高頻變壓器一定有很多親們沒有聽說過吧，其實高頻變壓器的作用還是很大的，但是一直是“幕后英雄”沒有那么高調(diào)，所以知道它的朋友并不多啦。高頻變壓器對于開關(guān)來說是很重要的一部分，因為高頻變壓器的銅絲纏繞多少圈，那么開關(guān)的電流就能有多大，這么說應(yīng)該朋友們好理解一些吧。雖然大部分人不太了解高頻變壓器，但是一些技術(shù)控就對它很感興趣，下面就來學(xué)習(xí)一下如何測試高頻變壓器吧。

1.高頻變壓器測試方法

一般而言﹐高頻變壓器所要求測試的項目有﹕

1.電感

2.漏感

3.耐壓

4.絕緣電阻

2.電感以及電感的測試方法

概念﹕變壓器初級電感指次級開路時初級繞組的有效電感

測試條件﹕變壓器的測試條件與其工作條件相一致。由于變壓器鐵心磁化曲線的非線性﹐當(dāng)頻率﹑交流電壓﹑直流磁化電流變化時﹑鐵心的有效磁導(dǎo)率也隨著變化﹐從而引起電感的變化。

測試電感必須規(guī)定的測試條件﹕

1.測試頻率﹔

2.變壓器或電感器兩端交流電壓﹔

3.直流磁化電流。

3.漏感及漏感的測試方法

概念﹕漏感指的是線圈間相互不交鏈的漏磁通所產(chǎn)生的電感﹐它與線圈尺寸﹑繞組排列及匝數(shù)等因素有關(guān)系。漏感是一個線性電感﹐與測試電壓無關(guān)。

漏感的分類﹕

1.初級漏感。指次級所有繞組短路時﹐在初級測得的電感。

2.次級漏感。指變壓器初級繞組短路時在次級測的電感。

3.初級對次級任一繞組的漏感。對于有幾個繞組的變壓器(如多阻抗輸出變壓器)﹐將初級一半短路時﹐在初級測的電感。

4.安全性試驗

絕緣電阻。變壓器各繞組及繞組與鐵芯﹑靜電屏蔽層之間的絕緣電阻在常態(tài)下均應(yīng)大于1000MΩ,在高溫試驗和恆定溫?zé)嵩囼灪髴?yīng)不低于10MΩ(IEC-65規(guī)定為不低于4MΩ),測試絕緣電阻的直流電壓為500V。

5.耐壓測試

變壓器初級與次級繞組﹑鐵芯﹑靜電屏蔽層之間應(yīng)能承受50Hz,3500V(有效值)電壓作用(IEC-65規(guī)定為3000V有效值)。次級繞組與鐵芯﹑靜電屏蔽層之間能承受50Hz﹐1000V(有效值)電壓的作用而無擊穿和飛弧(arcing)。限定電流為1mA(該值視變壓器功率而言﹐Z大不超過10mA。

6.輸出端配線技術(shù)

高頻變壓器(如FLYBACK)將能量供給負(fù)載系統(tǒng)的過程中﹐當(dāng)引線長且配線不合理時﹐線間所產(chǎn)生的寄生電容就會增加到不可忽視的程度﹐共模雜聲就會通過這個寄生電容轉(zhuǎn)播和導(dǎo)入到負(fù)載系統(tǒng)﹐使負(fù)載系統(tǒng)不能正常工作。

試驗證明﹐採用交紐線比并行線傳輸效果要好﹐即將輸出端的兩根線直接交紐在一起﹐再經(jīng)過濾波電容傳輸給負(fù)載﹐這就能得到很好的濾波效果。這種方法是經(jīng)濟﹑效果又好﹑是實際應(yīng)用中用得Z多的一種。

7.屏蔽及屏蔽技術(shù)

目的﹕消除繞組間通過分布電容產(chǎn)生的電耦合﹐防止外部高頻信號對變壓器工作信號和負(fù)載的干擾。

措施﹕靜電屏蔽﹑磁心接地﹑變壓器加金屬罩

方法﹕對于靜電屏蔽﹐用銅薄帶或金屬絕緣膜隔離圍繞在初級和次級之間﹐構(gòu)成電氣屏蔽。屏蔽厚度必須遠(yuǎn)小于穿透深度﹐一般為穿透深度的叁分之一。屏蔽應(yīng)當(dāng)以Z小的引線電感直接焊接到變壓器初級線圈的“靜止”(輸入電源+或-)電壓端或大地﹐并屏蔽本身絕緣不能構(gòu)成短路匝﹐才能起屏蔽作用。

8.漏感以及漏感的影響

一般而言﹐變壓器的初級或多或少存在漏感﹐而一部分高頻變壓器用在開關(guān)電源(switching)上﹐開關(guān)電源使用一片IC,一般稱為電源開關(guān)管。當(dāng)電源開關(guān)管由導(dǎo)通到截止時會產(chǎn)生反電動勢﹐反電動勢又會對變壓器初級線圈的分布電容進(jìn)行充放電﹐從而產(chǎn)生阻尼振蕩﹐即產(chǎn)生振鈴。漏感產(chǎn)生的電動勢的幅度也很高﹐其能量也很大﹐因此漏極鉗位電路的損耗大﹐電源的效率低。如果不采取保護措施﹐反電動勢力產(chǎn)生的阻尼振蕩還會產(chǎn)生很強的電磁輻射﹐不但對機器本身造成嚴(yán)重干擾﹐對機器周圍環(huán)境也會產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。

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的1%~3%。

9.減少漏感的措施

為了減少變壓器漏感對周圍電路產(chǎn)生電磁感應(yīng)的影響﹐一方面要求變壓器的漏感要做得小﹐另一方面一定要在變壓器的外圍包一層薄銅箔﹐以構(gòu)成一個低阻抗短路線圈﹐把漏感產(chǎn)生的感應(yīng)能量通過渦流損耗掉。

如何把變壓器的漏感做到Z小呢﹖

1.減少繞組的匝數(shù)﹐選用高飽和磁感應(yīng)強度﹐低損耗的磁性材料。

2.減少繞組的厚度﹐增加繞組的高度﹔

3.盡可能減少繞組間的絕緣厚度﹔

4.初次級采用分層式交叉繞制﹔

5.對于環(huán)行磁心變壓器﹐均應(yīng)沿環(huán)行磁心周圍均勻繞制。

10.分布電容的影響以及減少措施

分布電容的影響﹕分布電容是引起開關(guān)初級到次級之間共模噪聲的通道﹐它不僅能使開關(guān)電源效率降低﹐還與繞組的分布電感構(gòu)成LC振蕩器﹐產(chǎn)生振鈴噪聲﹐其中初級繞組分布電容的影響尤為顯著。

減少分布電容的方法﹕

1.盡量減少每匝導(dǎo)線的長度﹔

2.在初級繞組間加絕緣層。

11.高頻變壓器的損耗

一個高效率的高頻變壓器應(yīng)該具備以下條件﹕直流損耗和交流損耗低﹐繞組本身的分布電容以及各繞組間的耦合電容要小。

變壓器的損耗﹕

1.直流損耗。是由線圈的銅損耗造成的。為提高效率﹐應(yīng)該盡量選較粗的導(dǎo)線﹐并使其電流密度在4~10A/MM2范圍內(nèi)。

2.交流損耗。是由于高頻電流的趨膚效應(yīng)以及磁心損耗引起的。高頻電流通過導(dǎo)線時總是趨向于從導(dǎo)線表面流過的現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)。

變壓器的損耗就是兩者之和。

12.磁芯損耗的分類

軟磁鐵氧體磁心總損耗通常分為叁種類型﹕磁滯損耗﹑渦流損耗Pc和剩余損耗Pr。

磁滯損耗正比于直流磁滯回線的面積﹐與頻率成線性關(guān)系。

渦流損耗Pc=Cef2B2/ρ,其中Ce是尺寸常數(shù)﹐ρ是在測量頻率f時的電阻率。隨著頻率提高﹐渦流損耗在總損耗中的比重逐步增大﹐當(dāng)工作頻率達(dá)到200~500kHZ時渦流損耗已經(jīng)占支配地位。

13.渦流損耗的介紹

在磁芯線圈中加上交流電壓時﹐線圈中流過激磁電流﹐激磁安匝產(chǎn)生的全部磁通Φ通過磁芯﹐假如磁芯是導(dǎo)體﹐磁芯本身截面周圍將鏈合全部磁通而構(gòu)成單匝的次級線圈。

當(dāng)交流激磁電壓為U1時﹐根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知﹐U1=N1dΦ/dt,每一匝的感應(yīng)電勢﹐既磁芯截面Z大周邊等效一匝感應(yīng)電勢為U1/N1=dΦ/dt.。

因為磁芯材料的電阻率不是無窮大﹐順著磁芯周邊有一定的電阻值﹐感應(yīng)電壓產(chǎn)生電流ie,即渦流﹐流過這個電阻引起損耗﹐即渦流損耗。

14.鐵芯氣隙(Gap)的作用和方法

氣隙(Gap)的作用﹕

1.避免磁芯飽和﹐降低剩余磁感應(yīng)強度就提高磁芯工作的直流磁場強度。

2.使磁化曲線傾斜﹐以提高直流工作磁場。

氣隙(Gap)開在中柱。因為雜散磁通﹑邊緣磁通和端面磁通全部經(jīng)過線圈中心的截面﹐這裡的磁通密度Z大﹐可能先發(fā)生飽和。

15.兩個重要的概念

趨膚效應(yīng)。導(dǎo)線中有交流電通過時﹐因?qū)Ь€內(nèi)部和邊緣部分所交鏈的磁通量不同﹐導(dǎo)致導(dǎo)線截面上的電流產(chǎn)生不均勻分布﹐相當(dāng)于導(dǎo)線有效面積減少﹐這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)。隨著工作頻率的提高﹐趨膚效應(yīng)影響越大。

穿透深度。穿透深度是由于趨膚效應(yīng)﹐交流電沿導(dǎo)線表面開始能達(dá)到的徑向深度導(dǎo)線流過高頻交變電流時﹐有效截面的減少可用穿透深度來表示。

導(dǎo)線的選擇塬則。在選用變壓器初﹑次級的線經(jīng)時﹐應(yīng)遵循導(dǎo)線直徑小于兩倍穿透深度的塬則﹐當(dāng)導(dǎo)線要求的直徑大于兩倍穿透深度的決定的線徑時﹐可採用小直徑的導(dǎo)線(直徑應(yīng)該小于兩倍穿透深度)多股并繞或者採用扁銅線設(shè)計。

看完高頻變壓器的測試詳細(xì)過程，技術(shù)控們是不是按壓不住自己的雙手了呢？其實大家有興趣的話，也可以自己做一個小小的高頻變壓器進(jìn)行測試，看看合不合格。高頻變壓器并不是固定的電壓或者電流，而是通過開關(guān)的需要來變換的，可以輕松的控制輸出的電流，所以高頻變壓器是開關(guān)的好朋友，不能分開，因為分開就有可能會出事故，容易發(fā)生危險。