高頻電源變壓器的設計原則、要求和程序
發布時間:2011-02-25 來源:中華電源網
中心議題:
- 高頻電源變壓器的設計原則
- 高頻電源變壓器的設計要求
- 高頻電源變壓器的設計程序
1 高頻電源變壓器的設計原則
gaopindianyuanbianyaqizuoweiyizhongchanpin,zirandaiyoushangpindeshuxing,yincigaopindianyuanbianyaqideshejiyuanzeheqitashangpinyiyang,shizaijutishiyongtiaojianxiawanchengjutidegongnengzhongzhuiqiuxingnengjiagebizuihao。youshikenengpianzhongxingnenghexiaolv,youshikenengpianzhongjiagehechengben。xianzai,qing、薄、短、小(xiao),成(cheng)為(wei)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)的(de)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang),是(shi)強(qiang)調(tiao)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)。其(qi)中(zhong)成(cheng)為(wei)一(yi)大(da)難(nan)點(dian)的(de)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi),更(geng)需(xu)要(yao)在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian)下(xia)功(gong)夫(fu)。所(suo)以(yi)在(zai)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)“設計要點”一yi文wen中zhong,隻zhi談tan性xing能neng,不bu談tan成cheng本ben,不bu能neng不bu說shuo是shi一yi大da缺que憾han,如ru果guo能neng認ren真zhen考kao慮lv一yi下xia高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de設she計ji原yuan則ze,追zhui求qiu更geng好hao的de性xing能neng價jia格ge比bi,傳chuan送song不bu到dao10VA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(chan)品(pin)成(cheng)本(ben),不(bu)但(dan)包(bao)括(kuo)材(cai)料(liao)成(cheng)本(ben),生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben),還(hai)包(bao)括(kuo)研(yan)發(fa)成(cheng)本(ben),設(she)計(ji)成(cheng)本(ben)。因(yin)此(ci),為(wei)了(le)節(jie)約(yue)時(shi)間(jian),根(gen)據(ju)以(yi)往(wang)的(de)經(jing)驗(yan),對(dui)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)鐵(tie)損(sun)銅(tong)損(sun)比(bi)例(li)、漏感與激磁電感比例、原邊和副邊繞組損耗比例、電dian流liu密mi度du提ti供gong一yi些xie參can考kao數shu據ju,對dui窗chuang口kou填tian充chong程cheng度du,繞rao組zu導dao線xian和he結jie構gou推tui薦jian一yi些xie方fang案an,有you什shen麼me不bu好hao?為wei什shen麼me一yi定ding要yao按an步bu就jiu班ban地di來lai回hui進jin行xing推tui算suan和he仿fang真zhen,才cai不bu是shi概gai念nian錯cuo誤wu?作zuo者zhe曾zeng在zai20世紀80niandaizhongkaifagaopincifangdaqishikaiguandianyuan,yiwenshengzuidiweitiaojian,duigaopindianyuanbianyaqijinxingguoyouhuasheji。youyurezunanyiqueding,jieguoyushizhiyangpinxiangchashenyuan,budebuzaicixiuzheng。xianzaiyouxiegongsidecixinchanpinshuomingshuzhong,weilesuoduanyonghushejigaopindianyuanbianyaqideshijian,youdeliechujianhuadeshejigongshi,youdeyongbiaoliechucixinzaimouzhonggongzuopinlvxiadechuansonggonglv。zhezhongjiweiyonghuzhexiang,youtuiguanggongsichanpindeshuangyingxingwei,shiwanquanfuheshichangguilvdexingwei,juebushishenmexuyaobianxidecuowugainian。wentishitigongdecankaoshuju,tuijiandefanganshifoushijingyandezongjie?youmeiyoupubianxing?baokuo“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),shejiyuanzeshizaijutideshiyongtiaojianxiawanchengjutidegongnengzhongzhuiqiuxingnengjiagebizuihao。jianyanshejideweiyibiaozhunshishejichudechanpinnengfoujingshouzhushichangdekaoyan。
2 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4項設計要求:使用條件,完成功能,提高效率,降低成本。
2.1 使用條件
使用條件包括兩方麵內容:可靠性和電磁兼容性。以前隻注意可靠性,現在由於環境保護意識增強,必須注意電磁兼容性。
可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)指(zhi)在(zai)具(ju)體(ti)的(de)使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)下(xia),高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)到(dao)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)為(wei)止(zhi)。一(yi)般(ban)使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)對(dui)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)影(ying)響(xiang)最(zui)大(da)的(de)是(shi)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)。有(you)些(xie)軟(ruan)磁(ci)材(cai)料(liao),居(ju)裏(li)點(dian)比(bi)較(jiao)低(di),對(dui)溫(wen)度(du)敏(min)感(gan)。例(li)如(ru):錳鋅軟磁鐵氧體,居裏點隻有215℃,其磁通密度,磁導率和損耗都隨溫度發生變化,故除正常溫度25℃外,還要給出 60℃,80℃,100℃時的各種參考數據。因此,將錳鋅軟磁鐵氧體磁芯的工作溫度限製在100℃以下,也就是環境溫度為40℃時,溫升隻允許低於 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,一般都采用E級和B級絕緣材料,采用H級絕緣的三重絕緣電磁線和聚酰胺薄膜,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50Hz,10kVA幹式變壓器,與B級絕緣工頻50Hz,10kVA幹式變壓器相比,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,如次級繞組采用三重絕緣線,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(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)是(shi)指(zhi)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)既(ji)不(bu)產(chan)生(sheng)對(dui)外(wai)界(jie)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao),又(you)能(neng)承(cheng)受(shou)外(wai)界(jie)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)包(bao)括(kuo)可(ke)聞(wen)的(de)音(yin)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)和(he)不(bu)可(ke)聞(wen)的(de)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)。高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)是(shi)磁(ci)芯(xin)的(de)磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)。磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)大(da)的(de)軟(ruan)磁(ci)材(cai)料(liao),產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)大(da)。例(li)如(ru),錳(meng)鋅(xin)軟(ruan)磁(ci)鐵(tie)氧(yang)體(ti),磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)係(xi)數(shu)λS為21×10-6,是取向矽鋼的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bei以yi上shang。因yin此ci錳meng鋅xin軟ruan磁ci鐵tie氧yang體ti磁ci芯xin產chan生sheng的de電dian磁ci幹gan擾rao大da。高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi產chan生sheng電dian磁ci幹gan擾rao的de主zhu要yao原yuan因yin還hai有you磁ci芯xin之zhi間jian的de吸xi力li和he繞rao組zu導dao線xian之zhi間jian的de斥chi力li。這zhe些xie力li的de變bian化hua頻pin率lv與yu高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de工gong作zuo頻pin率lv一yi致zhi。因yin此ci,工gong作zuo頻pin率lv為wei100kHz左右的高頻電源變壓器,沒有特殊原因是不會產生20kHz以下音頻噪聲的。既然提出10W以下單片開關電源的音頻噪聲頻率,約為10kHz~20kHz,一yi定ding有you其qi原yuan因yin。由you於yu沒mei有you畫hua出chu噪zao聲sheng頻pin譜pu圖tu,具ju體ti原yuan因yin說shuo不bu清qing楚chu,但dan是shi由you高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi本ben身shen產chan生sheng的de可ke能neng性xing不bu大da,沒mei有you必bi要yao采cai用yong玻bo璃li珠zhu膠jiao合he劑ji粘zhan合he磁ci芯xin。至zhi於yu采cai用yong這zhe種zhong粘zhan合he工gong藝yi可ke將jiang音yin頻pin噪zao聲sheng降jiang低di5dB,請給出實例與數據以及對噪聲原因的詳細說明,才會令人可信。
pingbishifangzhidianciganrao,zengjiagaopindianyuanbianyaqidiancijianrongxingdehaobanfa。danshiweilezuzhigaopindianyuanbianyaqidedianciganraochuanbo,zaishejicixinjiegouheshejiraozujiegouyeyingdangcaiquxiangyingdecuoshi,zhikaojiawaipingbidaibingbuyidingshizuijiafangan,yinweitazhinengzuzhifusheganrao,bunengzuzhichuandaoganrao。
2.2 完成功能
高頻電源變壓器完成功能有3個:功gong率lv傳chuan送song,電dian壓ya變bian換huan和he絕jue緣yuan隔ge離li。功gong率lv傳chuan送song有you兩liang種zhong方fang式shi。第di一yi種zhong是shi變bian壓ya器qi功gong率lv的de傳chuan送song方fang式shi,加jia在zai原yuan繞rao組zu上shang的de電dian壓ya,在zai磁ci芯xin中zhong產chan生sheng磁ci通tong變bian化hua,使shi副fu繞rao組zu感gan應ying電dian壓ya,從cong而er使shi電dian功gong率lv從cong原yuan邊bian傳chuan送song到dao副fu邊bian。在zai功gong率lv傳chuan送song過guo程cheng中zhong,磁ci芯xin又you分fen為wei磁ci通tong單dan方fang向xiang變bian化hua和he雙shuang方fang向xiang變bian化hua兩liang種zhong工gong作zuo模mo式shi。單dan方fang向xiang變bian化hua工gong作zuo模mo式shi,磁ci通tong密mi度du從cong最zui大da值zhiBm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ΔB=Bm-Br。為了提高ΔB,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ΔB=2Bm,為了提高ΔB,希望Bm大,但不要求Br小(xiao),不(bu)論(lun)是(shi)單(dan)方(fang)向(xiang)變(bian)化(hua)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)還(hai)是(shi)雙(shuang)方(fang)向(xiang)變(bian)化(hua)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi),變(bian)壓(ya)器(qi)功(gong)率(lv)傳(chuan)送(song)方(fang)式(shi)都(dou)不(bu)直(zhi)接(jie)與(yu)磁(ci)芯(xin)磁(ci)導(dao)率(lv)有(you)關(guan)。第(di)二(er)種(zhong)是(shi)電(dian)感(gan)器(qi)功(gong)率(lv)傳(chuan)送(song)方(fang)式(shi),原(yuan)繞(rao)組(zu)輸(shu)入(ru)的(de)電(dian)能(neng),使(shi)磁(ci)芯(xin)激(ji)磁(ci),變(bian)為(wei)磁(ci)能(neng)儲(chu)存(cun)起(qi)來(lai),然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)去(qu)磁(ci)使(shi)副(fu)繞(rao)組(zu)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya),變(bian)成(cheng)電(dian)能(neng)釋(shi)放(fang)給(gei)負(fu)載(zai)。傳(chuan)送(song)功(gong)率(lv)決(jue)定(ding)於(yu)電(dian)感(gan)磁(ci)芯(xin)儲(chu)能(neng),而(er)儲(chu)能(neng)又(you)決(jue)定(ding)於(yu)原(yuan)繞(rao)組(zu)的(de)電(dian)感(gan)。電(dian)感(gan)與(yu)磁(ci)芯(xin)磁(ci)導(dao)率(lv)有(you)關(guan),磁(ci)導(dao)率(lv)高(gao),電(dian)感(gan)量(liang)大(da),儲(chu)能(neng)多(duo),而(er)不(bu)直(zhi)接(jie)與(yu)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)有(you)關(guan)。雖(sui)然(ran)功(gong)率(lv)傳(chuan)送(song)方(fang)式(shi)不(bu)同(tong),要(yao)求(qiu)的(de)磁(ci)芯(xin)參(can)數(shu)不(bu)一(yi)樣(yang),但(dan)是(shi)在(zai)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)中(zhong),磁(ci)芯(xin)的(de)材(cai)料(liao)和(he)參(can)數(shu)的(de)選(xuan)擇(ze)仍(reng)然(ran)是(shi)設(she)計(ji)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)內(nei)容(rong)。在(zai)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)“設計要點”一文中,很遺憾缺少這一個主要內容。隻是在“交流損耗”一條中,提出BAC典型值為 0.04~0.075T。顯然,文中的高頻電源變壓器是采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,列出了“磁芯的選擇”,也沒有提磁導率,隻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,選的是哪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,隻好讓讀者自己去猜想了。
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dianyabianhuantongguoyuanbianhefubianraozuzashubilaiwancheng。buguangonglvchuansongshinayizhongfangshi,yuanbianhefubiandedianyabianhuanbidengyuyuanraozuhefuraozuzashubi,zhiyaobugaibianzashubi,jiubuyingxiangdianyabianhuan。danshi,raozuzashuyugaopindianyuanbianyaqidelouganyouguan。lougandaxiaoyuyuanraozuzashudepingfangchengzhengbi。youqudeshi,lougannengbunengguidingyigeshuzhi?《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de磁ci化hua電dian感gan等deng類lei似si的de技ji術shu要yao求qiu。其qi實shi這zhe種zhong寫xie法fa或huo設she計ji標biao準zhun很hen不bu專zhuan業ye。電dian源yuan設she計ji者zhe應ying當dang根gen據ju電dian路lu正zheng常chang工gong作zuo要yao求qiu,對dui所suo能neng接jie受shou的de漏lou感gan值zhi作zuo一yi個ge數shu值zhi限xian製zhi。在zai製zhi作zuo變bian壓ya器qi的de過guo程cheng中zhong,應ying在zai不bu使shi變bian壓ya器qi的de其qi他ta參can數shu(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係作為技術要求”。“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(sui)然(ran)兩(liang)篇(pian)文(wen)章(zhang)說(shuo)法(fa)不(bu)一(yi)樣(yang),但(dan)是(shi)有(you)一(yi)點(dian)是(shi)共(gong)同(tong)的(de),就(jiu)是(shi)盡(jin)可(ke)能(neng)減(jian)小(xiao)漏(lou)感(gan)值(zhi)。因(yin)為(wei)漏(lou)感(gan)值(zhi)大(da),儲(chu)存(cun)的(de)能(neng)量(liang)也(ye)大(da),在(zai)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)過(guo)程(cheng)中(zhong)突(tu)然(ran)釋(shi)放(fang),會(hui)產(chan)生(sheng)尖(jian)峰(feng)電(dian)壓(ya),增(zeng)加(jia)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)承(cheng)受(shou)的(de)電(dian)壓(ya)峰(feng)值(zhi),對(dui)絕(jue)緣(yuan)不(bu)利(li),也(ye)產(chan)生(sheng)附(fu)加(jia)損(sun)耗(hao)和(he)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。
絕(jue)緣(yuan)隔(ge)離(li)通(tong)過(guo)原(yuan)邊(bian)和(he)副(fu)邊(bian)繞(rao)組(zu)的(de)絕(jue)緣(yuan)結(jie)構(gou)來(lai)完(wan)成(cheng)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan),必(bi)須(xu)增(zeng)加(jia)兩(liang)個(ge)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li),從(cong)而(er)降(jiang)低(di)繞(rao)組(zu)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)程(cheng)度(du),使(shi)漏(lou)感(gan)增(zeng)大(da)。還(hai)有(you),原(yuan)繞(rao)組(zu)一(yi)般(ban)為(wei)高(gao)壓(ya)繞(rao)組(zu),匝(za)數(shu)不(bu)能(neng)太(tai)少(shao),否(fou)則(ze),匝(za)間(jian)或(huo)者(zhe)層(ceng)間(jian)電(dian)壓(ya)相(xiang)差(cha)大(da),會(hui)引(yin)起(qi)局(ju)部(bu)短(duan)路(lu)。這(zhe)樣(yang),匝(za)數(shu)有(you)下(xia)限(xian),使(shi)漏(lou)感(gan)也(ye)有(you)下(xia)限(xian)。總(zong)之(zhi),在(zai)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)絕(jue)緣(yuan)結(jie)構(gou)和(he)總(zong)體(ti)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)中(zhong),要(yao)統(tong)籌(chou)考(kao)慮(lv)漏(lou)感(gan)和(he)絕(jue)緣(yuan)強(qiang)度(du)問(wen)題(ti)。
2.3 提高效率
提高效率是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,損耗隻有 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100kW,甚至上MW。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10GW·h。這樣,提高高頻電源變壓器效率,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CO2,SO2,NOx,廢fei氣qi,廢fei水shui,煙yan塵chen和he灰hui渣zha,減jian少shao對dui環huan境jing的de汙wu染ran。既ji具ju有you節jie約yue能neng源yuan,又you具ju有you環huan境jing保bao護hu的de雙shuang重zhong社she會hui經jing濟ji效xiao益yi。因yin此ci,提ti高gao效xiao率lv是shi高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi一yi個ge主zhu要yao的de設she計ji要yao求qiu,一yi般ban效xiao率lv要yao提ti高gao到dao95%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)。yourenguanxinbianyaqidetiesunhetongsundebili。zhegebilishisuibianyaqidegongzuopinlvfashengbianhuade。ruguobianyaqidewaijiadianyabubian,gongzuopinlvyuedi,raozuzashuyueduo,tongsunyueda。yincizai50Hz工頻下,銅損遠遠超過鐵損。例如:50Hz,100kVAS9型三相油浸式矽鋼電力變壓器,銅損為鐵損的5倍左右。 50Hz,100kVASH11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。並不存在“辨析”yiwenzhongsuoshuonayang,gongpinbianyaqicongrewendingrejunyunjiaoduchufa,batongsundengyutiesunzuoweijingyanshejiguize。suizhegongzuopinlvshenggao,raozuzashujianshao,suiranyouyuqubiaoxiaoyinghelinjinxiaoyingcunzaiershiraozusunhaozengjia,danshizongdequshishitongsunsuizhegongzuopinlvshenggaoerxiajiang。ertiesunbaokuocizhisunhaohewoliusunhao,suizhegongzuopinlvshenggaoerxunsuzengda。zaimouyiduangongzuopinlv,youkenengchuxiantongsunhetiesunxiangdengdeqingkuang,chaoguozheyiduangongzuopinlv,tiesunjiudayutongsun。zaochengtiesunbudengyutongsundeyuanyin,yebingbuxiang“辨析”一文中所說那樣是由於“高頻變壓器采用非常細的漆包線作為繞組”。導dao線xian粗cu細xi的de選xuan擇ze,雖sui然ran受shou趨qu表biao效xiao應ying影ying響xiang,但dan主zhu要yao由you高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de傳chuan送song功gong率lv來lai決jue定ding,與yu工gong作zuo頻pin率lv不bu存cun在zai直zhi接jie關guan係xi。而er且qie,選xuan用yong非fei常chang細xi的de漆qi包bao線xian作zuo為wei繞rao組zu,反fan而er會hui增zeng加jia銅tong損sun,延yan緩huan銅tong損sun的de下xia降jiang趨qu勢shi。說shuo不bu定ding在zai設she計ji選xuan定ding的de工gong作zuo頻pin率lv下xia,還hai有you可ke能neng出chu現xian銅tong損sun等deng於yu鐵tie損sun的de情qing況kuang。根gen據ju有you的de資zi料liao介jie紹shao,中zhong小xiao功gong率lv高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de工gong作zuo頻pin率lv在zai100kHz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(zheng)因(yin)為(wei)鐵(tie)損(sun)是(shi)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)損(sun)耗(hao)的(de)主(zhu)要(yao)部(bu)分(fen),因(yin)此(ci)根(gen)據(ju)鐵(tie)損(sun)選(xuan)擇(ze)磁(ci)芯(xin)材(cai)料(liao)是(shi)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)內(nei)容(rong)。鐵(tie)損(sun)也(ye)成(cheng)為(wei)評(ping)價(jia)軟(ruan)磁(ci)芯(xin)材(cai)料(liao)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)參(can)數(shu)。鐵(tie)損(sun)與(yu)磁(ci)芯(xin)的(de)工(gong)作(zuo)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)有(you)關(guan),在(zai)介(jie)紹(shao)軟(ruan)磁(ci)磁(ci)芯(xin)材(cai)料(liao)鐵(tie)損(sun)時(shi),必(bi)須(xu)說(shuo)明(ming)在(zai)什(shen)麼(me)工(gong)作(zuo)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)下(xia)和(he)在(zai)什(shen)麼(me)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)下(xia)損(sun)耗(hao)。用(yong)符(fu)號(hao)表(biao)示(shi)時(shi),也(ye)必(bi)須(xu)標(biao)明(ming)PB/f〔式中工作磁通密度B的單位是T(特斯拉),工作頻率f的單位是Hz(赫芝)〕。例如,P0.5/400表示工作磁通密度為0.5T,工作頻率為400Hz時的損耗。又例如,P0.1/100k表示工作磁通密度為0.1T,工作頻率為100kHz時(shi)的(de)損(sun)耗(hao)。鐵(tie)損(sun)還(hai)與(yu)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)有(you)關(guan),在(zai)介(jie)紹(shao)軟(ruan)磁(ci)磁(ci)芯(xin)材(cai)料(liao)鐵(tie)損(sun)時(shi),必(bi)須(xu)指(zhi)明(ming)它(ta)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du),特(te)別(bie)是(shi)軟(ruan)磁(ci)鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao),對(dui)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)比(bi)較(jiao)敏(min)感(gan),在(zai)產(chan)品(pin)說(shuo)明(ming)書(shu)中(zhong)都(dou)要(yao)列(lie)出(chu)25℃至100℃的鐵損。
ruancicailiaodebaohecitongmidubingbuwanquandaibiaoshiyongdegongzuocitongmidudeshangxian,changchangshitiesunxianzhilegongzuocitongmidudeshangxian。suoyi,zaixindedianyuanbianyaqiyongruancitieyangticailiaofenleibiaozhunzhong,bayunxudegongzuocitongmiduhegongzuopinlvchengjiB×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。新的分類標準根據性能因子把軟磁鐵氧體材料分為PW1,PW2,PW3,PW4,PW5等5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 ≤300kW/m(300mW/cm3),b級≤150kW/m3(150mW/cm3)。***TDK公司生產的PC44型軟磁鐵氧體材料達到PW3a 級標準,達不到PW3b級標準。
“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,沒指明是選哪一類軟磁鐵氧體材料,也沒說明損耗對應的工作磁通密度。讀者隻好去猜: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。請介紹一下是哪家公司哪種型號產品,以便讀者也去購買。
在某一段工作頻率下,高頻電源變壓器的繞組損耗(銅損)與鐵損相接近時,例如,銅損/鐵損=100%~25%範fan圍wei內nei,銅tong損sun也ye不bu能neng忽hu視shi,也ye應ying當dang考kao慮lv采cai取qu措cuo施shi來lai減jian少shao銅tong損sun。由you於yu原yuan繞rao組zu和he副fu繞rao組zu承cheng擔dan的de功gong率lv相xiang近jin,往wang往wang在zai設she計ji中zhong取qu原yuan繞rao組zu的de銅tong損sun等deng於yu副fu繞rao組zu的de銅tong損sun,以yi便bian簡jian化hua設she計ji計ji算suan過guo程cheng,這zhe並bing不bu象xiang“辨析”一文中所說的那樣:“隻是工頻變壓器設計的一種經驗規則,”對(dui)一(yi)定(ding)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)下(xia)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)也(ye)適(shi)用(yong)。不(bu)能(neng)隻(zhi)強(qiang)調(tiao)依(yi)靠(kao)溫(wen)升(sheng)來(lai)設(she)計(ji)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi),由(you)於(yu)熱(re)阻(zu)不(bu)容(rong)易(yi)準(zhun)確(que)確(que)定(ding),設(she)計(ji)計(ji)算(suan)相(xiang)當(dang)麻(ma)煩(fan)。因(yin)此(ci),為(wei)了(le)簡(jian)化(hua)計(ji)算(suan),有(you)時(shi)根(gen)據(ju)經(jing)驗(yan)預(yu)先(xian)推(tui)薦(jian)一(yi)些(xie)原(yuan)則(ze)和(he)數(shu)據(ju)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)。同(tong)樣(yang),為(wei)了(le)簡(jian)化(hua)計(ji)算(suan),對(dui)不(bu)同(tong)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv),不(bu)同(tong)功(gong)率(lv)的(de)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)推(tui)薦(jian)不(bu)同(tong)的(de)繞(rao)組(zu)電(dian)流(liu)密(mi)度(du),也(ye)是(shi)必(bi)要(yao)的(de),但(dan)不(bu)限(xian)於(yu)某(mou)一(yi)個(ge)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)值(zhi),例(li)如(ru),2A/mm2~3A/mm2。應當看到:實現高頻電源變壓器設計要求的方法並不限於一種,應當允許進行多種多樣的探索。“你走你的陽關道,我走我的獨木橋”。為什麼一定要按你指定的道路走,才不是“錯誤概念”呢?
2.4 降低成本
降jiang低di成cheng本ben是shi高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de一yi個ge主zhu要yao設she計ji要yao求qiu,有you時shi甚shen至zhi是shi決jue定ding性xing的de要yao求qiu。高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi作zuo為wei一yi種zhong產chan品pin,和he其qi他ta商shang品pin一yi樣yang,都dou麵mian臨lin著zhe市shi場chang競jing爭zheng。競jing爭zheng的de內nei容rong包bao括kuo性xing能neng和he成cheng本ben兩liang個ge方fang麵mian,缺que一yi不bu可ke。不bu注zhu意yi降jiang低di成cheng本ben,往wang往wang會hui在zai競jing爭zheng中zhong被bei淘tao汰tai。
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高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de成cheng本ben包bao括kuo材cai料liao成cheng本ben,製zhi造zao成cheng本ben和he管guan理li成cheng本ben。設she計ji是shi高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi降jiang低di成cheng本ben的de主zhu要yao手shou段duan。高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi所suo用yong的de材cai料liao和he零ling部bu件jian的de貴gui賤jian和he數shu量liang的de多duo少shao?是shi否fou方fang便bian采cai購gou?是shi否fou要yao備bei有you多duo少shao庫ku存cun量liang?磁ci芯xin,線xian圈quan和he總zong體ti結jie構gou的de加jia工gong和he裝zhuang配pei工gong藝yi複fu雜za還hai是shi簡jian單dan?需xu要yao人ren工gong占zhan的de比bi例li多duo大da(實現生產過程的機械化和自動化,可以減少人工工時,更能保證產品的一致性和質量)?是否需要工模具?質量控製中需要檢測的工序和參數:哪些參數要在加工過程中檢測?哪些參數要在出廠試驗中檢測(出廠試驗的參數應選擇能決定性能的關鍵參數,數量不要多,以便能即時判斷產品質量。)?哪na些xie參can數shu要yao在zai型xing式shi試shi驗yan中zhong檢jian測ce?要yao用yong什shen麼me檢jian測ce儀yi器qi和he設she備bei,價jia格ge如ru何he?等deng等deng,都dou是shi由you設she計ji來lai決jue定ding的de。因yin此ci,高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de設she計ji者zhe除chu了le要yao了le解jie高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de理li論lun和he設she計ji方fang法fa而er外wai,還hai要yao了le解jie各ge種zhong軟ruan磁ci材cai料liao和he磁ci芯xin的de性xing能neng和he價jia格ge,各ge種zhong電dian磁ci線xian的de性xing能neng和he價jia格ge,各ge種zhong絕jue緣yuan材cai料liao的de性xing能neng和he價jia格ge;還要了解磁芯加工熱處理工藝,線圈繞製和絕緣處理工藝及變壓器組裝工藝;還要了解實現質量控製的檢測參數和儀器設備;還(hai)要(yao)了(le)解(jie)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)的(de)基(ji)本(ben)知(zhi)識(shi)以(yi)及(ji)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)市(shi)場(chang)動(dong)態(tai)等(deng)等(deng)。隻(zhi)有(you)知(zhi)識(shi)全(quan)麵(mian)的(de)設(she)計(ji)者(zhe),才(cai)能(neng)設(she)計(ji)出(chu)性(xing)能(neng)好(hao),成(cheng)本(ben)低(di)的(de)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)產(chan)品(pin)。
降低成本是促進高頻電源變壓器技術發展的一種推動力。為什麼輕、薄、短、小xiao成cheng為wei高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de發fa展zhan方fang向xiang?原yuan因yin之zhi一yi是shi這zhe樣yang既ji能neng降jiang低di材cai料liao成cheng本ben,又you能neng降jiang低di製zhi造zao成cheng本ben。提ti高gao工gong作zuo頻pin率lv,可ke以yi使shi高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de重zhong量liang和he體ti積ji下xia降jiang。但dan是shi,要yao克ke服fu高gao頻pin帶dai來lai的de負fu麵mian影ying響xiang,必bi須xu采cai用yong新xin的de軟ruan磁ci材cai料liao和he導dao電dian材cai料liao並bing增zeng加jia抑yi製zhi高gao頻pin電dian磁ci幹gan擾rao的de措cuo施shi,因yin此ci,對dui具ju體ti使shi用yong條tiao件jian下xia的de高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi究jiu竟jing選xuan用yong多duo高gao的de工gong作zuo頻pin率lv?要yao在zai綜zong合he考kao慮lv性xing能neng和he總zong體ti成cheng本ben後hou決jue定ding。提ti高gao效xiao率lv,降jiang低di損sun耗hao發fa生sheng的de熱re量liang,可ke以yi減jian少shao高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi散san熱re的de表biao麵mian積ji,從cong而er使shi體ti積ji和he重zhong量liang下xia降jiang。但dan是shi,降jiang低di損sun耗hao必bi須xu采cai用yong新xin材cai料liao和he新xin工gong藝yi。因yin此ci,對dui具ju體ti使shi用yong條tiao件jian下xia的de高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi究jiu竟jing達da到dao多duo高gao的de效xiao率lv?也ye要yao在zai綜zong合he考kao慮lv性xing能neng和he總zong體ti成cheng本ben後hou決jue定ding。
3 高頻電源變壓器的設計程序
高頻電源變壓器的設計程序,包括磁芯材料,磁芯結構,磁芯參數,線圈參數,組裝結構和溫升校核等內容。下麵分別進行討論。
3.1 磁芯材料
根gen據ju高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de設she計ji要yao求qiu,選xuan擇ze軟ruan磁ci材cai料liao本ben來lai應ying當dang是shi設she計ji程cheng序xu的de第di一yi項xiang。但dan是shi,現xian在zai一yi般ban都dou認ren為wei高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi應ying當dang選xuan擇ze軟ruan磁ci鐵tie氧yang體ti,是shi自zi然ran而er然ran的de事shi情qing。許xu多duo有you關guan高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de論lun文wen,專zhuan著zhu和he教jiao材cai,隻zhi針zhen對dui軟ruan磁ci鐵tie氧yang體ti進jin行xing討tao論lun,而er對dui其qi他ta軟ruan磁ci材cai料liao有you時shi說shuo明ming一yi下xia,有you時shi隻zhi字zi不bu提ti。而er且qie究jiu竟jing選xuan擇ze哪na一yi類lei軟ruan磁ci鐵tie氧yang體ti,也ye不bu加jia以yi說shuo明ming,好hao象xiang大da家jia都dou知zhi道dao。《電源技術應用》2003年第6期中的兩篇文章就是一例。
和任何軟磁磁芯材料一樣,軟磁鐵氧體有自己的優缺點。軟磁鐵氧體的優點是電阻率高、交jiao流liu渦wo流liu損sun耗hao小xiao,價jia格ge便bian宜yi,易yi加jia工gong成cheng各ge種zhong形xing狀zhuang的de磁ci芯xin。缺que點dian是shi工gong作zuo磁ci通tong密mi度du低di,磁ci導dao率lv不bu高gao,磁ci致zhi伸shen縮suo大da,對dui溫wen度du變bian化hua比bi較jiao敏min感gan。因yin此ci,有you些xie高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi並bing不bu適shi合he選xuan擇ze軟ruan磁ci鐵tie氧yang體ti。例li如ru,工gong作zuo頻pin率lv比bi較jiao低di(50kHz以下),功(gong)率(lv)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi),如(ru)果(guo)選(xuan)擇(ze)軟(ruan)磁(ci)鐵(tie)氧(yang)體(ti),由(you)於(yu)工(gong)作(zuo)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)低(di),用(yong)材(cai)料(liao)多(duo),磁(ci)芯(xin)體(ti)積(ji)大(da),加(jia)工(gong)困(kun)難(nan),易(yi)碎(sui),成(cheng)品(pin)率(lv)不(bu)高(gao),顯(xian)不(bu)出(chu)價(jia)格(ge)便(bian)宜(yi)的(de)優(you)勢(shi)。又(you)例(li)如(ru),工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)高(gao)(500kHz以上),功率比較小的高頻電源變壓器,磁芯重量和體積本來都小,如果選擇軟磁鐵氧體,必須用PW4、PW5類lei材cai料liao,價jia格ge也ye不bu便bian宜yi,與yu其qi他ta軟ruan磁ci材cai料liao相xiang比bi,磁ci芯xin價jia格ge基ji本ben相xiang當dang,有you時shi反fan而er由you於yu體ti積ji大da,而er處chu於yu不bu利li地di位wei。即ji使shi在zai適shi合he於yu軟ruan磁ci鐵tie氧yang體ti的de工gong作zuo頻pin率lv範fan圍wei內nei,也ye要yao對dui選xuan擇ze哪na一yi類lei軟ruan磁ci鐵tie氧yang體ti更geng能neng全quan麵mian滿man足zu高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de設she計ji要yao求qiu,進jin行xing認ren真zhen考kao慮lv,才cai可ke以yi使shi設she計ji出chu來lai的de高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi達da到dao比bi較jiao理li想xiang的de性xing能neng價jia格ge比bi。
3.2 磁芯結構
高頻電源變壓器設計中選擇磁芯結構時考慮的因素有:降低漏磁和漏感,增加線圈散熱麵積,有利於屏蔽,線圈繞線容易,裝配接線方便等。
loucihelouganyucixinjiegouyouzhijieguanxi。ruguocixinbuxuyaoqixi,zejinkenengcaiyongfengbidehuanxinghefangkuangxingjiegoucixin,tebieshigongzuopinlvgaodedianyuanbianyaqi,yinwei,youyidianlougan,jiurongyichanshengbijiaodadelouzukang。fengbicixindecitongjibenshangjizhongzaicixinlimian,loucixiao。tongshi,bulunwaijieganraocichangcongnagefangxiangqinru,douzaicixinzhongfenweilianggefangxiangtongguo,chanshengdeganraohuxiangdixiao。danshi,fengbicixinraoxiankunnan,qiehuanxingcixinsanreyaotongguoxianquan,erqieneicengyinchuxianyeyaochuanguoxianquanyinchu,gubixujiaqiangjueyuan。bufengbicixinraoxianrongyi,cixinsanremianda,kezhijiesanre,yinchuxianyerongyi。jianyizhuangxianquandecilubufenweiyuanzhuxingjiemian,jianshaopingjunzachang,jiangdisunhao。aipangyuanzhuxingcixindeloucihelouganbishougaoyuanzhuxingcixinda,yigeyuanyinshipang,yuanzhuxingda,loucifushemianda;另(ling)一(yi)個(ge)原(yuan)因(yin)是(shi)矮(ai),上(shang)下(xia)兩(liang)磁(ci)軛(e)距(ju)離(li)近(jin),容(rong)易(yi)形(xing)成(cheng)漏(lou)磁(ci)通(tong)的(de)路(lu)徑(jing)。不(bu)封(feng)閉(bi)磁(ci)芯(xin)中(zhong)的(de)氣(qi)隙(xi)大(da)小(xiao)和(he)位(wei)置(zhi)與(yu)漏(lou)磁(ci)和(he)漏(lou)感(gan)有(you)密(mi)切(qie)關(guan)係(xi)。在(zai)保(bao)證(zheng)完(wan)成(cheng)功(gong)能(neng)所(suo)需(xu)的(de)氣(qi)隙(xi)條(tiao)件(jian)下(xia),盡(jin)可(ke)能(neng)減(jian)少(shao)氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)。因(yin)為(wei),氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)增(zeng)大(da),不(bu)但(dan)增(zeng)加(jia)漏(lou)磁(ci)和(he)漏(lou)感(gan),還(hai)減(jian)少(shao)等(deng)值(zhi)磁(ci)導(dao)率(lv),增(zeng)加(jia)激(ji)磁(ci)功(gong)率(lv),對(dui)高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)工(gong)作(zuo)不(bu)利(li)。另(ling)外(wai),氣(qi)隙(xi)的(de)位(wei)置(zhi)最(zui)好(hao)處(chu)於(yu)線(xian)圈(quan)的(de)中(zhong)間(jian)部(bu)位(wei),可(ke)以(yi)起(qi)到(dao)減(jian)少(shao)氣(qi)隙(xi)漏(lou)磁(ci)通(tong)的(de)作(zuo)用(yong)。
窗(chuang)口(kou)麵(mian)積(ji)的(de)大(da)小(xiao)與(yu)線(xian)圈(quan)發(fa)熱(re)損(sun)耗(hao)和(he)散(san)熱(re)麵(mian)積(ji)有(you)關(guan)。窗(chuang)口(kou)麵(mian)積(ji)大(da),繞(rao)的(de)電(dian)磁(ci)線(xian)截(jie)麵(mian)大(da),電(dian)阻(zu)小(xiao),損(sun)耗(hao)小(xiao),發(fa)熱(re)小(xiao)。同(tong)時(shi),線(xian)圈(quan)外(wai)形(xing)尺(chi)寸(cun)大(da),散(san)熱(re)麵(mian)積(ji)也(ye)大(da)。 “辨析”yiwenzhongtichuchuangkoumianjiliyongwenti,bunengcaiquwanquankendinghewanquanfoudingdetaidu。yibanzailiuzugongyixuyaodechuangkoumianjiyihou,xiwangjinkenengbachuangkoumianjiraoman。ruguobunengchongfenliyongchuangkoumianji,jianghuizaochengcixinchicunhebianyaqiwaixingchicunbubiyaodezengda,youkenengyaozengjiacailiaochengben。yinci,zaigaopindianyuanbianyaqicixinjiegoushejizhong,duichuangkoumianjidedaxiao,yaozonghekaolvgezhongyinsuhoulaijueding。“辨析”一yi文wen中zhong關guan於yu填tian滿man磁ci芯xin窗chuang口kou主zhu要yao是shi受shou工gong頻pin磁ci性xing元yuan件jian設she計ji的de影ying響xiang的de理li由you並bing不bu成cheng立li。工gong頻pin變bian壓ya器qi的de銅tong損sun比bi鐵tie損sun大da,為wei了le增zeng加jia線xian圈quan散san熱re麵mian積ji,磁ci芯xin與yu線xian圈quan之zhi間jian留liu有you足zu夠gou的de氣qi隙xi,有you時shi原yuan繞rao組zu和he副fu繞rao組zu之zhi間jian也ye留liu有you氣qi隙xi。而er不bu是shi“強調鐵芯和繞組的整體性,因而不希望鐵芯與繞組中間有氣隙”。也不是“設計成繞組填滿整個窗口,從而保證其機械穩定性”。線(xian)圈(quan)和(he)磁(ci)芯(xin)既(ji)然(ran)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)整(zheng)體(ti),必(bi)須(xu)分(fen)別(bie)用(yong)夾(jia)件(jian)固(gu)緊(jin),才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)各(ge)自(zi)的(de)機(ji)械(xie)穩(wen)定(ding)性(xing)。同(tong)時(shi),為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)足(zu)夠(gou)的(de)絕(jue)緣(yuan)距(ju)離(li),線(xian)圈(quan)兩(liang)端(duan)和(he)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)都(dou)必(bi)須(xu)留(liu)有(you)氣(qi)隙(xi),不(bu)可(ke)能(neng)用(yong)繞(rao)組(zu)填(tian)滿(man)整(zheng)個(ge)窗(chuang)口(kou)。
為wei了le防fang止zhi高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi從cong裏li向xiang外wai和he從cong外wai向xiang裏li的de電dian磁ci幹gan擾rao,有you些xie磁ci芯xin結jie構gou在zai窗chuang口kou外wai麵mian有you封feng閉bi和he半ban封feng閉bi的de外wai殼ke。封feng閉bi外wai殼ke屏ping蔽bi電dian磁ci幹gan擾rao作zuo用yong好hao,但dan散san熱re和he接jie線xian不bu方fang便bian,必bi須xu留liu有you接jie線xian孔kong和he出chu氣qi孔kong。半ban封feng閉bi外wai殼ke,封feng閉bi的de地di方fang起qi屏ping蔽bi電dian磁ci幹gan擾rao作zuo用yong,不bu封feng閉bi的de地di方fang用yong於yu接jie線xian和he散san熱re。窗chuang口kou完wan全quan開kai放fang,接jie線xian和he散san熱re方fang便bian,屏ping蔽bi電dian磁ci幹gan擾rao作zuo用yong差cha。
3.3 磁芯參數
高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)磁(ci)芯(xin)參(can)數(shu)設(she)計(ji)中(zhong),要(yao)特(te)別(bie)注(zhu)意(yi)工(gong)作(zuo)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)不(bu)隻(zhi)是(shi)受(shou)磁(ci)化(hua)曲(qu)線(xian)限(xian)製(zhi),還(hai)要(yao)受(shou)損(sun)耗(hao)的(de)限(xian)製(zhi),同(tong)時(shi)還(hai)與(yu)功(gong)率(lv)傳(chuan)送(song)的(de)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)有(you)關(guan)。
對變壓器功率傳送方式的磁通單方向變化工作模式,ΔB=Bm-Br,jishoubaohecitongmiduxianzhi,yougengzhuyaodishishousunhaoxianzhi。danshidanfangxiangbianhuadegaopindianyuanbianyaqigongzuoshi,yanjubucizhihuixianlaihuibianhua,cixinsunhaobishuangfangxiangbianhuayandadecizhihuixianlaihuibianhuaxiao,zhiyoutade30%~40%。而材料測試時是按正弦波雙向激磁條件下變化的ΔB為2Bm進行的。因此,Bm可以取材料測試損耗值時,選取的B值高一倍以上。Br受材料磁滯回線上的Br限製,可以用開氣隙的辦法來降低Br,以增大磁通密度變化值ΔB。雖然開氣隙後,激磁電流有所增加,但增大ΔB後可以減少磁芯體積,還是值得的。對變壓器功率傳送方式磁通雙方向變化工作模式,ΔB=2Bm,工作的磁滯回線包圍的麵積比局部回線大得多,損耗也大得多,Bm主zhu要yao受shou損sun耗hao限xian製zhi,在zai雙shuang方fang向xiang變bian化hua工gong作zuo模mo式shi中zhong,還hai要yao注zhu意yi由you於yu各ge種zhong原yuan因yin造zao成cheng激ji磁ci的de正zheng負fu變bian化hua的de伏fu秒miao麵mian積ji不bu相xiang等deng,而er出chu現xian直zhi流liu偏pian磁ci問wen題ti。可ke以yi在zai磁ci芯xin磁ci路lu中zhong加jia一yi個ge小xiao氣qi隙xi,或huo者zhe在zai電dian路lu設she計ji時shi加jia隔ge直zhi流liu電dian容rong,或huo者zhe采cai用yong電dian流liu型xing控kong製zhi來lai解jie決jue。
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對電感器功率傳送方式,磁導率是有氣隙後的等值磁導率,一般都比磁化曲線測出的磁導率小。可以在確定磁芯結構後,直接測試它。“設計要點”一文中的高頻電源變壓器采用電感器功率傳送方式。不知道為什麼不提選用的磁導率,而提BAC或者Bm?也不提BAC或Bm與損耗的關係?
3.4 線圈參數
高頻電源變壓器設計的線圈參數包括:匝數,導線截麵(直徑),導線形式,繞組排列和絕緣安排。
原繞組匝數根據外加激磁電壓或者原繞組激磁電感(儲存能量)來決定,匝數不能過多,也不能過少。如果匝數過多,會增加漏感和繞線工時;如果匝數過少,在外加激磁電壓比較高時,有可能使匝間電壓降和層間電壓降增大,而必須加強絕緣。
furaozuzashuyoushuchudianyajueding。gaopindianyuanbianyaqizhuyaoyongyugaopinkaiguandianyuan。kaiguandianyuankeyiduishuchudianyajinxingtiaozheng,tiaozhengshangxianshouyunxudekaiguanzhankongbixianzhi。zaicongyaoqiudefuzaidianyajisuanbianyaqishuchudianyashi,yingkaolvkaiguanzhankongbi,chuanlianerjiguanyajianghebianyaqideneizukangyajiang。
導線截麵(直徑)決定於繞組的電流密度。繞組損耗(銅損)占總損耗比例比較大時,推薦電流密度取2~4A/mm2,銅損占總損耗比例比較小時,推薦電流密度取8~12A/mm2,但是,要經過變壓器溫升校核後進行必要的調整。還要注意的是導線截麵(直徑)dedaxiaohaiyulouganyouguan。zaitongyangzashuxia,daoxianjiemianzhijingzengjia,neicengpailiedezashujianshao,cengshuzengjia。erloucichangfenbukaojincixindeneicengda,waicengxiao,yucixinjulipingfangchengfanbilidishuaijian。zheyang,loucitongdadeneicengjiaoliandezashujianshaocongershilouganxiajiang。
“設計要點”一文中提出的繞組排列形式,是一般用的繞組排列方式:原繞組靠近磁芯,副繞組和反饋繞組逐漸向外排列。這種繞組排列形式並不理想。下麵推薦兩種繞組排列形式:
1)如果原繞組電壓高(例如220V),副繞組電壓低,可以采用副繞組靠近磁芯,接著繞反饋繞組,原繞組在最外層的繞組排列形式,這樣有利於原繞組對磁芯的絕緣安排;
2)ruguoyaozengjiayuanhefuraozuzhijianouhe,keyicaiyongyibanyuanraozukaojincixin,jiezheraofankuiraozuhefuraozu,zuiwaicengzairaoyibanyuanraozuderaozupailiexingshi,zheyangyouliyujianshaolougan。
絕jue緣yuan安an排pai首shou先xian要yao注zhu意yi使shi用yong的de電dian磁ci線xian和he絕jue緣yuan件jian的de絕jue緣yuan材cai料liao等deng級ji,要yao與yu磁ci芯xin和he繞rao組zu允yun許xu的de工gong作zuo溫wen度du相xiang匹pi配pei。等deng級ji低di,滿man足zu不bu了le耐nai熱re要yao求qiu,等deng級ji過guo高gao,會hui增zeng加jia不bu必bi要yao的de材cai料liao成cheng本ben。其qi次ci,對dui在zai圓yuan柱zhu形xing磁ci路lu上shang繞rao線xian的de線xian圈quan,最zui好hao采cai用yong線xian圈quan骨gu架jia,既ji可ke以yi保bao證zheng絕jue緣yuan,又you可ke以yi簡jian化hua繞rao線xian工gong藝yi。還hai有you,線xian圈quan最zui外wai層ceng和he最zui裏li層ceng,高gao壓ya和he低di壓ya繞rao組zu之zhi間jian都dou要yao加jia強qiang絕jue緣yuan。如ru果guo一yi般ban絕jue緣yuan隻zhi墊dian一yi層ceng絕jue緣yuan薄bo膜mo,加jia強qiang絕jue緣yuan應ying墊dian2~3層絕緣薄膜。
3.5 組裝結構
高頻電源變壓器組裝結構分為臥式和立式兩種。如果選用平麵磁芯、片式磁芯和薄膜磁芯,都采用臥式組裝結構,上下表麵比較大,有利於散熱
或(huo)者(zhe)附(fu)加(jia)散(san)熱(re)器(qi),高(gao)度(du)低(di),有(you)利(li)於(yu)安(an)裝(zhuang)在(zai)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)。組(zu)裝(zhuang)結(jie)構(gou)中(zhong)采(cai)用(yong)的(de)夾(jia)件(jian)和(he)接(jie)線(xian)端(duan)子(zi)等(deng)盡(jin)量(liang)采(cai)用(yong)標(biao)準(zhun)件(jian),以(yi)便(bian)於(yu)外(wai)協(xie)加(jia)工(gong),降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)。
3.6 溫升校核
wenshengxiaohekeyitongguojisuanheyangpinceshilaijinxing。yibantongguoyangpinshiyanjinxingwenshenghesuandebijiaoduoyixie。ruguoyangpinshiyanwenshengbuchaoguoyunxuwensheng,keyitongguo。danshishiyanwenshengdiyuyunxuwensheng15℃以yi上shang,要yao對dui繞rao組zu的de電dian流liu密mi度du和he導dao線xian截jie麵mian進jin行xing調tiao整zheng,適shi當dang增zeng加jia電dian流liu密mi度du和he減jian少shao導dao線xian截jie麵mian。如ru果guo樣yang品pin試shi驗yan溫wen升sheng超chao過guo允yun許xu溫wen升sheng,則ze要yao對dui繞rao組zu的de電dian流liu密mi度du和he導dao線xian截jie麵mian進jin行xing調tiao整zheng,適shi當dang減jian少shao電dian流liu密mi度du和he增zeng加jia導dao線xian截jie麵mian。如ru果guo增zeng加jia導dao線xian截jie麵mian,窗chuang口kou繞rao不bu下xia,要yao增zeng加jia磁ci芯xin尺chi寸cun。如ru果guo樣yang品pin試shi驗yan磁ci芯xin溫wen升sheng超chao過guo允yun許xu溫wen升sheng,則ze要yao增zeng加jia磁ci芯xin的de散san熱re麵mian積ji,加jia大da磁ci芯xin。
4 結語
高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi隨sui著zhe工gong作zuo頻pin率lv的de提ti高gao,設she計ji不bu斷duan發fa生sheng變bian化hua,不bu斷duan出chu現xian新xin的de軟ruan磁ci材cai料liao,新xin的de磁ci芯xin結jie構gou,新xin的de導dao線xian材cai料liao和he絕jue緣yuan材cai料liao,新xin的de線xian圈quan結jie構gou和he組zu裝zhuang結jie構gou等deng等deng,不bu斷duan出chu現xian新xin的de設she計ji方fang法fa,就jiu象xiang登deng山shan一yi樣yang,不bu斷duan攀pan上shang新xin的de台tai階jie。
登(deng)山(shan)要(yao)有(you)目(mu)標(biao)。登(deng)山(shan)的(de)目(mu)標(biao)是(shi)攀(pan)上(shang)頂(ding)峰(feng)。失(shi)去(qu)目(mu)標(biao),登(deng)山(shan)會(hui)迷(mi)路(lu)。高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)也(ye)有(you)目(mu)標(biao),設(she)計(ji)的(de)目(mu)標(biao)是(shi)實(shi)現(xian)設(she)計(ji)原(yuan)則(ze),在(zai)具(ju)體(ti)使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)下(xia)完(wan)成(cheng)具(ju)體(ti)的(de)功(gong)能(neng)中(zhong)追(zhui)求(qiu)性(xing)能(neng)價(jia)格(ge)比(bi)最(zui)好(hao)。失(shi)去(qu)目(mu)標(biao),高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)也(ye)會(hui)誤(wu)入(ru)歧(qi)途(tu)。
登deng山shan的de道dao路lu不bu隻zhi一yi條tiao。不bu管guan是shi從cong東dong西xi南nan北bei哪na條tiao道dao路lu攀pan登deng,隻zhi要yao能neng攀pan上shang頂ding峰feng,則ze該gai條tiao道dao路lu就jiu是shi可ke行xing的de。同tong樣yang,高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de設she計ji方fang法fa也ye不bu隻zhi一yi種zhong。不bu管guan采cai用yong哪na一yi種zhong設she計ji方fang法fa,隻zhi要yao能neng實shi現xian設she計ji原yuan則ze,則ze該gai種zhong設she計ji方fang法fa就jiu不bu能neng說shuo是shi概gai念nian錯cuo誤wu的de。
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