电源技术及电子变压器的关系.pdf

电源技术与电子变压器之间的关系 摘 要：本文讨论了电源技术与电子变压器之间的关系：电子变压器在电源技术中的作用，电源 技术对电子变压器的要求，电子变压器采用新软磁材料和新磁芯结构对电源技术发展的影响。 关键词：电源技术；电子变压器；软磁材料；磁芯结构；无源元件 引言 电源装置，无论是直流电源还是交流电源，都要使用由软磁磁芯制成的电子变压器（软磁 电磁元件）。虽然，已经有不用软磁磁芯的空芯电子变压器和压电陶瓷变压器，但是，到现在为 止，绝大多数的电源装置中的电子变压器，仍然使用软磁磁芯。因此，讨论电源技术与电子变压 器之间的关系：电子变压器在电源技术中的作用，电源技术对电子变压器的要求，电子变压器采 用新软磁材料和新磁芯结构对电源技术发展的影响，一定会引起电源行业和软磁材料行业的朋友 们的兴趣。本文提出一些看法，以便促成电源行业与电子变压器行业和软磁材料行业之间就电子 变压器和软磁材料的有关问题进行对话，互相交流，共同发展。 1 电子变压器在电源技术中的作用 电子变压器和半导体开关器件，半导体整流器件，电容器一起，称为电源装置中的4 大主 要元器件。根据在电源装置中的作用，电子变压器可以分为： 1）起电压和功率变换作用的电源变压器，功率变压器，整流变压器，逆变变压器，开关变 压器，脉冲功率变压器； 2 ）起传递宽带、声频、中周功率和信号作用的宽带变压器，声频变压器，中周变压器； 3 ）起传递脉冲、驱动和触发信号作用的脉冲变压器，驱动变压器，触发变压器； 4 ）起原边和副边绝缘隔离作用的隔离变压器，起屏蔽作用的屏蔽变压器； 5 ）起单相变三相或三相变单相作用的相数变换变压器，起改变输出相位作用的相位变换变 压器（移相器）； 6 ）起改变输出频率作用的倍频或分频变压器； 7 ）起改变输出阻抗与负载阻抗相匹配作用的匹配变压器； 8 ）起稳定输出电压或电流作用的稳压变压器（包括恒压变压器）或稳流变压器，起调节输 出电压作用的调压变压器； 9 ）起交流和直流滤波作用的滤波电感器； 10）起抑制电磁干扰作用的电磁干扰滤波电感器，起抑制噪声作用的噪声滤波电感器； 11）起吸收浪涌电流作用的吸收电感器，起减缓电流变化速率的缓冲电感器； 12）起储能作用的储能电感器，起帮助半导体开关换向作用的换向电感器； 13）起开关作用的磁性开关电感器和变压器； 14）起调节电感作用的可控电感器和饱和电感器； 15）起变换电压、电流或脉冲检测信号的电压互感器、电流互感器、脉冲互感器、直流互 感器、零磁通互感器、弱电互感器、零序电流互感器、霍尔电流电压检测器。 从以上的列举可以看出，不论是直流电源，交流电源，还是特种电源，都离不开电子变压 器。有人把电源界定为经过高频开关变换的直流电源和交流电源。在介绍软磁电磁元件在电源技 术中的作用时，往往举高频开关电源中的各种电磁元件为例证。同时，在电子电源中使用的软磁 电磁元件中，各种变压器占主要地位，因此用变压器作为电子电源中软磁元件的代表，称它们为 “ 电子变压器” 。 2 电源技术对电子变压器的要求 电源技术对电子变压器的要求，像所有作为商品的产品一样，是在具体使用条件下完成具 体的功能中追求性能价格比最好。有时可能偏重价格和成本，有时可能偏重效率和性能。现在， 轻、薄、短、小成为电子变压器的发展方向，是强调降低成本。从总的要求出发，可以对电子变 压器得出四项具体要求：使用条件，完成功能，提高效率，降低成本。 2.1 使用条件 电子变压器的使用条件，包括两方面内容：可靠性和电磁兼容性。以前只注意可靠性，现 在由于环境保护意识增强，必须注意电磁兼容性。 可靠性是指在具体的使用条件下，电子变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件 中对电子变压器影响最大的是环境温度。决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居 里点。软磁材料居里点高，受温度影响小；软磁材料居里点低，对温度变化比较敏感，受温度影 响大。例如锰锌铁氧体的居里点只有 215 ℃，比较低，磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变 化，除正常温度 25 ℃而外，还要给出 60℃，80℃，100℃时的各种参数数据。因此，锰锌铁氧体 磁芯的工作温度一般限制在 100℃以下，也就是环境温度为40 ℃时，温升必须低于 60℃。钴基 非晶合金的居里点为 205 ℃，也低，使用温度也限制在 100℃以下。铁基非晶合金的居里点为 37 0℃，可以在