电感变压器选型与应用.ppt

1、电感变压器的选择与应用，咸阳金山益信电子科技有限公司，电路中的磁性器件，如何选择？如何提取参数？磁性元件电感和变压器不同于其他电气元件，因此用户很难购买到符合自己要求的电感和变压器。由于在规定的范围内没有通用和标准化的参数，大多数表征磁性元件的参数(电感、电压、电流、加工能量、频率、匝数比、漏电感、损耗)对于制造商来说都是亏本的。磁性元件的分析和设计比电路设计复杂得多，而且很难得到唯一的答案。由于涉及许多因素，设计结果决不是唯一合理的。不仅要考虑最小体积、最低成本或最高效率，还要考虑结构、工艺、散热和干扰的设计。高频开关电源的许多故障都是由于磁性元件的工艺和结构不合理造成的。电感器电感器电感器

2、基于电磁感应原理，由绕组线制成。它可以通过DC，阻断电路中的交流。在电路图中，它用符号l表示。主要参数是电感，单位是亨利，亨利用h表示。根据电磁感应原理，许多种器件都是由电感派生出来的。Z=R jX R=L0 X=L0，电感型，1小型固定电感通常用漆包线直接绕在磁芯上，主要用于滤波、振荡、陷波、延时等电路。它有密封和未密封的包装形式，两种形式都有垂直和水平的形状。1.水平密封固定电感水平密封固定电感采用轴向引脚，包括LG1、LGA、LPH等系列。LG1系列电感的电感范围为0.1100000小时，额定电流分为五种规格：50mA、150mA、300mA、700mA和1.6A.LGA系列电感采用超小

3、型结构，其形状与1/2W彩色环形电阻相似。其电感范围为0.221000小时，额定电流为0.041.4安。LPH系列电感也是小封装结构，电感范围为3.918000小时.误差范围为5%。2.立式密封固定电感立式密封固定电感采用同向引脚，包括LG2P、LG2S、LPV等系列。电感范围为0.1100000小时，额定工作电流为0.052.0安，误差范围为5%。可调感应器外部有金属屏蔽，内部有尼龙衬框、工字芯、磁帽和针座。工字芯缠绕高强度漆包线。磁帽安装在屏蔽罩内的尼龙框架上，可以上下转动，通过改变磁帽与线圈之间的距离可以改变线圈的电感。3扼流圈电感扼流圈电感是指用于阻断电路中交流电流路径的电感，分为高频

4、扼流圈和低频扼流圈。1.高频扼流线圈：高频扼流线圈也称为高频扼流线圈，用于防止高频交流电通过。高频扼流线圈在高频电路中工作，并且大部分由空心或铁氧体高频磁芯制成。骨架由陶瓷材料或塑料制成，线圈由蜂窝型分段绕组或多层扁平绕组分段绕组制成。2.低频扼流线圈：低频扼流线圈也称为低频扼流线圈。它用于电流电路、音频电路或场输出电路，其功能是防止低频交流电流通过。电感器的分类4根据应用原理对储能的分类：包括储能电感器和谐振电感器；开关电源电感(BUCK电感、BOOST电感等)。)。电磁干扰滤波类：包括差模电感；共模电感。无源功率因数校正电感：液晶滤波电感。用于交流和DC滤波的滤波电感；用于抑制电磁干扰的电

5、磁干扰滤波电感和峰值抑制电感；用于抑制噪声的噪声滤波电感；吸收浪涌电流的吸收电感，减缓电流变化率的缓冲电感；其他类型：起开关作用的磁性开关电感器；有助于半导体开关换向的换向电感器；可控电感和调节电感的饱和电感。5.根据包装结构对金属密封外壳进行分类：金属密封外壳配有s封装：包括注射封装或封装结构，以及一端或两端开口并填充封装材料的金属外壳电感器，或绝缘导线穿过金属外壳的电感器。开放类：开放类是指除金属外壳和灌封类以外的电感器，包括端部密封结构的电感器。电感损耗和漏磁电感反映了电感储存磁场能量的能力，其大小与匝数、几何尺寸、磁芯的有无和磁芯的磁导率有关。在相同条件下，匝数大，线圈直径大，带磁芯的

6、电感比不带磁芯的大。高频电路的电感相对较小，低频电路的电感相对较大。电感的单位是亨(h)。电感的主要参数，l=/I=naeb/I=N2 aeb/hle=0en 2ae/le，2，标称电流值，允许通过而不损坏电感的最大电流。它是高频和低频扼流圈以及大功率谐振线圈的重要参数。字母a、b、c、d和e通常分别代表50mA、150mA、300mA、700mA和1600mA的标称电流值。在应用中，通过电感的实际电流不应超过额定电流值。品质因数(Q值)电感中储存的能量与消耗的能量之比称为品质因数。也称为q值。或者线圈的电感与线圈的DC电阻之比.感应器的q值一般为50-300，这与线圈结构(线厚、多股或单股、

7、缠绕方式、磁芯)有关。q值越高，电路损耗越小。在调谐环路中，要求q较高，以减少线圈环路的损耗；在滤波电路中，Q值不应太高，以免与滤波电容形成谐振电路，影响电路，也不需要高频扼流圈和低频扼流圈。精度等级的允许偏差是指电感的名义电感和实际电感之间的允许误差值。振荡或滤波电路中常用的电感要求高精度，允许偏差为0.5%；然而，用于耦合、高频电流阻断等的线圈精度要求较低，允许偏差为10%。分布电容是指线圈匝间形成的分布电容，它降低了线圈的品质因数，限制了线圈的工作频率。高频线圈的目的是通过减小线圈架的直径，采用细线绕组、蜂窝绕组或分段绕组来减小分布电容。6.自谐波频率：当电感在其开关频率范围内时，电感的

8、分布电容与电感值发生谐振，电感值和电容值相等并相互抵消。当电感的Q值处于谐振频率时，Q=0，XL=0，因此此时电感具有高阻抗值。如果电感超过这个频率，它将成为容性产品。因此，一般信号的电感将被设置为最小开关频率。我们知道谐振频率是f=1/(2LC)，这个公式中有两个参数决定f，即l和c。根据这个公式，LC越小，频率越高。在电容不变的情况下，可以考虑降低电感和提高自谐振频率；如果电感是常数，我们应该考虑如何减小分布电容，电容的公式是C=S/4kd。有三个变量，即s和d，它们的介电常数是电感内部的填充材料。看看是否有降低介电常数的可选材料，另一个是s，它是为了减小接触面积，即电感中每个绕组的接触面

9、积减小，第三个是d，它可以考虑用于每个绕组。或者使用高u磁芯来减少绕组数量。气隙对磁性能的影响，磁棒的有效磁导率，磁性材料的磁储能特性，最大值，e储能=1/2 L I2=1/2 H2，3C94，应力对磁性能的影响，变压器，变压器也是电感。它是通过将两个或多个线圈缠绕在同一线圈架或同一铁芯上制成的。两个电感线圈的互感现象用于传输交流电信号和电能。tran的类型和特征变压器根据铁芯形状可分为“e”型变压器、“c”型变压器和环形变压器。变压器的损耗和漏磁，磁性材料的磁能传输特性，p传输磁能=(f B)N Ae I，漏电感对性能的影响，漏电感公式：Ls=0N2dg/h N是初级匝数，h是绕组宽度，d是

10、两个线圈之间的间隙高度，g是两个线圈之间的平均周长，C=2r。1.减少初级匝数可以降低漏电感。Ls随着n的减少而减少。2.当绕组宽度增加时，H增加，Ls减少。3.当绝缘厚度减小时，D减小，Ls减小。4.当缠绕层数减少时，G减少，Ls减少。5.少于一层的绕组被选择成松散地缠绕在整个层上，当H增加时，Ls减少。6.绕组缠绕紧密且分布均匀，因此减少G以减少Ls。7.减少呼吸和泄漏。8.增加耦合，降低漏电感，采用夹层绕组方式。额定功率是指变压器在规定的频率和电压下长时间不超过规定温升的最大输出功率。额定功率中会有一些无功功率，所以单位是伏安。一般低于几百伏安。2.变压比n指变压器初级和次级绕组的电压比

11、。如果忽略铁芯和线圈的损耗，该值大约等于初级和次级绕组的匝数比，并且该参数指示变压器是升压变压器还是降压变压器。N=U1/U2=N1/N2 3。如果不考虑变压器的损耗，U1。I1=U2。I2或U1/U2=I2/I1 4。初级输入阻抗Z1和次级负载阻抗Z2之间的关系可以从欧姆定律导出。将U1/Z1=I1 U2/Z2=I2代入上述公式，得到Z1/Z2=(U1/U2)2=n2 Z1=n2Z2，变压器可以变换阻抗。变压器参数，效率：额定负载下变压器输出功率与输入功率的百分比。(Po/Pi)100%与设计参数、材料、制造工艺和功率有关。一般来说，20VA以下的效率为70%-80%，而100VA以上的效率

12、可达95%以上。一般电源和音频变压器考虑效率，而中频和高频变压器不考虑效率。6.绝缘电阻和耐压强度是变压器安全运行的重要参数。绝缘电阻：线圈之间、线圈和铁芯之间以及导线之间的电阻。电气强度：变压器在特定时间(如分钟)内能够承受的电压。小型电力变压器的绝缘电阻不小于500米，电气强度大于2000伏。变压器的特点如下：1 .产品扁平，尺寸小，厚度薄，符合电源模块化发展趋势；3.高工作频率和高功率密度。平板变压器可设计为高频变压器，提供经济且良好的变压器模块。它可以在100千赫到2000千赫之间工作。由于其小尺寸和优异的温度耗散特性，扁平变压器元件可以与相关的半导体器件和电感器紧密封装，以实现高功率

13、密度。4.工作效率高，高达98%。通过调整漏感，可以实现高效率、快速开关时间和低交叉损耗。该变压器的次级绕组和初级绕组之间的匝间传导损耗非常小。5.出色的散热特性。板式变压器是一种体积比表面积大、热通道短的小型元件，有利于散热。初级绕组和次级绕组之间的匝间损耗非常小。这种独特的铁芯几何形状可以有效降低铁芯损耗，因此可以实现高磁通密度。它可以在-55130之间工作。6.电磁辐射干扰较少。绕组之间良好的耦合可以使绕组之间的漏电感保持在最小，输出端与辅助元件之间的连接线短且组装紧密，因此绕组之间的连接线上的漏电感也最小，所以电磁辐射干扰小。7.高可靠性。8.高绝缘强度。类型：第一类是扁平铁氧体磁芯，

14、传统的绕线结构，主要是一些高频高压小功率变压器，优势不大四是采用LTCC(低温共烧陶瓷)工艺，在铁氧体片上印刷绕组，形成绕组阵列，多层粘接堆叠，共烧成一体，主要用于高频小信号线的宽带传输和信号隔离。平面变压器的类型、铁芯选择、铜线选择、集肤效应：当导体中有交流电或交变电磁场时，导体内部的电流不均匀地分布并集中在导体的“集肤”部分。事实上，导线内部的电流变小，电流集中在导线外部的薄层中。结果，导线的电阻增加，其损耗功率也增加。皮肤深度：对应于室温20和温度100，两个公式分别为=6.6/f和=7.65/f，结果为厘米。根据外皮深度选择铜线的直径或厚度。铜导体的趋肤深度：(20)，高频电路中存在趋

15、肤效应，频率越高，趋肤效应越严重，例如，1兆赫的趋肤效应为60米厚，500兆赫的趋肤效应为3.0米厚，1千兆赫的趋肤效应为2.1米厚，10千兆赫的趋肤效应为0.7米厚。信号沿导线表面(包括四面)流动，希望导线表面光滑，因为粗糙的表面会延迟信号传输时间。目前，印制板用铜箔的粗糙面为2米3，凹凸轮廓仍较大，因此要求较低轮廓的铜箔满足高频电流的传输。平面变压器特性，具有五种拓扑结构的变压器：1。反激式变压器的特点：电路简单，效率高；输出电压纹波较大；处理能力低于150瓦；最大占空比为0.45；适用于低电压、低负荷调整率(6-10%)的场合；低功率多组输出尤其有效；不同于其他拓扑；磁芯必须充满气隙以防

16、止饱和。2.正向变压器的特点：电路相对简单，铜耗相对较低；输出电压电路纹波小；变压器铁芯的单向磁化；开关管峰值电流低；变压器不需要增加气隙，但为了降低Br，有时会增加很小的气隙。最大占空比为0.45；处理能力低于300瓦。3.推挽变压器的特点：铁芯利用率高；有磁芯偏置；该装置承受两倍于电源电压的高电压；最大占空比为0.9；处理能力为500瓦。4.半桥变压器的特点：变压器原边有线圈，但两边都被磁化，变压器利用率高；变压器初级侧的工作电压是输入电源电压的一半。分压电容C1和C2可以自动消除变压器的d C磁偏。初级侧存在电压短路的可能性。最大占空比为0.9；处理能力达到1000瓦。5.全桥变压器的特点：变压器原边有一个线圈，但两边都被磁化，变压器利用率高；变压器的主要工作电压为输入电源电压；有DC偏见；初级侧存在电压短路的可能性。最大占空比为0.9；处理能力大于1000瓦。在铁磁材料中，通常有数百个相邻的分子电流线圈以相同的方向流动。在退磁场和各向异性场的作用下，在这些非常小的区域形成