電子變壓器定義、作用及分類

1、一.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(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：

2、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)磁芯(Ferrite Core,SI-Steel Lamination)銅箔(

3、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)(Am

4、orphous)。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英吋外徑，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 p

5、owder)：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。MPP磁芯具有多方面優(yōu)秀的電磁特性：高電阻系數(shù)：低磁滯低渦流損耗;在高DC磁化或DC偏置條件下，電感穩(wěn)定;具有最寬的餓磁導(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的材質(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?，是偏置能力最好的一種粉末磁芯材料,磁通密

6、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ARNOLD首先開發(fā)出，用以代替鐵粉芯磁環(huán)，磁芯損耗更低，其能量儲(chǔ)存能力高于MPP，支流偏(DC Bias)性能比Iron Powder更好。它是開關(guān)電源中能量儲(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

7、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)從材質(zhì)上主要分為：PHENOLIC，PBT，PET，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 Throu

8、gh 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。BASE的作用：用于固定線圈，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的作用：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(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;

9、(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)測試一;(test 1)7)烤膠;(bake glue)8)含浸;(dip varnished or vacuumed varnish)9)烤凡立水;(bake varnish)10)焊錫二;(dip solder 2)11)測試二;(test 2)12)外觀檢查及清理;(inspection&cleaning)13)成品包裝;(packing)注意：此流程

10、為通用流程，對于具體產(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, 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E1，次極產(chǎn)生互感電動(dòng)勢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(Inductan

11、ce)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.層間絕緣(Layer Insulation)I.在線測試(In Circuit Test)A：電感L=AL*N2其中AL為磁導(dǎo)率,它決定于磁芯的ui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(jì)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。

12、C：直流電阻DCR=L/R2其中為電導(dǎo)率，L為銅線長度，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Turn Radio(簡稱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：是用于測試?yán)@線圈數(shù)是否符合要求;測試原理：初級(jí)輸入高頻正弦波信號(hào)用電表測出其電壓值，次級(jí)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：用于測試變壓器的安全性、可靠性的一個(gè)項(xiàng)目。通常測試位置為初級(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 OR D

13、C)，電壓值(Voltage)，漏電流(Leakage current)，測試時(shí)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：在測試部位間加入高壓，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(shí)可能將待測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：用于測試絕緣程度的一個(gè)項(xiàng)目。測試原理：在測試部位間加入500VDC的直流電壓，測試其間的阻抗大小，通常為100MMIN。HI-POT與

14、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(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Layer insulation作用：對于某些驅(qū)動(dòng)變壓器(Drive Transformer)或AC 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)，有必要對產(chǎn)品進(jìn)行此項(xiàng)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)尾端瞬間加入振蕩信號(hào)，使信號(hào)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(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

15、間膠帶進(jìn)行處理。H：在線測試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)測試。測試原理：直接將變壓器裝機(jī)板，測試其工作時(shí)輸入、輸也特性是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。電性能制程不良原因剖析及解決技藝(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(cuò)，使用高值材質(zhì)的磁芯，使用要求之磁芯。磁芯未配對，均用NO GAP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。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偏小，磨去磁芯

16、中間部分少許。磁芯用錯(cuò)，使用略高值材質(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，按要求增加圈數(shù)。磁芯GAP偏大，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(cuò)，使用略低值材質(zhì)的磁芯，使用要求之磁芯。磁芯未配對，均用GAPED磁芯進(jìn)行組裝，配對使用磁芯

17、。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(cuò)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(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(diǎn)接觸。引出線纏錯(cuò)腳位。B：偏高測試架接觸不良，出現(xiàn)點(diǎn)接觸。繞線圈數(shù)偏多。多股線發(fā)生部分?jǐn)?/p>

18、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。4、圈數(shù)比不良A：極高測試方式錯(cuò)。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(shí)磁芯有GAP，通常GAP對TR值有影響，TR值以NO GAP磁芯測試為準(zhǔn)或?qū)で笠恢滦浴＞€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-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 TUBE。D：MARGIN TAPE(膠帶)寬度不夠(即：沿面距

19、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。6、IR NG(絕緣阻抗)A：引出線PIN腳纏錯(cuò)。B：焊錫連焊。C：漆包線破損。D：線圈胖，磁芯組合磨破外層TAPE和漆包膜。E：VARNISH尚未烤干。7、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)尾端電勢差太大，線圈無層間隔離措施，首尾線漆包膜耐壓承受不住接觸點(diǎn)處電勢差。8、In Circuit Test NG(在線測試)也稱為PCBA測電源變壓器七、各種電子變壓器的功能簡介1.電源變壓器：使用頻率為50

20、Hz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、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VA

21、1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(jí)銅阻r1、r2產(chǎn)生產(chǎn)電壓降U1、U2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U%=(U20- U2)/ U20×100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(shí)來計(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IO與電流Ico的矢量和磁化電流與電流相差9

22、0。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(qiáng)度的取值可提高，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Tm;鐵心工作溫度高出周圍環(huán)境溫度的部分稱為溫升TCO，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)需要考慮指標(biāo)。輸入變壓器