高頻變壓器一定有很多親們沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)吧，其實(shí)高頻變壓器的作用還是很大的，但是一直是“幕后英雄”沒(méi)有那么高調(diào)，所以知道它的朋友并不多啦。高頻變壓器對(duì)于開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)是很重要的一部分，因?yàn)楦哳l變壓器的銅絲纏繞多少圈，那么開(kāi)關(guān)的電流就能有多大，這么說(shuō)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(duì)它很感興趣，下面就來(lái)學(xué)習(xí)一下如何測(cè)試高頻變壓器吧。

1.高頻變壓器測(cè)試方法

一般而言﹐高頻變壓器所要求測(cè)試的項(xiàng)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(cè)試方法

概念﹕變壓器初級(jí)電感指次級(jí)開(kāi)路時(shí)初級(jí)繞組的有效電感

測(cè)試條件﹕變壓器的測(cè)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(shí)﹑鐵心的有效磁導(dǎo)率也隨著變化﹐從而引起電感的變化。

測(cè)試電感必須規(guī)定的測(cè)試條件﹕

1.測(cè)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(cè)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(gè)線性電感﹐與測(cè)試電壓無(wú)關(guān)。

漏感的分類(lèi)﹕

1.初級(jí)漏感。指次級(jí)所有繞組短路時(shí)﹐在初級(jí)測(cè)得的電感。

2.次級(jí)漏感。指變壓器初級(jí)繞組短路時(shí)在次級(jí)測(cè)的電感。

3.初級(jí)對(duì)次級(jí)任一繞組的漏感。對(duì)于有幾個(gè)繞組的變壓器(如多阻抗輸出變壓器)﹐將初級(jí)一半短路時(shí)﹐在初級(jí)測(cè)的電感。

4.安全性試驗(yàn)

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(yàn)和恆定溫?zé)嵩囼?yàn)后應(yīng)不低于10MΩ(IEC-65規(guī)定為不低于4MΩ),測(cè)試絕緣電阻的直流電壓為500V。

5.耐壓測(cè)試

變壓器初級(jí)與次級(jí)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(jí)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(wú)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(guò)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(guò)程中﹐當(dāng)引線長(zhǎng)且配線不合理時(shí)﹐線間所產(chǎn)生的寄生電容就會(huì)增加到不可忽視的程度﹐共模雜聲就會(huì)通過(guò)這個(gè)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(yàn)證明﹐採(cǎi)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(guò)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(jì)﹑效果又好﹑是實(shí)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(guò)分布電容產(chǎn)生的電耦合﹐防止外部高頻信號(hào)對(duì)變壓器工作信號(hào)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(duì)于靜電屏蔽﹐用銅薄帶或金屬絕緣膜隔離圍繞在初級(jí)和次級(jí)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(jí)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(jí)或多或少存在漏感﹐而一部分高頻變壓器用在開(kāi)關(guān)電源(switching)上﹐開(kāi)關(guān)電源使用一片IC,一般稱(chēng)為電源開(kāi)關(guān)管。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)管由導(dǎo)通到截止時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)﹐反電動(dòng)勢(shì)又會(huì)對(duì)變壓器初級(jí)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(dòng)勢(shì)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(hù)措施﹐反電動(dòng)勢(shì)力產(chǎn)生的阻尼振蕩還會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁輻射﹐不但對(duì)機(jī)器本身造成嚴(yán)重干擾﹐對(duì)機(jī)器周?chē)h(huán)境也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。

對(duì)于一個(gè)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(jí)開(kāi)路時(shí)初級(jí)電感的1%~3%。

9.減少漏感的措施

為了減少變壓器漏感對(duì)周?chē)娐樊a(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(gè)低阻抗短路線圈﹐把漏感產(chǎn)生的感應(yīng)能量通過(guò)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(qiáng)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(jí)采用分層式交叉繞制﹔

5.對(duì)于環(huán)行磁心變壓器﹐均應(yīng)沿環(huán)行磁心周?chē)鶆蚶@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(kāi)關(guān)初級(jí)到次級(jí)之間共模噪聲的通道﹐它不僅能使開(kāi)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(jí)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(zhǎng)度﹔

2.在初級(jí)繞組間加絕緣層。

11.高頻變壓器的損耗

一個(gè)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(guò)導(dǎo)線時(shí)總是趨向于從導(dǎo)線表面流過(guò)的現(xiàn)象稱(chēng)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(lèi)

軟磁鐵氧體磁心總損耗通常分為叁種類(lèi)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(cè)量頻率f時(shí)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(shí)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(shí)﹐線圈中流過(guò)激磁電流﹐激磁安匝產(chǎn)生的全部磁通Φ通過(guò)磁芯﹐假如磁芯是導(dǎo)體﹐磁芯本身截面周?chē)鷮㈡満先看磐ǘ鴺?gòu)成單匝的次級(jí)線圈。

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

因?yàn)榇判静牧系碾娮杪什皇菬o(wú)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(guò)這個(gè)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(qiáng)度就提高磁芯工作的直流磁場(chǎng)強(qiáng)度。

2.使磁化曲線傾斜﹐以提高直流工作磁場(chǎng)。

氣隙(Gap)開(kāi)在中柱。因?yàn)殡s散磁通﹑邊緣磁通和端面磁通全部經(jīng)過(guò)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(gè)重要的概念

趨膚效應(yīng)。導(dǎo)線中有交流電通過(guò)時(shí)﹐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(chēng)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(kāi)始能達(dá)到的徑向深度導(dǎo)線流過(guò)高頻交變電流時(shí)﹐有效截面的減少可用穿透深度來(lái)表示。

導(dǎo)線的選擇塬則。在選用變壓器初﹑次級(jí)的線經(jīng)時(shí)﹐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(shí)﹐可採(cǎi)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(cǎi)用扁銅線設(shè)計(jì)。

看完高頻變壓器的測(cè)試詳細(xì)過(guò)程，技術(shù)控們是不是按壓不住自己的雙手了呢？其實(shí)大家有興趣的話，也可以自己做一個(gè)小小的高頻變壓器進(jìn)行測(cè)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(guò)開(kāi)關(guān)的需要來(lái)變換的，可以輕松的控制輸出的電流，所以高頻變壓器是開(kāi)關(guān)的好朋友，不能分開(kāi)，因?yàn)榉珠_(kāi)就有可能會(huì)出事故，容易發(fā)生危險(xiǎn)。