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。
变 压器铭牌上的主要额定数据有: 额定电压U1和U2 原边额定电压U1是指原边绕组上应加的电源电压(或输入电压),副边额定输出电压U2通常是指原边加U1时副边绕组的开路电压. 使用时原边电压不允许超过额定值(一般规定电压额定值允许变化±5%).考 虑有载运行时变压器有内阻抗压降, 所以副边额定输出电压U2应较负载所需的额定电压高5-10%. 对于负载是固定的电源变压器, 副边额定电压U2有时是指负载下的输出电压。
电源技术 和电力电子技术中包含的交流电压变换技术，是一种“纯粹的”电子变压器，也能把低压变成高行升压变换，或者把高压变成低行降压变换，其主要方法是采用电力电子技术提高电能变换频率 ，从而缩小电路中的变压器和电感器的体积，并不是取消其中的变压器和电感器。以前，对这种把电力电子电路和电子变压器结合起来的方法，没有引起足够的重视。近年来，随着电力系统要求减少输 入和输出谐波，提高网侧功率因数，实现 “ 绿色变换 ” 的呼声日益高涨，开展了“电力电子变压器”的研究，才兴起了研究开发热潮。研究如何用电力电子技术对电力进行变换和控制，用电 力电子变压器代替传统的电磁式配电变压器。现在已有单相变换和三相变换等多种电路形式，这种电力电子变压器不但可以用于高压大电流电力领域，也可以用于高压或低压小电流领域，例如一些高压 电源发生器和小功率调压电源等。
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。
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。
软磁铁氧体是中、高频电源中电子变压器大量使用的铁心材料 ， 和 金属软磁材料 相比，软磁铁氧体的饱和磁密低，磁导率低，居里温度低，是它的几大弱点 。尤其是居 里温度低，饱和磁密 Bs 和单位体积功率损耗 Pcv 都会随温度变化。温度上升， Bs 下降， Pcv 开始下降，到谷点后再升高。因此在高温条件下，只要 Bs 保持较高水平，就可以把工作磁密 Bm 选得 高一些，从而减少线圈匝数，降低用铜量和成本。高温高饱和磁密软磁铁氧体材料，还可以扩大电子变压器使用的温度上限到 120 益甚至 150 益。 例如，汽车用电子设备中的高频电子变压器，在外界温度条件变化大和发动机室发热的高温条件下工作，就必须采用高温高饱和磁密软磁铁氧体。 软磁复合材料 (SMC) 是上世纪 90 年发出来的新型软 磁材料，其出发点是想把金属软磁材料的工作频率向 MHz 级和 GHz 级扩展，因此将金属软磁材料与其他高电阻材料，如石英、陶瓷、高分子材料等复合在一起，只要控制金属软磁材料的体积百分数在 逾渗极限以下，就有可能保持软磁特性，又减少各种高频率损耗，成为一种新的软磁材料 ―― 软磁复合材料，取英文名称的个字母，简称 SMC 材料。 软磁复合材料中的磁性粒子可以是纯铁、镍、钴金属、铁镍合金、铁镍钼合金、铁铝合金、铁基非晶合金、铁基纳米晶合金和软磁铁氧体经过粉碎后制成的粉末。 非磁性物体可以是化硅等绝缘体，硅树脂、聚、树脂等高分子材料作粘接剂和硬脂酸等作润滑剂。磁性粒子和非磁性物体混合后，可以经过绝缘处理、压制成形、烧结等工艺加工成磁粉芯 ，也可以采用现在的塑料工程技术，注塑成各种复杂形状的磁芯。 软磁复合材料的优点是密度小，重量轻，生产效率高，成本低，产品一致性好 。 缺点是由于磁粒子之间被非磁性物体隔开，磁性阻断 ，磁导率现在一般都在 100 以内 ，近报导通过纳米技术和其他措施，已开发出磁导率超过 1000 的软磁复合材料，可达 6000 。
