高频变压器工程师培训

变压器的工作原理是用电磁感应原理工作的。变压器有两组线圈。初级线圈和次级线圈。次级线圈在初级线圈外边。当初级线圈通上交流电时，变压器铁芯产生交变磁场，次级线圈就产生感应电动势。变压器的线圈的匝数比等于电压比。例如：初级线圈是500匝，次级线圈是250匝，初级通上220V交流电，次级电压就是110V。变压器能降压也能升压。

高频变压器制作流程图.——— 领料——— 工程图及作业指导书确认——— 一次侧绕线——— 一次侧绝缘——— 二次侧绕线——— 二次侧绝缘——— 焊锡——— 铁粉芯研磨——— 铁粉芯组装——— 加工铜箔——— 半成品测试T1 ———电感值测试———漏电感值测试———直流电阻测试———相位测试———圈数比测试———高压绝缘测试——— 凡立水处理(真空含浸)——— 阴乾处理——— 烤箱烤乾处理——— 加包外围胶带——— 整脚处理——— 切脚处理——— 贴危险标签及料号标签——— 外观处理——— 成品电气测试T ——电感值测试——漏电感值测试——相位测试——圈数比测试——高压绝缘测——— QA至终检区—— 尺寸外观检查电气测试装箱 ——— 入库 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~高频电源变压器完成功能有三个：功率传送、电压变换和绝缘隔离。 功率传送有两种方式。第一种是变压器功率的传送方式，加在原绕组上的电压，在磁芯中产生磁通变化，使副绕组感应电压，从而使电功率从原边传送到副边。在功率传送过程中，磁芯又分为磁通单方向变化和磁通双方向变化两种工作模式。单方向变化工作模式，磁通密度从最大值 Bm变化到剩余磁通密度Br，或者从Br变化到Bm。磁通密度变化值△B=Bm-Br。为了提高△B，希望Bm大，Br小。双方向变化工作模式磁通度从+ Bm变化到-Bm，或者从-Bm变化到+Bm。磁通密度变化值△B=2Bm，为了提高△B，希望Bm大，但不要求Br小，不论是单方向变化工作模式还是双方向变化工作模式，变压器功率传送方式都不直接与磁芯磁导率有关，第二种是电感器功率传送方式，原绕组输入的电能，使磁芯激磁，变为磁能储存起来，然后通过去磁使副绕组感应电压，变成电能释放给负载。传送功率决定于电感磁芯储能，而储能又决定于原绕组的电感。电感与磁芯磁导率有关，磁导率高，电感量大，储能多。而不直接与磁通密度有关。虽然功率传送方式不同，要求的磁芯参数不一样，但是在高频电源变压器设计中，磁芯的材料和参数的选择仍然是设计的一个主要内容。在电源变压器“设计要点”一文中，很遗憾缺少这一个主要内容。只是“降低交流损耗”一节中，提出BAC典型值为。显然，文中的高频电源变压器采用电感功率传送方式，为什么不提磁导率，而提BAC弄不清楚。经查阅，在《电源技术应用》2003年1-2期，同一主要作者写的开关电源“设计要点”一文中，列出一节“磁芯的选择”，也没有提磁导率，只是提出最大磁通密度Bm为。由于没有画磁通密度变化波形，弄不清楚前文中的BAC和后文中的Bm是否一致：为什么BAC和Bm 相差～倍？更不清楚，选的那一种软磁铁氧体材料？为什么选这种型号？两文中都没有一点说明，只好让读者自己去猜想了。 电压变换通过原边和副边绕组匝数比来完成。不管功率传送是那一种方式，原边和副边的电压变换比等于原和副绕组匝数比。绕组匝数设计成多少，只要不改变匝数比，就不影响电压变换。但是绕组匝数与高频电源变压器的漏感有关。漏感大小与原绕组匝数的平方成正比。有趣的是，漏感能不能规定一个数值？《电源技术应用》 2003年第6期同时刊登的两篇文章有着不同的说法。“设计要点”一文中说：“对于一符合绝缘及安全标准的高频变压器，其漏感量应为次级开路时初级电感量的1%～3%”。“辨析”一文中说：“在很多技术单上，标注着漏感=1%的磁化电感或漏感<2%的磁化电感等类似的技术要求。其实这种写法或设计标准很不专业。电源设计者应当根据电路正常工作要求，对所能接受的漏感值作一个数值限制。在制作变压器的过程中，应在不使变压器的其它参数（如匝间电容等）变差的情况下尽可能减小漏感值，而非给出漏感与磁化电感的比例关系作为技术要求”。“否则这将表明你不理解漏感知识或并不真正关心实际的漏感值”。虽然两篇文章说法不一样，但是有一点是共同的，就是尽可能减小漏感值。因为漏感值大，储存的能量也大，在电源开关过程中突然释放，会产生尖峰电压，增加开关器件承受的电压峰值，也对绝缘不利，产生附加损耗和电磁干扰。 绝缘隔离通过原边和副边绕组的绝缘结构来完成。为了保证绕组之间的绝缘，必须增加两个绕组之间的距离，从而降低绕组间的耦合程度，使漏感增大。还有，原绕组一般为高压绕组，匝数不能太少，否则，匝间或者层间电压相差大，会引起局部短路。这样，匝数有下限，使漏感也有下限。总之，在高频电源变压器绝缘结构和总体结构设计中，要统筹考虑漏感和绝缘强度问题。 提高效率 提高效率是现在对电源和电子设备的普遍要求。虽然从单个高频电源变压器来看，损耗不大。例如，100VA高频电源变压器，效率为98%时，损耗只有2W，并不多。但是成十万个，成百万个高频电源变压器，总损耗可能达到上十万W，上百万W。还有，许多高频电源变压器一直长期运行，年总损耗相当可观，有可能达到上千万kWh。这样，高频电源变压器提高效率，可以节约电力。节约电力后，可以少建发电站。少建发电站后，可以少消耗煤和石油，可以少排放废气、废水、烟尘和灰渣，减少对环境的污染。既具有节约能源，又具有环境保护的双重社会经济效益。因此提高效率是高频电源变压器一个主要的设计要求，一般效率要提高到95%以上，损耗要减少到5%以下。 高频电源变压器损耗包括磁芯损耗（铁损）和绕组损耗（铜损）。有人关心变压器的铁损和铜损的比例。这个比例是随变压器的工作频率发生变化的。如果变压器的外加电压不变，工作频率越低，绕组匝数越多，铜损越大。因此在 50Hz工频下，铜损远远超过铁损。例如：50Hz 100kVAS9型三相油浸式硅钢电力变压器，铜损为铁损的5倍左右。50Hz100kVA SH11型三相油浸式非晶合金电力变压器，铜损为铁损的20倍左右。工频电源变压器的铜损也比铁损大许多。并不存在“辨析”一文中所说那样，工频变压器从热稳定热均匀角度出发，把铜损等于铁损作为经验设计规则。随着工作频率升高，绕组匝数减少，虽然由于趋表效应和邻近效应存在而使绕组损耗增加，但是总的趋势是铜损随着工作频率升高而下降。而铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，随着工作频率升高而迅速增大。在某一段工作频率，有可能出现铜损和铁损相等的情况，超过这一段工作频率，铁损就大于铜损。造成铁损不等于铜损的原因，也并不象“辨析”一文中所说那样是由于“高频变压器采用非常细的漆包线作为绕组”。导线粗细的选择，虽然受趋表效应影响，但主要由高频电源变压器的传送功率来决定，与工作频率不存在直接关系。而且，选用非常细的漆包线作为绕组，反而会增加铜损，延缓铜损的下降趋势。说不定在设计选定的工作频率下，还有可能出现铜损等于铁损的情况。根据有的资料介绍，中小功率高频电源变压器的工作频率在 100kHz左右，铁损已经大于铜损，而成为高频电源变压器损耗的主要部分。 正因为铁损是高频电源变压器损耗的主要部分，因此根据铁损选择磁芯材料是高频电源变压器设计的一个主要内容。铁损也成为评价软磁芯材料的一个主要参数。铁损与磁芯的工作磁通密度工作频率有关，在介绍软磁磁芯材料铁损时，必须说明在什么工作磁通密度下和在在什么工作频率下损耗。用符号表示时，也必须标明：Psπ其中工作磁通密度B的单位是T（特斯拉），工作频率f的单位是Hz（赫芝）。例如Pos/doo表示工作磁能密度为，工作频率为400Hz时的损耗。又例如()表示工作磁通密度为，工作频率为 100kHz时的损耗。铁损还与工作温度有关，在介绍软磁磁芯材料铁损时，必须指明它的工作温度，特别是软磁铁氧体材料，对温度变化比较敏感，在产品说明书中都要列出25℃至100℃的铁损。 软磁材料的饱和磁通密度并不完全代表使用的工作磁通密度的上限，常常是铁损限制使用的工作磁通密度的上限。所以在新的电源变压器用软磁铁氧体材料分类标准中把允许的工作磁通密度和工作频率乘积B×f，作为材料的性能因子，并说明在性能因子条件下允许的损耗值。新的分类标准根据性能因子把软磁铁氧体材料分为 PW1、PW2、PW3、PW4、PW5五类，性能因子越高的，工作频率越高，极限频率也越高。例如，PW3类软磁铁氧体材料，工作频率为100kHz，极限频率为300kHz，性能因子B×f为10000mT×kHz，即在100mT（）和100kHz下，100℃时损耗a级为 ≤300kW/m3（300mw/cm3），b级为≤150kW/m3（150mw/cm3）。日本TDK公司生产的PC44型号软磁铁氧体材料达到 PW3a级标准，达不到PW3的b级标准。 “设计要点”一文中提出高频变压器使用的铁氧体磁芯在100kHz时的损耗应低于 50mW/cm3，没指明是选那一类软磁铁氧体材料，也没说明损耗对应的工作磁通密度。读者只好去猜：损耗对应的工作磁通密度是《电源技术应用》2003 年6期“设计要点”一文中的BAC典型值？还是《电源技术应用》2003年1～2期“设计要点”一文中的Bm值？不管是，还是？要达到100kHz下铁损低于50mW/cm3的铁氧体材料是非常先进的。

两根电线组成一个简单的单相变压器。当特定数量的电流（例如交流电或脉冲直流电）通过其中一个导体时，会产生波动磁场。根据电磁互感理论，当磁场发生变化时，第二导体会产生电位差。当第二导体连接到闭合电路时，闭合电路产生电流。然后将电送出。由于线圈产生的磁场远大于直线产生的磁场，所以普通变压器中的相关导体是导线（通常是铜线）组成线圈。变压器，通俗的说就是一种将交流电压、交流电流、阻抗进行转换的装置。当通过初级线圈提供交流电时，在铁芯（或磁芯）中形成交变磁通量，导致在次级线圈中感应出电压（或电流）。原、副线圈的电压VS、VP与两个绕组的匝数NS、NP成正比关系：

变压器两侧的电流或电压比由电路线圈两侧的匝数决定。匝数多的电压高但电流低，反之亦然。当考虑泄漏时，变压器两侧的电压比等于两侧线圈的匝数比，这意味着电压与匝数成正比。

结果，初级和次级线圈的匝数比可以减少或增加，从而导致电压增加或减少。变压器由于其性质而成为电压转换的关键设备。此外，忽略泄漏的影响，变压器不会是放大器，因为它遵循这两个定律。如果变压器两侧的电压不同，流过变压器两侧的电流就会不同，两者之差成反比。如果变压器的一侧电流低于另一侧，则电流较小的一侧电压较高，反之亦然。但是，变压器两侧消耗的功率应该相等（即一侧的电压和电流的两个值应该相乘）。

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，是利用电磁感应原理，（因磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应），变压器就是从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。