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  • 發布時間:2021-09-07 14:21 原文鏈接: 電子變壓器的性能指標及原理

      性能指標

      A.電感(Inductance)

      B.漏電感(Leakage Inductance)

      C.直流電阻(DC Resistance)

      D.圈數比(Turn Ratio)

      E.耐壓(Hi-POT)

      F.絕緣阻抗(Insulation Resistance)

      G.機械尺寸(Mechanical Dimension)

      H.層間絕緣(Layer Insulation)

      I.在線測試(In Circuit Test)

      概述

      電子變壓器和半導體開關器件、半導體整流器件、電容器一起、稱為電源裝置中的4大主要元器件。根據在電源裝置中的作用,電子變壓器可以分為:

      1)起電壓和功率變換作用的電源變壓器,功率變壓器,整流變壓器,逆變變壓器,開關變壓器,脈沖功率變壓器;

      2)起傳遞寬帶、聲頻、中周功率和信號作用的寬帶變壓器,聲頻變壓器,中周變壓器;

      3)起傳遞脈沖、驅動和觸發信號作用的脈沖變壓器,驅動變壓器,觸發變壓器;

      4)起原邊和副邊絕緣隔離作用的隔離變壓器,起屏蔽作用的屏蔽變壓器;

      5)起單相變三相或三相變單相作用的相數變換變壓器,起改變輸出相位作用的相位變換變壓器(移相器);

      6)起改變輸出頻率作用的倍頻或分頻變壓器;

      7)起改變輸出阻抗與負載阻抗相匹配作用的匹配變壓器;

      8)起穩定輸出電壓或電流作用的穩壓變壓器(包括恒壓變壓器)或穩流變壓器,起調節輸出電壓作用的調壓變壓器;

      9)起交流和直流濾波作用的濾波電感器;

      10)起抑制電磁干擾作用的電磁干擾濾波電感器,起抑制噪聲作用的噪聲濾波電感器;

      11)起吸收浪涌電流作用的吸收電感器,起減緩電流變化速率的緩沖電感器;

      12)起儲能作用的儲能電感器,起幫助半導體開關換向作用的換向電感器;

      13)起開關作用的磁性開關電感器和變壓器;

      14)起調節電感作用的可控電感器和飽和電感器;

      15)起變換電壓、電流或脈沖檢測信號的電壓互感器、電流互感器、脈沖互感器、直流互感器、零磁通互感器、弱電互感器、零序電流互感器、霍爾電流電壓檢測器。

      從以上的列舉可以看出,不論是直流電源,交流電源,還是特種電源,都離不開電子變壓器。有人把電源界定為經過高頻開關變換的直流電源和交流電源。在介紹軟磁電磁元件在電源技術中的作用時,往往舉高頻開關電源中的各種電磁元件為例證。同時,在電子電源中使用的軟磁電磁元件中,各種變壓器占主要地位,因此用變壓器作為電子電源中軟磁元件的代表,稱它們為“電子變壓器”。

      原理

      電力電子變壓器是一種將電力電子變換器(整流器、逆變器)和高頻變壓器相結合,實現傳統電力變壓器電氣量變換、能量傳遞以及系統隔離等基本功能的輸配電裝置。由于目前應用于電力系統的功率器件,無論在容量還是耐壓等級方面,都較輸電系統低,所以預計電力電子變壓器未來在電力系統應用應首先在配電領域實現。

      電力電子變壓器的電力電子變換器(整流、逆變器)應包括主電路和控制電路兩部分組成。對于配電系統的變壓器,為了與常規電力變壓器一致,所以將與電源側相連的電力電子變換器及與其對應的高頻變壓器的相應繞組定義為一次側;將與負荷側相連的電力電子變換器及與其對應的高頻變壓器的相應繞組定義為二次側。二者之間通過高頻變壓器相連。

      工作原理為:在一次側,工頻母線高壓通過電力電子變換器的作用變成高頻交流方波,即一次側將電壓的頻率提高,實現升頻的作用。由于變壓器的體積與鐵芯材料飽和磁通密度和繞組最大容許溫升有關,飽和磁通密度大的變壓器的體積也大。而鐵芯材料的飽和磁通密度又和變壓器的工作頻率成反比,所以一次側電力電子變換器的升頻作用,可以提升鐵芯材料的利用率,以減小變壓器的體積,節省變壓器所占空間。這也是電力電子變壓器相比于傳統電力變壓器的一大優點。

      特點

      電子變壓器,輸入為AC220V,輸出為AC12V,功率可達50W-300W。它主要是在高頻電子鎮流器電路的基礎上研制出來的一種變壓器電路,其性能穩定,體積小,功率大,因而克服了傳統的硅鋼片變壓器體大、笨重、價高等缺點。

      電子變壓器就是無穩壓型開關電源,它實際上就是一種逆變器。首先把交流電整流成直流電.然后用電子元件組成一個高頻振蕩器把直流電變為高頻交流電,通過開關變壓器輸出所需要的電壓然后二次整流供用電器使用。開關電源具有體積小,重量輕,價格低等優點,所以被廣泛用在各種電器中。

      根據高頻開關管的驅動方式不同,可分為自激振蕩式與他激式。

      自激式

      電子變壓器工作原理[1]電路如圖所示。電子變壓器原理與開關電源工作原理相似,二極管VD1~VD4構成整流橋把市電變成直流電,由振蕩變壓器T1,三極管VT1、VT2組成的高頻振蕩電路,將脈動直流變成高頻電流,然后由鐵氧體輸出變壓器T2對高頻高壓脈沖降壓,獲得所需的電壓和功率。R1為限流電阻。電阻R2、電容C1和雙向觸發二極管VD5構成啟動觸發電路。 三極管VT1、VT2選用S13005,其B為15~2 0倍。也可用C3093等BUceo>=35OV的大功率三極管。觸發二極管VD5選用32V左右的DB3或VR60。振蕩變壓器可自制,用音頻線繞制在 H7 X 10 X 6的磁環上。TIa、T1b繞3匝,Tc繞1匝。鐵氧體輸出變壓器T2也需自制,磁心選用邊長27mm、寬20mm、厚10mm的EI型鐵氧體。T2a用直徑為0.45mm高強度漆包線繞100匝,T2b用直徑為1.25mm高強度漆包線繞8匝。 二極管VD1~VD4選用 IN4007型,雙向觸發二極管選用DB3型,電容C1~C3選用聚丙聚酯滌綸電容,耐壓250V。

      電路工作時,A點工作電壓約為12V;B點約為25V;C點約為105V;D點約為10V。如果電壓不滿足上述數值,或電路不振蕩,則應檢查電路有無錯焊、漏焊或虛焊。然后再檢查VT1、VT2是否良好,T1a、T1b的相位是否正確。整個電路裝調成功后,可裝入用金屬材料制作的小盒內,發利于屏蔽和散熱,但必須注意電路與外殼的絕緣。引外,改變T2 a、b二線圈的匝數,則可改變輸出的高頻電壓。

      他激式

      在接通工頻市電電源后,橋式整流器通過Rs的電流除流入IC腳VCC上的啟動電流外,其余的大部分電流對電容CVCC1充電。當IC腳VCC上的電壓達到啟動閾值(11.8 V)后,IC開始工作。一旦IC啟動,由CSNUB、DCP1和DCP2組成的電荷泵電路為IC腳VCC饋送電流。自舉二極管DB和電容CB為IC高側驅動器電路供電。齊納二極管DZ用作分流IC過剩電流,以防止IC損壞。

      鹵素燈燈絲電阻為帶正溫度系數,在室溫下的“冷電阻”遠小于燈工作時的“熱電阻”。在燈啟動時,會產生較大的浪涌電流,影響燈壽命。但IR2161提供軟啟動操作,可以避免浪涌電流產生。在燈啟動期間,IR2161輸出125 kHz的高頻。由于系統中輸出高頻變壓器T1初級漏感是固定的,在較高的頻率下呈現較高的阻抗,初級繞組上的電壓較低.致使變壓器輸出電壓較低,燈電流較小,同時也避免了保護電路被觸發。約經1 s的時間,電路以較低頻率運行。在此過程中,IC腳3外部電容CSD上的電壓從OV增加到5V。

      當空載時,VCSD=OV,振蕩器頻率約60kHz。在最大負載下,VCSD=5V,振蕩器頻率約30kHz。當輸出短路時,大電流流過半橋,被RCS感測。只要IC腳4(CS)上電壓超過1V的門限電平持續50ms以上的時間,系統將關閉。如果負載超過最大負載的50%,IC腳4上的電壓將超過O 5 V較低的門坎電壓,在經0.5S之后,系統將關閉。不論是短路保護還是過載保護,都能自動復位。IR2161還提供過熱關閉功能。當芯片結溫超過135℃的過溫度限制值時,半橋開關將停止工作,以避免MOSFET燒壞。

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