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    高頻電子變壓器“輕裝上陣”

    來源:博眾達    作者:博眾達    瀏覽 次     時間:2020-08-07 15:35

           變壓器是利用電磁感應原理來改變交流電壓的裝置,指在線圈原邊繞組加交變電壓產生交變磁通,在副邊繞組感生輸出電壓,從而起到傳輸能量,變換電壓或信號電氣絕緣隔離的作用。變壓器在電子電路和電子設備中使用就成電子變壓器。高頻電子變壓器是指工作頻率高于20kHz的電子變壓器。為什么選20kHz為界限?因為,20kHz是聲頻上限,超過它就聽不見可聞噪聲。  

      現在的電源產品,普遍以“輕、薄、短、小”為特點向小型化和便攜化發展。電子變壓器必須適應作為用戶的電源產品對體積和重量的要求。同時,高頻電子變壓器的最大特點就是高頻化。從變壓器工作原理得知,提高工作頻率可以減少變壓器的體積和重量,實現短小輕薄化,從而提高單位體積或重量傳輸功率,高功率密度化。并且,電子變壓器的原材料鐵心材料和導電材料價格上漲。因此,電子變壓器需減小體積和重量輕裝上陣,才能降低成本提高重量傳輸功率更好發展。  

      如何在發展道路輕裝上陣,有以下三點可以借鑒:  
      一,整體結構優化  
      為適應電子設備愈來愈輕薄短小,高頻電子變壓器可從立體結構向平面結構、片式結構、薄膜結構發展,從而形成一代又一代的新高頻電子變壓器。比如:平面變壓器、片式變壓器、薄膜變壓器。在設計方面,要研究各種新結構的電磁場分布,如何達到最佳優化設計,還研究多層結構的各種問題;在生產工藝方面,要研究各種新的加工方法,從而保證性能的一致性和實現加工工藝的機械化和自動化等;還可探討空心變壓器的結構、設計方法、制造工藝和應用特點。采用計算機對整體結構方案進行優化和具體設計,這樣可以縮短設計時間,減少材料用量,縮短生產周期,降低成本。  

      二、降低磁芯材料成本  
      磁芯在以電磁感應原理工作的高頻電子變壓器中是最關鍵的部件。磁芯材料的主要發展方向是降低損耗,加寬使用的溫度范圍和降低成本。  
      軟磁鐵氧體是現在高頻電子變壓器使用的主要磁芯材料,發展方向是開發性能更好的新品種和降低成本的新工藝。它與傳統的軟磁鐵氧體和軟磁合金相比,其磁性金屬粒子或者薄膜可以分布在非導體和其他材料中,使高頻損耗明顯降低,提高了工作頻率。加工工藝既可采用熱壓法加工成粉芯,也可以利用現在的塑料工程技術,注塑成復雜形狀的磁芯,具有密度小、重量輕、生產效率高、成本低,產品重復性和一致性好等特點。還可以采用不同的配比,改變磁性。上面已介紹軟磁鐵氧體和坡莫合金組成的復合材料的例子,現在已開發出工作頻率10kHz以上的軟磁復合材料粉芯,在高頻用濾波電感器中可代替軟磁鐵氧體。  

      根據高頻電子變壓器整體結構的發展要求,磁芯結構發展方向是平面磁芯、片式磁芯和薄膜磁芯。平面磁芯以前有的是用原來的軟磁鐵氧體磁芯進行改造,現在已有專門用于平面變壓器的各種低高度軟磁鐵氧體磁芯。將來還可能開發出各種低高度軟磁復合材料磁芯。片式變壓器的磁芯除了將平面磁芯進一步壓縮而外,也有采用共燒法制造的片式磁芯。  

      三、線圈結構發展  
      線圈結構主要的發展方向是平面線圈,片式線圈和薄膜線圈。
    立體結構的高頻變壓器線圈,導線材料考慮集膚效應和鄰近效應采用多股絞線,有時也采用扁銅線和銅帶。絕緣材料采用耐熱等級高的材料,以便提高允許溫升和縮小線圈體積,采用雙層和三層絕緣導線,減少線圈尺寸。曾經國內開發出以納米技術把云母泳涂在銅線上的C級絕緣電磁線,已經在工頻電機和變壓器中應用,取得良好的效果,估計在高頻電子變壓器中也會得到應用。 

        平面結構線圈采用銅箔導線,大多數采用單層和多層印刷電路板制造,也有采用一定圖形的銅箔,多個折疊而成的。絕緣材料一般采用B級材料。 
        薄膜結構線圈,導線采用銅、銀和金薄膜,制成梳形、螺旋形、運動場形等圖形,絕緣材料采用H級和C級材料??啥鄬咏Y構或者幾個多層線圈組合起來,或者是幾個線圈和幾個磁芯交叉重疊而成。


    高頻變壓器 

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