開關(guān)電源中的高頻變壓器設(shè)計(jì)

1、1.引言開關(guān)電源作為一種新型穩(wěn)壓電源,已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、程控交換機(jī)、通訊、電子控制、檢測(cè)等設(shè)備中。高頻變壓器作為開關(guān)電源的核心部件,肩負(fù)著功率傳送、電壓變換、絕緣隔離三大功能,開關(guān)電源的所有動(dòng)作和特性幾乎都取決于高頻變壓器的設(shè)計(jì),特別是RCC方式,甚至連振蕩頻率都是由高頻變壓器決定的。因此,如何正確認(rèn)識(shí)高頻變壓器的設(shè)計(jì)要點(diǎn),掌握其設(shè)計(jì)方法,對(duì)設(shè)計(jì)一款優(yōu)秀的開關(guān)電源至關(guān)重要。2.高頻變壓器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1損耗變壓器的損耗包括鐵損和銅損。鐵損是由高頻電流的集膚效應(yīng)以及磁芯的磁滯損耗引起的,銅損是由線圈的純電阻和電流有效值造成的發(fā)熱引起的。對(duì)于磁滯損耗,由于磁通密度的變化量B與頻率成正比,因此磁滯

2、損耗隨著頻率增大而增大;對(duì)于集膚效應(yīng),因交流電流僅集中于導(dǎo)線的表面流動(dòng)從而造成導(dǎo)線的有效電阻上升,根據(jù)相關(guān)資料,導(dǎo)線直徑越細(xì),集膚效應(yīng)的影響越小。因此,為了降低鐵損,應(yīng)采用磁滯損耗小的磁芯;為減小集膚效應(yīng),同時(shí)又滿足大電流工作的需要,可用更細(xì)的導(dǎo)線多股并繞,而不用一根粗導(dǎo)線繞制。對(duì)于銅損,因?yàn)殂~損P c=i c2×R c,所以,采用大直徑繞線可以減小銅損。2.2漏電感在設(shè)計(jì)高頻變壓器時(shí)必須把漏感減至最小。因?yàn)槁└写?將引起很高的浪涌電壓,漏極鉗位電路的損耗就愈大,這必然導(dǎo)致電源效率降低。對(duì)于一個(gè)符合絕緣及安全性標(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)電感量的1%3%。為減小漏感,

3、可采取以下措施:(1減小初級(jí)繞組匝數(shù)及各繞組之間的絕緣層數(shù),并增加高、寬比為了減小初級(jí)繞組匝數(shù)并增加高、寬比,所選磁芯尺寸應(yīng)足夠大,使初級(jí)繞組能繞成2層甚至不到2層,這樣可將初級(jí)漏感與分布電容減至最小。建議采用瘦高型磁芯,這種磁芯具有較大的高、寬比,它對(duì)應(yīng)于EE、ETD、EI、EC型磁芯。對(duì)于繞線,可選用三重絕緣線,這種導(dǎo)線有三個(gè)絕緣層,中間是芯線,可承受數(shù)千伏的脈沖高壓,不需加阻擋層,也不用在級(jí)間繞絕緣膠帶層,且電流密度大。因此,可用普通高強(qiáng)度漆包線繞制初級(jí)和反饋級(jí),而用三重絕緣線繞制次級(jí)。這樣可使漏感量大為減小,高頻變壓器的體積能減小1/21/3。(2增大繞組的寬度可選EE型磁芯,以增加骨

4、架寬度。(3提高繞組間的耦合度要提高耦合度,繞組的構(gòu)造必須注意兩點(diǎn)。首先是“各個(gè)繞組應(yīng)該整幅繞制”。如果繞組匝數(shù)很少,占用卷幅的一半即可繞制完畢,那么可以采用圖1所示的間隔繞制方法,或者采用線徑較小的導(dǎo)線,以及23根導(dǎo)線并列繞制都很有效。其次是圖2所示的蜂窩夾層構(gòu)造,即多層分割方法。繞制順序?yàn)樽钕壤@制初級(jí)繞組N P,然后是次級(jí)繞組N S,最后是基極線圈N B。初級(jí)繞組被分為N P和N P,N P與下面的N P并聯(lián)連接,其它繞組則繞制在N P和N P中間。考慮到多層分割法產(chǎn)生的寄生電容的負(fù)面影響,多層分割法最多只分成3層。2.3電磁兼容性電磁兼容性是指高頻變壓器既不產(chǎn)生對(duì)外界的電磁干擾,又能承受

5、外界的電磁干擾。電磁干擾包括可聞的音頻噪聲和不可聞的高頻噪聲。高頻變壓器產(chǎn)生電磁干擾的主要原因之一是磁芯的磁致伸縮。磁致伸縮大的軟磁材料,產(chǎn)生的電磁干擾大。例如,錳鋅軟磁鐵氧體,磁致伸縮系數(shù)S為21×10-6,是取向硅鋼的7倍以上,是高磁導(dǎo)坡莫合金和非晶合金的20倍以上,是微晶納米晶合金的10倍以上。因此錳鋅軟磁鐵氧體磁芯產(chǎn)生的電磁干擾大。另外,高頻電源變壓器產(chǎn)生電磁干擾的主要原因還有磁芯之間的吸力和繞組導(dǎo)線之間的斥力。抑制輻射噪聲的有效方法是屏蔽,對(duì)于高頻變壓器內(nèi)部而言的屏蔽,可在一次側(cè)和二次側(cè)間加屏蔽層,簡(jiǎn)單的辦法,用漆包線均勻繞滿骨架一層,繞組的一端接高壓+V端,另一端浮空。對(duì)

6、于高頻變壓器外部而言的屏蔽,可把一銅片環(huán)繞在變壓器外部,構(gòu)成屏蔽帶,該屏蔽帶相當(dāng)于短路環(huán),能對(duì)泄漏磁場(chǎng)起到抑制作用,屏蔽帶應(yīng)與地接通。3.高頻變壓器的設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)例要求:設(shè)計(jì)制作一個(gè)變壓器,設(shè)u i=110V,u o=12V,P o=30W,f= 200kHz,L L/L初<1/1000,n>80%。根據(jù)實(shí)例要求,可按單端反激式開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì),具體步驟如下:(1磁芯選擇。變壓器功率與磁芯材料和結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān),根據(jù)變壓器的設(shè)計(jì)功率和電磁感應(yīng)定律,由公式A P=A eA c=P j/2fBjK c計(jì)算出結(jié)構(gòu)參數(shù),式中,A e為磁芯芯柱有效截面積(m2;Ac為磁芯窗口面積(m

7、2;P j為變壓器的計(jì)算功率(VA,單端反激式開關(guān)電源變壓器的P j=2P o(P o為輸出功率;f為開關(guān)電源頻率(Hz;B為磁芯的磁通密度;為變壓器效率,一般取0.60.8;j為電流密度,一般取(2.53×106A/m2;K c為窗口利用系數(shù),一般取0.20.3。對(duì)Mn-Zn鐵氧體,增量磁感應(yīng)強(qiáng)度一般取0.25T;電流密度j取(2.53×106A/m2,為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。因此,根據(jù)公式,結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值和已知參數(shù),經(jīng)過(guò)查表,可初步確定選用RM8G磁芯,且C1=0.590mm-1,A e= 64.0mm2,V e=2400mm3,AL=2220(1±25%。(2初級(jí)繞組的參數(shù)

8、計(jì)算初級(jí)繞組匝數(shù)N p由f=200KHz,則T=5×10-6s,對(duì)t on的最大值取T/2,即t on=2.5×10-6s, u im ax=1102!V,則:N p=u im axt on/BA e=38匝。初級(jí)繞組電感L p(下轉(zhuǎn)第101頁(yè) 開關(guān)電源中的高頻變壓器設(shè)計(jì)黎健榮(清遠(yuǎn)華南職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院廣東清遠(yuǎn)511520【摘要】本文從理論結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的角度,闡述了開關(guān)電源中高頻變壓器的設(shè)計(jì)要點(diǎn),并舉出實(shí)例,介紹了開關(guān)電源中高頻變壓器的設(shè)計(jì)方法,為廣大技術(shù)人員提供重要參考?！娟P(guān)鍵詞】開關(guān)電源;高頻變壓器;損耗圖1變壓器的繞組構(gòu)造圖2變壓器的蜂窩夾層構(gòu)造科影響施工質(zhì)量的因素主

9、要有五個(gè)方面即4M1E ,指人、材料、機(jī)械、方法和環(huán)境。對(duì)質(zhì)量問(wèn)題的原因分析,一般圍繞這幾個(gè)方面,有必要對(duì)這些因素進(jìn)行分析研究找出預(yù)防質(zhì)量問(wèn)題的對(duì)策。1.人的因素。人對(duì)工程質(zhì)量的影響有兩種含義,一個(gè)是作為控制的對(duì)象,其操作行為對(duì)質(zhì)量的影響;另一個(gè)是作為控制的動(dòng)力,其主觀積極性和主導(dǎo)作用的發(fā)揮與否對(duì)質(zhì)量的影響。要用人的工作質(zhì)量來(lái)保證工程質(zhì)量,結(jié)合工程實(shí)際情況,針對(duì)控制對(duì)象和控制動(dòng)力的人,應(yīng)做好以下幾方面工作:加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)教育及技能方面的培訓(xùn);合理組織,嚴(yán)格考核,并輔以必要的激勵(lì)機(jī)制,使員工的潛力充分發(fā)揮;對(duì)分包商進(jìn)行資質(zhì)審核,對(duì)施工人員資格考核,堅(jiān)持持證上崗制度;對(duì)選派的項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)者,組織者進(jìn)行質(zhì)

10、量意識(shí)教育和組織管理訓(xùn)練。2.材料因素。投入工程實(shí)體的所有材料對(duì)工程質(zhì)量都直接影響。不同使用部位,材料質(zhì)量對(duì)工程質(zhì)量的影響性質(zhì)不同。如主體結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量影響結(jié)構(gòu)安全,功能設(shè)備或構(gòu)件質(zhì)量影響正常使用,裝飾材料質(zhì)量影響外觀效果。對(duì)材料質(zhì)量的控制必須把好檢查驗(yàn)收和使用關(guān),注意以下幾個(gè)要點(diǎn):掌握材料信息,優(yōu)選供貨廠家;加強(qiáng)材料檢查驗(yàn)收,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān);合理組織使用,避免使用過(guò)程中的損壞;注意材料應(yīng)用范圍,按規(guī)范和技術(shù)文件要求使用;重視材料的標(biāo)識(shí)和認(rèn)證,防止錯(cuò)用或使用不合格材料;建立管理臺(tái)帳,進(jìn)行收、發(fā)、儲(chǔ)、運(yùn)等環(huán)節(jié)的技術(shù)管理,避免混料和將不合格的原材料使用到工程上。3.機(jī)械設(shè)備因素。機(jī)械設(shè)備一般作為施工工具

11、對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生間接影響,機(jī)械設(shè)備的正常使用為質(zhì)量控制提供條件,如果出現(xiàn)問(wèn)題處理不當(dāng)也可能造成嚴(yán)重影響。如在澆筑混凝土?xí)r,泵送設(shè)備、垂直運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)械等正常使用能夠保證連續(xù)施工,為混凝土澆筑質(zhì)量提供保障。對(duì)于機(jī)械設(shè)備的控制,必須保證配置合理,使用可靠,配套完善,能夠滿足施工工藝要求。4.方法因素。方法包括整個(gè)建設(shè)周期內(nèi)所采取的技術(shù)方案、工藝流程、組織措施、檢測(cè)手段等,它直接影響控制目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。好的方法不僅技術(shù)可行,經(jīng)濟(jì)合理,也應(yīng)有利于提高質(zhì)量,加快進(jìn)度。在編制方案時(shí),要同時(shí)提出質(zhì)量控制目標(biāo),制定保證質(zhì)量的措施。5.環(huán)境因素。影響施工質(zhì)量的環(huán)境因素較多,可以概括為工程技術(shù)環(huán)境、工程管理環(huán)境、

12、勞動(dòng)環(huán)境等,其對(duì)工程質(zhì)量影響作用廣泛,有時(shí)將對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生重大影響,且具有復(fù)雜多變特點(diǎn)。對(duì)于可預(yù)見(jiàn)的環(huán)境因素,要采取應(yīng)對(duì)措施提前控制,如制定合理制度營(yíng)造良好的管理環(huán)境,改善作業(yè)條件,實(shí)施季節(jié)性施工方案等等。對(duì)于不可預(yù)見(jiàn)的環(huán)境因素,如地質(zhì)、水文、氣象條件等,要根據(jù)實(shí)際情況、工程特點(diǎn)提出可行的處理方案或保證質(zhì)量的措施。總結(jié)語(yǔ):項(xiàng)目建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜、綜合的系統(tǒng)工程,影響質(zhì)量的因素貫穿整個(gè)施工過(guò)程,眾多因素相互關(guān)聯(lián),共同作用,產(chǎn)生影響。實(shí)施施工方案要使用建筑材料,借助于機(jī)械和人力作用,受到環(huán)境條件影響,因此要全面分析各種因素,運(yùn)用多種調(diào)控手段,加強(qiáng)事前控制,才能實(shí)現(xiàn)質(zhì)量目標(biāo)。【參考文獻(xiàn)】1房屋建筑工程管理與

13、實(shí)務(wù)(中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004年5月第一版.責(zé)任編輯:趙文廣影響質(zhì)量的因素與對(duì)策石晨義劉保勝【摘要】影響施工質(zhì)量的因素主要在于人、材料、機(jī)械、方法和環(huán)境五個(gè)方面,針對(duì)這五個(gè)方面對(duì)質(zhì)量影響的特點(diǎn)進(jìn)行分析,提出預(yù)防問(wèn)題的對(duì)策。【關(guān)鍵詞】質(zhì)量;因素;4M1E ;控制(上接第89頁(yè)工作在調(diào)寬狀態(tài)下時(shí),L p =3u im in 2T/2P o =2.42mH 初級(jí)繞組激磁電流I I =u i t on /L p =0.32A初級(jí)電流有效值I p I p =I ton/3T "=0.131A (3次級(jí)繞組的參數(shù)計(jì)算次級(jí)繞組匝數(shù)N s N s =u o t off /u i t on =4.

14、2匝次級(jí)電流有效值IsI s =2Po/Uo "=3.525A (4電負(fù)載N I 5×3.525A=17.725A (5最大電流密度j=NI/AN=NI/(ANC ×0.65=0.903×106A/m 2<規(guī)定值,故取j=2.5×106A/m 2。(6最大線徑初級(jí)繞組d Pm ax =4Ip/j "=0.858mm 次級(jí)繞組d sm ax =4f "=1.129mm (7透入深度=66.1/4f "=0.148mm ,根據(jù)d<2=0.296mm 原則,取d P =0.28mm(此為銅芯直徑,漆包線外徑為0.33mm ,d s =0.28×4mm (同上。(8RM8G 磁芯骨架內(nèi)寬為9mm ,設(shè)每股漆包線(包括間隙占0.4mm ,則每層可纏繞2223匝,Np=38,Ns=4.2,取Ns=5,Np=45。(9制作磁芯RM8G 的線包結(jié)構(gòu):(a 骨架,采用阻燃增強(qiáng)PBT 工程塑料壓制或酚醛玻璃纖維塑料壓制;(b 外包絕緣,采用厚度為0.060.08mm 彩色聚脂壓敏膠帶23層;(c 層間絕緣,采用厚度為0.060.08mm 彩色聚脂壓敏膠帶12層;(d 樣品13:初級(jí),第一、二層,22+23匝;次