『壹』 為什麼用高頻變壓器,為什麼用高頻變壓器知識
使用高頻變壓器的原因:1.可以對高頻脈沖進行變壓,普通變壓器鐵芯沒有鐵氧體磁辛的導磁率高。2.提高轉換率,使用高頻變壓器的電源,由於電源管工作在瞬間導通截止的狀態,比傳統鐵芯變壓器損耗低30%左右。高頻變壓器除了能夠在一個系統里佔有顯著百分比的重景和空間外,另一方面在可靠性方面,它亦是衡量因子中之一的要項。
『貳』 高頻變壓器作業指導書怎麼做啊
變壓器製作流程一.高頻變壓器製作流程圖. ——— 領料——— 工程圖及作業指導書確認——— 一次側繞線——— 一次側絕緣——— 二次側繞線——— 二
『叄』 高頻變壓器設計的5點注意事項,你知道幾種
首先,起繞開始和結束出入線在BOBBIN同一側時。原則上以一線一凹槽方式出線。
其次,出入線於使用BOBBIN之凹槽出線時。若同一PIN有多組可使用同一凹槽或相鄰的凹槽出線,唯在焊錫及裝套管時要注意防止短路。除工程圖面上有特別規定繞法時。
再次,繞線時需均勻整齊繞滿BOBBIN繞線區為原則。則以圖面為准。其出入線所加之鐵氟龍套管須與BOBBIN凹槽口齊平(或至少達2/3高)並自BOBBIN凹槽出線以防止因套管過長造成拉力將線扯斷。但若為LPIN水平方向纏線。
然後,高頻變壓器中有加鐵氟龍套且有折回線時。則套管應與BOBBIN邊齊平其檔牆膠帶必需緊靠保溫隔熱塗料模型兩邊.為防止線包過胖及影響漏感過高。
最後,高頻變壓器中須加醋酸布作為檔牆膠帶時。故要求2TS以上之醋酸布重疊不可超越5mm包一圈之醋酸布只須包0.9T留缺口以利於凡立水良好的滲入底層.醋酸布寬度擇用與高頻變壓器安規要求有關,VED繞法ACT寬度3.2mm包兩邊且須加TUBE.繞法:PIN端6mm/4.8mm/4.4mm/4mm;TOP端3mm/2.4mm/2.2mm/2mm時不須TUBE.繞線時銅線不可上檔牆,若有套管,套管必需伸入檔牆3mm以上。
『肆』 高頻變壓器的安規主要指哪些 安規的定義 安規與海拔的關系 謝謝你們了
標准性的東西,建議你還是花點時間直接參考標准學習一下,別人講的都是部分,不全容易漏掉
3C標准請參考GB4943-2011 和GB8898-2011
『伍』 誰能懂得高頻變壓器的知識
高頻變壓器的生產流程:
開關電源的高頻變壓器,我想這本書應該對你有幫助:《單片開關電源:應用電路·電磁兼容·PCB布線》
高頻變壓器的功能:
高頻電源變壓器完成功能有3個:功率傳送,電壓變換和絕緣隔離。
高頻變壓器是什麼原理:
原理和普通變壓器是一樣的,不同的是頻率高,材料消耗更少
高頻變壓器原理和普通變壓器是一樣的。利用電磁感應原理工作的。
所有的材料不同低頻變壓器鐵芯用硅鋼片,體積大笨重,造價高。
高頻變壓器用磁芯。體積小,造價低.
『陸』 變壓器基礎知識
變壓器是利用電磁感應原理傳輸電能或信號的器件。具有變壓 變流 變阻抗和隔離的作用。
一、變壓器的基本原理
當一個正弦交流電壓U1加在初級線圈兩端時,導線中就有交變電流I1並產生交變磁通ф1,它沿著鐵心穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路。在次級線圈中感應出互感電勢U2,同時ф1也會在初級線圈上感應出一個自感電勢E1,E1的方向與所加電壓U1方向相反而幅度相近,從而限制了I1的大小。為了保持磁通ф1的存在就需要有一定的電能消耗,並且變壓器本身也有一定的損耗,盡管此時次級沒接負載,初級線圈中仍有一定的電流,這個電流我們稱為「空載電流」。
如果次級接上負載,次級線圈就產生電流I2,並因此而產生磁通ф2,ф2的方向與ф1相反,起了互相抵消的作用,使鐵心中總的磁通量有所減少,從而使初級自感電壓E1減少,其結果使I1增大,可見初級電流與次級負載有密切關系。當次級負載電流加大時I1增加,ф1也增加,並且ф1增加部分正好補充了被ф2所抵消的那部分磁通,以保持鐵心裡總磁通量不變。如果不考慮變壓器的損耗,可以認為一個理想的變壓器次級負載消耗的功率也就是初級從電源取得的電功率。變壓器能根據需要通過改變次級線圈的圈數而改變次級電壓,但是不能改變允許負載消耗的功率。
二、變壓器的損耗
當變壓器的初級繞組通電後,線圈所產生的磁通在鐵心流動,因為鐵心本身也是導體,在垂直於磁力線的平面上就會感應電勢,這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合迴路並產生電流,好象一個旋渦所以稱為「渦流」。這個「渦流」使變壓器的損耗增加,並且使變壓器的鐵心發熱變壓器的溫升增加。由「渦流」所產生的損耗我們稱為「鐵損」。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線,這些銅導線存在著電阻,電流流過時這電阻會消耗一定的功率,這部分損耗往往變成熱量而消耗,我們稱這種損耗為「銅損」。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產生的。
由於變壓器存在著鐵損與銅損,所以它的輸出功率永遠小於輸入功率,為此我們引入了一個效率的參數來對此進行描述,η=輸出功率/輸入功率。
三、變壓器的材料
要繞制一個變壓器我們必須對與變壓器有關的材料要有一定的認識,為此這里我就介紹一下這方面的知識。
1、鐵心材料:
變壓器使用的鐵心材料主要有鐵片、低矽片,高矽片,的鋼片中加入硅能降低鋼片的導電性,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,變壓器的質量所用的硅鋼片的質量有很大的關系,硅鋼片的質量通常用磁通密度B來表示,一般黑鐵片的B值為6000-8000、低矽片為9000-11000,高矽片為12000-16000,
2、繞制變壓器通常用的材料有
漆包線,沙包線,絲包線,最常用的漆包線。對於導線的要求,是導電性能好,絕緣漆層有足夠耐熱性能,並且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用Q2型號的高強度的聚脂漆包線。
3、絕緣材料
在繞制變壓器中,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製作,層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離,繞阻間可用黃臘布作隔離。
4、浸漬材料:
變壓器繞制好後,還要過最後一道工序,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,可採用甲酚清漆作為浸漬材料。
還有這個:
變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件,當初級線圈中通有交流電流時,鐵芯(或磁芯)中便產生交流磁通,使次級線圈中感應出電壓(或電流)。變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其餘的繞組叫次級線圈。
一、分類
按冷卻方式分類:乾式(自冷)變壓器、油浸(自冷)變壓器、氟化物(蒸發冷卻)變壓器。
按防潮方式分類:開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。
按鐵芯或線圈結構分類:芯式變壓器(插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯)、殼式變壓器(插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯)、環型變壓器、金屬箔變壓器。
按電源相數分類:單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。
按用途分類:電源變壓器、調壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。
二、電源變壓器的特性參數
1、工作頻率
變壓器鐵芯損耗與頻率關系很大,故應根據使用頻率來設計和使用,這種頻率稱工作頻率。
2、額定功率
在規定的頻率和電壓下,變壓器能長期工作,而不超過規定溫升的輸出功率。
3、額定電壓
指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓,工作時不得大於規定值。
4、電壓比
指變壓器初級電壓和次級電壓的比值,有空載電壓比和負載電壓比的區別。
5、空載電流
變壓器次級開路時,初級仍有一定的電流,這部分電流稱為空載電流。空載電流由磁化電流(產生磁通)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成。對於50Hz電源變壓器而言,空載電流基本上等於磁化電流。
6、空載損耗
指變壓器次級開路時,在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗,其次是空載電流在初級線圈銅阻上產生的損耗(銅損),這部分損耗很小。
7、效率
指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大,效率就愈高。
8、絕緣電阻
表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關。
三、音頻變壓器和高頻變壓器特性參數
1、頻率響應
指變壓器次級輸出電壓隨工作頻率變化的特性。
2、通頻帶
如果變壓器在中間頻率的輸出電壓為U0,當輸出電壓(輸入電壓保持不變)下降到0.707U0時的頻率范圍,稱為變壓器的通頻帶B。
3、初、次級阻抗比
變壓器初、次級接入適當的阻抗Ro和Ri,使變壓器初、次級阻抗匹配,則Ro和Ri的比值稱為初、次級阻抗比。在阻抗匹配的情況下,變壓器工作在最佳狀態,傳輸效率最高。
『柒』 高頻變壓器的安規有一些什麼要求
具體要求
1.電氣間隙
電氣間隙的設計需要參考表A和表B來設計,通常如果繞線占空比不是很大的話,為優化材料,次級側的電氣間隙都和初級側設計是一樣的. 上表的距離都是最小的. 當然實際可以根據繞線狀況來適當調整,如果在做安規測試 時.通常附表的數值加上0.2mm就是實際應用的.
如果我們變壓器使用在室外,且會產生高導電性和持續導電性的污染,例如導電塵埃,雨或雪引起的導電性,則對應污染等級3所規定的電氣間隙,應還需要增加1.6mm以上的距離.
2.爬電距離
爬電距離的設計需要參考表C來設計,通常如果繞線占空比不是很大的話,為優化材料,次級側的電氣間隙都和初級側設計是一樣的. 上表的距離都是最小的. 當然實際可以根據繞線狀況來適當調整,如果在做安規測試時.通常附表的數值加上0.2mm就是實際應用的.
對於要求雙重絕緣和加強絕緣的爬電距離的數值對應於基本絕緣的爬電距離數值的兩倍.
對玻璃、雲母、陶瓷或類似的材料,其最小爬電距離可以使用其相應的電氣間隙的數值。
初級之間為基本絕緣,初級對地為基本絕緣,初級對次級為加強絕緣(等同於雙重絕緣)。
不知道材料組別的,全部默認為Ⅲb材料.
3.最小絕緣距離
對於工作電壓小於50V(有效值,或71V直流值),功能絕緣和基礎絕緣沒有對任何的絕緣距離要求; 附加絕緣和加強絕緣必須要保證0.4MM以上的絕緣距離.
對於灌封裝的變壓器,附加絕緣和加強絕緣也沒有要求任何的絕緣距離.
對附加絕緣,至少使用兩層材料,其中的每一層都能通過對附加絕緣的抗電強度試驗;或者至少使用三層材料,其中的每兩層組合都能通過對附加絕緣的抗電強度試驗.
對加強絕緣,至少使用兩層材料,其中的每一層都能通過對加強絕緣的抗電強度試驗;或者至少使用三層材料,其中的每兩層組合都能通過對加強絕緣的抗電強度試驗.
名詞解釋:
高頻變壓器
高頻變壓器是工作頻率超過中頻(10kHz)的電源變壓器,主要用於高頻開關電源中作高頻開關電源變壓器,也有用於高頻逆變電源和高頻逆變焊機中作高頻逆變電源變壓器的。按工作頻率高低,可分為幾個檔次:10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz~500kHz、500kHz~1MHz、1MHz以上。
技術參數
額定功率:1000/10000(KVA)
效率(η):97%
電壓比:400/220(V)
外形結構:立式
冷卻方式:自然冷式
防潮方式:開放式
繞組數目:雙繞組
鐵心結構:心式
冷卻形式:乾式
鐵心形狀:R型
電源相數:單相
頻率特性:高頻
『捌』 高頻變壓器
電腦硬體問題。根據你的描述,高頻變壓器兩個次級繞組圈數一樣電壓不一樣,一個繞組是12V另一個繞組是24V,
原因是:次級匝數不同電壓比就不同這是定理,匝數比就是電壓比。
『玖』 做高頻變壓器電子廠新員工培訓應該怎樣講解
幫你在網上找到了一個:《比較齊全的高頻變壓器資料,歡迎下載!》
http://bbs.big-bit.com/thread-156830-1-1.html
《高頻變壓器的不版良分析與培訓資料權》
http://bbs.big-bit.com/thread-161477-1-1.html
請採納答案!
『拾』 高頻變壓器知識
1 前言
電源變壓器的功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離,作為一種主要的軟磁電磁器件,在電源技術中和電力電子技術中得到廣泛的應用。根據傳送功率的大小,電源變壓器可以分為幾檔:10kVA以上為大功率,10kVA至0.5kVA為中功率,0.5kVA至25VA為小功率,25VA以下為微功率。傳送功率不同,電源變壓器的設計也不一樣,應當是不言而喻的。有人根據它的主要功能是功率傳送,把英文名稱「Power Transformers」譯成「功率變壓器」,在許多文獻資料中仍然在使用。究竟是叫「電源變壓器」,還是叫「功率變壓器」好呢?有待於科技術語方面的權威機構來選擇決定。
同一個英文名稱「Power Transformer」,還可譯成「電力變壓器」。電力變壓器主要用於電力輸配系統中起功率傳送、電壓變換和絕緣隔離作用,原邊電壓為6kVA以上的高壓,功率最小5kVA,最大超過上萬kVA。電力變壓器和電源變壓器,雖然工作原理都是基於電磁感應原理,但是電力變壓器既強調功率傳送大,又強調絕緣隔離電壓高,無論在磁芯線圈,還是絕緣結構的設計上,都與功率傳送小,絕緣隔離電壓低的電源變壓器有顯著的差別,更不可能將電力變壓器設計的優化設計條件生搬硬套地應用到電源變壓器中去。電力變壓器和電源變壓器的設計方法不一樣,也應當是不言而喻的。
高頻電源變壓器是工作頻率超過中頻(10kHz)的電源變壓器,主要用於高頻開關電源中作高頻開關電源變壓器,也有用於高頻逆變電源和高頻逆變焊機中作高頻逆變電源變壓器的。按工作頻率高低,可分為幾個檔次:10kHz-50kHz、50kHz-100kHz、100kHz~500kHz、500kHz~1MHz、1MHz以上。傳送功率比較大的,工作頻率比較低;傳送功率比較小的,工作頻率比較高。這樣,既有工作頻率的差別,又有傳送功率的差別,工作頻率不同檔次的電源變壓器設計方法不一樣,也應當是不言而喻的。
如上所述,作者對高頻電源變壓器的設計原則、要求和程序不存在錯誤概念,而是在2003年7月初,閱讀《電源技術應用》2003年第6期特別推薦的2篇高頻磁性元件設計文章後,產生了疑慮,感到有些問題值得進一步商討,因此才動筆寫本文。正如《電源技術應用》主編寄語所說的那樣:「具體地分析具體情況」,寫的目的,是嘗試把最難詳細說明和選擇的磁性元件之一的高頻電源變壓器的設計問題弄清楚。如有說得不對的地方,敬請幾位作者和廣大讀者指正。
2 高頻電源變壓器的設計原則
高頻電源變壓器作為一種產品,自然帶有商品的屬性,因此高頻電源變壓器的設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最好。有時可能偏重性能和效率,有時可能偏重價格和成本。現在,輕、薄、短、小,成為高頻電源的發展方向,是強調降低成本。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。所以在高頻電源變壓器的「設計要點」一文中,只談性能,不談成本,不能不說是一大缺憾,如果能認真考慮一下高頻電源變壓器的設計原則,追求更好的性能價格比,傳送不到10VA的單片開關電源高頻變壓器,應當設計出更輕、薄、短、小的方案來。不談成本,市場的價值規律是無情的!許多性能好的產品,往往由於價格不能為市場接受而遭冷落和淘汰。往往一種新產品最後被成本否決。一些「節能不節錢」的產品為什麼在市場上推廣不開值得大家深思。
產品成本,不但包括材料成本,生產成本,還包括研發成本,設計成本。因此,為了節約時間,根據以往的經驗,對高頻電源變壓器的鐵損銅損比例、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據,對窗口填充程度、繞組導線和結構推薦一些方案,有什麼不好?為什麼一定要按步就班的來回進行推算和模擬,才不是概念錯誤?作者曾在 20世紀80年代中開發高頻磁放大器式開關電源,以溫升最低為條件,對高頻電源變壓器進行過優化設計。由於熱阻難以確定,結果與試制樣品相差甚遠,不得不再次修正。現在有些公司的磁芯產品說明書中,為了縮短用戶設計高頻電源變壓器的時間,有的列出簡化的設計公式,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,又推廣公司產品的雙贏行為,是完全符合市場規律的行為,決不是什麼需要辨析的錯誤概念。問題是提供的參考數據,推薦的方案是否是經驗的總結?有沒有普遍性?包括「辨析」一文中提出的一些說法,都需要經過實踐檢驗,才能站得住腳。
總之,千萬記住:高頻電源變壓器是一種產品(即商品),設計原則是在具體的使用條件下完成具體的功能中追求性能價格比最好。檢驗設計的唯一標準是設計出的產品能否經受住市場的考驗。
3 高頻電源變壓器的設計要求
以設計原則為出發點,可以對高頻電源變壓器提出四項設計要求:使用條件,完成功能,提高效率,降低成本。
3.1 使用條件
使用條件包括兩方面內容:可靠性和電磁兼容性。以前只注意可靠性,現在由於環境保護意識增強,必須注意電磁兼容性。
可靠性是指在具體的使用條件下,高頻電源變壓器能正常工作到使用壽命為止。一般使用條件對高頻電源變壓器影響最大的是環境溫度。有些軟磁材料,居里點比較低,對溫度敏感。例如錳鋅軟磁鐵氧體,居里點只有215℃,磁通密度、磁導率和損耗都隨溫度發生變化,除正常溫度25℃而外,還要給出60℃、80℃、 100℃時的各種參考數據。因此,錳鋅軟磁鐵氧體磁芯的溫度限制在100℃以下,也就是環境溫度為40℃時,溫升只允許低於60℃,相當於A級絕緣材料溫度。與錳鋅軟磁鐵氧體磁芯相配套的電磁線和絕緣件,一般都採用E級和B級絕緣材料,採用H級絕緣的三重絕緣電磁線和聚醯胺薄膜,是不是大材小用?成本增加多少?是不是因為H級絕緣的高頻電源變壓器優化的設計方案,可以使體積減少1/2~1/3的緣故?如果是,請舉具體實例數據。作者曾開發H級絕緣工頻 50Hz10kVA乾式變壓器,與B級絕緣工頻50Hz 10kVA乾式變壓器相比,體積減小15%到20%,已經相當可觀了。本來體積就比較小的高頻100kHz10VA高頻電源變壓器,如次級繞組採用三重絕緣線,能把體積減小1/2~1/3,那一定是很寶貴的經驗。請有關作者詳細介紹優化設計方案,以便廣大讀者學習。
電磁兼容性是指高頻電源變壓器既不產生對外界的電磁干擾,又能承受外界的電磁干擾。電磁干擾包括可聞的音頻雜訊和不可聞的高頻雜訊。高頻電源變壓器產生電磁干擾的主要原因之一是磁芯的磁致伸縮。磁致伸縮大的軟磁材料,產生的電磁干擾大。例如錳鋅軟磁鐵氧體,磁致伸縮系數λS為21×10-6(負六次方),是取向硅鋼的7倍以上,是高磁導坡莫合金和非晶合金的20倍以上,是微晶納米晶合金的10倍以上。因此錳鋅軟磁鐵氧體磁芯產生的電磁干擾大。高頻電源變壓器產生電磁干擾的主要原因還有磁芯之間的吸力和繞組導線之間的斥力。這些力的變化頻率與高頻電源變壓器的工作頻率一致。因此工作頻率為100kHz左右的高頻電源變壓器,沒有特殊原因是不會產生20kHz以下音頻雜訊的。既然提出10W以下單片開關電源的音頻雜訊頻率,約為10kHz-20kHz,一定有其原因。由於沒有畫出雜訊頻譜圖,具體原因說不清楚,但是由高頻電源變壓器本身產生的可能性不大,沒有必要採用玻璃珠膠合劑粘合磁芯。至於採用這種粘合工藝可將音頻雜訊降低 5dB,請列出實例和數據和對雜訊原因的詳細說明,才會令人可信。
屏蔽是防止電磁干擾,增加高頻電源變壓器電磁兼容性的好辦法。但是為了阻止高頻電源變壓器的電磁干擾傳播,在設計磁芯結構和設計繞組結構也應當採取相應的措施,只靠加外屏蔽帶並不一定是最佳方案,因為它只能阻止輻射傳播干擾,不能阻止傳導傳播干擾。
3.2 完成功能
高頻電源變壓器完成功能有三個:功率傳送、電壓變換和絕緣隔離。
功率傳送有兩種方式。第一種是變壓器功率的傳送方式,加在原繞組上的電壓,在磁芯中產生磁通變化,使副繞組感應電壓,從而使電功率從原邊傳送到副邊。在功率傳送過程中,磁芯又分為磁通單方向變化和磁通雙方向變化兩種工作模式。單方向變化工作模式,磁通密度從最大值 Bm變化到剩餘磁通密度Br,或者從Br變化到Bm。磁通密度變化值△B=Bm-Br。為了提高△B,希望Bm大,Br小。雙方向變化工作模式磁通度從+ Bm變化到-Bm,或者從-Bm變化到+Bm。磁通密度變化值△B=2Bm,為了提高△B,希望Bm大,但不要求Br小,不論是單方向變化工作模式還是雙方向變化工作模式,變壓器功率傳送方式都不直接與磁芯磁導率有關,第二種是電感器功率傳送方式,原繞組輸入的電能,使磁芯激磁,變為磁能儲存起來,然後通過去磁使副繞組感應電壓,變成電能釋放給負載。傳送功率決定於電感磁芯儲能,而儲能又決定於原繞組的電感。電感與磁芯磁導率有關,磁導率高,電感量大,儲能多。而不直接與磁通密度有關。雖然功率傳送方式不同,要求的磁芯參數不一樣,但是在高頻電源變壓器設計中,磁芯的材料和參數的選擇仍然是設計的一個主要內容。在電源變壓器「設計要點」一文中,很遺憾缺少這一個主要內容。只是「降低交流損耗」一節中,提出BAC典型值為0.04-0.075T。顯然,文中的高頻電源變壓器採用電感功率傳送方式,為什麼不提磁導率,而提BAC弄不清楚。經查閱,在《電源技術應用》2003年1-2期,同一主要作者寫的開關電源「設計要點」一文中,列出一節「磁芯的選擇」,也沒有提磁導率,只是提出最大磁通密度Bm為0.275T。由於沒有畫磁通密度變化波形,弄不清楚前文中的BAC和後文中的Bm是否一致:為什麼BAC和Bm 相差6.8~3.7倍?更不清楚,選的那一種軟磁鐵氧體材料?為什麼選這種型號?兩文中都沒有一點說明,只好讓讀者自己去猜想了。
電壓變換通過原邊和副邊繞組匝數比來完成。不管功率傳送是那一種方式,原邊和副邊的電壓變換比等於原和副繞組匝數比。繞組匝數設計成多少,只要不改變匝數比,就不影響電壓變換。但是繞組匝數與高頻電源變壓器的漏感有關。漏感大小與原繞組匝數的平方成正比。有趣的是,漏感能不能規定一個數值?《電源技術應用》 2003年第6期同時刊登的兩篇文章有著不同的說法。「設計要點」一文中說:「對於一符合絕緣及安全標準的高頻變壓器,其漏感量應為次級開路時初級電感量的1%~3%」。「辨析」一文中說:「在很多技術單上,標注著漏感=1%的磁化電感或漏感<2%的磁化電感等類似的技術要求。其實這種寫法或設計標准很不專業。電源設計者應當根據電路正常工作要求,對所能接受的漏感值作一個數值限制。在製作變壓器的過程中,應在不使變壓器的其它參數(如匝間電容等)變差的情況下盡可能減小漏感值,而非給出漏感與磁化電感的比例關系作為技術要求」。「否則這將表明你不理解漏感知識或並不真正關心實際的漏感值」。雖然兩篇文章說法不一樣,但是有一點是共同的,就是盡可能減小漏感值。因為漏感值大,儲存的能量也大,在電源開關過程中突然釋放,會產生尖峰電壓,增加開關器件承受的電壓峰值,也對絕緣不利,產生附加損耗和電磁干擾。
絕緣隔離通過原邊和副邊繞組的絕緣結構來完成。為了保證繞組之間的絕緣,必須增加兩個繞組之間的距離,從而降低繞組間的耦合程度,使漏感增大。還有,原繞組一般為高壓繞組,匝數不能太少,否則,匝間或者層間電壓相差大,會引起局部短路。這樣,匝數有下限,使漏感也有下限。總之,在高頻電源變壓器絕緣結構和總體結構設計中,要統籌考慮漏感和絕緣強度問題。3.3 提高效率
提高效率是現在對電源和電子設備的普遍要求。雖然從單個高頻電源變壓器來看,損耗不大。例如,100VA高頻電源變壓器,效率為98%時,損耗只有2W,並不多。但是成十萬個,成百萬個高頻電源變壓器,總損耗可能達到上十萬W,上百萬W。還有,許多高頻電源變壓器一直長期運行,年總損耗相當可觀,有可能達到上千萬kWh。這樣,高頻電源變壓器提高效率,可以節約電力。節約電力後,可以少建發電站。少建發電站後,可以少消耗煤和石油,可以少排放廢氣、廢水、煙塵和灰渣,減少對環境的污染。既具有節約能源,又具有環境保護的雙重社會經濟效益。因此提高效率是高頻電源變壓器一個主要的設計要求,一般效率要提高到95%以上,損耗要減少到5%以下。
高頻電源變壓器損耗包括磁芯損耗(鐵損)和繞組損耗(銅損)。有人關心變壓器的鐵損和銅損的比例。這個比例是隨變壓器的工作頻率發生變化的。如果變壓器的外加電壓不變,工作頻率越低,繞組匝數越多,銅損越大。因此在 50Hz工頻下,銅損遠遠超過鐵損。例如:50Hz 100kVAS9型三相油浸式硅鋼電力變壓器,銅損為鐵損的5倍左右。50Hz100kVA SH11型三相油浸式非晶合金電力變壓器,銅損為鐵損的20倍左右。工頻電源變壓器的銅損也比鐵損大許多。並不存在「辨析」一文中所說那樣,工頻變壓器從熱穩定熱均勻角度出發,把銅損等於鐵損作為經驗設計規則。隨著工作頻率升高,繞組匝數減少,雖然由於趨表效應和鄰近效應存在而使繞組損耗增加,但是總的趨勢是銅損隨著工作頻率升高而下降。而鐵損包括磁滯損耗和渦流損耗,隨著工作頻率升高而迅速增大。在某一段工作頻率,有可能出現銅損和鐵損相等的情況,超過這一段工作頻率,鐵損就大於銅損。造成鐵損不等於銅損的原因,也並不象「辨析」一文中所說那樣是由於「高頻變壓器採用非常細的漆包線作為繞組」。導線粗細的選擇,雖然受趨表效應影響,但主要由高頻電源變壓器的傳送功率來決定,與工作頻率不存在直接關系。而且,選用非常細的漆包線作為繞組,反而會增加銅損,延緩銅損的下降趨勢。說不定在設計選定的工作頻率下,還有可能出現銅損等於鐵損的情況。根據有的資料介紹,中小功率高頻電源變壓器的工作頻率在 100kHz左右,鐵損已經大於銅損,而成為高頻電源變壓器損耗的主要部分。
正因為鐵損是高頻電源變壓器損耗的主要部分,因此根據鐵損選擇磁芯材料是高頻電源變壓器設計的一個主要內容。鐵損也成為評價軟磁芯材料的一個主要參數。鐵損與磁芯的工作磁通密度工作頻率有關,在介紹軟磁磁芯材料鐵損時,必須說明在什麼工作磁通密度下和在在什麼工作頻率下損耗。用符號表示時,也必須標明:Psπ其中工作磁通密度B的單位是T(特斯拉),工作頻率f的單位是Hz(赫芝)。例如Pos/doo表示工作磁能密度為0.5T,工作頻率為400Hz時的損耗。又例如()表示工作磁通密度為0.1T,工作頻率為 100kHz時的損耗。鐵損還與工作溫度有關,在介紹軟磁磁芯材料鐵損時,必須指明它的工作溫度,特別是軟磁鐵氧體材料,對溫度變化比較敏感,在產品說明書中都要列出25℃至100℃的鐵損。
軟磁材料的飽和磁通密度並不完全代表使用的工作磁通密度的上限,常常是鐵損限制使用的工作磁通密度的上限。所以在新的電源變壓器用軟磁鐵氧體材料分類標准中把允許的工作磁通密度和工作頻率乘積B×f,作為材料的性能因子,並說明在性能因子條件下允許的損耗值。新的分類標准根據性能因子把軟磁鐵氧體材料分為 PW1、PW2、PW3、PW4、PW5五類,性能因子越高的,工作頻率越高,極限頻率也越高。例如,PW3類軟磁鐵氧體材料,工作頻率為100kHz,極限頻率為300kHz,性能因子B×f為10000mT×kHz,即在100mT(0.1T)和100kHz下,100℃時損耗a級為 ≤300kW/m3(300mw/cm3),b級為≤150kW/m3(150mw/cm3)。日本TDK公司生產的PC44型號軟磁鐵氧體材料達到 PW3a級標准,達不到PW3的b級標准。
「設計要點」一文中提出高頻變壓器使用的鐵氧體磁芯在100kHz時的損耗應低於 50mW/cm3,沒指明是選那一類軟磁鐵氧體材料,也沒說明損耗對應的工作磁通密度。讀者只好去猜:損耗對應的工作磁通密度是《電源技術應用》2003 年6期「設計要點」一文中的BAC典型值0.04-0.075T?還是《電源技術應用》2003年1~2期「設計要點」一文中的Bm值0.237T?不管是0.075T,還是0.237T?要達到100kHz下鐵損低於50mW/cm3的鐵氧體材料是非常先進的。請介紹一下是那家公司那種型號產品,以便讀者也去購買。