亚洲精品中文字幕久久久-91精品免费久久久久久久久-网站一区二区三区久久免费-午夜福利在线观看网址下载

產(chǎn)品列表PRODUCTS LIST

首頁 > 新聞中心 > 關(guān)于大功率高頻變壓器的設(shè)計
關(guān)于大功率高頻變壓器的設(shè)計
點擊次數(shù):1609 更新時間:2013-11-05

高頻鏈逆變技術(shù)用高頻變壓器代替?zhèn)鹘y(tǒng)逆變器中笨重的工頻變壓器,大大減小了逆變器的體積和重量。在高頻鏈的硬件電路設(shè)計中,高頻變壓器是重要的一環(huán)。
  
  設(shè)計高頻變壓器首先應(yīng)該從磁芯開始。開關(guān)電源變壓器磁芯多是在低磁場下使用的軟磁材料,它有較高磁導(dǎo)率,低的矯頑力,高的電阻率。磁導(dǎo)率高,在一定線圈匝數(shù)時,通過不大的激磁電流就能承受較高的外加電壓,因此,在輸出一定功率要求下,可減輕磁芯體積。磁芯矯頑力低,磁滯面積小,則鐵耗也少。高的電阻率,則渦流小,鐵耗小。鐵氧體材料是復(fù)合氧化物燒結(jié)體,電阻率很高,適合高頻下使用,但Bs值比較小,常使用在開關(guān)電源中。
  
  高頻變壓器的設(shè)計通常采用兩種方法[3]:*種是先求出磁芯窗口面積AW與磁芯有效截面積Ae的乘積AP(AP=AW×Ae,稱磁芯面積乘積),根據(jù)AP值,查表找出所需磁性材料之編號;第二種是先求出幾何參數(shù),查表找出磁芯編號,再進行設(shè)計。
  
  注意:
  
  1)設(shè)計中,在zui大輸出功率時,磁芯中的磁感應(yīng)強度不應(yīng)達到飽和,以免在大信號時產(chǎn)生失真。
  
  2)在瞬變過程中,高頻鏈漏感和分布電容會引起浪涌電流和尖峰電壓及脈沖頂部振蕩,使損耗增加,嚴(yán)重時會造成開關(guān)管損壞。同時,輸出繞組匝數(shù)多,層數(shù)多時,應(yīng)考慮分布電容的影響,降低分布電容有利于抑制高頻信號對負載的干擾。對同一變壓器同時減少分布電容和漏感是困難的,應(yīng)根據(jù)不同的工作要求,保證合適的電容和電感。
  
  單片開關(guān)電源高頻變壓器的設(shè)計要點
  
  高頻變壓器是單片開關(guān)電源的核心部件,鑒于這種高頻變壓器在設(shè)計上有其特殊性,為此專門闡述降低其損耗及抑制音頻噪聲的方法,可供高頻變壓器設(shè)計人員參考。
  
  單片開關(guān)電源集成電路具有高集成度、高性價比、zui簡外圍電路、*性能指標(biāo)等優(yōu)點,能構(gòu)成率無工頻變壓器的隔離式開關(guān)電源。在1994~2001年,上陸續(xù)推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多種系列的單片開關(guān)電源產(chǎn)品,現(xiàn)已成為開發(fā)中、小功率開關(guān)電源、精密開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。
  
  高頻變壓器是開關(guān)電源中進行能量儲存與傳輸?shù)闹匾考?,單片開關(guān)電源中高頻變壓器性能的優(yōu)劣,不僅對電源效率有較大的影響,而且直接關(guān)系到電源的其它技術(shù)指標(biāo)和電磁兼容性(EMC)。為此,一個率高頻變壓器應(yīng)具備直流損耗和交流損耗低、漏感小、繞組本身的分布電容及各繞組之間的耦合電容要小等條件。
  
  高頻變壓器的直流損耗是由線
  
  圈的銅損耗造成的。為提率,應(yīng)盡量選擇較粗的導(dǎo)線,并取電流密度J=4~10A/mm2。
  
  高頻變壓器的交流損耗是由高頻電流的趨膚效應(yīng)以及磁芯的損耗引起的。高頻電流通過導(dǎo)線時總是趨向于從表面流過,這會使導(dǎo)線的有效流通面積減小,并使導(dǎo)線的交流等效阻抗遠高于銅電阻。高頻電流對導(dǎo)體的穿透能力與開關(guān)頻率的平方根成反比,為減小交流銅阻抗,導(dǎo)線半徑不得超過高頻電流可達深度的2倍。可供選用的導(dǎo)線線徑與開關(guān)頻率的關(guān)系曲線如圖1所示。舉例說明,當(dāng)f=100kHz時,導(dǎo)線直徑理論上可取φ0.4mm。但為了減小趨膚效應(yīng),實際可用更細的導(dǎo)線多股并繞,而不用一根粗導(dǎo)線繞制。
  
  在設(shè)計高頻變壓器時必須把漏感減至zui小。因為漏感愈大,產(chǎn)生的尖峰電壓幅度愈高,漏極鉗位電路的損耗就愈大,這必然導(dǎo)致電源效率降低。對于一個符合絕緣及安全性標(biāo)準(zhǔn)的高頻變壓器,其漏感量應(yīng)為次級開路時初級電感量的1%~3%。要想達到1%以下的指標(biāo),在制造工藝上將難于實現(xiàn)。減小漏感時可采取以下措施:
  
  減小初級繞組的匝數(shù)NP;
  
  增大繞組的寬度(例如選EE型磁芯,以增加骨架寬度b);
  
  增加繞組的高、寬比;
  
  減小各繞組之間的絕緣層;
  
  增加繞組之間的耦合程度。
  
  電源高頻變壓器的設(shè)計方法
  
  設(shè)計高頻變壓器是電源設(shè)計過程中的難點,下面以反饋式電流不連續(xù)電源高頻變壓器為例,介紹一種電源高頻變壓器的設(shè)計方法。
  
  設(shè)計目標(biāo):電源輸入交流電壓在180V~260V之間,頻率為50Hz,輸出電壓為直流5V、14A,功率為70W,電源工作頻率為30KHz。
  
  設(shè)計步驟:
  
  1、計算高頻變壓器初級峰值電流Ipp
  
  2、求zui小工作周期系數(shù)Dmin
  
  3、計算高頻變壓器的初級電感值Lp
  
  4、計算出繞組面積Aw和鐵心有效面積Ae的乘積Aw*Ae,選擇鐵心尺寸。
  
  5、計算空氣間隙長度Lg
  
  6、計算變壓器初級線圈Np
  
  7、計算變壓器次級線圈Ns
  
  高頻變壓器:整流、變壓
  
  在傳統(tǒng)的高頻變壓器設(shè)計中,由于磁心材料的限制,其工作頻率較低,一般在20kHz左右。隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展,電源系統(tǒng)的小型化,高頻化和高功率比已成為一個永恒的研究方向和發(fā)展趨勢。因此,研究使用頻率更高的電源變壓器是降低電源系統(tǒng)體積,提高電源輸出功率比的關(guān)鍵因素。
  
  作為開關(guān)電源zui主要的組成部分,高頻變壓器相對詿?車墓て當(dāng)溲蠱饔幸韻掠諾悖豪?錳?跆宀牧現(xiàn)瞥傻母咂當(dāng)溲蠱骶哂兇?恍?矢?、体?∏傻奶氐悖歡??車墓て當(dāng)溲蠱鞴ぷ髟?0Hz下,輸出相同功率時需要較大的截面積而導(dǎo)致變壓器體積龐大,不利于電源的小型化設(shè)計,而且電源轉(zhuǎn)換效率也低于開關(guān)電源。
  
  電腦使用的開關(guān)電源一般采用半橋式功率轉(zhuǎn)換電路,工作時兩個開關(guān)三極管輪流導(dǎo)通來產(chǎn)生100kHz的高頻脈沖波,然后通過高頻變壓器進行降壓,輸出低電壓的交流電。在這個電路中,開關(guān)管的zui大電流對電源輸出功率的大小有一定的限制(通常應(yīng)用于300W電源的MOS管體積較大,有的電源甚至使用了耐流達到10A的開關(guān)管),而高頻變壓器各個繞組線圈的匝數(shù)比例則決定了輸出電壓的多少,由于工作在很高的頻率下,對元件質(zhì)量的要求和線路的搭配有很高的要求。
  
  抑制高頻變壓器的音頻噪聲
  
  高頻變壓器EE或EI型磁芯之間的吸引力,能使兩個磁芯發(fā)生位移;繞組電流相互間的引力或斥力,也能使線圈產(chǎn)生偏移。此外,受機械振動時能導(dǎo)致周期性的形變。上述因素均會使高頻變壓器在工作時發(fā)出音頻噪聲。10W以下單片開關(guān)電源的音頻噪聲頻率,約為10kHz~20kHz。
  
  為防止磁芯之間產(chǎn)生相對位移,通常以環(huán)氧樹脂作膠合劑,將兩個磁芯的3個接觸面(含中心柱)進行粘接。但這種剛性連接方式的效果并不理想。因為這無法將音頻噪聲減至zui低,況且膠合劑過多,磁芯在受機械應(yīng)力時還容易折斷。國外zui近采用一種特殊的“玻璃珠”(glassbeads)膠合劑,來粘合EE、EI等類型的鐵氧體磁芯,效果甚佳。這種膠合劑是把玻璃珠和膠著物按照1:9的比例配制而成的混合物,它在100℃以上的溫度環(huán)境中放置1h即可固化。其作用與滾珠軸承有某種相似之處,固化后每個磁芯仍能獨立地在小范圍內(nèi)產(chǎn)生形變或移位,而總體位置不變,這就對形變起到了抑制作用。用玻璃珠膠合劑粘接的高頻變壓器內(nèi)部。采用這種工藝可將音頻噪聲降低5dB。高頻變壓器的屏蔽
  
  為防止高頻變壓器的泄漏磁場對相鄰電路造成干擾,可把一銅片環(huán)繞在變壓器外部,該屏蔽帶相當(dāng)于短路環(huán),能對泄漏磁場起到抑制作用,屏蔽帶應(yīng)與地接通。
  
  基本知識
  
  將兩個線圈*近放在一起,當(dāng)一個線圈線中的電流變化時,穿過另一線圈的磁通會發(fā)生相應(yīng)的變化,從而使該線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電勢,這就是互感現(xiàn)象。變壓器就是根據(jù)互感原理制成的。
  
  按工作頻率分,有高頻變壓器、中頻變壓器、低頻變壓器、脈沖變壓器。如收音機的磁性天線,它是高頻;在收音機的中頻放大級,用的是中頻的,俗稱“中周”;低頻的種類較多,有電源變壓器、輸入變壓器等;電視機的行輸出變壓器,也稱“高壓包”,它是一種脈沖變壓器。
  
  變壓比、額定功率、溫升、效率、空載電流、絕緣電阻均為其主要技術(shù)參數(shù)。
  
  在電路中電壓變換、電流變換、傳遞功率、阻抗匹配、或阻抗變換等用途。
  
  電子變壓器在電源技術(shù)中的作用
  
  作用
  
  電子變壓器和半導(dǎo)體開關(guān)器件,半導(dǎo)體整流器件,電容器一起,稱為電源裝置中的4大主要元器件。它在電源裝置中的作用:
  
  起電壓和功率變換作用;
  
  起傳遞寬帶、聲頻、中周功率和信號作用;
  
  起傳遞脈沖、驅(qū)動和觸發(fā)信號作用;
  
  起原邊和副邊絕緣隔離作用;
  
  起單相變?nèi)嗷蛉嘧儐蜗嘧饔茫鸶淖冚敵鱿辔蛔饔茫?br />  
  起改變輸出頻率作用;
  
  起改變輸出阻抗與負載阻抗相匹配作用;
  
  起穩(wěn)定輸出電壓或電流作用,起調(diào)節(jié)輸出電壓作用;
  
  起交流和直流濾波作用;
  
  起抑制電磁干擾作用,起抑制噪聲作用;
  
  起吸收浪涌電流作用,減緩電流變化速率;
  
  起儲能作用,起幫助半導(dǎo)體開關(guān)換向作用;
  
  起開關(guān)作用;
  
  起調(diào)節(jié)電感作用;
  
  起變換電壓、電流或脈沖檢測信號。
  
  從以上的列舉可以看出,不論是直流電源,交流電源,還是特種電源,都離不開電子變壓器。有人把電源界定為經(jīng)過高頻開關(guān)變換的直流電源和交流電源。在介紹軟磁電磁元件在電源技術(shù)中的作用時,往往舉高頻開關(guān)電源中的各種電磁元件為例證。同時,在電子電源中使用的軟磁電磁元件中,各種變壓器占主要地位,因此用變壓器作為電子電源中軟磁元件的代表,稱它們?yōu)?ldquo;電子變壓器”。
  
  繞制變壓器的材料
  
  要繞制一個變壓器我們必須對有關(guān)的材料要有一定的認識,下面為你提供了這方面的知識。
  
  1、鐵心材料:
  
  使用的鐵心材料主要有鐵片、低硅片,高硅片,的鋼片中加入硅能降低鋼片的導(dǎo)電性,增加電阻率,它可減少渦流,使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片,變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系,硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來表示,一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000,高硅片為12000-16000。
  
  2、通常用的材料有
  
  漆包線,沙包線,絲包線,zui常用的漆包線。對于導(dǎo)線的要求,是導(dǎo)電性能好,絕緣漆層有足夠耐熱性能,并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下用Q2型號的高強度的聚脂漆包線。
  
  3、絕緣材料
  
  在繞制過程中,線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離,均要使用絕緣材料,一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作,層間可用聚脂薄膜或紙作隔離,繞阻間可用黃臘布作隔離。
  
  4、浸漬材料:
  
  繞制好后,還要過zui后一道工序,就是浸漬絕緣漆,它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命,一般情況下,可采用甲酚清漆作為浸漬材料。
  
  高頻電源變壓器的設(shè)計原則
  
  高頻電源變壓器作為一種產(chǎn)品,自然帶有商品的屬性,因此其設(shè)計原則和其他商品一樣,是在具體使用條件下完成具體的功能中追求性能價格比。有時可能偏重性能和效率,有時可能偏重價格和成本?,F(xiàn)在,輕、薄、短、小,成為它的發(fā)展方向,是強調(diào)降低成本。其中成為一大難點的高頻電源變壓器,更需要在這方面下功夫。如果能認真考慮一下它的設(shè)計原則,追求更好的性能價格比,傳送不到10VA的單片開關(guān)電源高頻變壓器,應(yīng)當(dāng)設(shè)計出更輕、薄、短、小的方案來。不談成本,市場的價值規(guī)律是無情的!許多性能好的產(chǎn)品,往往由于價格不能為市場接受而遭冷落和淘汰。往往一種新產(chǎn)品zui后被成本否決。一些“節(jié)能不節(jié)錢”的產(chǎn)品為什么在市場上推廣不開值得大家深思。
  
  產(chǎn)品成本,不但包括材料成本,生產(chǎn)成本,還包括研發(fā)成本,設(shè)計成本。因此,為了節(jié)約時間,根據(jù)以往的經(jīng)驗,對它的鐵損銅損比例、漏感與激磁電感比例、原邊和副邊繞組損耗比例、電流密度提供一些參考數(shù)據(jù),對窗口填充程度,繞組導(dǎo)線和結(jié)構(gòu)推薦一些方案,有什么不好?為什么一定要按步就班地來回進行推算和仿真,才不是概念錯誤?作者曾在20世紀(jì)80年代中開發(fā)高頻磁放大器式開關(guān)電源,以溫升zui低為條件,對高頻電源變壓器進行過優(yōu)化設(shè)計。由于熱阻難以確定,結(jié)果與試制樣品相差甚遠,不得不再次修正?,F(xiàn)在有些公司的磁芯產(chǎn)品說明書中,為了縮短用戶設(shè)計的時間,有的列出簡化的設(shè)計公式,有的用表列出磁芯在某種工作頻率下的傳送功率。這種既為用戶著想,又推廣公司產(chǎn)品的雙贏行為,是*符合市場規(guī)律的行為,絕不是什么需要辨析的錯誤概念。問題是提供的參考數(shù)據(jù),推薦的方案是否是經(jīng)驗的總結(jié)?有沒有普遍性?包括“辨析”一文中提出的一些說法,都需要經(jīng)過實踐檢驗,才能站得住腳。

化工儀器網(wǎng)

推薦收藏該企業(yè)網(wǎng)站