解析开关电源对开关变压器的要求及技术特性

来源:未知 作者:变压器型号规格 时间:2020-07-20 12:00 点击量:

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开关电源在市场成长中首要追求的方针是:效率高、体积小(轻薄短小)、成本低,是以对开关电源中的开关变压器提出以下几方面要求。

(1)效率

开关电源要求效率高的首要原因是节能和环保,也就是从“绿色电源”概念提出来的。因为开关电源的应用量大面广,能够显著削减所需的电能,也就削减发电厂数量,削减发电厂排放的废气废水和灰潭对情况的污染。目下要求100W以下的小功率开关电源效率跨越85%。中大功率开关电源效率跨越90%。

 变压器 和电感器的损耗一样占开关电源的15%摆布,要求变压器效率跨越95%~98%,其原因是要求削减开关电源的待机损耗。因为变压器的空载损耗和空载电流是造成待机损耗的首要原因之一。如今开关电源的待机损耗要求小于10%,是以,变压器空载损耗只能小于5%,最好小于2%。效率高,发烧小,可削减散热面积和体积。

(2)体积

开关电源追求轻薄短小,是它在市场成长中的热点话题,个中变压器和电感器的小型化是最大的难点,受到国表里专家们的遍及存眷。透露它的指标是功率密度,进展能达到100W/in3以上。

为了适应开关电源小型化的需要,首先是提高工作频率,其次是改变布局。工作频率提高到250kHz,比20kHz~40kHz的功率密度会显著增加。然则高频损耗也显著增加,可经由改用新的磁性材料和线圈构造来解决;高频电磁干扰也显著增加,可采用抗干扰滤波器和低磁滞伸缩材料来解决。而今开关电源的最高工作频率已达到25~30MHz。1~2MHz在小型开关电源中已角力遍及。

开关变压器构造履历三次立异换代:第一次是平面变压器、体积和重量比立体变压器(通俗变压器)削减80%,已形成从5W~20kW,20kHz~2MHz的产物,效率典型值为98%。第二次是片式变压器,对低压大电流稀奇适用,高度(厚度)进一步降低,电流可达100A以上,采用一个次级绕组多个磁芯构成,取代以前的一个磁芯多个绕组。多个磁芯的初级绕组串联,从而达到降压隔离的要求。内部温升比平面变压器低,只有10℃摆布。能够装在额定温升更高的基板上工作。第三次是薄膜变压器,采用薄膜后高度低于1mm。工作频率跨越1MHz,达到10~100MHz。因为采用集成电路工艺制造,成本并不增加,是开关电源变压器的最新成长目的。

在现阶段,分歧的应用规模和市场,从机能价钱比出发,要求的变压器布局形式也纷歧样。立体变压器仍然大量使用。平面变压器已形成系列,正在推广。片式变压器处于个体和小批量生产阶段。薄膜变压器只是个体环境,仍处于研究开发阶段。是以,开关变压器不单要存眷研究开发的新变压器,并且更要存眷大量生产的变压器。即使改良某个部件,某个工艺环节,也会取得优越的效益。

(3)成本

开关电源和任何商品一般,在市场成长中都要考虑成本。作为开关变压器也回避不了成本问题。为了降低开关变压器成本,第一个手段是设计,采用的原材料、构造形式对成本有决意性感化。是以在设计开关变压器时,必然要综合考虑开关电源的工作前提,那时原材料的水平静价钱,设计出机能知足要求成本最低的开关变压器产物。第二个手段是生产制造工艺,尽量采用工模具和机械加工,削减加工工时,以削减生产成本。在检测中,采用短时间即可确认产物机能的方式,削减搜检工时。增强办理,从备料到产物包装出厂,各个生产环节都尽量削减工时和费用。第三个手段是削减生产的附加费用。包罗设计选用的原材料和配件尽可能通用,削减种类和降低库存量,以及尽快缩短交货时间削减产物制品库存量,还有对检测中被剔除的产物进行处理,接管能用的原材料和配件等。

开关变压器是开关电源首要办事对象之一,开关电源市场在中国有对照大的成长。为了推进开关电源市场的成长,对开关变压器提出了高效率、小体积、低成本的要求,以便适应市场成长的要求。

变压器范畴的改进手艺要害是降低变压器的成本,解决通俗变压器的过热点、工艺复杂以及漏感高的问题。新型扁平式变压器具有体积小、隔离好、密度高、功率大、漏感小及电流均分的特点。鉴于这种新型扁平式变压器所具备的上述特点,使它成为DC/DC变换器中幻想的部件。好比说,一个通俗的输出电压为5V;电流150A半桥式DC/DC变换器,采用了这种部件后,该变换器厚度仅为12mm。其输出能力跨越了所有小外形电源。此外,因为这种扁平式变压器的漏感极低、散热特好,所以比其它一半输出电流的电源在工作温度上要低得多。同时在满负载前提下,该开关电源的效率高达82%以上,而该开关电源的变压器、电感器部件的效率为98.5%。

今朝的DC/DC变换器普遍采用半桥、全桥、推挽式布局,是以采用体积小、漏感低、散热好及成本低的扁平式变压器,是为设计变换器供给的一个绝佳选择方案。

 

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