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你是否真的了解高频电子变压器 看过方才知道
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你是否真的了解高频电子变压器 看过方才知道

2021-04-30 10:27:53 来源:云汉芯城ICkey 点击:1375

【哔哥哔特导读】电子变压器的种类繁多,既有高频也有低频,但它们也仅仅是其中一小部分,其中,高频率的电子变压器如今被应用率较高,但你是否真的了解高频电子变压器,看过方才知道。

高频电子变压器便是输出功率高的电子变压器,一般输出功率都超出20kHz。

电子变压器

精确的界定,便是输出功率高的电子变压器,一般输出功率不低于20kHz,即为高频。

高频电子变压器的界定是十分明确的,只不过是被中国一部分权威专家发布的一些看法所误导。下边为了更好地还原高频电子变压器的真面目,必须搞清变压器、电子变压器、高频电子变压器的定义,便于清除这些误会。

最先,搞清什么叫变压器?以电流的磁效应基本原理工作中的变压器,就是指在电磁线圈原边绕组加交变工作电压,造成交替变化磁通量,在副边绕组感生电流输出电压,进而具有传送动能,转换工作电压(或数据信号),电气设备绝缘层隔离的作用。

要造成电流的磁效应,原边绕组务必加交变工作电压,不太可能有交流电压作工作中开关电源的变压器。那类把交流电压作工作中开关电源的叫法,是把直流变交流的逆变电源,或是高频电源包含在变压器的范畴内的一种误会。

只需存有电流的磁效应,变压器就可以开展工作,而不一定要有变压器骨架,比如,输出功率为MHz级的电子变压器,便是由印刷线路板制做的中空变压器。那类把高频电子变压器称作是“用在具备变频式电源电路中的带磁变压器件”的叫法,归属于既把变频式电源电路包含在变压器范畴内,又觉得变压器一定要有变压器骨架的双向误会。

变压器无论输出功率大小,全是根据电流的磁效应来传送动能的。传送动能的尺寸,与变压器常用的原材料、构造、规格和输出功率相关。假如传送的动能为时间常数,输出功率高,在一定时间内传送动能的频次多,每一次传送的动能可以减少,则变压器用的原材料少,构造规格小。那类觉得变压器传送动能比较有限,要用高频来提升传送动能的叫法,同样是一种误会。用脉冲宽度调制(PWM)方法更改变压器传送动能和工作电压尺寸,仅仅是一种外加的控制措施,不光高频变压器可以用,低频变压器照样可以。觉得有PWM操纵后,高频变压器和低频变压器传送动能方法有差别,高频变压器和低频变压器更改工作电压的方法有差别的叫法,也属一种误会。

次之,搞清什么叫电子变压器?电子变压器是在电子线路和电子产品中应用的变压器。假如把范畴扩张一些,包含全部电子线路和电子产品中应用的变压器、电感、电压互感器等磁感应元器件。电子器件并不只仅限于输出功率电子器件(中国更通用性的专业术语是电力电子技术),还包含工业电子、信息内容电子器件、无线通信子和微电子技术,电子变压器尽管差别于电力工程变压器,可是并不差别于射频信号变压器,都不只仅限于“电源开关输出功率SPWM电源电路中的输出功率变压器”。输出功率变压器仅仅是电子变压器中的一种。假如把电子变压器只看通过率变压器,很可能会出现画地成牢的情况。因此,把电子器件仅限于输出功率电子器件,把电子变压器仅限于输出功率变压器的叫法也是不对的。

再度,搞清什么叫高频电子变压器?如今,对电子变压器输出功率的高、中、低区划有一个常见的叫法,即输出功率50Hz或60Hz叫工频,或是在它下列的叫低频;60Hz至20kHz叫中频,400Hz是中频,而不是工流;20kHz之上叫高频。为何选20kHz为界线?主要是由于20kHz属于音频限制,超出它就听不到可闻噪音。因此,输出功率超出20kHz,从20kHz具有MHz级、GHz级是高频。认为“运用频率范畴从几十kHz到几兆kHz的”电子变压器的说法,有两个误区:一个是20kHz,有别于几十kHz。一个是几GHz,并不是几兆kHz(注:按照标准的词头,没办法胡编)。

高频中还能够区划成较高频(20kHz~50kHz)、中高频(50kHz~200kHz)、高频(200kHz~1MHz)、超高频(1MHz之上),但都归属于高频,不会因可用的输出功率不一样,而对高频有不一样的了解。对不一样输出功率下,高频有不一样范畴的叫法,是错的。

总体构造

现在的电子产品越来越轻巧,为尽快适应,高频电子变压器最关键的发展方向就是以立体式构造向平面图构造、内置式构造、塑料薄膜构造发展,进而产生一代又一代的新的高频电子变压器:平面图变压器、内置式变压器、塑料薄膜变压器。高频电子变压器的总体构造的发展趋势,不仅产生新的变压器骨架构造和电磁线圈构造,选用新的原材料,并且对设计方案层面和生产工艺流程层面也产生新的发展前景。在设计方案层面,除开要科学研究各种各样新构造的磁场遍布,怎样达到最佳的可靠性设计,也要科学研究双层构造的各种各样难题。在生产工艺流程层面,要科学研究各种各样新的生产加工方式,进而确保特性的一致性和完成制作工艺的机械自动化和自动化技术等。

在MHz级高频电子变压器中,越来越多的主要用途选用中空变压器。讨论中空变压器的构造、设计方法、生产制造加工工艺和运用特性也是其科学研究和发展前景。此外,压电式变压器等新原理的高频电子变压器的科学研究也是发展前景,历经近十年的科学研究开发设计,压电式变压器早已在一些行业中获得了具体运用。

选用电子计算机对总体构造计划方案开展提升和实际设计方案,是如今各种各样电子元器件的关键发展前景之一,自然也是高频电子变压器的一个关键发展前景。那样能够减少设计方案的时间,降低原材料使用量,减少生产周期,控制成本。

变压器骨架原材料和构造

变压器磁芯在选用铁磁性材料,以电流的磁效应基本原理工作中的高频电子变压器中是最重要的构件。变压器磁芯原材料的关键发展前景是减少耗损,扩宽应用的温度范围和控制成本。变压器磁芯的构造关键发展方向是怎样产生形状和规格最好(对磁感应特性、排热、使用量和成本费等主要参数)的平面图变压器磁芯、内置式变压器和塑料薄膜变压器磁芯。

如今各种各样铁磁性材料,都是在不断改善和开发设计,以市场竞争高频电子变压器的销售市场。

软磁铁氧体磁芯是如今高频电子变压器应用的关键原材料,发展前景是开发设计特性更强的优良品种和控制成本的新技术新工艺。在原材料优良品种层面,日本TDK企业在2003年开发设计出宽温无耗原材料PC95,在25℃~120℃温度范围内耗损都低于350MW/cm3(在100kHz×200mT标准下)。在80℃时耗损最少,为280MW/cm3。25℃时Bs为540mT,100℃时,Bs为420MT。还开发设计出高温高饱和状态磁密原材料PE33,热导率Tc>290℃,在100℃下,Bs为450mT。在100℃,100kHz×200mT标准下,Pc≤1100MW/cm3,日本FDK企业,法国EPCOS企业、Ferrocube公司也开发设计出相近的高温度高饱和状态的磁密原材料。

高导磁率原材料也是有很多优良品种,如TDK企业的单脉冲变压器用H5C5,μi为30000上下。抗干扰信号电感用HS10,另外具备优良的频率特点和特性阻抗特点,在500kHz仍具备较高导磁率,尽管原始导磁率不高,仅有10000上下。高导磁率高饱和状态磁密原材料DN50,在25℃时Bs为550MT,在100℃时Bs为380MT,μi为5200上下,居里温度Tc≥210℃。

在新技术新工艺层面,自扩散高温生成法(SHS)是近些年的科学研究网络热点,其基本原理是运用生成物內部的化学能来复合材料。全部加工工艺极其简易,耗能低,生产率与商品纯净度高,对自然环境零污染,早已取得成功生成Mg、MgZn、MnZn、NiZn铁氧体磁芯,已经完成产业发展。火苗低温等离子煅烧法(SPS),能够取得成功地做成双层MnZn铁氧体磁芯和坡莫合金复合型铁磁性材料变压器磁芯,另外具备MnZn铁氧体磁芯的高频无耗特点和坡莫合金的高导磁率高饱和状态磁密特点,这类复合型铁磁性材料变压器磁芯,将使高频电子变压器的特性显著地提升。别的加工工艺如自点燃生成法、迅速点燃生成法、水热生成法、新式水热生成法、机械设备铝合金法、微波加热煅烧等,近些年均进行了很多科学研究,都合乎提升特性和控制成本的发展前景。

因为软磁铁氧体磁芯的饱和状态磁密低,在20kHz~100kHz的较高频范畴内,特性价格对比的优点比不上100kHz之上的高频范畴那般显著,别的几类铁磁性材料在20kHz~100kHz的较高频范畴内与软磁铁氧体磁芯进行猛烈的市场竞争。各种各样软磁原材料都是有分别的特性,因而,怎样在实际的高频电子变压器产品中,充分运用各种各样软磁原材料的优势以做到更强的特性价格对比,是高频电子变压器常用的软磁原材料的发展前景。

硅钢的特性是饱和状态磁密高,特性平稳,价钱较低,近些年发展出系列高频率用硅钢,包含纤薄带硅钢、6.5%硅钢、梯度方向硅钢和含镁的硅钢。尤其是含镁的硅钢早已用以25kHz和70kHz的电子变压器中。如今硅钢应用的输出功率已做到325kHz。

高磁导坡莫合金的特性是导磁率高,自然环境适应能力好,可是价钱贵,近些年发展的坡莫合金纤薄带,应用的输出功率已超出1MHz,在特别要求的地区和军用机器设备中应用。钴基非晶合金是目前软磁原材料中高频率耗损最少的一种原材料,价钱贵,可是,在200kHz之上的高频率中应用,磁芯净重小,价钱要素不突显,现阶段在200kHz和1MHz的高频电子变压器中有很多应用。

软磁高分子材料如今变成高频电子变压器用磁芯原材料的一大发展趋势,它与传统式的软磁铁氧体磁芯和软磁铝合金对比,其带磁金属粒子或是塑料薄膜,能够遍布在导电介质和别的原材料中,使高频率耗损显著降低,提升了输出功率。另外,其制作工艺既可选用压合法生产加工研粉芯,还可以运用如今的塑胶工程设计,注塑加工成繁杂样子的磁芯,具备相对密度小、重量较轻、生产制造高效率、低成本,商品可重复性和一致性好等特性。还能够选用不一样的配制,更改带磁。上边已详细介绍软磁铁氧体磁芯和坡莫合金构成的高分子材料的事例,如今已开发设计出输出功率10kHz之上的软磁高分子材料粉芯,在高频率用滤波电感器中可替代软磁铁氧体磁芯。

依据高频率电子变压器总体构造的发展趋势规定,磁芯构造的发展前景是平面磁芯、内置式磁芯和塑料薄膜磁芯。平面磁芯之前有些是用原先的软磁铁氧体磁芯开展更新改造,如今有专业用以平面变压器的各种各样低高宽比软磁铁氧体磁芯。未来还很有可能开发设计出各种各样低高宽比软磁高分子材料磁芯。内置式变压器的磁芯除开将平面磁芯进一步缩小外,也是有选用共烧法生产制造的内置式磁芯。塑料薄膜磁芯和永磁材料是如今高频电子变压器最活跃性的发展前景之一,将变成MHz之上高频电子变压器的关键磁芯原材料和构造,有可能将塑料薄膜电子变压器的高宽比保证1毫米下列,能够装进各种各样卡内。中国已创建好多个管理中心在全力科学研究。如今期待可以把原材料开发设计,电子变压器生产制造和运用企业协同起來,尽早把中国开发设计出的塑料薄膜软磁原材料变为电子信息技术商品中的高频电子变压器磁芯,产生中国有独立专利权的塑料薄膜变压器,创作者已经加紧推动此项工作。

线圈原材料和构造

伴随着高频率电子变压器总体构造的发展趋势,线圈构造关键的发展前景是平面线圈,内置式线圈和塑料薄膜线圈,在其中又包含多层构造。各种各样线圈构造的原材料采用,也是有一些新发展。

立体式构造的高频变压器线圈,输电线原材料因为考虑到集肤效应和邻近效应,选用多芯绞合(里兹线),有时候也选用扁铜心线和铜箔。绝缘层材料选用耐高温级别高的原材料,便于提升容许升温和变小线圈容积,选用两层和三层绝缘导线,能够降低线圈规格。举一个事例,近期,中国开发设计出以纳米材料把云母泳涂在铜心线上的C级绝缘层特种电缆,早已在直流电动机和变压器中运用,获得优良的实际效果,可能在高频电子变压器中也会获得运用。

平面构造线圈,输电线选用铜泊,大部分选用单面和双层印刷线路板生产制造,也是有选用一定图型的铜泊,好几个伸缩而成的。绝缘层材料一般选用B级原材料。

塑料薄膜构造线圈,输电线选用铜、银和金塑料薄膜,做成梳形、螺旋状、运动场地形等图型,绝缘层材料选用H级和C级原材料。也是有选用多层构造的,或是好多个多层线圈组成起來,或是好多个线圈和好多个磁芯交叉式重合而成。总而言之,塑料薄膜变压器是如今已经全力开发设计的高频电子变压器,很多构造并不定形,或许,还会继续发生很多新的线圈构造。

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