高頻變壓器一定有很多親們沒有聽說過吧，其實高頻變壓器的作用還是很大的，但是一直是“幕后英雄”沒有那么高調，所以知道它的朋友并不多啦。高頻變壓器對于開關來說是很重要的一部分，因為高頻變壓器的銅絲纏繞多少圈，那么開關的電流就能有多大，這么說應該朋友們好理解一些吧。雖然大部分人不太了解高頻變壓器，但是一些技術控就對它很感興趣，下面就來學習一下如何測試高頻變壓器吧。

1.高頻變壓器測試方法

一般而言﹐高頻變壓器所要求測試的項目有﹕

1.電感

2.漏感

3.耐壓

4.絕緣電阻

2.電感以及電感的測試方法

概念﹕變壓器初級電感指次級開路時初級繞組的有效電感

測試條件﹕變壓器的測試條件與其工作條件相一致。由于變壓器鐵心磁化曲線的非線性﹐當頻率﹑交流電壓﹑直流磁化電流變化時﹑鐵心的有效磁導率也隨著變化﹐從而引起電感的變化。

測試電感必須規定的測試條件﹕

1.測試頻率﹔

2.變壓器或電感器兩端交流電壓﹔

3.直流磁化電流。

3.漏感及漏感的測試方法

概念﹕漏感指的是線圈間相互不交鏈的漏磁通所產生的電感﹐它與線圈尺寸﹑繞組排列及匝數等因素有關系。漏感是一個線性電感﹐與測試電壓無關。

漏感的分類﹕

1.初級漏感。指次級所有繞組短路時﹐在初級測得的電感。

2.次級漏感。指變壓器初級繞組短路時在次級測的電感。

3.初級對次級任一繞組的漏感。對于有幾個繞組的變壓器(如多阻抗輸出變壓器)﹐將初級一半短路時﹐在初級測的電感。

4.安全性試驗

絕緣電阻。變壓器各繞組及繞組與鐵芯﹑靜電屏蔽層之間的絕緣電阻在常態下均應大于1000MΩ ,在高溫試驗和恆定溫熱試驗后應不低于10MΩ(IEC-65規定為不低于4 MΩ),測試絕緣電阻的直流電壓為500V。

5.耐壓測試

    變壓器初級與次級繞組﹑鐵芯﹑靜電屏蔽層之間應能承受50Hz,3500V(有效值)電壓作用(IEC-65規定為3000V有效值)。次級繞組與鐵芯﹑靜電屏蔽層之間能承受50Hz﹐1000V(有效值)電壓的作用而無擊穿和飛弧(arcing)。限定電流為1mA(該值視變壓器功率而言﹐最大不超過10mA。

6.輸出端配線技術

高頻變壓器(如FLYBACK)將能量供給負載系統的過程中﹐當引線長且配線不合理時﹐線間所產生的寄生電容就會增加到不可忽視的程度﹐共模雜聲就會通過這個寄生電容轉播和導入到負載系統﹐使負載系統不能正常工作。

試驗證明﹐採用交紐線比并行線傳輸效果要好﹐即將輸出端的兩根線直接交紐在一起﹐再經過濾波電容傳輸給負載﹐這就能得到很好的濾波效果。這種方法是最經濟﹑效果又好﹑是實際應用中用得最多的一種。

7.屏蔽及屏蔽技術

目的﹕消除繞組間通過分布電容產生的電耦合﹐防止外部高頻信號對變壓器工作信號和負載的干擾。

措施﹕靜電屏蔽﹑磁心接地﹑變壓器加金屬罩

方法﹕對于靜電屏蔽﹐用銅薄帶或金屬絕緣膜隔離圍繞在初級和次級之間﹐構成電氣屏蔽。屏蔽厚度必須遠小于穿透深度﹐一般為穿透深度的叁分之一。屏蔽應當以最小的引線電感直接焊接到變壓器初級線圈的“靜止”(輸入電源+或-)電壓端或大地﹐并屏蔽本身絕緣不能構成短路匝﹐才能起屏蔽作用。

8.漏感以及漏感的影響

一般而言﹐變壓器的初級或多或少存在漏感﹐而一部分高頻變壓器用在開關電源(switching)上﹐開關電源使用一片IC,一般稱為電源開關管。當電源開關管由導通到截止時會產生反電動勢﹐反電動勢又會對變壓器初級線圈的分布電容進行充放電﹐從而產生阻尼振蕩﹐即產生振鈴。漏感產生的電動勢的幅度也很高﹐其能量也很大﹐因此漏極鉗位電路的損耗大﹐電源的效率低。如果不采取保護措施﹐反電動勢力產生的阻尼振蕩還會產生很強的電磁輻射﹐不但對機器本身造成嚴重干擾﹐對機器周圍環境也會產生嚴重的電磁干擾。

對于一個符合絕緣及安全性國際標準的高頻變壓器﹐其漏感量應為次級開路時初級電感的1%~3%。

9.減少漏感的措施

為了減少變壓器漏感對周圍電路產生電磁感應的影響﹐一方面要求變壓器的漏感要做得小﹐另一方面一定要在變壓器的外圍包一層薄銅箔﹐以構成一個低阻抗短路線圈﹐把漏感產生的感應能量通過渦流損耗掉。

如何把變壓器的漏感做到最小呢﹖

1.減少繞組的匝數﹐選用高飽和磁感應強度﹐低損耗的磁性材料。

2.減少繞組的厚度﹐增加繞組的高度﹔

3.盡可能減少繞組間的絕緣厚度﹔

4.初次級采用分層式交叉繞制﹔

5.對于環行磁心變壓器﹐均應沿環行磁心周圍均勻繞制。

10.分布電容的影響以及減少措施

分布電容的影響﹕分布電容是引起開關初級到次級之間共模噪聲的通道﹐它不僅能使開關電源效率降低﹐還與繞組的分布電感構成LC振蕩器﹐產生振鈴噪聲﹐其中初級繞組分布電容的影響尤為顯著。

減少分布電容的方法﹕

1.盡量減少每匝導線的長度﹔

2.在初級繞組間加絕緣層。

11.高頻變壓器的損耗

一個高效率的高頻變壓器應該具備以下條件﹕直流損耗和交流損耗低﹐繞組本身的分布電容以及各繞組間的耦合電容要小。

變壓器的損耗﹕

1.直流損耗。是由線圈的銅損耗造成的。為提高效率﹐應該盡量選較粗的導線﹐并使其電流密度在4~10A/MM2范圍內。

2.交流損耗。是由于高頻電流的趨膚效應以及磁心損耗引起的。高頻電流通過導線時總是趨向于從導線表面流過的現象稱為趨膚效應。

變壓器的損耗就是兩者之和。

12.磁芯損耗的分類

軟磁鐵氧體磁心總損耗通常分為叁種類型﹕磁滯損耗﹑渦流損耗Pc 和剩余損耗Pr 。

磁滯損耗正比于直流磁滯回線的面積﹐與頻率成線性關系。

渦流損耗Pc=Cef2B2/ρ ,其中Ce是尺寸常數﹐ρ是在測量頻率f時的電阻率。隨著頻率提高﹐渦流損耗在總損耗中的比重逐步增大﹐當工作頻率達到200~500kHZ時渦流損耗已經占支配地位。

13.渦流損耗的介紹

在磁芯線圈中加上交流電壓時﹐線圈中流過激磁電流﹐激磁安匝產生的全部磁通Φ通過磁芯﹐假如磁芯是導體﹐磁芯本身截面周圍將鏈合全部磁通而構成單匝的次級線圈。

當交流激磁電壓為U1時﹐根據電磁感應定律可知﹐U1= N1dΦ /d t,每一匝的感應電勢﹐既磁芯截面最大周邊等效一匝感應電勢為U1/N1= dΦ /d t.。

因為磁芯材料的電阻率不是無窮大﹐順著磁芯周邊有一定的電阻值﹐感應電壓產生電流ie,即渦流﹐流過這個電阻引起損耗﹐即渦流損耗。

14.鐵芯氣隙(Gap)的作用和方法

氣隙(Gap)的作用﹕

1.避免磁芯飽和﹐降低剩余磁感應強度就提高磁芯工作的直流磁場強度。

2.使磁化曲線傾斜﹐以提高直流工作磁場。

氣隙(Gap)最好開在中柱。因為雜散磁通﹑邊緣磁通和端面磁通全部經過線圈中心的截面﹐這裡的磁通密度最大﹐可能先發生飽和。

15.兩個重要的概念

趨膚效應。導線中有交流電通過時﹐因導線內部和邊緣部分所交鏈的磁通量不同﹐導致導線截面上的電流產生不均勻分布﹐相當于導線有效面積減少﹐這種現象稱為趨膚效應。隨著工作頻率的提高﹐趨膚效應影響越大。

穿透深度。穿透深度是由于趨膚效應﹐交流電沿導線表面開始能達到的徑向深度導線流過高頻交變電流時﹐有效截面的減少可用穿透深度來表示。

導線的選擇塬則。在選用變壓器初﹑次級的線經時﹐應遵循導線直徑小于兩倍穿透深度的塬則﹐當導線要求的直徑大于兩倍穿透深度的決定的線徑時﹐可採用小直徑的導線(直徑應該小于兩倍穿透深度)多股并繞或者採用扁銅線設計。

看完高頻變壓器的測試詳細過程，技術控們是不是按壓不住自己的雙手了呢？其實大家有興趣的話，也可以自己做一個小小的高頻變壓器進行測試，看看合不合格。高頻變壓器并不是固定的電壓或者電流，而是通過開關的需要來變換的，可以輕松的控制輸出的電流，所以高頻變壓器是開關的好朋友，不能分開，因為分開就有可能會出事故，容易發生危險。