El diseño del transformador de potencia de conmutación.
El diseño del transformador de potencia de conmutación se divide en tres aspectos: reducir la pérdida del transformador de conmutación en la medida de lo posible; Minimice las fugas del transformador de conmutación; Intente suprimir el ruido de audio del transformador de conmutación.
1. Reducir la pérdida del transformador de conmutación:
① Pérdida de corriente directa. La pérdida de CC del transformador de conmutación es causada por la pérdida de cobre de la bobina. Para mejorar la eficiencia, se deben seleccionar alambres más gruesos en la medida de lo posible.
(2) pérdida de CA. La pérdida de CA del transformador de conmutación es causada por el efecto de piel de la corriente de alta frecuencia y la pérdida del núcleo magnético. La corriente de alta frecuencia siempre tiende a fluir desde la superficie cuando pasa a través del cable, lo que reducirá el área de flujo efectiva del cable y hará que la impedancia equivalente de CA del cable sea mucho más alta que la resistencia de cobre. La capacidad de penetración del cable por la corriente de alta frecuencia es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia de conmutación. Para reducir la impedancia de cobre de CA, el radio del cable no debe exceder 2 veces la profundidad que puede alcanzar la corriente de alta frecuencia. La pérdida del núcleo magnético del transformador de conmutación también reducirá la eficiencia de conversión de energía.
2. Reducir las fugas del transformador de conmutación:
En el diseño del transformador de conmutación, debe reducir la fuga al mínimo, porque cuanto mayor sea la fuga, mayor será el rango de voltaje máximo, mayor será la pérdida del circuito de abrazadera de drenaje, lo que inevitablemente conducirá a la reducción de la eficiencia energética. Para un transformador de conmutación que cumpla con los estándares de aislamiento y seguridad, la inductancia de fuga debe ser del 1 % al 3 % de la inductancia primaria cuando la secundaria está abierta. Será difícil lograr menos del 1 por ciento en el proceso de fabricación. Se pueden tomar las siguientes medidas para reducir las fugas:
(1) Reducir el número de vueltas Np del devanado primario;
② Aumentar el ancho de bobinado;
③ Aumentar la relación de altura y anchura del devanado;
(4) Reducir la capa de aislamiento entre los devanados;
⑤ Aumentar el grado de acoplamiento entre devanados.
La fuga se puede reducir de manera efectiva seleccionando la forma de núcleo adecuada, reduciendo el número de vueltas primarias y aumentando la relación de aspecto. La inductancia de fuga es proporcional al cuadrado del número de vueltas primarias. El tamaño del núcleo elegido debe ser lo suficientemente grande como para que el devanado primario pueda enrollarse en dos o menos capas, lo que minimiza la fuga primaria y la capacitancia distribuida. No use el núcleo magnético grueso, debido a su gran tamaño, pequeña relación de altura a ancho, la fuga no es adecuada para el núcleo magnético tipo EE, ETD, EI, EC.
El cable con triple aislamiento es un nuevo cable aislado de alto rendimiento desarrollado en el mundo este año, este cable tiene tres capas de aislamiento, el medio es el cable central. Su capa aislante es una película de poliamida dorada, denominada"película de oro"en el extranjero; El grosor total de la capa de aislamiento es de solo 20 ~ 100 um, pero puede soportar el pulso de alto voltaje de miles de voltios. El cable con triple aislamiento es adecuado para la tecnología de punta, el campo de la defensa nacional, para la producción de devanados de motores en miniatura, devanados de transformadores de alta frecuencia de fuente de alimentación conmutada en miniatura. Sus ventajas son la alta resistencia del aislamiento (cualquiera de las dos capas puede soportar un voltaje de seguridad AC3000V), no es necesario agregar una capa de barrera para garantizar el margen de seguridad y no es necesario envolver la capa de cinta aislante entre las etapas; Alta densidad de corriente. El volumen de bobinado de los transformadores de conmutación puede reducirse a la mitad en comparación con el bobinado en alambre esmaltado. Un esquema de diseño óptimo de un transformador de conmutación es utilizar un cable esmaltado ordinario de alta resistencia para enrollar las etapas primaria y de retroalimentación.
En el proceso de conmutación de la fuente de alimentación, la capacitancia distribuida del devanado se carga y descarga repetidamente y su energía se absorbe. La capacitancia distribuida no solo reducirá la eficiencia de la fuente de alimentación conmutada, sino que también formará un oscilador LC con inductancia distribuida del devanado para producir ruido de timbre. La capacitancia distribuida del devanado primario tiene una influencia particularmente significativa. Para reducir la capacitancia distribuida, la longitud del cable de cada vuelta debe reducirse tanto como sea posible, y el extremo inicial del devanado primario debe conectarse al drenaje, y una parte del devanado primario debe usarse para jugar una función de protección, a fin de reducir el grado de acoplamiento del devanado adyacente.
3. Suprima el ruido de audio del transformador de conmutación:
① La atracción entre los núcleos magnéticos EE o EI puede hacer que los dos núcleos magnéticos se desplacen. La atracción o repulsión entre las corrientes de los devanados también puede compensar la bobina. Además, el núcleo magnético EE o EI puede provocar deformaciones periódicas cuando se somete a vibraciones mecánicas. Los factores anteriores harán que el transformador de conmutación emita ruido de audio cuando esté funcionando, y la frecuencia de ruido de audio de la fuente de alimentación conmutada por debajo de 10W es de 10~20KHz. Para evitar el desplazamiento relativo entre los núcleos magnéticos, la resina epoxi se suele utilizar como cemento para unir las tres superficies de contacto (incluida la columna central) de dos núcleos magnéticos. Pero esta conexión rígida no es ideal, porque no minimiza el ruido de audio y porque hay demasiado cemento, el núcleo magnético puede romperse fácilmente bajo tensión mecánica. Recientemente, un especial"cuenta de vidrio"El cemento se ha utilizado en el exterior para unir EE, EI y otros tipos de núcleo de ferrita, y el efecto es muy bueno. Este adhesivo es una mezcla de perlas de vidrio y adhesivo en una proporción de 1:9. Se puede curar después de colocarlo a una temperatura de más de 100 grados centígrados durante 1 hora.
② Para evitar que el campo magnético de fuga del transformador de conmutación interfiera con el circuito adyacente, se puede envolver una lámina de cobre alrededor del exterior del transformador. El cinturón de protección es equivalente a un anillo de cortocircuito, que puede inhibir el campo magnético de fuga. La cinta de blindaje debe estar conectada a tierra.
