一、低頻變壓器
低頻變壓器用來(lái)傳播信號(hào)電壓和信號(hào)功率，還可實(shí)現(xiàn)電路之間的阻抗匹配，對(duì)直流電具有隔離作用。高頻變壓器與低頻變壓器原理上沒(méi)區(qū)別。但由于高頻和低頻的頻率不同，變壓器所用的鐵芯不同。低頻變壓器一般用高導(dǎo)磁率的硅鋼片，高頻變壓器則用高頻鐵氧體磁芯。
工作原理
舌口32 mm、厚34 mm、寬96 mm，功率使用要多粗的線，舌口是指，ei型變壓器鐵芯截面積是指e片中間那一橫（插入satons變壓器骨架中間方口里的）的寬度即鐵芯舌寬與插入變壓器骨架方口里所有e片的總厚度即疊厚的乘積簡(jiǎn)單的就是指變壓器骨架中間方口的面積，變壓器鐵芯截面積是指線圈所套著的部分：舌寬×疊厚=截面積，單位：cm2。
種計(jì)算方法
(1)變壓器矽鋼片截面：3.2 cm*3.4cm*0.9=9.792cm2
(2)根據(jù)矽鋼片截面計(jì)算變壓器功率：p=s/k^2=（9.79/1.25）^2=61.34瓦（取60瓦）
(3)根據(jù)截面計(jì)算線圈每伏幾匝：w=4.5*105/bms=4.5*105/（10000*9.79）=4.6匝/伏
(4)初級(jí)線圈匝數(shù)：220*4.6=1012匝
(5)初級(jí)線圈電流：60w/220v=0.273a
(6)初級(jí)線圈線徑：d=0.715 =0.37（mm）
(7)次級(jí)線圈匝數(shù)：2*（51*4.6*1.03）=2*242（匝）（1.03是降壓系素，雙級(jí)51v=2*242匝）
(8)次級(jí)線圈電流：60w/（2*51v）=0.59a
(9)次級(jí)線徑：d=0.715 =0.55（mm）
第二種計(jì)算方法
e形鐵芯以中間舌為計(jì)算舌寬的。計(jì)算公式：輸出功率：p2=ui
考慮到變壓器的損耗，初級(jí)功率：p1=p2/η（其中η=0.7～0.9，一般功率大的取大值）
每伏匝數(shù)計(jì)算公式：n（每伏匝數(shù)）=4.5×105/b×s（b=硅鋼片導(dǎo)磁率，一般在8000～12000高斯，好的硅鋼片選大值，反之取小值。s=鐵芯舌的面積，單位是cm2）如硅鋼片質(zhì)量一般可選取10000高斯，那么可簡(jiǎn)化為：
n=45/s
計(jì)算次級(jí)繞組圈數(shù)時(shí)，考慮變壓器漏感和導(dǎo)線銅損，須增加5% 繞組余量。初級(jí)不用加余量。
由電流求線徑：i=p/u （i=a，p=w，u=v）
以線徑每平方毫米≈2.5～2.6a選取。
第三種計(jì)算方法
首先要說(shuō)明的是變壓器的截面積是線圈所套住位置的截面積。如果你的鐵心面積（線圈所套住位置）為32*34=1088 mm2=10.88 cm2
小型變壓器的簡(jiǎn)易計(jì)算：
(1)求每伏匝數(shù)
每伏匝數(shù)=55/鐵心截面
例如，你的鐵心截面=3.5╳1.6=5.6平方厘米
故，每伏匝數(shù)=55/5.6=9.8匝
(2)求線圈匝數(shù)
初級(jí)線圈 n1=220╳9.8=2156匝
次級(jí)線圈 n2=8╳9.8╳1.05=82.32，可取為82匝
次級(jí)線圈匝數(shù)計(jì)算中的1.05是考慮有負(fù)荷時(shí)的壓降
(3)求導(dǎo)線直徑
你未說(shuō)明你要求輸出多少伏的電流是多少安？這里我假定為8v，電流為2安。
變壓器的輸出容量=8╳2=16伏安
變壓器的輸入容量=變壓器的輸出容量/0.8=20伏安
初級(jí)線圈電流i1=20/220=0.09安
導(dǎo)線直徑 d=0.8√i
初級(jí)線圈導(dǎo)線直徑 d1=0.8√i1=0.8√0.09=0.24毫米
次級(jí)線圈導(dǎo)線直徑 d2=0.8√i2=0.8√2=1.13毫米
要注意層間電壓絕緣，引出端絕緣問(wèn)題。
高頻變壓器用在低頻電路會(huì)有什么影響
高頻變壓器用在低頻電路中電流增大，可能燒壞變壓器。由于電感量與交流電的頻率成正比。
低頻變壓器用在高頻電路中電流減小，由于電感量與交流電的頻率成正比，不會(huì)損壞變壓器。高頻電路不能正常工作。
高頻變壓器特指開關(guān)電源變壓器，而不是工頻變壓器（50~60hz工作頻率）。開關(guān)電源變壓器通常工作頻率在20k~200k hz范圍，其電感量也極小，100微亨到1毫亨之間。
而工頻變壓器感量至少亨利（1000uh微亨=1mh毫亨；1000mh毫亨=1h亨利；）級(jí)以上。
根據(jù)阻抗原理，在同樣感量、同樣電壓的情況下，工作頻率越高其感抗越大、電流越小；頻率越低感抗越小電流變得非常大而近似短路。
其次，開關(guān)電源變壓器的磁芯也不一樣，是鐵氧體；而工頻變壓器的則是鐵硅片，很多張鐵硅片疊合而成，為的是提高工作效率，減少磁損渦流。
二、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：
1.電感
2.漏感
3.耐壓
4.絕緣電阻
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。
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：
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。
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)和恒定溫?zé)嵩囼?yàn)后應(yīng)不低于10mω（iec-65規(guī)定為不低于4 mω），測(cè)試絕緣電阻的直流電壓為500v。
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，不超過(guò)10ma。
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，采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)用中用得多的一種。
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。
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(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)器周圍環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。
對(duì)于一個(gè)符合絕緣及安全性國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的高頻變壓器，其漏感量應(yīng)為次級(jí)開路時(shí)初級(jí)電感的1%~3%。
減少漏感的措施
為了減少變壓器漏感對(duì)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(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)行磁心周圍均勻繞制。
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(jí)到次級(jí)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(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。
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)象稱為趨膚效應(yīng)。
變壓器的損耗就是兩者之和。
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(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。
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，磁芯本身截面周圍將鏈合全部磁通而構(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 /d t，每一匝的感應(yīng)電勢(shì)，既磁芯截面周邊等效一匝感應(yīng)電勢(shì)為u1/n1= dφ /d t.。
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。
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，這里的磁通密度，可能先發(fā)生飽和。
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，塑料模具相當(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(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)，可采用小直徑的導(dǎo)線（直徑應(yīng)該小于兩倍穿透深度）多股并繞或者采用扁銅線設(shè)計(jì)。
聯(lián)系我們
蘇公網(wǎng)安備 32020502000369號(hào)