引言
電源裝置,無論是直流電源還是交流電源,都要使用由軟磁磁芯制成的電子變壓器(軟磁電磁元件)。雖然,已經(jīng)有不用軟磁磁芯的空芯電子變壓器和壓電陶瓷變壓器,但是,到現(xiàn)在為止,絕大多數(shù)的電源裝置中的電子變壓器,仍然使用軟磁磁芯。因此,討論電源技術(shù)與電子變壓器之間的關(guān)系:電子變壓器在電源技術(shù)中的作用,電源技術(shù)對電子變壓器的要求,電子變壓器采用新軟磁材料和新磁芯結(jié)構(gòu)對電源技術(shù)發(fā)展的影響,一定會引起電源行業(yè)和軟磁材料行業(yè)的朋友們的興趣。本文提出一些看法,以便促成電源行業(yè)與電子變壓器行業(yè)和軟磁材料行業(yè)之間就電子變壓器和軟磁材料的有關(guān)問題進(jìn)行對話,互相交流,共同發(fā)展。
1 電子變壓器在電源技術(shù)中的作用
電子變壓器和半導(dǎo)體開關(guān)器件,半導(dǎo)體整流器件,電容器一起,稱為電源裝置中的4大主要元器件。根據(jù)在電源裝置中的作用,電子變壓器可以分為:
1)起電壓和功率變換作用的電源變壓器,功率變壓器,整流變壓器,逆變變壓器,開關(guān)變壓器,脈沖功率變壓器;
2)起傳遞寬帶、聲頻、中周功率和信號作用的寬帶變壓器,聲頻變壓器,中周變壓器;
3)起傳遞脈沖、驅(qū)動和觸發(fā)信號作用的脈沖變壓器,驅(qū)動變壓器,觸發(fā)變壓器;
4)起原邊和副邊絕緣隔離作用的隔離變壓器,起屏蔽作用的屏蔽變壓器;
5)起單相變?nèi)嗷蛉嘧儐蜗嘧饔玫南鄶?shù)變換變壓器,起改變輸出相位作用的相位變換變壓器(移相器);
6)起改變輸出頻率作用的倍頻或分頻變壓器;
7)起改變輸出阻抗與負(fù)載阻抗相匹配作用的匹配變壓器;
8)起穩(wěn)定輸出電壓或電流作用的穩(wěn)壓變壓器(包括恒壓變壓器)或穩(wěn)流變壓器,起調(diào)節(jié)輸出電壓作用的調(diào)壓變壓器;
9)起交流和直流濾波作用的濾波電感器;
10)起抑制電磁干擾作用的電磁干擾濾波電感器,起抑制噪聲作用的噪聲濾波電感器;
11)起吸收浪涌電流作用的吸收電感器,起減緩電流變化速率的緩沖電感器;
12)起儲能作用的儲能電感器,起幫助半導(dǎo)體開關(guān)換向作用的換向電感器;
13)起開關(guān)作用的磁性開關(guān)電感器和變壓器;
14)起調(diào)節(jié)電感作用的可控電感器和飽和電感器;
15)起變換電壓、電流或脈沖檢測信號的電壓互感器、電流互感器、脈沖互感器、直流互感器、零磁通互感器、弱電互感器、零序電流互感器、霍爾電流電壓檢測器。從以上的列舉可以看出,不論是直流電源,交流電源,還是特種電源,都離不開電子變壓器。有人把電源界定為經(jīng)過高頻開關(guān)變換的直流電源和交流電源。在介紹軟磁電磁元件在電源技術(shù)中的作用時,往往舉高頻開關(guān)電源中的各種電磁元件為例證。同時,在電子電源中使用的軟磁電磁元件中,各種變壓器占主要地位,因此用變壓器作為電子電源中軟磁元件的代表,稱它們?yōu)椤半娮?FONT color=#0000ff>變壓器”。
2 電源技術(shù)對電子變壓器的要求
電源技術(shù)對電子變壓器的要求,像所有作為商品的產(chǎn)品一樣,是在具體使用條件下完成具體的功能中追求性能價格比最好。有時可能偏重價格和成本,有時可能偏重效率和性能,F(xiàn)在,輕、薄、短、小成為電子變壓器的發(fā)展方向,是強(qiáng)調(diào)降低成本。從總的要求出發(fā),可以對電子變壓器得出四項(xiàng)具體要求:使用條件,完成功能,提高效率,降低成本。
[$page] 2.1 使用條件電子變壓器的使用條件,包括兩方面內(nèi)容:
可靠性和電磁兼容性。以前只注意可靠性,現(xiàn)在由于環(huán)境保護(hù)意識增強(qiáng),必須注意電磁兼容性。可靠性是指在具體的使用條件下,電子變壓器能正常工作到使用壽命為止。一般使用條件中對電子變壓器影響最大的是環(huán)境溫度。決定電子變壓器受溫度影響強(qiáng)度的參數(shù)是軟磁材料的居里點(diǎn)。軟磁材料居里點(diǎn)高,受溫度影響。卉洿挪牧暇永稂c(diǎn)低,對溫度變化比較敏感,受溫度影響大。例如錳鋅鐵氧體的居里點(diǎn)只有215℃,比較低,磁通密度、磁導(dǎo)率和損耗都隨溫度發(fā)生變化,除正常溫度25℃而外,還要給出60℃,80℃,100℃時的各種參數(shù)數(shù)據(jù)。因此,錳鋅鐵氧體磁芯的工作溫度一般限制在100℃以下,也就是環(huán)境溫度為40℃時,溫升必須低于60℃。鈷基非晶合金的居里點(diǎn)為205℃,也低,使用溫度也限制在100℃以下。鐵基非晶合金的居里點(diǎn)為370℃,可以在150℃~180℃以下使用。高磁導(dǎo)坡莫合金的居里點(diǎn)為460℃至480℃,可以在200℃~250℃以下使用。微晶納米晶合金的居里點(diǎn)為600℃,取向硅鋼居里點(diǎn)為730℃,可以在300℃~400℃下使用。電磁兼容性是指電子變壓器既不產(chǎn)生對外界的電磁干擾,又能承受外界的電磁干擾。電磁干擾包括可聽見的音頻噪聲和聽不見的高頻噪