電子變壓器定義、作用及分類

1、,電子變壓器定義、作用及分類變壓器是具有磁芯鐵芯與兩個或兩個以上的線圈組成,它們互不改變位置的裝置,從一個或兩個以上的回路,通過交流電力借電磁感應(yīng)作用,轉(zhuǎn)變成電壓及電流,對另一個或兩個一上的回路,供給一周撥數(shù)的交流電力.2作用：在電子線路中起著升壓、降壓、隔離、整流、變頻、倒相、阻抗匹配、逆變、儲能、濾波等作用.3分類：A按工作頻率分類:工頻變壓器：工作頻率為50Hz或60Hz中頻變壓器：工作頻率為400Hz或1KHz音頻變壓器：工作頻率為20Hz或20KHz超音頻變壓器：20KHz以上,不超過100KHz高頻變壓器：工作頻率通常為上KHz至上百KHz以上.B按用途分類：電源變壓器：用于提供電

2、子設(shè)備所需電源的變壓器音頻變壓器：用于音頻放大電路和音響設(shè)備的變壓器脈沖變壓器：工作在脈沖電路中的的變壓呂,其波形一般為單極性矩形脈沖波特種變壓器：具有一種特殊功能的變壓器,如參量變壓器,穩(wěn)壓變壓器,超隔離變壓器,傳輸線變壓器,漏磁變壓器開關(guān)電源變壓器：用于開關(guān)電源電路中的變壓器通訊變壓器：用于通訊網(wǎng)絡(luò)中起隔直、濾波的變壓器電子變壓器材料及分類：變壓器英文二電子變壓器材料及分類：變壓器英文TRansformer1電子變壓器材料主要有骨架(Bobbin,Base,Case)線材(CopperWire)磁芯(FerriteCore,SI-SteelLamination)銅箔(CopperFoil)

3、絕緣膠帶(Tape)平安膠帶,也稱檔墻(MarginTape)套管(Tube)化學(xué)材料：焊錫(SolderBar),絕緣油(Varnish),膠類(Epoxy,Glue),稀釋齊U(Thinner),助焊齊【J(ScalingPowder),油墨(Ink)1、磁芯：磁芯主要幾大類：1 .鋼片類Lamination(SI-STEEL,PERMALLOY);2 .軟磁鐵氧體類(FERRITECORE);3 .鐵粉芯(IronPowder);4 .鐵硅鋁(Kool,Mu或Sendust);5 .高導(dǎo)磁粉芯(HighFlux);6 鐵饃鋁磁粉芯(MppCore);7.非晶態(tài)(Amorphous).1)

4、鐵磁芯(IronPowder):廣泛用于RF領(lǐng)域,利用其內(nèi)在的氣隙分布特性,適合于各種儲能電感,如直流輸出扼流器,分態(tài)輸入扼流器,功率因數(shù)修正(PFC)電感器,脈沖變壓器,DCtoDC變換器,連續(xù)態(tài)弛返電感,調(diào)光扼流器及EMI/RFI電路中.其形狀通常為環(huán)形.通常通過顏色氏碼(ColorCode)進(jìn)行材質(zhì)的區(qū)分,其規(guī)格以T*-XX*形式命名.如：T130-26B中,T表示Toroid,130表示1.3英口寸外徑,26表示26材質(zhì),B表示同外徑不同厚度的類型.供給商通常為Mircometal、嘉成、科達(dá)和可達(dá).2)鐵饃鋁磁粉芯(MPPmolypermalloypowder):粉芯中磁損最低的一種

5、材質(zhì),它是由79%B,17%a,和4淵鋁配比而成,磁粉中分布隙的一種環(huán)狀磁芯.MPPB芯具有多方面優(yōu)秀的電磁特性：高電阻系數(shù)：低磁滯低?流損耗；在高DC磁化或DC偏置條件下,電感穩(wěn)定；具有最寬的俄磁導(dǎo)率可選范圍,是開關(guān)電源中直流輸出濾波器最正確選擇材料.MPP勺材質(zhì)主要分為ui:26,60,125,147,160,173,200.主要應(yīng)用于高Q值電感,低損耗濾波器,驅(qū)動線圈,射頻(RFI)濾波器,變壓器和電感線圈等等.3)高導(dǎo)磁粉芯(HighFluxCore):是由50%臬和50鐵合金粉而成的環(huán)狀,磁芯內(nèi)局部布?xì)庀?是偏置水平最好的一種粉末磁芯材料,磁通密度高達(dá)15,000高斯損耗明顯低于鐵粉

6、芯.它是開關(guān)電源調(diào)制電感器,線路噪音濾波器,脈沖變壓器和回掃變壓器磁芯的理想選擇.特別是在大直流電流場合下,使用HF磁粉芯可以有效減小電感尺寸.高磁導(dǎo)磁芯的材質(zhì)主在分為ui:26,60,125,147.4)鐵硅鋁磁粉芯(Sendust):有ARNOLD1先開發(fā)出,用以代替鐵粉芯磁環(huán),磁芯損耗更低,其能量儲存水平高于MPP支流偏(DCBias)性能比IronPowder更好.它是開關(guān)電源中能量儲存和濾波電感磁芯的理想選擇.鐵硅鋁磁芯的材質(zhì)主要分為ui:26,60,90,125.5)非晶態(tài)(Amorphous):具有高飽和磁感應(yīng)強度,高磁導(dǎo)率,低損耗,體積小,抗強電干攏水平強,頻率特性優(yōu)良和溫度穩(wěn)

7、定高等特點.常用作于PFC,儲能電感和電流互感器等等.非晶態(tài)分為非晶卷帶(AmorphousLaminaiton)和非晶粉末磁芯(AmorphousPowder)兩種.2、骨架：從功能上分為三類：1.繞線管(BOBBIN),2.底座(BASE),3.外套(CASE)從材質(zhì)上主要分為：PHENOLICPBTPETLCP,PPHSPA66等等.從形式上主要分為：立式(VERTICAL),臥式(HORIZONTAL)也可分為外表貼件(SMD)和插件(Lead-throughorThroughHole)兩類.BOBBIN的作用：用于線圈的繞制載體,并使線圈與磁芯之間絕緣的一類材料.BASE勺作用：用于

8、固定線圈,并對引線進(jìn)行定位,方便其安裝在線路板上的一類材料.有可帶PIN或不帶PIN兩種.CASE勺作用：用于固定、保護(hù)和隔離線圈,并對引線進(jìn)行定位,方便其安裝在線路板上.多用于線圈灌封.酚醛樹脂：俗稱電木(PHENOLIC),屬于熱固性(Thermoset)材料.特點：1.不易變形；2.耐高溫及高溫焊錫；強度較高.缺點：較脆容易破損.目前所使用的電木材料有很多,其性能也各不相同,本錢電子變壓器的工藝流程三、電子變壓器的工藝流程：1)預(yù)加工,如銅箔、骨架等預(yù)加工;(beforehandprocess)2)繞線;(windingcoil)3)理線(配線)(termianlleadwire);4)

9、焊錫一;(dipsolder1)5)組合磁芯,包含點膠、包膠帶；(assembly)6)測試一；(test1)7)烤膠;(bakeglue)8)含浸;(dipvarnishedorvacuumedvarnish)9)烤凡立水;(bakevarnish)10)焊錫二;(dipsolder2)11)測試二;(test2)12)外觀檢查及清理；(inspection&cleaning)13)成品包裝;(packing)注意：此流程為通用流程,對于具體產(chǎn)品局部流程可刪除.電子變壓器的根本原理四、電子變壓器的根本原理：簡單的空載變壓器是由閉合的導(dǎo)磁體和二個繞組組成,其中一個繞組與交流電源相連接,

10、稱為初級繞組Np,另一個繞組可以與負(fù)載相連接,稱為次級繞組Ns.如果初級繞組與交流電壓Ui的電源相連接,在該繞組中產(chǎn)生交變電源Io,Io稱為空載電流.這個電流建立了沿磁芯磁路而閉合的交變磁通,磁通同時穿過初級繞組和次級繞組,在初級繞組中產(chǎn)生自感電動勢E1,次極產(chǎn)生互感電動勢E2,那么E1:E2=Ns:Np電子變壓器的性能指標(biāo)五、電子變壓器的性能指標(biāo)(ELECTRICALCHARACTER)A.電感(Inductance)B.漏電感(LeakageInductance)C.直流電阻(DCResistance)D.圈數(shù)比(TurnRadio)E.耐壓(Hi-POT)F.絕緣阻抗(Insulatio

11、nResistance)G.機(jī)械尺寸(MechanicalDimension)H.層間名緣(LayerInsulation)I.在線測試(InCircuitTest)A：電感L=AL*N2其中AL為磁導(dǎo)率,它決定于磁芯的磁路長度和截面積等等因素,N為線圈匝數(shù).B:漏電感LK作為漏磁量,它的大小決定于設(shè)計繞線結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝,如：有無擋墻套管,繞線整、疏密繞、層間膠布的層數(shù)和繞線緊密程度等諸多因素.C:直流電阻DCR=pL/兀R2其中p為電導(dǎo)率,L為銅線長度,兀R2銅線截面積,銅線長度決定于繞組匝數(shù)及繞線直徑.D:圈數(shù)比TurnRadio(簡稱TR)變壓器的根本原理：初次級輸入、輸出之電壓比等于初

12、次級圈數(shù)之比.其作用：是用于測試?yán)@線圈數(shù)是否符合要求；測試原理：初級輸入一高頻正弦波信號用電表測出其電壓值,次級測出其空載輸出電壓,兩者之電壓比即為圈數(shù)比.通常測試條件為20KHz,1VE:耐壓HI-POT(破壞性測試)作用：用于測試變壓器的平安性、可靠性的一個工程.通常測試位置為初級一次級(PRITOSEC)、初級一磁芯(SECTOCORE)其設(shè)定的參數(shù)有電源類型：交流或直流(ACORDC),電壓值(Voltage),漏電流(Leakagecurrent),測試時間(Time),通常的用交流高壓測試,電壓、漏電流大小通常由客戶規(guī)定或根據(jù)相關(guān)的安規(guī)要求進(jìn)行測試.測試原理：在測試部位間參加高壓,

13、通過測試其間漏電流有無超出要求.在待測部位達(dá)不到要求時可能將待測部位間絕緣局部擊穿,此時漏電流會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求；有時絕緣程度處于臨界狀態(tài),高壓不能將其擊穿,漏電流可能會稍大于要求,這時也判定為不良.F:絕緣阻抗Insulationresistance作用：用于測試絕緣程度的一個工程.測試原理：在測試部位間參加500VDC的直流電壓,測試其間的阻抗大小,通常為100MQMINIHI-POT與IR測試方式盡管不同,但聯(lián)系十分緊密.通常同一種不良原因會造成HI-POT與IR同時不良：在某些情況下也會出現(xiàn)一種工程不良.G:層間絕緣Laye門nsulation作用：對于某些驅(qū)動變壓器(DriveTrans

14、former)或ACTODC主變壓器,因其繞組的匝數(shù)和層數(shù)多,起始線與結(jié)尾線間的電壓很高,而漆包線的包膜的絕緣程度接近或達(dá)不到要求時,有必要對產(chǎn)品進(jìn)行此項測試以保證產(chǎn)品的信賴性.測試原理：在繞組的起始端和結(jié)尾端瞬間參加振蕩信號,使信號的線圈中形成阻尼振蕩通過顯示屏觀察其振蕩波形；如果線圈中發(fā)生短路,剛波形會瞬間衰減,而并非為阻尼振蕩.在設(shè)計上通常分別采用多槽和初級線圈分布或加層間膠帶進(jìn)行處理.H：在線測試InCircuitTest作用：客戶為保證所用之元器件在正常使用時其動態(tài)特性到達(dá)要求而增加此項測試.測試原理：直接將變壓器裝機(jī)板,測試其工作時輸入、輸也特性是否到達(dá)設(shè)計要求.電性能制程不良原因

15、剖析及解決技藝以變壓器為例六、電性能制程不良原因剖析及解決技藝以變壓器為例1、電感不良A:極高線圈匝數(shù)遠(yuǎn)大于規(guī)格要求,按要求減少圈數(shù).磁芯用錯,使用高科值材質(zhì)的磁芯,使用要求之磁芯.磁芯未配對,均用NOGARB芯進(jìn)行組裝,配對使用磁芯.測試儀器設(shè)置不正確,如：頻率、測試電壓等,重新設(shè)置測試儀器.B:偏高線圈匝數(shù)略超出規(guī)格要求,按要求減少圈數(shù).磁芯GAF®小,磨去磁芯中間局部少許.磁芯用錯,使用略高科值材質(zhì)的磁芯,使用要求之磁芯.測試儀器設(shè)置、操作不正確或儀器誤差,重新測試或用其它儀器重新測試.環(huán)境條件不符,如：溫、濕度等,在正常條件下測試.C:偏低線圈匝數(shù)略低于規(guī)格要求,按要求增加圈

16、數(shù).磁芯GAF®大,磨去磁芯兩邊局部少許.磁芯腿短,組合時磁芯不密合.磁芯用錯,使用略低科值材質(zhì)的磁芯,使用要求之磁芯.測試儀器設(shè)置、操作不正確或儀器誤差,重新測試或用其它儀器重新測試.環(huán)境條件不符,如：溫、濕度等,在正常條件下測試.D:極低線圈匝數(shù)遠(yuǎn)少于規(guī)格要求,按要求增加圈數(shù).磁芯用錯,使用略低科值材質(zhì)的磁芯,使用要求之磁芯.磁芯未配對,均用GAPE磁芯進(jìn)行組裝,配對使用磁芯.測試儀器設(shè)置不正確,如：頻率、測試電壓等,重新設(shè)置測試儀器.線圈中發(fā)生層間短路,如：多股線引線纏錯腳位；焊錫短路；漆包膜破損短路；屏蔽銅箔首尾短路；銅箔引線壓破銅箔外包膠帶而造成自身短路等等.2、漏電感不良

17、漏電感作為磁泄漏的表示量,漏電感的值通常越小越好A:極高儀器設(shè)置不正確,修正其設(shè)置.短路不良,重新短路,使之完全.B:偏高排線不良,修正排線,使之均勻平整,不滿一層采用疏繞.層間膠帶盡量不要重迭太多,通常重迭510mm膠帶平整,線包緊密.電感低.3、直流電阻不良A：極高測試架接觸不良,出現(xiàn)開路或點接觸.引出線纏錯腳位.B:偏高測試架接觸不良,出現(xiàn)點接觸.繞線圈數(shù)偏多.多股線發(fā)生局部斷線.測試儀器未正確歸零.漆包線線徑偏小.C:偏低繞線圈數(shù)較少.多股線條數(shù)偏多.測試儀器未正確歸零.漆包線線徑偏大.相應(yīng)繞組局部線圈短路.D:極低相應(yīng)繞組發(fā)生短路.引出線纏錯腳位.PIN腳連焊.4、圈數(shù)比不良A:極高

18、測試方式錯.測試架接觸不良.B:偏高線圈匝數(shù)偏多C:偏低線圈匝數(shù)偏少.測試時磁芯有GAP通常GAP對TR值有影響,TR值以NOGAP磁芯測試為準(zhǔn)或?qū)で笠恢戮€圈層間發(fā)出短路.D:極低引出線首尾連焊.測試架接觸不良.5、HI-POTNG耐壓NGA:設(shè)計與要求不合理.B:層間膠帶層數(shù)不夠.C:未套TEFLONTUBE1 :MARGINTAP*帶寬度不夠即：沿面距離不夠.E:漏電流設(shè)置太小.F:引出線PIN腳纏錯.G:焊錫連焊.H:漆包線連焊.I:線圈胖,磁芯組合磨破外層TAPE和漆包膜.6、IRNG絕緣阻抗A:引出線PIN腳纏錯.B:焊錫連焊.C:漆包線破損.D:線圈胖,磁芯組合磨破外層TAPE和漆

19、包膜.2 :VARNISH尚未烤干.7、LayerInsulationNG層間名緣A:漆包線在破損,且破損處接觸.B:繞組起始端與結(jié)尾端電勢差太大,線圈無層間隔離舉措,首尾線漆包膜耐壓承受不住接觸點處電勢差.8、InCircuitTestNG在線測試也稱為PCB硼電源變壓器七、各種電子變壓器的功能簡介3 .電源變壓器：使用頻率為50Hz或60Hz,通常采用EI形硅鋼系列或硅鋼系列卷繞磁芯制作而成.廣泛用于空調(diào)、VCDDVD音響、微波爐、功率放大器、程控交換機(jī)、UPS電源適配器等各種機(jī)械電子、醫(yī)療化工、郵電通訊、輕紡、科教等行業(yè)用各種電源儀器、儀表設(shè)備裝置.同其他變壓器一樣,電源變壓器的技術(shù)參數(shù)

20、與負(fù)載電路密切相關(guān).必須根據(jù)不同的負(fù)載電路所需的電壓和電流來確定電源變壓器.絕大多數(shù)電源變壓器的負(fù)載電路為整流電路,因此整流電路的計算是電源變壓器計算的前提和根底.電源變壓器的主要參數(shù)：1功率容量：變壓器功率包括輸入功率P1和輸出功率P2,在設(shè)計中功率是確定鐵心尺寸的主要依據(jù).2功率因數(shù)：變壓器輸入功率P1與其伏安容量VA1之比稱為功率因數(shù)cos3效率：變壓器輸出功率P2與輸入功率P1之比稱為效率.其中輸入功率為輸出功率、線圈銅損、鐵心損耗之和4電壓調(diào)整率：變壓器從空載到滿載初、次級銅阻門、r2產(chǎn)生產(chǎn)電壓降A(chǔ)U1、AU2使負(fù)載電壓低于空載電壓,其下降程度一般用電壓調(diào)整率AU%=U20-U2/U

21、20X100因銅阻隨溫度增加而增大,負(fù)載電壓減小.嚴(yán)格來說電壓調(diào)整率為應(yīng)在變壓器溫度平衡時來計算.變壓器輸出功率與允許電壓調(diào)整率近似成正比關(guān)系,因此適當(dāng)放大電壓調(diào)整率對于提升變壓器的輸出功率,縮小變壓器體積有重要意義.空載電流：變壓器空載電流Io等于磁化電流I.O與電流Ico的矢量和磁化電流與電流相差90Co故Io2=IO2+Ico2空載電流與變壓器鐵心的性能密切相關(guān),允許寬載電流大,鐵心的磁感應(yīng)強度的取值可提升,這可縮小變壓器的體積；或采用磁性能一般的鐵心材料,降低本錢.但空載電流增大,功率困數(shù)下降,將影響電源的性能.溫升：變壓器工作時線圈工作溫度高出周圍環(huán)境溫度的局部稱為溫升ATm;鐵心工

22、作溫度高出周圍環(huán)境溫度的局部稱為溫升ATCQ升有最熱點溫升與平均溫升兩種,一般以線圈平均溫升作為變壓器的溫升指標(biāo).變壓器的允許溫度ATCO線圈絕緣耐熱等級所允許的額最高工作溫度-最高環(huán)境溫度-5-10CO其中5-10C為設(shè)計余量.功率大、線圈尺寸大的變壓器,留的溫升余量大.設(shè)計電源變壓器所需的技術(shù)參數(shù)：額定電源頻率相數(shù),單相或三相負(fù)載電壓和負(fù)載電流負(fù)載或整流電路的性質(zhì)電路圖電壓調(diào)整率線圈平均溫升變壓器效率有必要時功率因數(shù)有必要時空載電流有必要時空載損耗有必要時環(huán)境條件環(huán)境溫度及其他平安性要求其他特殊要求,如體積、本錢、漏磁、噪聲等音頻變壓器4 .音頻變壓器：工作頻率20Hz20KHz,變壓器的漏電感Ls和分布電容Co在電源變壓器中是可以忽略的.但對于音頻變壓器特別是高頻端那么成為其電氣指標(biāo)的主要因素,因此結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮指標(biāo).輸入變壓器：話筒與音響設(shè)備之間的變壓器