变压器
最近一直在说变压器的计算,所以有同学就问我们日常中的开关电源变压器是怎么做出来的,这就涉及到变压器的结构方面,那我们就一步一步来了解一下开关变压器的组成。
变压器分为很多种,如果按照我们的使用途径来划分的话,我们有电力变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、冲击变压器、电子变压器等等,如果按照结构来分类,那我们又有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等等,还可以按照冷却方式分类,我们有油浸式变压器、干式变压器;
对于电源来说,线性电源一般喜欢使用工频变压器,而开关电源由于工作在开关频率很高的电源中,所以我们一般都使用高频变压器,开关电源变压器在电路中除了起到普通的电压变换功能外还兼具绝缘隔离与功率传送功能;
为了更好得实现这些功能,我们要注意变压器的几个参数,首先就是变压器的电压比,这个参数是指变压器的初级电压与次级电压的比值,我们也可以看成是初级和次级之间的匝数比,我们可以表示为n=N1/N2;第二个就是铜阻,也就是我们变压器绕组材料的阻抗,这个阻抗如果在不能忽略的情况下,我们就要将其看成直流电阻。第三个是变压器的效率,即输出功率/输入功率*100%,还有就是绝缘电阻和抗电强度。
我们的开关电源变压器主要由磁性材料骨架、漆包线和绝缘胶带组成的。
我们在制作变压器时所使用的磁性材料都为软磁铁氧体,目前比较常见的有MnZn系和NiZn系两大类。Mnzn铁锌系列磁通密度为420mT,主要辅助成分是CaCO3、SnO2,所以具有高的导磁率和高的饱和磁感应,在中频和低频范围具有较低损耗,磁芯的形状很多,如EI型,E型,EC型等;NiZn镍锌系列目前被广泛用于 HFC 宽带网络和抗电磁干扰方面。
对于骨架材料,开关变压器的骨架与一般的变压器骨架不同,因为开关变压器的骨架除了作为线圈的绝缘与支撑材料外,还必须承担整个变压器的安装固定和定位的作用,因此在制作骨架的材料除了满足绝缘要求外,还应有相当的抗拉强度,同时为了承受引脚的耐焊接热,要求骨架材料的热变形温度高于200℃,材料必须达到阻燃,且还应加工性好,易于加工成各种形状。
对于变压器的漆包线,如果是用于绕制小型电子变压器的漆包线,我们一般有高强度聚酯漆包线和聚氨酯漆包线两种。而根据漆层厚度分为薄漆型和厚漆型两种。薄漆型的绝缘涂层为聚酯漆,具有优越的耐热性,绝缘性抗电强度可达60kv/mm;后漆型的绝缘层为聚氨酯漆,具有自粘性强,有自焊性能(380℃),可不用去漆膜就可直接焊接。
对于绝缘胶带,一般首先考虑的是抗电强度高,使用方便机械性能好,主要应用在开关变压器线圈的层间,组间绝缘和外包绝缘。当然还需要粘性好,抗剥离,具有一定的拉伸强度,绝缘性能好,耐压性能好,阻燃和耐高温的条件。
在开关电源线路中,变压器和开关管共同构成一个自激或他激式的间歇振荡器,这个振荡器可以将输入的直流电压转化成高频脉冲电压,在正激式电路中,当开关管导通时,输入电压直接向负载供给并把能量储存在储能电感中。当开关管截止时,再由储能电感进行续流向负载传递;而在反激式电路中,当开关管导通时,变压器把电能转换成磁场能储存起来,当开关管截止时则释放出来。
审核编辑:刘清
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