模块电源中平面变压器的设计与应用

2020-06-05 23:41字体:
  

  :本文基于开闭电源中变压器的任务道理安全面变压器自己特征,对模块型开闭电源中的平面变压器的打算、加工、工艺和使用实行了全体商量。显着指出平面变压器正在种种常睹电道拓扑中的实用性题目,给出了平面变压器打算的参数揣度流程,并实行了完全实例的参数揣度。先容了电道板绕组打算、平面变压器装置和电源整机工艺打算,给出了平面变压器和电源整机本质打算与使用案例,并对整机实行职能测试,验证了打算的可行性及合理性。

  作家赵凤俭1 赵玉明2 张丽洁3 1.睿查森电子商业(中邦)有限公司(北京 100020) 2.寰宇科技股份有限公司(北京 100013) 3.北京华清能源科技有限公司(北京 100080)

  赵凤俭(1979-),男,硕士,高级工程师,商量对象:电力电子装备及元器件使用的闭系技艺;赵玉明,男,硕士,副商量员,商量对象:分外施工技艺使用及监测监控技艺开垦;张丽洁,女,工程师,商量对象:新能源装备的电气打算。

  摘要:本文基于开闭电源中变压器的任务道理安全面变压器自己特征,对模块型开闭电源中的平面变压器的打算、加工、工艺和使用实行了全体商量。显着指出平面变压器正在种种常睹电道拓扑中的实用性题目,给出了平面变压器打算的参数揣度流程,并实行了完全实例的参数揣度。先容了电道板绕组打算、做电源平面变压器装置和电源整机工艺打算,给出了平面变压器和电源整机本质打算与使用案例,并对整机实行职能测试,验证了打算的可行性及合理性。

  模块型开闭电源平凡使用于工业、航空航天、揣度机硬件及电信等各个界限中,其中心部件之一为高频变压器。正在本质的使用中,开闭电源小型化、轻量化永远都是技艺开展趋向,而高频变压器正在开闭电源小型化流程中起着枢纽用意[1~2]。跟着磁性资料的纠正和功率半导体器件任务频率的降低,使得高频变压器的重量和尺寸减小成为能够。

  平面型变压器正在降低模块型开闭电源的特点方面有着很大的上风,于是,近年来取得了平凡的使用。采用铁氧体磁芯和众层电道板绕组的平面型变压器,具有高度低、体积小、结果高、电磁作梗小、产物类似性好、适合自愿化外外贴装等特征,越发实用于空间或高度存正在局部、对节能及散热央浼苛刻的模块型电源产物,具有宏大的使用前景[3~4]。

  正激及其衍生出的双管正激等电道拓扑的高频远隔变压器,正在单道输出时,因为原副边都没有中央抽头,使得平面型变压器的电道板绕组打算和加工工艺简易,且磁芯不需求开气隙,出格实用于大宗量自愿化坐蓐。而看待桥类电道拓扑,如需求变压器引出中央抽头,则其变压器正在打算和加工工艺方面相对正激拓扑较为丰富。

  以150W功率、输入直流电压200~400V、输出直流电压24V模块型开闭电源实行打算举例。采用AP法[5-6],确定磁芯巨细,思虑双管正激电道拓扑的自己特征交好像产物的打算调试履历,取开闭频率fs=300kHz,对应开闭周期T=3.3μs,并修设最大占空比δmax=0.41;采用宜宾金川RM2.3KD磁材[7],取磁感到强度改变量ΔB=1800GS。

  通过揣度取得的本质ΔB值小于1800GS,最大占空比小于0.41,满意打算央浼,且有必然余量。故可确定操纵EI22磁芯[7],服从原副边匝数比19:6已毕此款模块型开闭电源的变压器打算。

  基于EI22磁芯的外形尺寸和原副边的匝数发展电道板绕组的打算。平面型EI磁芯的长、宽、高次第为21.8mm、15.8mm、9.2mm,窗口高度为4.2mm。思虑到8层电道板的准绳厚度为1.6mm,故采用两块8层电道板并联摆放的打算。每块8层电道板包罗事先揣度好的原副边匝数,当采用两块电道板并联时,等同为绕组并联,用以扩充导体截面积,装置截面如图1所示。

  加工时断开拼版桥连个人,即可得回一个变压器的完好电道板绕组。全数打算中一切过孔打算采用贯穿孔,不设埋孔和盲孔。用于分歧层绕组彼此相联的贯穿孔副边绕组采用双孔打算,保障相联的牢靠性,也加紧了层间的同流才略。完全损耗揣度可参睹文献[8-9] 。

  变压器装置处所标注图如图2所示。开关电源接线图个中邦边绕组NP1匝数为19,绕组引出端为C和D,C为绕组开始端,D为最后端;副边绕组NS1匝数为6,绕组引出端为G和H,G为绕组开始端,H为最后端。

  1)将电道板正在桥连部位折断,变为成套的两块小电道板。用钳子剪掉板上残剩的桥连个人;

  3)将另一块没有板号标识的电道板放鄙人面,此时两块电道板上的45度倒角要对齐;

  4)将拼好的成对电道板插入变压器合板工装,正在A、B两处的板缝点适量的黏合胶,将两块电道板粘正在一道,尽量减小两板之间的空位;

  5)将固定后的电道板装入EI22磁芯,板号标识与I磁芯正在统一侧,操纵磁材粘合剂将E磁芯和I磁芯粘正在一道,夹上夹子;

  6)正在电道板的C、D焊盘上丈量电感量央浼大于2 mH (测试条目为100kHz,1V);

  两块绕组电道板的倒角对齐,45°倒角为极性标识。加工已毕的平面变压器实物如图3所示。

  电源整个采用上下两块电道板的格式,分为铝基板和印制板两个人,两块电道板需求分散实行坐蓐焊接,再拼装为整机,结果实行上下电道板的信号相联。

  上层印制板为双面覆铜板,驾驭电道、反应电道、庇护电道等功耗小的元器件正在印制板上。基层为铝基板,变压器、电感、开闭管等大功率器件布放正在铝基板上。印制板和铝基板之间的信号通道用针相联,铝基板四角铆装螺母用于安设散热器。

  变压器实行安设定位之后,愚弄E磁芯下外外的导热双面胶与铝基板粘合固定正在一道,再正在如图2所示的C、D过孔焊盘插入直径为1.0mm的相联针,G、H过孔焊盘插入直径为2.0mm的相联针,并正在焊盘上安插适量锡膏,同其它元器件一道过回流焊。

  安设变压器时,要贴平、压紧,以减小热阻,保障能优良散热。铝基板实行回流焊时,应留神炉温和带速的驾驭,确保器件牢靠焊接的同时,尽量避免焊接后正在铝基板上锡珠和松香的过众映现。

  遵循上述的打算形式和方法,将采用EI22磁芯的平面变压器用于双管正激电道拓扑的模块型开闭电源中,竣工单机150W功率、输入直流电压200~400V、输出直流电压24V的产物打算。该产物的整个外形尺寸的长、宽、高次第为86mm、72mm、12.7mm。

  正在输入直流电压为400V,额定输出工况时,接连任务两个小时后,整机中各个器件的温升达到安祥状况,产物的热成像如图4所示,测试境遇温度正在23.5℃情景下,整机中变压器温度最高为72.6℃;正在输入直流电压为200V,额定输出工况时,接连任务两个小时后,整机中各个器件的温升达到安祥状况,产物热成像图如图5所示,测试境遇温度正在22.9℃情景下,整机中变压器温度最高为83.6℃。

  本文周密说明了模块型开闭电源中的平面变压器的打算、加工、使用的全流程。基于平面变压器自身的加工工艺丰富度角度,显着指出了平面变压器正在种种常睹电道拓扑中的实用性题目,并正在双管正激电道拓扑机车上发展了平面变压器打算的参数揣度,并给出完全实例参数揣度流程。通过先容平面变压器的电道板绕组打算形式和完全打算流程,涌现了众层电道绕阻的铺设细节和拼版打算手艺。说明了平面变压器加工和电源整机工艺打算,给出了变压器和电源整机的本质打算与使用案例,并对整机实行职能测试,验证了打算的可行性及合理性,为平面变压器的大宗量自愿化坐蓐供给技艺和使用参考。

  [3]田佳甲,刘永好,张金玲,等.基于绝缘芯平面变压器的新型高压直流电源的调试及输出特点[J]核技艺,2015,38(7):44-48.

  [6]张占松,蔡宣三.开闭电源的道理与打算[M].北京:电子工业出书社,2003:109-118

  [9]廖家文,张军明,张燚.钱照明LLC谐振变流器中平面变压器铜损优化打算[J].电工技艺学报,2012,27(2):109-113

  本文源泉于《电子产物天下》2017年第8期第58页,全汉电源迎接您写论文时援用,并讲明由来。

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