高频开关电源电源变压器的简析 三大组成要素

2020-09-15 12:22字体:
  

  正在普通接触的电子产物中,咱们都能觉察有一大坨的磁芯元器件,个中有就开闭电源的心脏-开闭变压器。目前大局限电源都是高频开闭电源,极少局限为线性电源。高频开闭电源,具有用率高,温度好和体积小等长处。适合现正在的电子产物,对外观超小,超薄的请求。线性电源固然具有纹波电流小,电磁作梗小等长处。但其体积大,功用不高,只用正在少许周详小功率的产物中。许众电子产物中都是高频开闭电源,咱们安排者和庇护职员就不得错误开闭电源的变压器有所相识。

  高频开闭变压器正在电源中的用意是变压和远离。1. 变压又能够分为升压和降压两种,大局限的开闭电源都是降压的。这类电子产物有台式机电源,札记本适配器,手机充电器,电视机电源,LED电源,电饭煲冰箱电磁炉辅助电源等等,都是互换90-264V输入(宽畛域)经历整流桥,大电容整流滤波,取得一个高压直流电。以互换220V输入为例(没有PFC的电途),正在大电容上咱们的2 *220V=310V独揽的电压(有PFC电途的,大电容上的电压为390V独揽)。大电容的电压即是高频开闭变压器的输入电压。变压器的次级输出电压,按照运用场所区别输出区别的电压。有5V(手机充电器),12V(台式机电源,辅助电源),19V(札记本充电器),24V(LED途灯,马达驱动电源),48V(LED途灯电源)等等,96V(大型声响功放电源)。

  2. 升压普通用正在逆变电源或者DC-DC线途中,有些应急电源,电池12V转为互换220V输出,供电器开发用。

  3. 高频开闭变压器的远离是安规请求,为了保障用电开发的安好。正在互换输入时,开闭变压器必需有安好隔断,做到低级互换输入和次级用电之间的远离,变压器首次级绕组用绝缘胶带远离,骨架引脚首次级远离(搜罗PCB开槽远离)。假使没有杰出的远离,互换电能够直通次级输出,当人体接触电子产物(如手机充电器的输出端),互换电通过人体,和大地变成回途,酿成人体导电损害。对变压器都有高压测试(HI-PO),普通请求3KV(有些强化测试,测试电压更高)。

  个中增添了锰锌,镍锌等金属物,调换磁芯的磁导率和铁损。锰锌的铁氧体用得最众,由于其磁芯铁损小,居里温度高相对高,开闭频率适合100-1000kHz,适合正在高频开闭电源中利用。首要能够举动PFC储能电感,高频开闭电源变压器。首要的类型有:EE,EEL,ER,PQ,EQ,RM,POT。EE,EQ卧式的变压器,高度不高,适合超薄电源中利用,正在电视机电源中许众。EE立式,RM体积斗劲小手机札记本充电器中有效到。大功率开闭电源的采用ER和PQ斗劲众,首要是其Ae面积大。

  A.磁导率,和磁芯材质自己相闭,流露磁芯线圈流过电流后,磁场中导通磁力线的才华。是磁感到强度B与磁场强度H之比(=B / H)。变压器的磁芯磁导率高,同样的感量,须要的绕圈数的就小,相当于线圈铜阻损耗就小。然则其它一方面,磁导率高了,很小的电流,就能取得很大的磁感到强度B,容易到达磁芯的Bmax,使得磁芯饱和。

  B.饱和磁感到强度Bmax,即是磁感到强度不会跟着外加磁场强度的增大而无尽增大,它有一个最大值,即是Bmax。高频变压器中外加磁场即是线圈电流发生的。当然咱们生机Bmax越大越好,如此磁芯就不会饱和,电流就能够流过很大,变压器的输出功率能够做很大。公式策画 B=(L*I)/(Np*Ae),策画值要小于Bmax。

  D.居里温度,区别材质的磁芯的居里温度区别。开闭电源的变压器锰锌铁氧体磁芯,居里温度正在200度独揽。然则磁芯的利用温度,咱们要节制正在120℃之内。

  变压器的骨架(BOBBIN)骨架正在变压器中起撑持线圈和固定正在PCB上的用意,普通骨架的材质是环氧树脂的,质料斗劲轻,有肯定硬度和强度。然则大举下,照样很容易碎的。磁芯区别,采取的骨架也区别。磁芯相仿,骨架的高度,巨细,引脚排距和跨距也有区别。

  骨架能够分为单槽,双槽,众槽的。单槽的,首次级线圈之间用绝缘胶带远离,骨架槽两头用乙醋酸布环绕远离,保障安好隔断。当安好隔断不敷,要思考采用三层绝缘线。双槽的首次级绕组差异绕正在区别槽里。众槽的骨架,各个绕组都能够离开绕。双槽众槽的绕线,能够调换变压器的漏感,希罕是正在LLC的变压器中,须要漏感做谐振电感时,就须要双槽骨架,如此增大了变压器的漏感。

  采取合意的变压器的骨架引脚,简单PCB layout,正在本质电源PCB安排时,要思考骨架引脚的排距和跨距。排距大于首次级之间安好隔断(普通是7mm)。

  变压器的线圈反激,正激,LLC,推挽变压器的的圈数策画都纷歧律(变压器的策画后面会讲),然则普通来说降压变压器,低级圈数都要大于次级圈数。

  变压器的线圈原料有漆包线,三层绝缘线,铜箔,铜片。漆包线普通采用众股绞线,众股绞线的好处是,避免铜线趋肤效应。众股绞线能够会惹起噪声。三层绝缘线用正在安好隔断不敷的或者骨架面积小(省却绝缘胶带)变压器中,铜箔和铜片要正在大功率变压器中。

  线圈的绕法能够改良变压器的EMI,希罕是正在小功率的反激电源中,线圈绕法和屏障,对EMI相当紧要。线圈的绕法影响变压器的漏感和寄生电容,对变压器的损耗有影响。

  变压器的损耗,变压器首要分为铁损和铜损。铁损首要是磁芯损耗,磁芯损耗和材质,开闭频率和温度等要素相闭,铜损指的是变压器线圈铜线的损耗,线圈的阻值,与圈数和线径相闭。

  正在安排变压器时,首要思考两个方面:磁芯窗口面积和截面积。窗口面积裁夺了用众粗的线圈,越粗的线圈,线圈阻值越小(同样的电流下),功率损耗越小。磁芯截面积越大,同样的线圈圈数,通过的电流就能够越大(而不会磁芯饱和),变压器的输出功率就越大。输出功率与窗口面积和截面积的相闭成正比:Pout=K*Ae*Aw(K是系数,Ae截面积,Aw窗口面积)。

  开闭电源的变压器品种许众,安排要思考的要素也许众,学会安排变压器,等于学会了开闭电源安排的一半,变压器安排要实习中不时总结,刚外面还远远不敷。

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