高頻變壓器
| 高頻變壓器 |
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中文名；高頻變壓器 外文名；High frequency transformer 用途；高頻開關電源中作高頻開關 功能；改變電壓 製造要點；繞線 纏線 套管等 工作原理；變壓器是變換交流電壓 |
高頻變壓器是工作頻率超過中頻（10kHz）的電源變壓器，主要用於高頻開關電源中作高頻開關電源變壓器，也有用於高頻逆變電源和高頻逆變焊機中作高頻逆變電源變壓器的。按工作頻率高低，可分為幾個檔次：10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz～500kHz、500kHz～1MHz、10MHz以上。[1]
目錄
簡介
高頻變壓器是作為開關電源最主要的組成部分。開關電源中的拓撲結構有很多。比如半橋式功率轉換電路，工作時兩個開關三極管輪流導通來產生100kHz的高頻脈衝波，然後通過高頻變壓器進行變壓，輸出交流電，高頻變壓器各個繞組線圈的匝數比例則決定了輸出電壓的多少。典型的半橋式變壓電路中最為顯眼的是三隻高頻變壓器：主變壓器、驅動變壓器和輔助變壓器（待機變壓器），每種變壓器在國家規定中都有各自的衡量標準，比如主變壓器，只要是200W以上的電源，其磁芯直徑（高度）就不得小於35mm。而輔助變壓器，在電源功率不超過300W時其磁芯直徑達到16mm就夠了。
工作原理
變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。
變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其餘的繞組叫次級線圈。
設計原理
在高頻變壓器設計時，變壓器的漏感和分布電容必須減至最小，因為開關電源中高頻變壓器傳輸的是高頻脈衝方波信號。在傳輸的瞬變過程中，漏感和分布電容會引起浪涌電流和尖峰電壓，以及頂部振盪，造成損耗增加。通常變壓器的漏感，控制為初級電感量的1%～3%。
初級線圈的漏感----變壓器的漏感是由於初級線圈和次級線圈之間，層與層之間，匝與匝之間磁通沒有完全耦合而造成的。
分布電容----變壓器繞組線匝之間，同一繞組的上、下層之間，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。
初級繞組----初級繞組應放在最裡層，這樣可使變壓器初級繞組每一匝用線長度最短，從而使整個繞組的用線為最少，這有效地減小了初級繞組自身的分布電容。
次級繞組----初級繞組繞完，要加繞(3～5)層絕緣墊襯再繞制次級繞組。這樣可減小初級繞組和次級繞組之間分布電容的電容量，也增大了初級和次級之間的絕緣強度，符合絕緣耐壓的要求。
偏壓繞組----偏壓繞組繞在初級和次級之間，還是繞在最外層，和開關電源的調整是根據次級電壓還是初級電壓進行有關。
用途
高頻變壓器是工作頻率超過中頻（10kHz）的電源變壓器，主要用於高頻開關電源中作高頻開關電源變壓器，也有用於高頻逆變電源和高頻逆變焊機中作高頻逆變電源變壓器的。按工作頻率高低，可分為幾個檔次：10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz～500kHz、500kHz～1MHz、1MHz以上。傳送功率比較大的情況下，功率器件一般採用 IGBT，由於IGBT存在關斷電流拖尾現象，所以工作頻率比較低；傳送功率比較小的，可以採用MOSFET，工作頻率就比較高。
繞線
A 確定BOBBIN的參數
B 所有繞線要求平整不重疊為原則
C 單組繞線以單色線即可，雙組繞線必需以雙色線或開線浸錫來分腳位，以免繞錯
D 橫跨線必需貼膠帶隔離
1. 疏繞完全均勻疏開
2. 密繞排線均勻緊密
3. 線圈兩邊與繞線槽邊緣保持足夠的安全距離A，B
4. 套管長度必須足夠，一端伸入繞線管的安全膠帶以內，另一端伸出BOBBIN上沿面，但不得靠近PIN
5. 最外層膠帶切割在鐵芯組合面，切割處必須被鐵芯覆蓋。
6. 膠帶邊緣與繞線槽平齊，膠帶不歪斜，不反摺不破損。
7. 跨越線底下須貼膠帶，保持跨越線與底下線圈絕緣。
高頻變壓器的製造工藝要點之二
纏線
A 立式BOBBIN
粗線： 0.8φ以上纏線1圈
細線：0.2-0.8φ纏線1.5圈
極細線：0.2φ以下纏線2-3圈
立式BOBBIN纏法之原則：纏線儘量壓到底以不超過凸點為原則。
B 臥式BOBBIN ：約纏2-3圈，疏繞不要壓到底，以免焊錫時燙傷BOBBIN，如果有寬度限制且規格嚴格時才用此方式，將纏線壓到底後焊錫，再剪邊PIN，以減少整個變壓器的寬度。
C 橫式（臥式，BOBBIN之纏法：約纏2-3圈疏繞，不要壓到底以免焊錫時燙傷BOBBIN。
註：如果產品有寬度限制且規格緊必須將纏線部分剪短時為特例，此時即必須將纏線儘量壓到底。
高頻變壓器的製造工藝要點之三
套管
一般套管之位置規則：
A 外部：套管未端與PIN之距離愈短愈好，但切記絕對不可將套管纏在PIN上會造成空焊現象。
B 內部：a無邊牆配合，平貼BOBBIN約1/2L的長度
B有邊牆配合，套管一定要在檔牆內。
檔牆膠帶（margin tape）其寬度及材料不可任意更換，因為在設計變壓器時其寬度及材質都是涉及安規需特別注意。
檔牆膠帶之寬度：一般需與繞線繞組的高度等高，以防止在繞線時銅線疊在假牆上，但如果因裝core困難時有時會包約1/2-3/4的高度，但以繞線不疊在假牆為原則。
技巧： 有時因出入線粗又有套管時如果會影響其厚度時可採用跳過引出線的做法，此時要特別注意套管的位置，一定要有足夠安全距離(深入假牆之寬度)。
此點一定要深入假牆內有時因假牆缺口較大時或銅箔與M/F並繞時，無明顯判別是否深入假牆或線上M/T時必須選用與M/T同寬度的安全棒，每顆進行測量。
高頻變壓器的製造工藝要點之四
高頻變壓器的製造工藝要點之五
理線
1） 直立式理線標準
A細線，粗線均需理滿一圈以上，理線位置介於底座與凸台的2/3高處（不足者增加理線圈數）
B線頭長不可超過相鄰兩腳距離的一半且最長不可超過1mm。
C多組線並繞理線，細線放在最上層且不可理完一股再理另外一股。
D如有套管時，套管的長度不低於底座
E同槽不同腳理線時，同向而繞則。
2） 臥式理線標準
A理線平均分布在腳上，線頭至少要超過線腳的一半（不足者增加理線圈數補足，但最多不可超過線腳長）
B理線自腳根部理起螺旋向上且最少理滿一圈以上。
C線頭長不可超過相鄰兩腳距離的一半且最長不可超過1mm。
D多組線並繞理線，細線放在最上層且不可理完一股再理另外一股。
E同槽不同腳理線時，同向而繞則可以且套管的長度不低於底座，不靠近PIN。
高頻變壓器的製造工藝要點之六
焊錫
1） 焊錫後PIN腳平整光滑，不沾異物。
2） 線頭不高於凸點。
3） 焊錫後BOBBIN完整，無容損及腳短現象 。
4） 焊油（助焊劑）殘留少，無沾錫，無短路。
5） 膠帶無容損 。
6） 焊錫最少焊滿一圈 。
7） 焊錫後不能有橫向錫尖 。
高頻變壓器的製造工藝要點之七
組合
1） 鐵芯組合面平整，無歪斜。
2） BOBBIN，CORE，接線腳保持整潔，無沾附雜質及膠類。
3） 認清有GAP的CORE放在哪個方向 。
4） EE，EI，UU型CORE最大歪斜不可大於0.5mm或1/10CORE寬度。
技術參數
額定功率：1000/10000(KVA)
效 率(η)：97%
電 壓 比：400/220(V)
外形結構：立式
冷卻方式：自然冷式
防潮方式：開放式
繞組數目：雙繞組
鐵心結構：心式
冷卻形式：乾式
鐵心形狀：R型
電源相數：單相
頻率特性：高頻
應用範圍：特種
保護裝置
高頻變壓器微機保護裝置總結了國內外同行多年應用經驗基礎上，結合國內綜合自動化系統的實際特點，開發研製的集保護、監視、控制、通信等多種功能於一體的電力自動化高新技術產品，是構成智能化高頻變壓器的理想電器單元。
保護裝置屬性
適用範圍：主要適用於10KV等用戶工程；
保護功能：集20餘種保護功能於一體，0.5級測量精度的通用型保護裝置；
保護單元：線路、主變後備、電動機、電容器、電抗器、備自投、PT、非電量；
產品外觀：100mm超薄機身特別適用於環網櫃等櫃體，也適用於KYN28等中置櫃等；
產品材質：合金外殼，抗電磁干擾測試符合國家標準；
操作迴路：不帶防跳、可與各種自帶防跳的開關配合使用；
通訊：自行選配帶、或不帶RS485通訊接口。
參考來源