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高頻電子變壓�
閱讀�9569�(shí)間:2011-09-23 16:04:59

  高頻電子變壓�就是作頻率高的電�變壓�,具有適用范圍廣,工作頻率高,工作電壓范圍寬,輸出功率大�。廣泛應(yīng)用于各種LED�(qū)�(dòng)電源�電源適配�,等各種電子�(chǎn)品�

功能

  高頻電子變壓器從功能上區(qū)分主要有變壓器和電感�2 �。特殊元件完成的功能另外討論�

  變壓器完成的功能�3 �(gè):功率傳�、電壓變換和絕緣隔離。電感器完成功能�2 �(gè):功率傳送和紋波抑制�

  功率傳送有2 種方�。種是變壓器傳送方�,即外加在變壓器原繞組上的交變電壓,在磁芯中�(chǎn)生磁通變�,使副繞組感�(yīng)電壓,加在負(fù)載上,從而使電功率從原邊傳送到副邊。傳送功率的大小決定于感�(yīng)電壓,也就是決定于單位時(shí)間內(nèi)的磁通密度變量ΔB�

  ΔB與磁�(dǎo)率無(wú)�(guān),而與飽和磁通密度Bs和剩余磁通密度Br有關(guān)。從飽和磁通密度來(lái)�,各種軟磁材料的Bs從大到小的順�?yàn)椋鸿F鈷合金為2.3�2.4T,硅鋼為1.75�2.2T,鐵基非晶合金為1.25�1.75T,鐵基微晶納米晶合金�1.1�1.5T,鐵硅鋁合金�1.0�1.6T,高磁導(dǎo)鐵鎳坡莫合金�0.8�1.6T,鈷基非晶合金為0.5�1.4T,鐵鋁合金為0.7�1.3T,鐵鎳基非晶合金�0.4�0.7T,錳鋅鐵氧體�0.3�0.7T。作為高頻高頻電子變壓器的磁芯用材料,硅鋼和鐵基非晶合金占優(yōu)�(shì),而錳鋅鐵氧體處于劣勢(shì)�

  功率傳送的第二種是電感器傳送方�,即輸入給電感器繞組的電能,使磁芯激�,變?yōu)榇拍�?chǔ)存起�(lái),然后通過(guò)去磁變成電能釋放給負(fù)載。傳送功率的大小決定于電感器磁芯的儲(chǔ)�,也就是決定于電感器的電感量。電感量不直接與飽和磁通密度有�(guān),而與磁導(dǎo)率有�(guān),磁�(dǎo)率高,電感量�,儲(chǔ)能多,傳送功率大。各種軟磁材料的磁導(dǎo)率從大到小順�?yàn)椋篘i80 坡莫合金為(1.2�3)�106,鈷基非晶合金為�1�1.5)�106,鐵基微晶納米晶合金為(5�8)�105,鐵基非晶合金為�2�5)�105,Ni50坡莫合金為(1�3)�105,硅鋼為�2�9)�104,錳鋅鐵氧體為(1�3)�104。作為電感器的磁芯用材料,Ni80 坡莫合金、鈷基非晶合�、鐵基微晶納米晶合金占優(yōu)�(shì),硅鋼和錳鋅鐵氧體處于劣�(shì)�

  傳送功率大小,還與單位�(shí)間內(nèi)的傳送次�(shù)有關(guān),即與高頻電子變壓器的工作頻率有�(guān)�

  工作頻率越高,在同樣尺寸的磁芯和線圈參數(shù)�,傳送的功率越大�

  電壓變換通過(guò)變壓器原繞組和副繞組匝數(shù)比來(lái)完成,不管功率傳送大小如�,原邊和副邊的電壓變換比等于原繞組和副繞組匝�(shù)��

  絕緣隔離通過(guò)變壓器原繞組和副繞組的絕緣結(jié)�(gòu)�(lái)完成。絕緣結(jié)�(gòu)的復(fù)雜程�,與外加和變換的電壓大小有關(guān),電壓越�,絕緣結(jié)�(gòu)越復(fù)雜�

  紋波抑制通過(guò)電感器的自感電勢(shì)�(lái)�(shí)�(xiàn)。只要通過(guò)電感器的電流�(fā)生變�,線圈在磁芯中產(chǎn)生的磁通也�(huì)�(fā)生變�,使電感器的線圈兩端出現(xiàn)自感電勢(shì),其方向與外加電壓方向相�,從而阻止電流的變化。紋波的變化頻率比基頻高,電流紋波的電流頻率比基頻大,因�,更能被電感器產(chǎn)生的自感電勢(shì)抑制�

  電感器對(duì)紋波抑制的能�,決定于自感電勢(shì)的大小,也就是電感量大小,與磁芯的磁�(dǎo)率有�(guān),Ni80 坡莫合金、鈷基非晶合�、鐵基微晶納米晶合金磁導(dǎo)率大,處于優(yōu)�(shì),硅鋼和錳鋅鐵氧體磁�(dǎo)率小,處于劣�(shì)�

使用要求

  高頻電子變壓器的使用條件,包括兩方面�(nèi)容:可靠性和電磁兼容�。以前只注意可靠性,�(xiàn)在由于環(huán)境保�(hù)意識(shí)增強(qiáng),必須注意電磁兼容性�

  可靠性是指在具體的使用條件下,高頻電子變壓器能正常工作到使用壽命為止。一般使用條件中�(duì)高頻電子變壓器影響的是環(huán)境溫�。決定高頻電子變壓器受溫度影響強(qiáng)度的參數(shù)是軟磁材料的居里�(diǎn)。軟磁材料居里點(diǎn)�,受溫度影響�;軟磁材料居里點(diǎn)�,對(duì)溫度變化比較敏感,受溫度影響�。例如錳鋅鐵氧體的居里點(diǎn)只有215℃,比較�,磁通密度、磁�(dǎo)率和損耗都隨溫度發(fā)生變�,除正常溫度25℃而外,還要給�60��80��100℃時(shí)的各種參�(shù)�(shù)�(jù)。因�,錳鋅鐵氧體磁芯的工作溫度一般限制在100℃以�,也就是�(huán)境溫度為40℃時(shí),溫升必須低�60�。鈷基非晶合金的居里�(diǎn)�205℃,也低,使用溫度也限制�100℃以下。鐵基非晶合金的居里�(diǎn)�370�,可以在150℃~180℃以下使�。高磁導(dǎo)坡莫合金的居里點(diǎn)�460℃至480�,可以在200℃~250℃以下使�。微晶納米晶合金的居里點(diǎn)�600�,取向硅鋼居里點(diǎn)�730�,可以在300℃~400℃下使用�

  電磁兼容性是指高頻電子變壓器既不�(chǎn)生對(duì)外界的電磁干擾,又能承受外界的電磁干��

  電磁干擾包括可聽(tīng)�(jiàn)的音頻噪聲和�(tīng)不見(jiàn)的高頻噪�。高頻電子變壓器�(chǎn)生電磁干擾的主要原因是磁芯的磁致伸縮。磁致伸縮系�(shù)大的軟磁材料,產(chǎn)生的電磁干擾�。鐵基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)通常為(27�30)�10-6,必須采取減少噪聲抑制干擾的措施。高磁導(dǎo)Ni50坡莫合金的磁致伸縮系�(shù)�25×10-6,錳鋅鐵氧體的磁致伸縮系�(shù)�21×10-6。以上�3 種軟磁材料屬于容易產(chǎn)生電磁干擾的材料,在�(yīng)用中要注��3%取向硅鋼的磁致伸縮系�(shù)為(1�3)�10-6,微晶納米晶合金的磁致伸縮系�(shù)為(0.5�2)�10-6。�2種軟磁材料屬于比較容易產(chǎn)生電磁干擾的材料�6.5%硅鋼的磁致伸縮系�(shù)�0.1×10-6,高磁導(dǎo)Ni80坡莫合金的磁致伸縮系�(shù)為(0.1�0.5)�10-6,鈷基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)�0.1×10-6以下。�3種軟磁材料屬于不太容易產(chǎn)生電磁干擾的材料。由磁致伸縮�(chǎn)生的電磁干擾的頻率一般與高頻電子變壓器的工作頻率相同。如果有低于或高于工作頻率的電磁干擾,那是由其他原因�(chǎn)生的�

�(fā)展趨�(shì)

  一,整體結(jié)�(gòu)�(yōu)化為適應(yīng)電子�(shè)備愈�(lái)愈輕薄短�,高頻電子變壓器可從立體�(jié)�(gòu)向平面結(jié)�(gòu)、片式結(jié)�(gòu)、薄膜結(jié)�(gòu)�(fā)展,從而形成一代又一代的新高頻電子變壓器。比如:平面變壓�、片式變壓器、薄膜變壓器。在�(shè)�(jì)方面,要研究各種新結(jié)�(gòu)的電磁場(chǎng)分布,如何達(dá)到優(yōu)化設(shè)�(jì),還研究多層�(jié)�(gòu)的各種問(wèn)�;在生產(chǎn)工藝方面,要研究各種新的加工方法,從而保證性能的一致性和�(shí)�(xiàn)加工工藝的機(jī)械化和自�(dòng)化等;還可探討空心變壓器的結(jié)�(gòu)、設(shè)�(jì)方法、制造工藝和�(yīng)用特�(diǎn)。采用計(jì)算機(jī)�(duì)整體�(jié)�(gòu)方案�(jìn)行優(yōu)化和具體�(shè)�(jì),這樣可以縮短�(shè)�(jì)�(shí)�,減少材料用�,縮短生�(chǎn)周期,降低成��

  �、降低磁芯材料成本磁芯在以電磁感�(yīng)原理工作的高頻電子變壓器中是最�(guān)鍵的部件。磁芯材料的主要�(fā)展方向是降低損�,加寬使用的溫度范圍和降低成��

  軟磁鐵氧體是�(xiàn)在高頻電子變壓器使用的主要磁芯材料,�(fā)展方向是�(kāi)�(fā)性能更好的新品種和降低成本的新工�。它與傳�(tǒng)的軟磁鐵氧體和軟磁合金相�,其磁性金屬粒子或者薄膜可以分布在非導(dǎo)體和其他材料�,使高頻損耗明顯降�,提高了工作頻率。加工工藝既可采用熱壓法加工成粉�,也可以利用�(xiàn)在的塑料工程技�(shù),注塑成�(fù)雜形狀的磁芯,具有密度�、重量輕、生�(chǎn)效率�、成本低,產(chǎn)品重�(fù)性和一致性好等特�(diǎn)。還可以采用不同的配比,改變磁�。上面已介紹軟磁鐵氧體和坡莫合金組成的復(fù)合材料的例子,現(xiàn)在已�(kāi)�(fā)出工作頻�10khz以上的軟磁復(fù)合材料粉�,在高頻用濾波電感器中可代替軟磁鐵氧體�

  根據(jù)高頻電子變壓器整體結(jié)�(gòu)的發(fā)展要�,磁芯結(jié)�(gòu)�(fā)展方向是平面磁芯、片式磁芯和薄膜磁芯。平面磁芯以前有的是用原�(lái)的軟磁鐵氧體磁芯�(jìn)行改�,現(xiàn)在已有專(zhuān)門(mén)用于平面變壓器的各種低高度軟磁鐵氧體磁芯。將�(lái)還可能開(kāi)�(fā)出各種低高度軟磁�(fù)合材料磁芯。片式變壓器的磁芯除了將平面磁芯�(jìn)一步壓縮而外,也有采用共燒法制造的片式磁芯�

  �、線圈結(jié)�(gòu)�(fā)展線圈結(jié)�(gòu)主要的發(fā)展方向是平面線圈,片式線圈和薄膜線圈�

  立體�(jié)�(gòu)的高頻變壓器線圈,導(dǎo)線材料考慮集膚效應(yīng)和鄰近效�(yīng)采用多股絞線,有�(shí)也采用扁銅線和銅帶。絕緣材料采用耐熱等級(jí)高的材料,以便提高允許溫升和縮小線圈體積,采用雙層和三層絕緣�(dǎo)線,減少線圈尺寸。曾�(jīng)�(guó)�(nèi)�(kāi)�(fā)出以納米技�(shù)把云母泳涂在銅線上的c�(jí)絕緣電磁�,已�(jīng)在工頻電�(jī)和變壓器中應(yīng)�,取得良好的效果,估�(jì)在高頻電子變壓器中也�(huì)得到�(yīng)��

  平面�(jié)�(gòu)線圈采用銅箔�(dǎo)�,大多數(shù)采用單層和多層印刷電路板制造,也有采用一定圖形的銅箔,多�(gè)折疊而成�。絕緣材料一般采用b�(jí)材料�

  薄膜�(jié)�(gòu)線圈,導(dǎo)線采用銅、銀和金薄膜,制成梳�、螺旋形、運(yùn)�(dòng)�(chǎng)形等圖形,絕緣材料采用h�(jí)和c�(jí)材料??啥鄬咏Y(jié)�(gòu)或者幾�(gè)多層線圈組合起來(lái),或者是幾�(gè)線圈和幾�(gè)磁芯交叉重疊而成�

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