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              高頻電源變壓器設計原則要求和程序(三)

               3 高頻電源變壓器的設計要求

              以設計原則為出發點,可以對高頻電源變壓器提出4項設計要求:使用條件,完成功能,提高效率,降低成本。

              3.1 使用條件

              使用條件包括兩方面內容:可靠性和電磁兼容性。以前只注意可靠性,現在由于環境保護意識增強,必須注意電磁兼容性??煽啃允侵冈诰唧w的使用條件下,高頻電源變壓器能正常工作到使用壽命為止。一般使用條件對高頻電源變壓器影響最大的是環境溫度。有些軟磁材料,居里點比較低,對溫度敏感。例如:錳鋅軟磁鐵氧體,居里點只有215℃,其磁通密度,磁導率和損耗都隨溫度發生變化,故除正常溫度25℃外,還要給出60℃,80℃,100℃時的各種參考數據。

              因此,將錳鋅軟磁鐵氧體磁芯的工作溫度限制在100℃以下,也就是環境溫度為40℃時,溫升只允許低于60℃,相當于A級絕緣材料溫度。與錳鋅軟磁鐵氧體磁芯相配套的電磁線和絕緣件,一般都采用E級和B級絕緣材料,采用H級絕緣的三重絕緣電磁線和聚酰胺薄膜,是不是大材小用?成本增加多少?是不是因為H級絕緣的高頻電源變壓器優化的設計方案,可以使體積減少1/21/3的緣故?如果是,請舉具體實例數據。作者曾開發H級絕緣工頻50Hz,10kVA干式變壓器,與B級絕緣工頻50Hz,10kVA干式變壓器相比,體積減小15%到20%,已經相當可觀了。本來體積就比較小的高頻100kHz10VA高頻電源變壓器,如次級繞組采用三重絕緣線,能把體積減小1/21/3,那一定是很寶貴的經驗。請有關作者詳細介紹優化設計方案,以便廣大讀者學習。

              電磁兼容性是指高頻電源變壓器既不產生對外界的電磁干擾,又能承受外界的電磁干擾。電磁干擾包括可聞的音頻噪聲和不可聞的高頻噪聲。高頻電源變壓器產生電磁干擾的主要原因之一是磁芯的磁致伸縮。磁致伸縮大的軟磁材料,產生的電磁干擾大。例如,錳鋅軟磁鐵氧體,磁致伸縮系數λS21×106,是取向硅鋼的7倍以上,是高磁導坡莫合金和非晶合金的20倍以上,是微晶納米晶合金的10倍以上。因此錳鋅軟磁鐵氧體磁芯產生的電磁干擾大。高頻電源變壓器產生電磁干擾的主要原因還有磁芯之間的吸力和繞組導線之間的斥力。這些力的變化頻率與高頻電源變壓器的工作頻率一致。因此,工作頻率為100kHz左右的高頻電源變壓器,沒有特殊原因是不會產生20kHz以下音頻噪聲的。既然提出10W以下單片開關電源的音頻噪聲頻率,約為10kHz20kHz,一定有其原因。由于沒有畫出噪聲頻譜圖,具體原因說不清楚,但是由高頻電源變壓器本身產生的可能性不大,沒有必要采用玻璃珠膠合劑粘合磁芯。至于采用這種粘合工藝可將音頻噪聲降低5dB,請給出實例與數據以及對噪聲原因的詳細說明,才會令人可信。

              屏蔽是防止電磁干擾,增加高頻電源變壓器電磁兼容性的好辦法。但是為了阻止高頻電源變壓器的電磁干擾傳播,在設計磁芯結構和設計繞組結構也應當采取相應的措施,只靠加外屏蔽帶并不一定是最佳方案,因為它只能阻止輻射干擾,不能阻止傳導干擾。

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