东莞市梵尔龙电源科技有限公司
开关电源变压器现代电子设备对电源的工作效率、体积以及要求等技术性能指标越来越高,在开关电源中决定这些技术性能指标的诸多因素中,基本上都与开关变压器的技术指 标有关。开关电源变压器是开关电源中的关键器件,因此,在这一节中我们将非常详细地对与开关电源变压器相关的诸多技术参数进行理论分析。在分析开关变压器的工作原理的时候,必然会涉及磁场 强度H和磁感应强度B以及磁通量等概念,为此,这里我们首先简单介绍它们的定义和概念。在自然界中无处不存在电场和磁场,在带电物体的周围必然会存在电场,在电场的作用下,周围的物体都会感 应带电;同样在带磁物体的周围必然会存在磁场,在磁场的作用下,周围的物体也都会被感应产生磁通。现代磁学研究表明:一切磁现象都起源于电流。磁性材料或磁感应也不例外,铁磁现象的起源是 由于材料内部原子核外电子运动形成的微电流,亦称分子电流,这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。因为每一个微电流都产生磁效应,所以把一个单位微电流称为一个磁偶 极子。因此,磁场强度的大小与磁偶极子的分布有关。
近年来,电源中电子变压器所用的铁心材料和导电材料价格连续上涨, 上游原材料形成卖方市场。作为下游的电子变压器的电源用户,可以在范围内选择和采购,形成买方市场。处于中间位置的电子变压器行业,只有走技术创新之路,才能摆脱这种两头受气的困境。 然而,在成熟的电子变压器行业里,技术创新比较困难。但是每一个细小环节的改进,就可以带来新的理念和新的产品。走技术创新之路,要时刻记住要达到的目的。电源中的电子变压器, 像 所有作 为商品的产品一样进行任何技术创新,都必须在具体使用条件下完成具体功能中,追求性能价格比。现在的电源产品,普遍以 “ 轻、薄、短、小 ” 为特点向小型化和便携化发展。电子变压器必须适 应作为用户的电源产品对体积和重量的要求。同时,电子变压器的原材料 ( 铁心材料和导电材料 ) 价格上涨。因此,如何减小体积和重量,如何降低成本,成为近年来电子变压器发展的主要方向。
高分子软磁复合材料 近年来发展迅速,在国外已用这种材料制造高频 电源变压器和电感器,并建立相应的分析理论和设计程序。据作者所知,国内虽然进行了高分子软磁材料的研究开发,但是还未见到用于电源中电子变压器的报道。现在,国内正在开发用于电源中电子 变压器的各种铝导线。一些企业已经开发出 铜包铝导线 ,铜线在外层,占面积 15% ,总比重为 3.63g/cm3 ,考虑趋表效应和邻近效应,这种铜包铝导线的电阻率比纯铝线会小不少,而成本增加不多 ,是一种充分发挥铜和铝效果的复合材料。近年来另一值得注意的发展趋势,是选用温度指数高、耐热等级高的 180 聚酯亚胺 QZY 漆包线 和 220 聚酰亚胺 QYZ 漆包线 ,导线允许的电流密度增大, 导线直径减少,用铜量减少,铁心窗口面积减少,用铁量也同时减少,可以降低整体成本。特别是对要求体积小的高频小功率电源变压器,采用耐热性更好的漆包线 , 更能显出技术经济效益。
开关电源变压器现代电子设备对电源的工作效率、体积以及要求等技术性能指标越来越高,在开关电源中决定这些技术性能指标的诸多因素中,基本上都与开关变压器的技术指 标有关。开关电源变压器是开关电源中的关键器件,因此,在这一节中我们将非常详细地对与开关电源变压器相关的诸多技术参数进行理论分析。在分析开关变压器的工作原理的时候,必然会涉及磁场 强度H和磁感应强度B以及磁通量等概念,为此,这里我们首先简单介绍它们的定义和概念。在自然界中无处不存在电场和磁场,在带电物体的周围必然会存在电场,在电场的作用下,周围的物体都会感 应带电;同样在带磁物体的周围必然会存在磁场,在磁场的作用下,周围的物体也都会被感应产生磁通。现代磁学研究表明:一切磁现象都起源于电流。磁性材料或磁感应也不例外,铁磁现象的起源是 由于材料内部原子核外电子运动形成的微电流,亦称分子电流,这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。因为每一个微电流都产生磁效应,所以把一个单位微电流称为一个磁偶 极子。因此,磁场强度的大小与磁偶极子的分布有关。
硅 钢是工频电源中电子变压器大量使用的铁心材料。要减少电子变压器中的铁心用量,必须提高硅钢的工作磁通密度 ( 工作磁密 ) 。硅钢的工作磁密既决定于饱和磁通密度,又决定于损耗。因为效率是 电子变压器的重要性能指标,现在,为了节能,许多电源产品都提出待机损耗要求。电子变压器的铁心损耗是待机损耗的主要组成部分,因此,都对电子变压器的效率或损耗提出明确的严格要求。 2008 年以来,取向和无取向冷轧硅钢价格上涨,卷绕式环形铁心,相比于 R 型、 CD 型和 EI 型铁心,由于消耗材料少,可以节约 20% 以上的铁心材料成本,扩大了电子变压器中的使用范围。 卷绕 式环形铁心可以充分发挥取向冷轧硅钢的性能,与无取向冷轧钢相比,工作磁密要高得多。 同时不 像 R 型、 CD 型和 EI 型的铁心那样,可以充分利用硅钢材料,不会有边角废料,材料利用率可以达 到 98% 以上。作为电子变压器一大类的工频变压器,采用工作磁密高的铁心材料后,可以不减少铁心截面和体积,而是减少线圈匝数,减少用铜量。在现在铜材价格远远高于铁心材料的情况下,可能是 更好的一种设计改进方案。