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1、变压器基础变压器基础深圳市安科讯实业有限公司深圳市安科讯实业有限公司2006年年5月月24日日一、什么是变压器，变压器的工作一、什么是变压器，变压器的工作原理和用途是什么？原理和用途是什么？ 变压器属于磁性元件，它是把电场能变压器属于磁性元件，它是把电场能转换成磁场能，再把磁场能转换成电场能的转换成磁场能，再把磁场能转换成电场能的一种装置（元件）。变压器通过初、次级不一种装置（元件）。变压器通过初、次级不同的绕组（线圈）匝数比，可以把交流电同的绕组（线圈）匝数比，可以把交流电/信信号由低压转换成高压，或由高压转换成低压。号由低压转换成高压，或由高压转换成低压。 变压器的主要用途是用来传递能量、
2、变压器的主要用途是用来传递能量、传递信号、滤波或与高频电容一起构成振传递信号、滤波或与高频电容一起构成振荡电路产生高频信号的器件。广义上，它荡电路产生高频信号的器件。广义上，它是电感器的一种，狭义上（电源），我们是电感器的一种，狭义上（电源），我们是把电感器和变压器区分开的。电源应用是把电感器和变压器区分开的。电源应用中，电感器多是指储能、滤波、扼流的磁中，电感器多是指储能、滤波、扼流的磁性器件，电感器一般只有一个绕组；而变性器件，电感器一般只有一个绕组；而变压器则是作为隔离、变压、传输能量的磁压器则是作为隔离、变压、传输能量的磁性器件（反激式的变压器还具有储能的作性器件（反激式的变压器还具有
3、储能的作用），不同的绕组引线是有不同的相位区用），不同的绕组引线是有不同的相位区别的，变压器一般至少有两个或以上的绕别的，变压器一般至少有两个或以上的绕组。下图是电感和变压器的电气符号。组。下图是电感和变压器的电气符号。 变压器的电气符号变压器的电气符号二、变压器的分类二、变压器的分类 1.1.按频率分按频率分 可分为低频变压器和高频变压器。低频变可分为低频变压器和高频变压器。低频变压器的主要的磁性材料是硅钢片，由于受涡流压器的主要的磁性材料是硅钢片，由于受涡流损耗的影响，一般都做成很薄的片状结构，厚损耗的影响，一般都做成很薄的片状结构，厚度规格主要是度规格主要是0.5mm和和0.35mm，形
4、状以形状以EI型、型、UI型和环型用得较多，如果是用来做功率转换型和环型用得较多，如果是用来做功率转换的（电源供应），其工作频率为的（电源供应），其工作频率为50或或60Hz，因因而又叫工频变压器。而又叫工频变压器。 用低频变压器做成的电源，其优点用低频变压器做成的电源，其优点是结构简单，可靠性高，只有纹波干扰、是结构简单，可靠性高，只有纹波干扰、无高频噪声干扰，缺点是输入电压范围窄、无高频噪声干扰，缺点是输入电压范围窄、输出电压精度较差，而且损耗大、效率低。输出电压精度较差，而且损耗大、效率低。现在，一万瓦以下的电源转换器逐渐被开现在，一万瓦以下的电源转换器逐渐被开关电源所替代。但由于开关电
5、源目前很难关电源所替代。但由于开关电源目前很难或无法做到几万至几十万瓦，且由于开关或无法做到几万至几十万瓦，且由于开关电源的系统电源的系统/电路复杂、可靠性没有工频变电路复杂、可靠性没有工频变压器高，所以变电站或工厂配电房的变压压器高，所以变电站或工厂配电房的变压器仍然采用工频变压器做电源转换。器仍然采用工频变压器做电源转换。 分为音频变压器、功率变压器、信号分为音频变压器、功率变压器、信号变压器、滤波变压器等。电源应用中，变变压器、滤波变压器等。电源应用中，变压器基本用作功率变压器，但大功率电源压器基本用作功率变压器，但大功率电源中会利用小型变压器做电流互感器，作为中会利用小型变压器做电流互
6、感器，作为保护电路中的电流传感器。保护电路中的电流传感器。 2.2.按用途分按用途分 三、高频开关电源变压器的结构三、高频开关电源变压器的结构 目前主要的结构有三种：层迭式、分段式、目前主要的结构有三种：层迭式、分段式、平面式。平面式。 1.层迭式：所有的绕组（线圈）都绕在同一层迭式：所有的绕组（线圈）都绕在同一个线槽内，通过分不同的层来区分不同的绕组和个线槽内，通过分不同的层来区分不同的绕组和不同的边不同的边/级，现在硬开关型的的开关电源多采用级，现在硬开关型的的开关电源多采用这种绕线方式。绕制这类变压器一般多采用三明这种绕线方式。绕制这类变压器一般多采用三明治工艺绕法，即把初级绕组分为两段
7、（两层），治工艺绕法，即把初级绕组分为两段（两层），在这两层中间放入次级绕组，这种工艺的目的是在这两层中间放入次级绕组，这种工艺的目的是为了使初、次级偶合更紧密，以减少漏感。为了使初、次级偶合更紧密，以减少漏感。层迭式绕线结构层迭式绕线结构 2.分段式：初、次级，或高、低压绕组分分段式：初、次级，或高、低压绕组分开绕线，分别放入不同的线槽内，这类变压器开绕线，分别放入不同的线槽内，这类变压器多用于谐振式软开关的开关电源或逆变器中多用于谐振式软开关的开关电源或逆变器中（工频变压器也多采用）。（工频变压器也多采用）。分段式绕线结构分段式绕线结构 3.3.平面式：这类变压器的绕组是利用平面式：这类变
8、压器的绕组是利用PCB板的敷铜做成的，变压器磁芯直接插入板的敷铜做成的，变压器磁芯直接插入PCB预预留好的孔内，此类变压器多用于高效率的留好的孔内，此类变压器多用于高效率的DC-DC电源转换器，此类电源的开关频率一般很电源转换器，此类电源的开关频率一般很高，从几百高，从几百kHz到几到几MHz，所以，传统的所以，传统的200kHz以下的开关频率的电源不会采用。以下的开关频率的电源不会采用。 四、高频开关电源变压器的磁性材料四、高频开关电源变压器的磁性材料 开关电源中的电感器常用的磁性材料主要有：开关电源中的电感器常用的磁性材料主要有：锰锌铁氧体锰锌铁氧体（Mn-Zn）或镍锌铁氧体（或镍锌铁氧体
9、（ Ni-Zn ）、铁粉芯铁粉芯（Iron Powder）、坡莫合金、坡莫合金（MPP）、铁硅铝合金铁硅铝合金（Fe-Si-Al）等。其中，铁氧体材料等。其中，铁氧体材料多用来做变压器、滤波器；铁粉芯主要来制作滤多用来做变压器、滤波器；铁粉芯主要来制作滤波电感和储能电感，此种磁芯制成的电感损耗较波电感和储能电感，此种磁芯制成的电感损耗较大，但价格便宜；坡莫合金和铁硅铝合金也用来大，但价格便宜；坡莫合金和铁硅铝合金也用来制作滤波电感和储能电感用，其损耗小，但材料制作滤波电感和储能电感用，其损耗小，但材料价格都很高价格都很高。 变压器常用的铁氧体材料有很多种变压器常用的铁氧体材料有很多种规格，相同
10、规格在不同厂家有不同的型规格，相同规格在不同厂家有不同的型号（编号），如通常用得最多的型号有号（编号），如通常用得最多的型号有TDKTDK的的PC40PC40，相相对应的对应的PHILIPSPHILIPS（菲利普）菲利普）的型号为的型号为3 3C90C90，而而SEMENSSEMENS（西门子）的西门子）的为为N67N67。 五、高频开关电源变压器的线材五、高频开关电源变压器的线材 变压器所用的线材通常是漆包线，漆膜变压器所用的线材通常是漆包线，漆膜通常是聚酯类的清漆，其的厚度规格有通常是聚酯类的清漆，其的厚度规格有 0 0UEWUEW、1UEW1UEW、2UEW2UEW、3UEW3UEW几种
11、，几种，0 0UEWUEW最厚，最厚，3 3UEWUEW最薄，最薄，变压器常用的规格是变压器常用的规格是2UEW2UEW。 有时，因为骨架的窗孔面积小，无法加有时，因为骨架的窗孔面积小，无法加挡墙的，还会用到三层绝缘线，三层绝缘线价挡墙的，还会用到三层绝缘线，三层绝缘线价格昂贵，如没必要一般不会采用。格昂贵，如没必要一般不会采用。六、高频开关电源变压器的骨架六、高频开关电源变压器的骨架 变压器的骨架变压器的骨架（BOBBIN）是以磁芯的结是以磁芯的结构来确定的，电源常用的磁芯构来确定的，电源常用的磁芯类型主要有类型主要有EE型、型、EI型、型、ER型（类似的型（类似的EC或或EER）、）、PQ
12、型，型，EFD型、型、EPC型、型、POT罐式等为目前电源中常罐式等为目前电源中常用的型号。其中，用的型号。其中， EE型、型、EI型、型、ER型（型（EC或或EER）的的骨架又分立式和卧式两种。骨架又分立式和卧式两种。 部分图形如下所示部分图形如下所示: : EE型 EI型PQ型EER型七、变压器的绝缘措施七、变压器的绝缘措施 通常，变压器的绝缘措施除了漆包线通常，变压器的绝缘措施除了漆包线自身的绝缘漆膜外，还要通过用聚酯胶带自身的绝缘漆膜外，还要通过用聚酯胶带隔离的方法来实现。各个绕组之间通过包隔离的方法来实现。各个绕组之间通过包聚酯胶带的方法可以达到加强绝缘的目的。聚酯胶带的方法可以达到
13、加强绝缘的目的。初、次级之间的绝缘是通过用宽度为初、次级之间的绝缘是通过用宽度为3mm的无纺布胶带做挡墙进行隔离的，的无纺布胶带做挡墙进行隔离的，使初、次级绕组之间有使初、次级绕组之间有6mm以上的距离以上的距离以达到安规所规定的安全距离。以达到安规所规定的安全距离。 但有些骨架即使有挡墙，安全距离可能还但有些骨架即使有挡墙，安全距离可能还是不够，这是可以通过加宽挡墙或引线端加套是不够，这是可以通过加宽挡墙或引线端加套管的方式解决，或者通过飞线的方法达成。管的方式解决，或者通过飞线的方法达成。 另外，真空浸漆也是加强绝缘的手段。当然，另外，真空浸漆也是加强绝缘的手段。当然，浸漆还有两个重要目的
14、：一是防止因磁收缩导浸漆还有两个重要目的：一是防止因磁收缩导致的线圈松动和变形，二是为了消除异音。致的线圈松动和变形，二是为了消除异音。八、变压器的抗干扰八、变压器的抗干扰/EMC措施措施 变压器是磁性元件，磁芯接口处会有一定变压器是磁性元件，磁芯接口处会有一定的磁场泄露，因而会有一定的电磁辐射，变压的磁场泄露，因而会有一定的电磁辐射，变压器线包流动的是高频交流电信号，也会有一定器线包流动的是高频交流电信号，也会有一定的辐射干扰。为了减少辐射干扰，有些变压器的辐射干扰。为了减少辐射干扰，有些变压器还会包裹铜箔，铜箔有的包在初、次级绕组层还会包裹铜箔，铜箔有的包在初、次级绕组层间，有的包在所有绕
15、组外面，有的包在磁芯外间，有的包在所有绕组外面，有的包在磁芯外面。面。九、变压器的制作流程九、变压器的制作流程 变压器的制作基本分为以下几个步骤：变压器的制作基本分为以下几个步骤： 绕线绕线 包胶带绝缘包胶带绝缘 PIN脚镀锡脚镀锡 安装磁芯安装磁芯 真空浸漆真空浸漆 烘干烘干 漆膜修漆膜修整整 电气测试电气测试 耐压测试耐压测试 包装出货包装出货 。十、十、IQC需要检测的内容需要检测的内容 1.原材料检查原材料检查 核对供应商物料表，检查其所用材料规格是核对供应商物料表，检查其所用材料规格是否与我司要求一致。否与我司要求一致。 2.外观检查外观检查 A. 检查浸漆是否完全，是否有大块的油漆
16、检查浸漆是否完全，是否有大块的油漆沾于变压器表面。沾于变压器表面。 B. PIN脚镀锡是否完全，是否有大块的焊锡脚镀锡是否完全，是否有大块的焊锡沾于沾于PIN脚，脚，PIN脚之间是否有焊锡相连（即是脚之间是否有焊锡相连（即是否有短路现象）。否有短路现象）。 C. 检查表面的胶带是否有断裂、破损，是检查表面的胶带是否有断裂、破损，是否缠绕平整；磁芯是否有断裂、破损。否缠绕平整；磁芯是否有断裂、破损。 3. 电气检测电气检测 高频开关电源变压器主要参数有：初级电感高频开关电源变压器主要参数有：初级电感量、初级总匝数、次级总匝数、漏感、绕组（线量、初级总匝数、次级总匝数、漏感、绕组（线圈）的直流电阻
17、、绕组相位等。需要圈）的直流电阻、绕组相位等。需要IQC检测的检测的参数主要有：初级电感量、漏感、绕组相位。参数主要有：初级电感量、漏感、绕组相位。 A.初级电感量：指初级绕组两端的电感量。初级电感量：指初级绕组两端的电感量。测试方法是其他绕组测试方法是其他绕组开路开路，用，用LCR电桥测试初级电桥测试初级绕组两端，通常采用的测试条件是绕组两端，通常采用的测试条件是1kHz/0.3V； B.初级总匝数：绕线在线槽内绕过一个初级总匝数：绕线在线槽内绕过一个完整的对头圈为一匝完整的对头圈为一匝/圈，初级总匝数，是指初圈，初级总匝数，是指初级绕组总共绕线的匝级绕组总共绕线的匝/圈数。圈数。 C. 次
18、级总匝数：指次级绕组总共绕线的匝次级总匝数：指次级绕组总共绕线的匝/圈数。圈数。 D. 漏感：由于实际中的变压器各绕组间的漏感：由于实际中的变压器各绕组间的耦合并不会十分紧密，绕组之间会有一定的漏耦合并不会十分紧密，绕组之间会有一定的漏电感存在，此处的漏感是专指初级绕组与其他电感存在，此处的漏感是专指初级绕组与其他副绕组之间的漏电感。测试方法是：其他绕组副绕组之间的漏电感。测试方法是：其他绕组短路，用短路，用LCR电桥测试初级绕组两端，通常采电桥测试初级绕组两端，通常采用的测试条件是用的测试条件是1kHz/0.3V。 E. 绕组直流电阻：由于导线本身有一定绕组直流电阻：由于导线本身有一定的阻抗
19、，一定长度的导线就会有一定的直流电的阻抗，一定长度的导线就会有一定的直流电阻。此参数一般不作为变压的重要参数。阻。此参数一般不作为变压的重要参数。 F. 绕组相位：主要检查供应商提供的规格绕组相位：主要检查供应商提供的规格书是否与我司规格一致。书是否与我司规格一致。4. 高频开关电源变压器的安规要求高频开关电源变压器的安规要求 主要的安规要求有：绝缘阻抗和初、次级主要的安规要求有：绝缘阻抗和初、次级间耐压。间耐压。 A. 绝缘电阻：初次级线圈之间的最小绝缘绝缘电阻：初次级线圈之间的最小绝缘电阻，它是衡量初、次级之间的绝缘强度的一电阻，它是衡量初、次级之间的绝缘强度的一个参数，一般要求为个参数，一般要求为100M以上；以上； B. 初、次级耐压：指初、次级之间能够初、次级耐压：指初、次级之间能够忍耐的高压强度，一般要求初级对次级为忍耐的高压强度，一般要求初级对次级为3000或或3600Vac（不同安规有不同的要），不同安规有不同的要），初级或次级线圈与磁芯之间的耐压强度为初级或次级线圈与磁芯之间的耐压强度为1500或或2000Vac。我们公司要求按照严酷的我们公司要求按照严酷的耐压（耐压（3600Vac）进行测试。）进行测试。疑问解答疑问解答欢迎大家踊跃提问！THANK YOU！