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        電子發燒友網 > 電源/新能源 > > 正文

        變壓器的繞線工藝圖文詳解

        2021年01月03日 17:32 ? 次閱讀

        一、傳統變壓器

        單路輸出Flyback及常見的變壓器繞組結構

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        紅色:初級繞組

        紫色:輔助繞組

        黃色:次級繞組

        特點:輔助繞組位夾在初級、次級中間

        缺點:

        1,臨近效應很強,繞組交流損耗大

        2,初、次級間的漏感較大,吸收回路損耗較大,效率較低

        優點:

        1,工藝結構十分簡單,易于制造

        2,初級外層接電位靜止的V+端,易于實現無Y

        改進的Flyback變壓器繞組結構(簡易型)

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        紅色:初級繞組

        紫色:輔助繞組

        黃色:次級繞組

        特點:輔助繞組位于線包最里層,初級在中間、次級在最外邊

        缺點:臨近效應很強,繞組交流損耗大

        優點:

        1,工藝結構十分簡單,易于制造

        2,初級外層接電位靜止的V+端,易于實現無Y

        3,初次級間漏感較小,吸收回路損耗較小,效率較高

        改進的Flyback變壓器繞組結構(三明治型)

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        紅色:初級繞組

        紫色:輔助繞組

        黃色:次級繞組

        特點:輔助繞組位于線包最里層,然后分別是初級的一半,次級全部,初級的另一半;

        缺點:

        1,次級臨近效應很強,繞組交流損耗大

        2,初級的一半繞組沒有任何的靜電位層供屏蔽用,無法實現無Y

        優點:

        1,工藝結構復雜,不利于制造;

        2,初次級間漏感較小,吸收回路損耗較小,效率較高

        3,初級臨近效應較小,繞組交流損耗小

        Flyback多路輸出

        L3與L4之間的漏感,引起交叉調整。

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        實用的多路輸出型

        高壓輸出繞組疊在低壓繞組之上,雙線并繞降低交叉調整

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        功率傳輸變壓器(含正激、推挽、半橋、全橋)

        合理的繞組結構,層厚小于2Δ

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        紅色:初級繞組

        紫色:輔助繞組

        黃色:次級繞組

        實際變壓器的模型

        虛線內為理想變壓器

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        脈沖變壓器信號傳輸失真

        由于原邊及幅邊漏感,電阻分量的存在,脈沖在經過變壓器后,產生延遲、斜率變緩、振鈴、頂降

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        脈沖電流的分解

        脈沖電流由基波電流及各高次諧波電流組成

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        占空比越小,基波分量越小,高次諧波分量越大,因此線徑的選擇(穿透深度*2)不能只考慮基波電流的頻率

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        輸出功率與頻率的關系(EE25單端變換器為例)

        理論上,對于指定的磁芯,在相同的磁密下,輸出功率與頻率呈正比,但實際上并非如此,

        原因有:

        1,頻率升高,穿透深度下降,需要用較小的線徑,窗口利用率下降,且繞組層厚與穿透深度的比值增大,交流電阻大增,有效輸出功率下降;

        2,頻率增加,絕緣材料的耐壓下降,為保證同樣的絕緣強度,需要加大絕緣層厚度,進一步降低窗口利用率;

        3,頻率到達某一程度后,磁芯損耗大增,需要適當降底磁通密度(具體請參考磁損表)

        LLC變壓器

        LLC電路結構

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        LLC集成磁件

        漏感由原邊與副邊之間的檔墻寬度、磁芯的磁導率、以及中柱長度與窗口高度的比值決定

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        紅色:初級繞組

        黃色:次級繞組

        小漏感的LLC集成磁件

        個別應用中,需要用到較小的漏感,擋墻的寬度較小,安全間距可利用下面的結構來滿足。

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        紅色:初級繞組

        黃色:次級繞組

        其它減小漏感的方法:

        1,磁芯的磁導率,換用高導的磁芯,漏感會減小;

        2,減小中柱長度與窗口高度(指上圖中窗口的水平方向)的比值,漏感會減小

        3,采用逆磁性材料代替順磁性材料制作檔

        增大漏感的方法:

        1,換用低導的磁芯

        2,增大中柱長度與窗口高度的比值

        3,用弱鐵磁性的材料制作檔墻,如混有磁粉的注塑墊片,可以大幅度降低檔墻的占窗面積,增加變壓器出力,具體實施需要考慮經濟性;

        大功率的LLC變壓器

        LLC磁集成變壓器的問題:由于初次級繞組產生的磁場是獨立分布的,各自的臨近效應很強,不利于大功率應用場合,而且氣隙處的EMI很不好處理,因此需要將漏感獨立出去。

        中功率的LLC集中參數變壓器,按正弦變壓器設計,可采用簡單繞制工藝

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        紅色:初級繞組

        黃色:次級繞組

        大功率的LLC集中參數變壓器,按正弦變壓器設計,需要采用夾層工藝,中各初次級繞組磁場的磁場,降低臨近效應,保證最小的交流電阻

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        紅色:初級繞組

        黃色:次級繞組

        二、高功率密度變壓器

        為了直觀,我們將一個EE85磁芯,在2000GS磁密,25KHz頻率下,不同電流密度時的效率、輸出功率,銅損鐵損比繪在同一表格內(注意:因為寬度不夠,電流密度在10以上比例不同。)

        可以發現,電流密度在3-6A/mm2范圍內,變壓器效率達到98.5%以上,而要滿足98%的效率,電流密度的范圍達到2-10A/mm2。

        由于鐵損基本固定,而銅損與輸出功率的平方成正比,因此高功率密度變壓器的實現,主要是解決繞組的散熱問題,但應用中的方向卻是相反的,我們所見到的高功率密度變壓器,都是將繞組的熱量“悶”在磁件的內部,繞組的熱阻比較大,不利于提高功率密度,如PQ,PM,以及平面變壓器。

        高功率密度變壓器的解決措施

        思路:強制對繞組進行冷卻

        1、液冷法,低壓繞組利用中空的管狀銅材料制作,用微形液壓泵為低壓繞組提供冷卻循環液,可用變壓器油。高壓繞組的熱能,通過傳導散發到低壓繞組,由冷卻液一起帶走。

        2、環形銅帶繞組,低壓繞組制成平面的環狀,一個環為一匝,環的厚度為2~3倍穿透深度,初級繞組線徑為1~1.5倍穿透深度,這樣的組合交流電阻很小。圖例中的6個環,,通過不同的鉚接,可組合為6匝,3匝,2匝及1匝四種連接方式。環的倒角部份,通過云母片與散熱器(可加風扇)連接散熱,解決繞組的發熱問題

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        3,環形變壓器

        環形變壓器具有夸張的繞組散熱面積,是一種很好的散熱結構。但由于磁芯的最佳工作溫度約90度,要求繞組表面溫度要適當小于90度,否則磁芯溫度會過高。加上環形高導磁件容易飽合,可用的磁密較小,因此功率密度的提高受到限制。

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        4,增加變壓器的整體表面積如平面變壓器,通過將變壓器壓扁,提高表面積與體積的比值,降低熱阻,獲得較高的功率密度

        5,王氏多磁路變壓器

        將多個小型磁件組合,通過接近2倍的繞組數量,大幅度提高變壓器繞組自身的散熱能力,達到高功率密度

        為簡單起見,僅以兩付磁芯拼合為例,實際應用中為更多的磁芯拼合為多磁路變壓器。

        1,繞組數量增加為由N增加為2N-1(N為組合磁芯的數量),繞組總(散熱)表面積增大;

        2,每個繞組的厚度減半,在同等溫升及冷卻條件下,允許1.414倍的電流密度

        3,可以方便實現1/2,1/3,1/4,1/5甚至更小的分數匝,利于讓磁芯工作在最佳的磁通密度下(通常情況下,我們常常會受此困擾,如有時用1600GS需要2.3匝,一般只好取2匝,然后磁密提高到1840GS,或是降低一些占空比,很是麻煩)

        4,因為精確的分數匝,利于多組輸出的精確電壓分布(利用同步整流及電子變壓器定變比變換技術)

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        優化的多磁路變壓器及磁芯

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        隔離dcdc電源模塊與非隔離電源模塊的區別介紹

        簡介充氣柜安裝配電變壓器的安全技術要求

        充氣柜安裝配電變壓器的安全技術要求; 1)落地式變壓器經濟基礎應比地面高0.2m。遇有積水進行區域,....
        發表于 2020-12-20 11:47? 128次閱讀
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        如何使用四個元件做一個升壓電路

        今天教大家一個關于電源類的升壓電路,關于電源我想我們大家并不陌生,我們每天在用的220V交流電就是一....
        發表于 2020-12-20 10:48? 422次閱讀
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        如何選擇單端正激式開關電源拓撲圖

        選用單端正激式開關電源拓撲圖如下,因為它是一種小型、經濟,也是開關電源應用較多一種,并且它功率輸出在....
        發表于 2020-12-20 10:13? 328次閱讀
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        油浸式試驗變壓器之耐壓試驗步驟及結果判斷

        油浸式試驗變壓器之耐壓試驗步驟: 在試驗中應嚴格按照下列步驟進行操作,這樣才能保證試驗結果的正確判斷和測試過程...
        發表于 2020-12-19 15:28? 455次閱讀
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        變壓器的基本結構/工作原理/功能

        在日常生活中,各種用電設備所需的電壓并不相同,例如機床上的照明燈需要36伏的安全電壓,一般半導體收音....
        發表于 2020-12-19 10:45? 444次閱讀
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        滑環的常見故障有哪些,其根本原因是什么

        到當今已經,電機配件已進行變成產物種類全、類型規格型號豐富、結構形式多種多樣、技術專業偏重細分化、領....
        發表于 2020-12-17 11:4