的作业状况,从而使毛病本源露出出来。假如手头有0~200V可调直流电源当然更好,在监测输出电压的一起,缓慢调高输入电源电压,还可进一步检测电路由开环进入稳压操控的进程,验证电路的稳压环节是否正常。