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(gè)或兩個(gè)以上的線圈組成， 它們互不改變位置的裝置， 從一個(gè)或兩個(gè)以上的回路， 通過(guò)交流電力借電磁感應(yīng)作用， 轉(zhuǎn)變成電壓及電流， 對(duì)另一個(gè)或兩 個(gè)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(chǔ)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(guò)100KHz高頻變壓器：工作頻率

2、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（TRansformer）1）電子變壓器材料主要有骨架 (Bobbin,Base,Case)線材 (Copper Wire)磁

3、芯 (Ferrite Core,SI-Steel Lamination)銅箔 (Copper Foil)絕緣膠帶 (Tape)安全膠帶，也稱檔墻(Margin Tape)套管 (Tube)化學(xué)材料： 焊錫 (Solder Bar) ， 絕緣油 (Varnish) ， 膠類 (Epoxy,Glue) ， 稀釋劑 (Thinner) ， 助焊劑 (Scaling Powder) ，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(FERRITE CORE);3. 鐵粉芯(Iron Powder);4. 鐵硅

4、鋁(Kool,Mu 或 Sendust);5. 高導(dǎo)磁粉芯(High Flux);6. 鐵鎳鉬磁粉芯(Mpp Core);7. 非晶態(tài) (Amorphous) 。1)鐵磁芯(Iron Powder):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(chǔ)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， DC to DC 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(guò)顏色氏碼(Color Code) 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

5、口寸外徑，26表示26材質(zhì)，B表示同外徑不同厚度的類型。供應(yīng)商通常為 Mircometal 、嘉成、科達(dá)和可達(dá)。2) 鐵鎳鉬磁粉芯(MPP molypermalloy powder) ： 粉芯中磁損最低的一種材質(zhì)，它是由79%鎳，17%鐵，和4%的鉬配比而成，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佳選擇材料。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(dòng)線

6、圈，射頻 (RFI)濾波器，變壓器和電感 線圈等等。3) 高導(dǎo)磁粉芯(High Flux Core) ： 是由50%鎳和50 鐵合金粉而成的環(huán)狀，磁芯內(nèi)部分布?xì)庀叮?是偏置能力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(chǎng)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?jī)?chǔ)存能力高于MPP支流偏(

7、DC Bias)性能比Iron Powder更好。它是開關(guān)電源中能量?jī)?chǔ)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(qiáng)度，高磁導(dǎo)率，低損耗，體積小，抗強(qiáng)電干攏能力強(qiáng)， 頻率特性優(yōu)良和溫度穩(wěn)定高等特點(diǎn)。 常用作于 PFC， 儲(chǔ)能電感和電流互感器等等。 非晶態(tài)分為非晶卷帶(Amorphous Laminaiton) 和非晶粉末磁芯(Amorphous Powder) 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

8、)從材質(zhì)上主要分為：PHENOLIC PBT PE【LCP, PPHS PA66等等。從形式上主要分為：立式(VERTICAL) ，臥式 (HORIZONTAL)也可分為表面貼件(SMD)和插件(Lead-through or Through Hole) 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。BASE1勺作用：用于固定線圈，并對(duì)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(duì)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

9、熱固性(Thermoset)材料。特點(diǎn)： 1. 不易變形 ;2. 耐高溫及高溫焊錫 ; 強(qiáng)度較高。 缺點(diǎn)： 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，成本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;(beforehand process)2) 繞線;(winding coil)3) 理線 ( 配線 )(termianl lead wire);4) 焊錫一;(dip solder 1)5) 組合磁芯，包含點(diǎn)膠、包膠帶 ;(assembly)6) 測(cè)試一;(test 1)7) 烤膠 ;(bake glue)8) 含浸;(dip varnis

10、hed or vacuumed varnish)9) 烤凡立水 ;(bake varnish)10) 焊錫二 ;(dip solder 2)11)測(cè)試二 ;(test 2)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(duì)于具體產(chǎn)品部分流程可刪除。電子變壓器的基本原理四、電子變壓器的基本原理：簡(jiǎn)單的空載變壓器是由閉合的導(dǎo)磁體和二個(gè)繞組組成，其中一個(gè)繞組與交流電源相連 接，稱為初級(jí)繞組 Np,另一個(gè)繞組可以與負(fù)載相連接，稱為次級(jí)繞組Ns。如果初級(jí)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

11、, Io 稱為空載電流。這個(gè)電流建立了沿磁芯磁路而閉合的交變磁通，磁通同時(shí)穿過(guò)初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，在初級(jí)繞組中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)E1,次極產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)E2,則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)(ELECTRICAL CHARACTER： )A. 電感 (Inductance)B. 漏電感 (Leakage Inductance)C. 直流電阻 (DC Resistance)D.圈數(shù)比(Turn Radio)E. 耐壓 (Hi-POT)F. 絕緣阻抗(Insulation Resistance)G. 機(jī)械尺寸(Mechanical Dimension)H. 層間絕

12、緣(Layer Insulation)I. 在線測(cè)試(In Circuit Test)A：電感 L=AL*N2其中AL為磁導(dǎo)率，它決定于磁芯的磁路長(zhǎng)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(jì)繞線結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，如：有無(wú)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=p L/兀R2其中p為電導(dǎo)率，L為銅線長(zhǎng)度，兀R2銅線截面積，銅線長(zhǎng)度決定于繞組匝數(shù)及繞線 直徑。D:圈數(shù)比Turn Radio(簡(jiǎn)稱TR)變壓器的基本原理： 初次級(jí)輸入、輸出之電壓比等于初次級(jí)圈數(shù)之比。 其作用：是用于 測(cè)試?yán)@線圈數(shù)是否符合要求;測(cè)試原理：

13、初級(jí)輸入高頻正弦波信號(hào)用電表測(cè)出其電壓值， 次級(jí)測(cè)出其空載輸出電壓，兩者之電壓比即為圈數(shù)比。通常測(cè)試條件為 20KHz,1VE:耐壓HI-POT(破壞性測(cè)試)作用：用于測(cè)試變壓器的安全性、可靠性的一個(gè)項(xiàng)目。通常測(cè)試位置為初級(jí)一次級(jí)(PRI TO SEC)、初級(jí)一磁芯(SEC TO CORE)其設(shè)定的參數(shù)有電源類型：交流或直流(AC ORDC),電壓值(Voltage),漏電流(Leakage current),測(cè)試時(shí) 間 (Time) ， 通常的用交流高壓測(cè)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(cè)試。測(cè)試原理： 在測(cè)試部位間加入高壓， 通過(guò)測(cè)試其間漏電流有無(wú)超出要求。

14、 在待測(cè)部位達(dá)不到要求時(shí)可能將待測(cè)部位間絕緣部分擊穿，此時(shí)漏電流會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求; 有時(shí)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(huì)稍大于要求，這時(shí)也判定為不良。F:絕緣阻抗 Insulation resistance作用：用于測(cè)試絕緣程度的一個(gè)項(xiàng)目。測(cè)試原理：在測(cè)試部位間加入500VDC的直流電壓，測(cè)試其間的阻抗大小，通常為100MQ MINIHI-POT與IR測(cè)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(huì)造成HI-POT與IR同時(shí)不良：在某些情況下也會(huì)出現(xiàn)一種項(xiàng)目不良。G:層間絕緣Laye門nsulation作用：對(duì)于某些驅(qū)動(dòng)變壓器 (Drive Transformer)或A

15、C TO DC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(shí)，有必要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)試以保證產(chǎn)品的信賴性。測(cè)試原理： 在繞組的起始端和結(jié)尾端瞬間加入振蕩信號(hào)， 使信號(hào)的線圈中形成阻尼振蕩通過(guò)顯示屏觀察其振蕩波形; 如果線圈中發(fā)生短路， 剛波形會(huì)瞬間衰減， 而并非為阻尼振蕩。在設(shè)計(jì)上通常分別采用多槽和初級(jí)線圈分布或加層間膠帶進(jìn)行處理。H:在線測(cè)試 In Circuit Test作用：客戶為保證所用之元器件在正常使用時(shí)其動(dòng)態(tài)特性達(dá)到要求而增加此項(xiàng)測(cè)試。測(cè)試原理： 直接將變壓器裝機(jī)板， 測(cè)試其工作時(shí)輸入、 輸也特性是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（

16、 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(cuò)，使用高 科值材質(zhì)的磁芯，使用要求之磁芯。磁芯未配對(duì)，均用NO GAPf芯進(jìn)行組裝，配對(duì)使用磁芯。測(cè)試儀器設(shè)置不正確，如：頻率、測(cè)試電壓等，重新設(shè)置測(cè)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GAP®小，磨去磁芯中間部分少許。磁芯用錯(cuò)，使用略高 科值材質(zhì)的磁芯，使用要求之磁芯。測(cè)試儀器設(shè)置、操作不正確或儀器誤差，重新測(cè)試或用其它儀器重新測(cè)試。環(huán)境條件不符，如：溫、濕度等，在正常條件下測(cè)試。C:偏低線圈匝數(shù)略低于規(guī)格要求，按要

17、求增加圈數(shù)。磁芯GAP®大，磨去磁芯兩邊部分少許。磁芯腿短，組合時(shí)磁芯不密合。磁芯用錯(cuò)，使用略低 科值材質(zhì)的磁芯，使用要求之磁芯。測(cè)試儀器設(shè)置、操作不正確或儀器誤差，重新測(cè)試或用其它儀器重新測(cè)試。環(huán)境條件不符，如：溫、濕度等，在正常條件下測(cè)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(cuò)，使用略低科值材質(zhì)的磁芯，使用要求之磁芯。磁芯未配對(duì)，均用GAPE磁芯進(jìn)行組裝，配對(duì)使用磁芯。測(cè)試儀器設(shè)置不正確，如：頻率、測(cè)試電壓等，重新設(shè)置測(cè)試儀器。線圈中發(fā)生層間短路，如：多股線引線纏錯(cuò)腳位; 焊錫短路 ; 漆包膜破損短路 ; 屏蔽銅箔; 銅箔引線壓破銅箔外包膠帶而造成自身短路等等。

18、2、漏電感不良（ 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(cè)試架接觸不良，出現(xiàn)開路或點(diǎn)接觸。引出線纏錯(cuò)腳位。B:偏高測(cè)試架接觸不良，出現(xiàn)點(diǎn)接觸。繞線圈數(shù)偏多。多股線發(fā)生部分?jǐn)嗑€。測(cè)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(cè)試儀器未正確歸零。漆包線線徑偏大。相應(yīng)繞組部分線圈短路。D:極低相應(yīng)繞組發(fā)生短路。引出線纏錯(cuò)腳位。PIN 腳連焊

19、。4、圈數(shù)比不良A:極高測(cè)試方式錯(cuò)。測(cè)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(cè)試時(shí)磁芯有 GAP通常GAP對(duì)TR值有影響，TR值以NOGAP磁芯測(cè)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(cè)試架接觸不良。5、HI-POT NG（耐壓 NG）A:設(shè)計(jì)與要求不合理。B:層間膠帶層數(shù)不夠。C:未套 TEFLON TUBED: MARGIN TAP*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(cuò)。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。J. IR NG（ 絕緣阻抗 ）A:引出線PIN腳纏錯(cuò)。B:焊錫連

20、焊。C:漆包線破損。D:線圈胖，磁芯組合磨破外層TAPE和漆包膜。E: VARNISH尚未烤干。K. Layer Insulation NG（ 層間絕緣 ）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(shì)差太大，線圈無(wú)層間隔離措施，首尾線漆包膜耐壓承受不 住接觸點(diǎn)處電勢(shì)差。L. In Circuit Test NG（ 在線測(cè)試 ）也稱為PCB硼電源變壓器七、各種電子變壓器的功能簡(jiǎn)介1. 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)、VCD DVD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

21、、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)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(lái)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(jì)算是電源變壓器計(jì)算的前提和基礎(chǔ)。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(jì)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) cos()3) 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

22、率：變壓器從空載到滿載初、次級(jí)銅阻 門、r2產(chǎn)生產(chǎn)電壓降 AU1、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A U%=(U20- U2)/ U20 X 100因銅阻隨溫度增加而增大， 負(fù)載電壓減小。 嚴(yán)格來(lái)說(shuō)電壓調(diào)整率為應(yīng)在變壓器溫度平衡 時(shí)來(lái)計(jì)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(duì)于提高 變壓器的輸出功率，縮小變壓器體積有重要意義?？蛰d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 90。故 Io2=I ()O2+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(qiáng)度的取值可

23、提高， 這可縮小變壓器的體積; 或采用磁性能一般的鐵心材料， 降低成本。 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(shí)線圈工作溫度高出周圍環(huán)境溫度的部分稱為溫升A Tm;鐵心工作溫度高出周圍環(huán)境溫度的部分稱為溫升ATCQ升有最熱點(diǎn)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A TCO線圈絕緣耐熱等級(jí)所允許的額最高工作溫度- 最高環(huán)境溫度-(5- 10 ) 。 其中 (5- 10 ) 為設(shè)計(jì)余量。功率大、 線圈尺寸大的變壓器，留的溫升余量大。設(shè)計(jì)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(shí) ）功率因數(shù)（ 有必要時(shí)）空載電流（ 有必要時(shí)）空載損耗（ 有必要時(shí)）環(huán)境條件 （ 環(huán)境溫度及其他）安全性要求其他特殊要求，如體積、成本、漏磁、噪聲等音頻變壓器2. 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(duì)于音頻變壓器特別是高頻端則成為其電氣指標(biāo)的主要因素， 因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮