一、低頻變壓器
低頻變壓器用來傳播信號電壓和信號功率，還可實現(xiàn)電路之間的阻抗匹配，對直流電具有隔離作用。高頻變壓器與低頻變壓器原理上沒區(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)初級線圈匝數(shù)：220*4.6=1012匝
(5)初級線圈電流：60W/220V=0.273A
(6)初級線圈線徑：d=0.715 =0.37（mm）
(7)次級線圈匝數(shù)：2*（51*4.6*1.03）=2*242（匝）（1.03是降壓系素，雙級51V=2*242匝）
(8)次級線圈電流：60W/（2*51V）=0.59A
(9)次級線徑：d=0.715 =0.55（mm）
第二種計算方法
E形鐵芯以中間舌為計算舌寬的。計算公式：輸出功率：P2=UI
考慮到變壓器的損耗，初級功率：P1=P2/η（其中η=0.7～0.9，一般功率大的取大值）
每伏匝數(shù)計算公式：N（每伏匝數(shù)）=4.5×105/B×S（B=硅鋼片導磁率，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，那么可簡化為：
N=45/S
計算次級繞組圈數(shù)時，考慮變壓器漏感和導線銅損，須增加5% 繞組余量。初級不用加余量。
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。
第三種計算方法
首先要說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
小型變壓器的簡易計算：
(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)
初級線圈 n1=220╳9.8=2156匝
次級線圈 n2=8╳9.8╳1.05=82.32，可取為82匝
次級線圈匝數(shù)計算中的1.05是考慮有負荷時的壓降
(3)求導線直徑
你未說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
初級線圈電流I1=20/220=0.09安
導線直徑 d=0.8√I
初級線圈導線直徑 d1=0.8√I1=0.8√0.09=0.24毫米
次級線圈導線直徑 d2=0.8√I2=0.8√2=1.13毫米
要注意層間電壓絕緣，引出端絕緣問題。
高頻變壓器用在低頻電路會有什么影響
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，不會損壞變壓器。高頻電路不能正常工作。
高頻變壓器特指開關電源變壓器，而不是工頻變壓器（50~60Hz工作頻率）。開關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、高頻變壓器測試方法
一般而言，高頻變壓器所要求測試的項目：
1.電感
2.漏感
3.耐壓
4.絕緣電阻
電感以及電感的測試方法
概念：變壓器初級電感指次級開路時初級繞組的有效電感
測試條件：變壓器的測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，當頻率、交流電壓、直流磁化電流變化時、鐵心的有效磁導率也隨著變化，從而引起電感的變化。
測試電感必須規(guī)定的測試條件：
1.測試頻率；
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)等因素有關系。漏感是一個線性電感，與測試電壓無關。
漏感的分類：
1.初級漏感。指次級所有繞組短路時，在初級測得的電感。
2.次級漏感。指變壓器初級繞組短路時在次級測的電感。
3.初級對次級任一繞組的漏感。對于有幾個繞組的變壓器（如多阻抗輸出變壓器），將初級一半短路時，在初級測的電感。
安全性試驗
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)下均應大于1000MΩ ，在高溫試驗和恒定溫熱試驗后應不低于10MΩ（IEC-65規(guī)定為不低于4 MΩ），測試絕緣電阻的直流電壓為500V。
耐壓測試
變壓器初級與次級繞組、鐵芯、靜電屏蔽層之間應能承受50Hz，3500V（有效值）電壓作用（IEC-65規(guī)定為3000V有效值）。次級繞組與鐵芯、靜電屏蔽層之間能承受50Hz，1000V（有效值）電壓的作用而無擊穿和飛?。╝rcing）。限定電流為1mA（該值視變壓器功率而言，不超過10mA。
輸出端配線技術
高頻變壓器（如FLYBACK）將能量供給負載系統(tǒng)的過程中，當引線長且配線不合理時，線間所產(chǎn)生的寄生電容就會增加到不可忽視的程度，共模雜聲就會通過這個寄生電容轉(zhuǎn)播和導入到負載系統(tǒng)，使負載系統(tǒng)不能正常工作。
試驗證明，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)過濾波電容傳輸給負載，這就能得到很好的濾波效果。這種方法是經(jīng)濟、效果又好、是實際應用中用得多的一種。
屏蔽及屏蔽技術
目的：消除繞組間通過分布電容產(chǎn)生的電耦合，防止外部高頻信號對變壓器工作信號和負載的干擾。
措施：靜電屏蔽、磁心接地、變壓器加金屬罩
方法：對于靜電屏蔽，用銅薄帶或金屬絕緣膜隔離圍繞在初級和次級之間，構成電氣屏蔽。屏蔽厚度必須遠小于穿透深度，一般為穿透深度的叁分之一。屏蔽應當以小的引線電感直接焊接到變壓器初級線圈的“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，變壓器的初級或多或少存在漏感，而一部分高頻變壓器用在開關電源（switching）上，開關電源使用一片IC，一般稱為電源開關管。當電源開關管由導通到截止時會產(chǎn)生反電動勢，反電動勢又會對變壓器初級線圈的分布電容進行充放電，從而產(chǎn)生阻尼振蕩，即產(chǎn)生振鈴。漏感產(chǎn)生的電動勢的幅度也很高，其能量也很大，因此漏極鉗位電路的損耗大，電源的效率低。如果不采取保護措施，反電動勢力產(chǎn)生的阻尼振蕩還會產(chǎn)生很強的電磁輻射，不但對機器本身造成嚴重干擾，對機器周圍環(huán)境也會產(chǎn)生嚴重的電磁干擾。
對于一個符合絕緣及安全性國際標準的高頻變壓器，其漏感量應為次級開路時初級電感的1%~3%。
減少漏感的措施
為了減少變壓器漏感對周圍電路產(chǎn)生電磁感應的影響，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，以構成一個低阻抗短路線圈，把漏感產(chǎn)生的感應能量通過渦流損耗掉。
如何把變壓器的漏感做到小呢？
1.減少繞組的匝數(shù)，選用高飽和磁感應強度，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.初次級采用分層式交叉繞制；
5.對于環(huán)行磁心變壓器，均應沿環(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初級到次級之間共模噪聲的通道，它不僅能使開關電源效率降低，還與繞組的分布電感構成LC振蕩器，產(chǎn)生振鈴噪聲，其中初級繞組分布電容的影響尤為顯著。
減少分布電容的方法：
1.盡量減少每匝導線的長度；
2.在初級繞組間加絕緣層。
高頻變壓器的損耗
一個高效率的高頻變壓器應該具備以下條件：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，應該盡量選較粗的導線，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以及磁心損耗引起的。高頻電流通過導線時總是趨向于從導線表面流過的現(xiàn)象稱為趨膚效應。
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，與頻率成線性關系。
渦流損耗Pc=Cef2B2/ρ ，其中Ce是尺寸常數(shù)，ρ是在測量頻率f時的電阻率。隨著頻率提高，渦流損耗在總損耗中的比重逐步增大，當工作頻率達到200~500kHZ時渦流損耗已經(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，線圈中流過激磁電流，激磁安匝產(chǎn)生的全部磁通Φ通過磁芯，假如磁芯是導體，磁芯本身截面周圍將鏈合全部磁通而構成單匝的次級線圈。
當交流激磁電壓為U1時，根據(jù)電磁感應定律可知，U1= N1dΦ /d t，每一匝的感應電勢，既磁芯截面周邊等效一匝感應電勢為U1/N1= dΦ /d t.。
因為磁芯材料的電阻率不是無窮大，順著磁芯周邊有一定的電阻值，感應電壓產(chǎn)生電流ie，即渦流，流過這個電阻引起損耗，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，降低剩余磁感應強度就提高磁芯工作的直流磁場強度。
2.使磁化曲線傾斜，以提高直流工作磁場。
氣隙（Gap）開在中柱。因為雜散磁通、邊緣磁通和端面磁通全部經(jīng)過線圈中心的截面，這里的磁通密度，可能先發(fā)生飽和。
兩個重要的概念
趨膚效應。導線中有交流電通過時，因?qū)Ь€內(nèi)部和邊緣部分所交鏈的磁通量不同，導致導線截面上的電流產(chǎn)生不均勻分布，塑料模具相當于導線有效面積減少，這種現(xiàn)象稱為趨膚效應。隨著工作頻率的提高，趨膚效應影響越大。
穿透深度。穿透深度是由于趨膚效應，交流電沿導線表面開始能達到的徑向深度導線流過高頻交變電流時，有效截面的減少可用穿透深度來表示。
導線的選擇塬則。在選用變壓器初、次級的線經(jīng)時，應遵循導線直徑小于兩倍穿透深度的塬則，當導線要求的直徑大于兩倍穿透深度的決定的線徑時，可采用小直徑的導線（直徑應該小于兩倍穿透深度）多股并繞或者采用扁銅線設計。
聯(lián)系我們
蘇公網(wǎng)安備 32020502000369號