什么是高頻變壓器?
1. 什么是高頻變壓器?
高頻變壓器是作為開關(guān)電源最主要的組成部分,高頻變壓器是工作頻率超過中頻(10kHz)的電源變壓器,主要用于高頻開關(guān)電源中作高頻開關(guān)電源變壓器,也有用于高頻逆變電源和高頻逆變焊機(jī)中作高頻逆變電源變壓器的。
按工作頻率高低,高頻變壓器可分為幾個(gè)檔次:10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz~500kHz、500kHz~1MHz、10MHz以上。 傳送功率比較大的情況下, 功率器件一般采用 IGBT(絕緣柵極雙極性晶體管), 由于IGBT存在關(guān)斷電流拖尾現(xiàn)象, 所以工作頻率比較低; 傳送功率比較小的, 采用MOSFET(半導(dǎo)體場(chǎng)效電晶體), 工作頻率就比較高。
2. 高頻變壓器工作原理
高頻變壓器是利用電磁感應(yīng)原理,進(jìn)行變換交流電壓、電流和阻抗的器件,其中主要構(gòu)件包含初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、鐵芯。
當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí), 鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通, 使次級(jí)線圈感應(yīng)出電壓(或電流),在電源中作為升壓、降壓、隔離使用。
【線圈數(shù)和輸出電壓的關(guān)系圖】:
3.變壓器的符號(hào) :
4、高頻變壓器的優(yōu)點(diǎn) :
搭配直流升降壓技術(shù)應(yīng)用的高頻變壓器,一般切換頻率至少都大于10KHz以上,而切換頻率的最大值則受限于開關(guān)功率元件的耐熱能力(BJT,MOSFET,IGBT)及鐵芯材質(zhì)之鐵損大小,換句話說一切受限于材料所能忍受的溫度,這類用于電源供應(yīng)器里的變壓器,其鐵芯材質(zhì)均改以鐵氧體功率材料為主,一般通稱為「高頻變壓器」。
在用電量越高,輸電距離越長的情況下,交流電力系統(tǒng)遠(yuǎn)勝出直流系統(tǒng)。
交流電力系統(tǒng)一般來說不是50Hz就是60Hz,只要是設(shè)計(jì)給50Hz/60Hz這種電源頻率使用的變壓器,就通稱為'低頻變壓器',一般都是配合電力系統(tǒng)在使用,也稱之為電力變壓器,其鐵芯材質(zhì)均以硅鋼片為主。
頻率由開關(guān)組件每秒的切換次數(shù)決定,故也稱之為切換頻率 fs,變壓器輸入電壓相同時(shí),提高切換頻率可以降低圈數(shù)N、與縮小鐵芯尺寸,而決定傳輸多少功率就已經(jīng)決定導(dǎo)線線徑,所以通常拉高切換頻率都是為了降低圈數(shù)或降低鐵芯體積,因此高頻變壓器的體積會(huì)遠(yuǎn)小于低頻變壓器的體積。
5. 高頻變壓器設(shè)計(jì)原理
? 漏感,在高頻變壓器設(shè)計(jì)時(shí),變壓器的漏感是由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間,之間磁通沒有完全耦合而造成的,線圈所產(chǎn)生的磁力線不能都通過次級(jí)線圈,因此產(chǎn)生漏磁的電感稱為漏感; 設(shè)計(jì)者,繞窗越寬,圈數(shù)越小,堆疊的層數(shù)越少,漏感就越減小,或是將初級(jí)與次級(jí)相互堆疊做抵銷來降低漏感的產(chǎn)生,這種方式稱三明治繞法。
? 分布電容,變壓器繞組線匝之間, 在同一繞組的上、下層間,或不同繞組之間, 繞組與屏蔽層之間形成的電容稱為分布電容; 設(shè)計(jì)者,通常會(huì)將初級(jí)繞組放在最里層, 這樣可使變壓器初級(jí)繞組每一匝用線長度最短, 也有效地減小了初級(jí)繞組自身的分布電容,但三明治繞法會(huì)將寄生電容增大,效率降低,因此這也是設(shè)計(jì)者需要考量的。
? 因?yàn)殚_關(guān)電源中高頻變壓器傳輸?shù)氖歉哳l脈沖方波信號(hào)。 在傳輸?shù)乃沧冞^程中, 漏感和分布電容會(huì)引起浪涌電流和尖峰電壓, 在頂部振盪, 造成損耗增加,這是為何在設(shè)計(jì)上會(huì)需要低漏感的主因,相反的,也有設(shè)計(jì)者利用漏感做偵測(cè),因?yàn)椴煌脑O(shè)計(jì)者,會(huì)有不同的需求與設(shè)計(jì)方式。
? 絕緣層膠帶,在初級(jí)繞組與次級(jí)繞組之間通常會(huì)需要加繞(2-3)層絕緣膠帶, 這樣可減小初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間分布電容的電容量, 也增大了初級(jí)和次級(jí)之間的絕緣強(qiáng)度, 確保絕緣耐壓的要求。 同常在1000V AC 膠帶為1-2層,3000V AC 膠帶會(huì)為2-3層。
? 屏蔽工藝,是為了能更有效的解決變壓器的干擾問題,在繞組間或是鐵芯的最外層加入導(dǎo)電銅箔,但一定要注意,繞組間使用的導(dǎo)電銅箔還接地,會(huì)增加熱阻的產(chǎn)生,一般導(dǎo)電銅箔會(huì)在鐵芯或線包最外層做接地。 或可以在鐵芯的最外層加上絕緣膠帶,來增加屏蔽的效果。
? 絕緣與耐壓,在高頻變壓器的設(shè)計(jì)上是關(guān)鍵。 當(dāng)耐壓條件嚴(yán)苛的狀況,或線架設(shè)計(jì)安全距離不夠時(shí),可以提高材料的耐壓規(guī)格,或使用擋墻、膠帶、套管、含浸等工藝,來增加初級(jí)與次級(jí)間的耐壓或安全距離,或使用套管來確保鍍錫時(shí)或與線包間的安全距離以是常用的方式。
同類文章排行
- 我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來重要窗口期
- 關(guān)于礦用整流柜的使用環(huán)境
- 整流柜有哪些外形特征?
- 關(guān)于高頻開關(guān)電源發(fā)展的四大趨勢(shì)
- 國家能源局:可再生能源,完善綠色電力
- 我國新能源發(fā)展現(xiàn)狀
- 氫能在工業(yè)領(lǐng)域的妙用:你知道多少?
- 國家能源局組織發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》
- 2023世界氫能技術(shù)大會(huì)中外對(duì)話:氫能國際合作機(jī)遇與挑戰(zhàn)
- 中國氫能產(chǎn)業(yè)具備10萬億規(guī)模潛力
最新資訊文章
- 保證電氣作業(yè)安全的技術(shù)措施
- 戰(zhàn)略金屬銻:稀缺的“能源金屬”
- 制氫電源的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)
- 礦產(chǎn)視野|銻礦與銻產(chǎn)業(yè)鏈——工業(yè)火盾,安全領(lǐng)航
- 稀有戰(zhàn)略金屬銻行業(yè)研究分析
- 開關(guān)電源-結(jié)構(gòu)組成及元件作用
- 銻金屬獨(dú)特的性能與應(yīng)用帶來獨(dú)特的價(jià)值重估
- “雙碳”背景下推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的思考和對(duì)策
- 元器件的介紹
- 常見可控硅應(yīng)用電路總結(jié)講解