开关电源变压器的绕线技术开关电源变压器的物理绕制方法是很重要的.docVIP

开关电源变压器的绕线技术 ??? 开关电源变压器的物理绕制方法是很重要的，它会使电源性能差别很大。好的绕制方法可以使电源性能变得非常好，反之也可以使电源噪声很大，性能变差。开关电源变压器与50／60Hz的工频变压器相比，设计要求更为苛刻。 ??? 变压器的绕制，主要有三个方面的因素要考虑： ??? 1．电源是否必须符合所有的安全规范。 ??? 2．绕组之间耦合要好。 ??? 3．所有绕组的漏感应尽可能小。 这些因素有些是相互影响的，所以需要采取折中办法。 绕组符合安全规程 ??? 如果开关电源的输入电压峰值高于40V，就要受到一个或多个国际安全规程组织所制订的规程约束。这些组织一般互相借鉴对方的安全规程，但设计者仍要再查看自己产品所销往的市场对这方面的要求。国际电工委员会(IEC)是这些标准的主要制订者，其标准为所有欧洲共同体的安全规程组织所采用。其余的安全规程组织，如美国UL、加拿大标准机构(CAS)和日本的VCCI一起努力，在IEC标准的基础上采用统一的安全规程。这将使同一套标准在全世界范围都可使用。但在这套协调好后的标准被采用之前，世界上各个国家的这些标准还是有差别的。 ??? 在每个国家，不同的市场也有不同的标准。例如，电信市场与病人相关的医疗市场就有不同的安全规程要求。所以，在产品设计流程开始之前，确定产品的目标市场是非常重要的。市场的不同，也是IEC标准要努力协调的一部分。 ??? 在“离线式”或输入交流电压90～260V的开关电源中，通常使用的磁心是 E-E磁心和从E-E磁心派生出来的一些磁心。这些磁心都有骨架，这使得它们制造比较容易。安全规程对变压器结构的要求是很明确的。爬电距离或输入绕组和输出绕组表面的距离不能小于4mm。为了满足这个要求，变压器制造者可以在骨架中绕线区的两端放置2mm厚的绝缘带，把绕组绕在边沿的带子中间。这些边沿的带子在绝缘的绕组之间总共增加了4mm的距离。常见的符合IEC标准的变压器如图24所示。 ??????????????????????????????????????????????????? 图24 ??? 导线从骨架中引出的时候也要绕上绝缘带，这也是由于标准规定导线通过这4mm空间时的要求。输入和输出端之间也要有4mm的距离，也就是它们之间的爬电距离要比这个大。这可以通过骨架上输出端模压成“固定槽”或类似的结构来实现。 ??? 输入的两个极性[直流的正负端，H1和H2(或相线与零线)]之间的爬电距离最少要有3.2mm。??? ??? 表面的电导率随着它工作时所处的环境和平均湿度的长期影响而变化。上面提到的爬电距离要随着应用场合的不同(如工业、电信等)而改变。设计者一定要参考适用的技术规范。??? 额外增加的绝缘带、绝缘套管和引出端距离使最后的变压器成品体积更大，成本也增加。这是由于这些都是手工操作，需要花费很多时间。 使产品符合安全规程的另一个方法是二次绕组采用三层绝缘导线。与骨架边沿加带子的方法相比，用三层绝缘导线可以减小变压器的体积和漏感。三层绝缘导线有三个明显特点，增加了绝缘层数，可以直接绕在一次绕组上，在变压器内或周围是否要加聚酯薄膜是由其结构所采用的绝缘方式决定的。这类变压器如图25所示。 ?????????????????????????????????????????????????? 图25 ?? 低漏感的绕制方法 ??? 减小绕组漏感有多种方案和绕制技巧可选择。漏感是指没有耦合到磁心或其他绕组的可测量的电感量。它的影响就像一个独立的电感串接在绕组的引线上一样。它是导致功率开关管漏极或集电极和输出二极管阳极上的尖峰的原因。这是由于它的磁通无法被二次绕组所匝链。 ??? 对于已选定的磁心和计算好的绕组，可以根据式(3-37)估算漏感。 ???????? (37) 式中? K1——对于简单的一次和二次绕组，取3，如果二次绕组是交错在一次绕组两层之间，取0.85； ??? Lmt——整根绕线绕在骨架上平均每匝的长度，单位为in； ??? nx——要分析的这个绕组所包含的匝数；?? W1——绕组的宽度，单位为in；??? ?? Tins——绕线的绝缘厚度，单位为in； ??? bw——制作好的变压器所有绕组的厚度，单位为in。 ??? 公式给出了影响绕组漏感的主要因素。变压器设计者能够控制的主要因素是选择中柱长的磁心。绕组越宽，漏感就越小。把绕组的匝数控制在最少程度，对减小漏感是有很大帮助的，因为匝数对漏感的影响是二次方关系。另外，一次二次耦合的好坏对一次漏感也有很大的影响。这点可以从把一次绕组分成两半，二次绕组夹在中间或交错在中间的绕法中看出来。 ??? 另外一个比较麻烦的变压器寄生参数是线圈的匝间电容，这可以用分布在整个绕组各个线圈之间的小电容来表示。一次输入