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【原創】電源效率討論系列三:變壓器繞制工藝

之前的討論

電源效率討論系列一:次級整流二極管的損耗

電源效率討論系列二:磁性元件的損耗

許多的工程師對變壓器的繞制工藝把握不準,導致做出來的產品,反復的調試才能符合初始的設計參數要求

變壓器的工藝設計涉及到的東西太多了,下面我們就來慢慢的討論下各種繞制工藝對電源各項參數的影響。

先挖個坑,空時慢慢填土。

后續討論

【原創】變壓器繞制工藝 (第二季--驅動變壓器)

【原創】變壓器繞制工藝 (第三季--變壓器分布電容)

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chendelei
LV.8
2
2010-08-19 12:31
頂.......
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chendelei
LV.8
3
2010-08-19 12:32
@chendelei
頂.......

期待很久了.慢慢聽.....

0
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2010-08-19 15:37

呵呵,第一鏟土來了

要想把變壓器設計好,首先就需要選擇好變壓器

變壓器的選擇受到很多的因素制約,以前我在很多帖子中多次說過,這里再次重復下

首先,需要計算好變壓器的Ap值,計算方法壇子里有很多相關的帖子,大家可以搜下,我在這里就不在贅述了。

得到Ap值之后,我們就要根據電源的結構尺寸來初步選擇變壓器,包括變壓器的高度,寬度以及長度。

當電源的整體高度有限制時,就需要考慮扁平型的變壓器,臥式變壓器是首選。常見的有EE系列,EC系列,ER系列的臥式變壓器,EF系列與EFD系列變壓器;如果是超薄的適配器與LED日光燈內置電源,可以考慮平面變壓器。

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maxfox
LV.2
5
2010-08-19 15:40
搶個沙發。等摟主大作
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2010-08-19 16:11
@心中有冰
呵呵,第一鏟土來了要想把變壓器設計好,首先就需要選擇好變壓器變壓器的選擇受到很多的因素制約,以前我在很多帖子中多次說過,這里再次重復下首先,需要計算好變壓器的Ap值,計算方法壇子里有很多相關的帖子,大家可以搜下,我在這里就不在贅述了。得到Ap值之后,我們就要根據電源的結構尺寸來初步選擇變壓器,包括變壓器的高度,寬度以及長度。當電源的整體高度有限制時,就需要考慮扁平型的變壓器,臥式變壓器是首選。常見的有EE系列,EC系列,ER系列的臥式變壓器,EF系列與EFD系列變壓器;如果是超薄的適配器與LED日光燈內置電源,可以考慮平面變壓器。
而如果PCB的空間有限,應該選擇PQ,RM,或者罐形磁芯,因為這些磁芯的截面積大,占用空間小,可以輸出更大的功率
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2010-08-19 16:47
先坐下,慢慢聽
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2010-08-19 16:48
@湘西人家
先坐下,慢慢聽
期待中
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2010-08-19 16:54
占個位!
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chendelei
LV.8
10
2010-08-19 18:03
@liuhueiwww
占個位!

再頂......

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2010-08-19 21:01

繼續填土

其次,在選擇變壓器的時候我們要根據電路的參數與側重點不同,而選擇不同的變壓器

比如,在反激電源中,我們希望漏感越小越好,因為漏感大小會影響功率器件的電壓與電流應力,同時對EMC也有不可忽視的影響,那么我們就找對漏感控制有利的變壓器,如PQ型,RM型,以及ERL型的變壓器,再加上合理的繞法,可以將漏感控制在3%以下。

又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。

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2010-08-19 21:19
@心中有冰
繼續填土其次,在選擇變壓器的時候我們要根據電路的參數與側重點不同,而選擇不同的變壓器比如,在反激電源中,我們希望漏感越小越好,因為漏感大小會影響功率器件的電壓與電流應力,同時對EMC也有不可忽視的影響,那么我們就找對漏感控制有利的變壓器,如PQ型,RM型,以及ERL型的變壓器,再加上合理的繞法,可以將漏感控制在3%以下。又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。

再次,在選擇變壓器的時候,要考慮到成本與通用性。

成本不僅僅是每個企業老板關心的問題,同樣是我們廣大研發工程師最糾結的問題,除非是少數軍品級別或高檔不計成本的電源,我們在設計的時候要在性能參數與成本之間找到一個平衡點,不要刻意去追求某個參數而忽略帶來的成本影響,有時哪怕每個變壓器增加幾分錢的成本,如果批量起來,都是不可忽略的一筆開支。

除非由于商業因素的考慮,希望自己的產品不被其它的廠商所抄襲,一般不考慮私?;蚱T的變壓器磁芯與骨架,因為量產的時候,供貨的渠道與周期都會受到很大的制約,而通用的磁芯,無論在價格上還是在供貨渠道與周期都有很大的可選擇性。

 

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huchuyou
LV.5
13
2010-08-19 22:20
@心中有冰
繼續填土其次,在選擇變壓器的時候我們要根據電路的參數與側重點不同,而選擇不同的變壓器比如,在反激電源中,我們希望漏感越小越好,因為漏感大小會影響功率器件的電壓與電流應力,同時對EMC也有不可忽視的影響,那么我們就找對漏感控制有利的變壓器,如PQ型,RM型,以及ERL型的變壓器,再加上合理的繞法,可以將漏感控制在3%以下。又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。

又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。

版主,您好請問分槽的骨架是指的是哪一種?能不能舉例說明一下。

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huchuyou
LV.5
14
2010-08-19 22:23
@心中有冰
繼續填土其次,在選擇變壓器的時候我們要根據電路的參數與側重點不同,而選擇不同的變壓器比如,在反激電源中,我們希望漏感越小越好,因為漏感大小會影響功率器件的電壓與電流應力,同時對EMC也有不可忽視的影響,那么我們就找對漏感控制有利的變壓器,如PQ型,RM型,以及ERL型的變壓器,再加上合理的繞法,可以將漏感控制在3%以下。又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。

又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。

或者說,那一種磁芯繞制出來的漏感比較大?

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2010-08-19 22:24
@huchuyou
又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。版主,您好請問分槽的骨架是指的是哪一種?能不能舉例說明一下。

給個圖片給你開開眼界吧

 

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huchuyou
LV.5
16
2010-08-19 22:26
@心中有冰
給個圖片給你開開眼界吧[圖片] 

百聞不如一見,謝謝版主!

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2010-08-19 22:27
@心中有冰
給個圖片給你開開眼界吧[圖片] 

還有

 

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2010-08-19 22:36
@huchuyou
又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。或者說,那一種磁芯繞制出來的漏感比較大?

兄弟,這個問題其實很簡單,但是我不直接回答你,留給你一個自己思考的空間,這樣學到的知識會讓你終身難忘。

溫馨提示:1、你去翻翻書(論壇里有專門討論漏感的帖子),看看漏感的定義

                2、你在想想普通骨架繞制的線圈跟分槽繞制的線圈在磁耦合上有那些區別

                3、然后你可以繼續思考漏感的形成原因

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huchuyou
LV.5
19
2010-08-19 22:52
@心中有冰
兄弟,這個問題其實很簡單,但是我不直接回答你,留給你一個自己思考的空間,這樣學到的知識會讓你終身難忘。溫馨提示:1、你去翻翻書(論壇里有專門討論漏感的帖子),看看漏感的定義               2、你在想想普通骨架繞制的線圈跟分槽繞制的線圈在磁耦合上有那些區別               3、然后你可以繼續思考漏感的形成原因

真是良師益友,授人以魚,不如授以漁。獲益匪淺,但是碰到老師好像有問不完的問題,再請教一下,像這類骨架的磁芯好找嗎,看上去有一點像工頻變壓器骨架。

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2010-08-20 07:35
@huchuyou
真是良師益友,授人以魚,不如授以漁。獲益匪淺,但是碰到老師好像有問不完的問題,再請教一下,像這類骨架的磁芯好找嗎,看上去有一點像工頻變壓器骨架。

應該比較好找,目前有多家廠商開有這種模具

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hsym_101584
LV.5
21
2010-08-20 09:03
@chendelei
再頂......
前來學習
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2010-08-20 09:14
@心中有冰
應該比較好找,目前有多家廠商開有這種模具
這種變壓器很小吧
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2010-08-20 09:14
@湘西人家
這種變壓器很小吧
多大容量的
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2010-08-20 10:16
@湘西人家
多大容量的
一般就是幾十到幾百瓦,再大的功率就開始考慮外加諧振電感了
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2010-08-20 15:40
@心中有冰
一般就是幾十到幾百瓦,再大的功率就開始考慮外加諧振電感了

謝謝了

我做的變壓器功率比較大   8000KVA以下的

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2010-08-20 21:58
@湘西人家
謝謝了我做的變壓器功率比較大  8000KVA以下的

哇,這么大,有點嚇著我了,兄弟是做電力電源的?

你這么大的功率一般都用工頻的變壓器了,估計得有房子大小了吧

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2010-08-21 09:18
@心中有冰
哇,這么大,有點嚇著我了,兄弟是做電力電源的?你這么大的功率一般都用工頻的變壓器了,估計得有房子大小了吧

主要做是電爐變壓器  整流變壓器   電抗器

屬于特種變壓器 

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2010-08-21 09:28
@湘西人家
主要做是電爐變壓器 整流變壓器  電抗器屬于特種變壓器 
我們老家那邊有個特變廠,我看到過有一個變壓器比一般的房子還大,而且我數了拉那個變壓器的汽車輪子,一共有92個
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2010-08-21 09:50
@心中有冰
繼續填土其次,在選擇變壓器的時候我們要根據電路的參數與側重點不同,而選擇不同的變壓器比如,在反激電源中,我們希望漏感越小越好,因為漏感大小會影響功率器件的電壓與電流應力,同時對EMC也有不可忽視的影響,那么我們就找對漏感控制有利的變壓器,如PQ型,RM型,以及ERL型的變壓器,再加上合理的繞法,可以將漏感控制在3%以下。又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。

繼續帖子

選擇變壓器的時候,還要考慮到為了符合安規標準,EMC性能

首先,要考慮變壓器骨架的繞線寬度,變壓器為了符合安規中的爬電就離要求,一般都要在繞組邊上加3mm的擋墻,那么這就縮小了變壓器骨架的可用繞線寬度;而如果不加擋墻的話,就需要使用三重絕緣線,而三重絕緣線的外徑一般比內部的銅線直徑大0.2mm,那么,同樣的窗口面積,繞線的匝數相當于減少了。

其次,要考慮變壓器骨架的槽深,有時為了EMC,需要在變壓器內部加入屏蔽層,有些用細線繞,有的用銅箔繞,這些繞組無疑會增加繞組的層數,也就是說可用于繞制變壓器其他繞組的槽深就減少了。

 

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2010-08-21 09:50
@心中有冰
繼續填土其次,在選擇變壓器的時候我們要根據電路的參數與側重點不同,而選擇不同的變壓器比如,在反激電源中,我們希望漏感越小越好,因為漏感大小會影響功率器件的電壓與電流應力,同時對EMC也有不可忽視的影響,那么我們就找對漏感控制有利的變壓器,如PQ型,RM型,以及ERL型的變壓器,再加上合理的繞法,可以將漏感控制在3%以下。又如LLC電源,我們希望用變壓器的漏感來作為諧振電感,所以我們需要刻意加大漏感,選用分槽的骨架來繞制比較理想。

選擇變壓器還要考慮到繞組裝配工藝的影響

很多的工程師在設計變壓器的時候,沒有考慮到裝配工藝,往往會出現這樣的情況:變壓器計算好之后,把參數發給變壓器廠做樣;然后,變壓器廠工程師打電話說繞不下,磁芯太緊,不好裝配,不利于量產;最后不得不修改變壓器參數;這樣無疑會延緩項目的進度。

所以在設計之初,我們就要考慮到變壓器磁芯窗口的誤差,以及繞線工藝、絕緣TAPE的厚度等因素,這些因素都會影響變壓器的裝配;我們在計算時應該對這些因素給予充分考慮,留有一定的余量。

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yuyan
LV.9
31
2010-08-22 09:13
@心中有冰
選擇變壓器還要考慮到繞組裝配工藝的影響很多的工程師在設計變壓器的時候,沒有考慮到裝配工藝,往往會出現這樣的情況:變壓器計算好之后,把參數發給變壓器廠做樣;然后,變壓器廠工程師打電話說繞不下,磁芯太緊,不好裝配,不利于量產;最后不得不修改變壓器參數;這樣無疑會延緩項目的進度。所以在設計之初,我們就要考慮到變壓器磁芯窗口的誤差,以及繞線工藝、絕緣TAPE的厚度等因素,這些因素都會影響變壓器的裝配;我們在計算時應該對這些因素給予充分考慮,留有一定的余量。
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