【開關變壓器】工作原理 設計 參數

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開關變壓器

【開關變壓器】工作原理 設計 參數
開關變壓器一般指的是開關電源裏使用的變壓器。

開關變壓器工作原理

開關變壓器是為了區別於電源變壓器的叫法。當把直流輸入電壓通過控制開關通、斷的作用看成是一序列直流脈衝電壓,即單極性脈衝電壓,直接給開關變壓器供電。在開關變壓器工作中,當開關變壓器的兩端輸入電壓為0時,那就表示輸入端是開路的,因為電源內阻可以看作是無限大的,而電源變壓器在相同的情況下,當輸入電壓為0時,表示輸入端是短路的,因為電源內阻可以看作是0。

開關變壓器設計

開關變壓器的設計要從三方面考慮:

1.降低開關變壓器的損耗:

1)直流損耗。開關變壓器的直流損耗一般是由於線圈的緣故,選擇較粗的導線較能提高效率。

2)交流損耗。開關變壓器交流損耗是由高頻電流的趨膚效應及磁芯的損耗引起的。高頻電流通常是從表面流過導線,這樣會使導線的有效流通面積減小,並使導線的交流等效阻抗高於銅電阻。高頻電流對導線的穿透能力與開關頻率的平方根成反比,為減小交流銅阻抗,導線半徑不得超過高頻電流可達深度的2倍。開關變壓器的磁芯損耗也會使得電源轉換效率降低。

2.減小開關變壓器的漏感:

在設計開關變壓器時必須把漏感減至最小,因為漏感越大,產生的尖峯電壓幅度越大,漏極鉗位電路的損耗就越大,這必然導致電源效率降低。對於一個符合絕緣及安全性標準的開關變壓器,其漏感量應為次級開路時初級電感量的1%~3%。要想達到1%以下的指標,在製造工藝上將難以實現。減小漏感時可採取以下措施:

①減小初級繞組的匝數Np; ②增大繞組的寬度; ③增加繞組的高、寬比; ④減小各繞組之間的絕緣層; ⑤增加繞組之間的耦合程度。

3.抑制開關變壓器的音頻噪聲:

①EE或EI型磁芯之間的吸引力能使兩個磁芯發生位移;繞組電流相互間的引力或斥力也能使線圈產生偏移。此外,EE或者EI型磁芯受機械振動時能導致週期性的形變。上述因素均會使開關變壓器在工作時發出音頻噪聲,10W以下開關電源的音頻噪聲頻率為10~20KHz。為防止磁芯之間產生相對位移,通常以環氧樹脂作為膠合劑,對兩個磁芯的3個接觸面(含中心柱)進行粘接。但這種剛性連接方式的效果並不理想,因為無法將音頻噪聲減至最低,況且膠合劑過多,磁芯在受機械應力時還容易折斷。國外最近採用了一種特殊的“玻璃珠”膠合劑要粘合EE、EI等類型的鐵氧體磁芯,效果甚佳。這種膠合劑是把玻璃珠和膠着物按照1:9的比例配製而成的混合物,它在100攝氏度以上的温度環境中放置1H即可固化。

②為防止開關變壓器的泄漏磁場對相鄰電路造成干擾,可把一銅片環繞在變壓器外部,該屏蔽帶相當於短路環,能對泄漏磁場起到抑制作用。屏蔽帶使用是應該接地

開關變壓器參數

【開關變壓器】工作原理 設計 參數 第2張