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1、LM2931 的基本应用电路 移圈调压器主绕组和辅助绕组匝数是相等的，组成一次绕组，而且彼此反向串联，使两者所产生的磁通方向相 反，如图 50 所示，因此要求主绕组为右绕向，辅助绕组为左饶向。我厂 1985 年 4 月在生产 TDY-250/10 单相移圈调压器时，设计图纸把主绕组和辅助绕组全部设计成右绕向，在 套包时被发现。为此采取的变更措施是把辅助绕组上端部引出头 h 通过包间油道引到下端部当 A 出头，而把下端部的引出头 A 也通过包间油道引到上端部当 h 出头，一台并联的三个单元都做了相同的处理，使设计的错误在制造中造成的影响压缩到最小。75 相间隔板在产品设计时如何正确应用（1）该有
2、相间隔板的却没有在变压器设计书中，对圆筒式高压绕组在外且为角接连线，由于相间电压为线电压，其相间距离要比星接的要大，另外还加 2mm 厚的相间隔板。在图纸设计中，有的人能记住这点，但有些人却不了解此要求，按他们图纸干出的产品，其圆筒式角接的高压绕组相间紧靠，而在图纸中却找不到需要的相间隔板。无相间隔板的情况发生多次，但由于相间还隔着几张电缆纸和布带，还能承受住相间感应电压。这种情况在成品试验时还不曾发生相间击穿，所以在后来设计这类产品图纸时相间隔板之物几乎被人遗忘，此事的后果只能降低这类变压器在用户那儿使用的安全系数。 （2）不该有相间隔板的却有按正常的变压器设计，对圆筒式高压绕组在外且星接的
3、产品，其相间电压很低不必用相间隔板，但在 1997 年 6 月生产的 S7 -100/35 和 S7 -50/35 均设计有相间隔板。其结果在 S7 -50/35 工频耐压试验时，电压升到 80KV 时产品被击穿且成高压匝间，经吊心检查发现，击穿通道是从高压绕组下端部经过与高压绕组紧挨的相间隔板，穿过下铁轭绝缘板对下铁轭击穿，相间隔板下部烧了个浅黑道，下铁轭绝缘板被烧了个小洞。如果该种变压器没有设计相间隔板，则高压绕组对地绝缘中有相当于相间隔板被击穿距离的 2/3 油隙和 1/3 的纸板表面距离。由于油隙耐 电强度是纸板表面的 3 倍，高压绕组原有的对地绝缘耐电强度是相间隔板表面的 2 倍多，
4、故这种结构的变压器安上相间隔板，就象用耐电强度低的材料把耐电强度高的材料给短接，由此带来不必要地损失。76 图省料导致接线端子返工1986 年 8 月我厂购买兄弟单位一套 ZHSSPZ-6300/10 图纸，本厂 设计人员在审图时，觉得原图把变压器箱盖出线端子排设计的太大，改成 100*10 的端子排，端子排之间的三角连线也改成 100*10 的铜排，并声称改后成本比原图节省几千元。该变压器在成都一家碳素厂投产不久，因端子排发热严重、胶垫老化、严重漏油，让本厂去人处理。实践证明原图纸端子排设计尺寸正确，只好按原图纸重新加工端子排、修改箱盖，花费 3 万余元，修后的地方用户使用至今再没发生端子排
5、严重发热的情况。当时此台变压器审后生产图下发到车间，车间在读图时就发现铜排 100*10作为引线铜排浸在油中冷却通过 3550A 的电流还可以，但 100*10 铜排作为端子排在空气中冷却，经查“变压器高压电 器和套管的 接线端子标准 JB1046-67”，单面连接通过的额定电流只为 1500A。此事当时虽做反映，但未引起重视，也许当年有些设计人员把油冷却和空气冷却没有区别对待，而引起这个设计失误。77 SFSZ7 -31500/110 设计中的一处错误（1）情况介绍1992 年 4 月，某设计人员设计的 SFSZ7 -31500/110 电力变压器，图纸通过审核、工艺会签等关，在绕线车间绕第
6、一包时设计错误被人发现，经有关部门研究，在原有设计基础上做些修改，现把设计错误及修改情况作一介绍。（2）线饼内径垫条设计错误及后果此高压绕组匝数排列如图 51，线饼内径垫条设计错误见 52，由此带来的后果如下：1）FB-Y7 之间及 FB-Y1 之间中断点绝缘隔板每边的两饼线，按正常设计都有内径垫条，其好处是，一方面增加了中断点之间的距离，另一方面底部“S”弯跨饼都在相等高度上进行，无须爬坡。按图 52 绕包，一饼跨到另一饼上跨高达 23mm，在操作上是不准 许的也是不可能的。2）操作人员在保证图纸上每边只垫一饼垫条，而又使饼间“S”弯跨饼等高，只好使导线与垫条一起爬升，把起电气绝缘作用的 2
7、3mm 厚垫条单纯当作填饼垫条。使中断点承受工作电压为 3 万伏的 FB-Y7 之间与承受工作电压为 4 万伏的 FB-Y1 之间绝缘距离大为降低。（3）修改措施1）原图起绝缘作用的 23mm 厚垫条只好被当作不起 绝缘作用的一般垫条，中断点两边饼的底部“S”弯原图在一档内， 现错开两档，其好处能挽回 23mm 厚垫条绝缘的一小部分，但造成绕组外径局部高，局部低。2）减少其它饼间垫块用来加大中断点垫块厚度。（4）本台中断点之间电压及修改后中断点绝缘距离同另一台同结构的SFSZL7 -16000/110 相比较见表 13。由表 13 可以看出，SFSZ7 -31500/110 虽经努力修改，终因
8、结构已定，它的两个中断点电压虽比 SFSZL7-16000/110 要高，但中断点之间绝缘距离还是比SFSZL7-16000/110 要短些。此台变压器虽通过试验合格，也在用户那儿运行至今，但是它的耐受过电压冲击先天不足，还是令人担忧的。高频变压器高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率
9、要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但 Bs 值比较小，常使用在开关 电源中。高频变压器的设计通常采用两种方法 3：第一种是先求出磁芯窗口面积AW 与磁芯有效截面积 Ae 的乘积 AP（AP=AWAe，称磁芯面积乘积），根据AP 值，查表找出所需磁性材料之编号；第二种是先求出几何参数，查表找出磁芯编号，再进行设计。注意： 1）设计中，在最大输出功率时，磁芯中的磁感 应强度不应达到饱和，以免在大信号时产生失真。2）在瞬变过程中，高频链漏感和分布 电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部
10、振荡，使损耗增加，严重时会造成开关管损坏。同时，输出绕组匝数多，层数多时，应考虑分布电容的影响，降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的，应根据不同的工作要求，保证合适的电容和电感。单片开关电源高频变压器的设计要点高频变压器是单片开关电源的核心部件， 鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性，为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法，可供高频变压器设计人员参考。单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最 简外围电路、最佳性能指标等优点，能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在 19942001 年，国际上陆续推出了 TOtch、TOtch-、
11、 TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-等多种系列的单片开关电源产品，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。高频变压器是开关电源中进行能量储 存与传输的重要部件，单片开关电源中高频变压器性能的优劣，不仅对电源效率有较大的影响，而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性（EMC）。为此，一个高效率高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。高频变压器的直流损耗是由线圈的铜损 耗造成的。为提高效率，应尽量选择较粗的导线，并取电流密度 J=410Amm2。高频变压器的交流损耗是由高频
12、电流的 趋肤效应以及磁芯的损耗引起的。高频电流通过导线时总是趋向于从表面流过，这会使导线的有效流通面积减小，并使导线的交流等效阻抗远高于铜电阻。高频电流对导体的穿透能力与开关频率的平方根成反比，为减小交流铜阻抗，导线半径不得超过高频电流可达深度的 2 倍。可供选用的导线线径与开关频率的关系曲线如图 1 所示。举例说明，当 f=100kHz 时，导线直径理论上可取 0.4mm。但为了减小趋肤效应，实际可用更细的导线多股并绕，而不用一根粗导线绕制。在设计高频变压器时必须把漏感减至最小。因 为漏感愈大，产生的尖峰电压幅度愈高，漏极钳位电路的损耗就愈大，这必然导致电源效率降低。对于一个符合绝缘及安全性
13、标准的高频变压器，其漏感量应为次级开路时初级电感量的13。要想达到 1以下的指标，在制造工艺上将难于实现。减小漏感时可采取以下措施：减小初级绕组的匝数 NP； 增大绕组的宽度（例如选 EE 型磁芯，以增加骨架宽度 b）； 增加绕组的高、宽比； 减小各绕组之间的绝缘层； 增加绕组之间的耦合程度。 电源高频变压器的设计方法设计高频变压器是电源设计过程中的 难点，下面以反馈式电流不连续电源高频变压器为例， 介绍一种电源高频变压器的设计方法。设计目标：电源输入交流电压在 180V260V 之间，频率为 50Hz，输出电压为直流 5V、14A，功率为 70W，电源工作频率为 30KHz。设计步骤：1、计
14、算高频变压器初级峰值电流 Ipp2、求最小工作周期系数 Dmin3、计算高频变压器的初级电感值 Lp4、计算出绕组面积 Aw 和铁心有效面 积 Ae 的乘积 Aw*Ae,选择铁心尺寸。5、计算空气间隙长度 Lg6、计算变压器初级线圈 Np7、计算变压器次级线圈 Ns高频变压器：整流、变压在传统的高频变压器设计中，由于磁心材料的限制，其工作 频率较低，一般在 20kHz 左右。随着电源技术的不断发展， 电源系统的小型化，高频化和高功率比已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此，研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积，提高电源输出功率比的关键因素。作为开关电源最主要的组成部分，高 频变压器
15、相对于传统的工频变压器有以下优点：利用铁氧体材料制成的高频变压器具有转换效率高、体积小巧的特点；而传统的工频变压器工作在 50Hz 下， 输出相同功率时需要较大的截面积而导致变压器体积庞大，不利于电源的小型化设计，而且电源转换效率也低于开关电源。电脑使用的开关电源一般采用半桥式功率 转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生 100kHz 的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行降压，输出低电压的交流电。在这个电路中，开关管的最大电流对电源输出功率的大小有一定的限制（通常应用于 300W 电源的 MOS 管体积较大，有的电源甚至使用了耐流达到 10A 的开关管），而高频变压器各个绕组线圈的匝数比
16、例则决定了输出电压的多少，由于工作在很高的频率下，对元件质量的要求和线路的搭配有很高的要求。抑制高频变压器的音频噪声 高频变压器 EE 或 EI 型磁芯之间的吸引力，能使两个磁芯发生位移；绕组电流相互间的引力或斥力，也能使线圈产生偏移。 此外， 受机械振动时能导致周期性的形变。上述因素均会使高频变压器在工作时发出音频噪声。10W 以下单片开关电源的音频噪声频率，约为 10kHz20kHz 。为防止磁芯之间产生相对位移，通常以 环氧树脂作胶合剂，将两个磁芯的 3个接触面（含中心柱）进行粘接。但这种刚性连接方式的效果并不理想。因为这无法将音频噪声减至最低，况且胶合剂过多，磁芯在受机械应力时还容易折断。国外最近采用一种特殊的“玻璃珠” （glass beads）胶合剂，来粘合 EE、EI 等类型的铁氧体磁芯，效果甚佳。这种胶合剂是把玻璃珠和胶着物按照 1：9 的比例配制
