tag 标签: 变压器

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    2022-7-20 10:46
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    谐振式变换器采用零电压开关(ZVS)和谐振能量传递技术,可减少高频电磁干扰,实现90%以上的高效率(高于传统的PWM)和更小的体积,而且散热少,电源转换器市场对谐振拓扑的兴趣近来在增加。本半桥式转换器方案基于L6598谐振控制器,可用于许多电源领域,如适配器、电视、显示器、通讯机和汽车收音机。 方案特点 谐振式变换器效率都在90%以上,所需的功率MOSFET功率小,变压器的体积也更小,整个方案体积小,散热少,工作寿命长。 与非谐振式变换器相比,普通拓扑的半桥变压器通过容性分配网络连接于主DC总线,馈送给变压器的电压是循环的,即0-负、负-0、0-正、然后再返回到0……其主DC总线的连接如图1所示。 图1. 普通半桥变换器的变压器连接 谐振式变换器植入了一个“外部”电感,这样在容性分配网络和外部电感器之间产生了谐振,叠加了主变压器已经有的漏电感,其原理见图2。 图2. 谐振式变换器的变压器连接 本设计的三个频率分别为:Fstart = 300kHz,Fmin = 70kHz,Fr = 35kHz。必须注意的是,300kHz(Fstart)已经非常接近驱动器的最大工作频率。 图3. 150W半桥式DC-DC转换器方案电路图 作为方案的核心,L6598高压谐振控制器片上集成了谐振变换器与600V高压半桥驱动器,可以最少的电路元件执行和控制谐振和SMPS。在半桥拓扑中,L6598提供压控振荡器(VCO)、检测运算放大器(OP AMP)、两个带使能(Enable)输入的比较器、控制逻辑、高/低端驱动器、自举驱动器和欠电压封锁及软启动电路等功能。 L6598电源电压Vs的启动阈值为10.7V,启动电流为250μA,静态工作电流是2mA。在提供的电压达到阈值之前,两支外部半桥的功率MOS将驱动器的低阻抗槽路切断。随着供电进入正常,电路开始运行,在第一个半周期中高边驱动器有效,所以升压电容将充满电荷。振荡器是一个电压控制振荡器,在Rfmin和Rfstar端选择合适的阻值,可以找出最低和最高工作频率的限制。 芯齐齐BOM分析 作为能量转换装置,本方案将能量从整流线路传送到负载,关键元器件包括变压器、外接电感、电容分配网络、功率开关,以及L6598控制IC、TL431稳压源、PC817光耦等。 图4. 150W半桥式DC-DC转换器方案BOM表 芯齐齐BOM分析显示,本方案主要任务是能量转换,即将能量从整流线路传送到负载,这将涉及一些关键元器件,包括变压器、外接电感、电容分配网络、功率开关。这里,我们采用了来自Epcos的N67材质的ETD34变压器,制造商产品编B66361G1000X187,核心材质级别N87,电感因子153nH,有效磁路长度78.6mm。 L6598控制IC集成了谐振变换器与600V高压半桥驱动器,有效减少元器件数量,简化了高效电源设计。L6598封装为DIP16,最高结温为150℃,工作环境温度为-40℃至+150℃。 PC817是线性光耦元件,隔离电压达5000V,增加了安全性,减小了电路干扰,简化了电路设计。 TL431是可控精密稳压源,最大输入电压为37V,最大工作电流150mA,基准电压2.495V(25°C),输出电压最高到40V,可编程输出电压2.495V~36V,电压参考误差±0.4%,低动态输出阻抗0.22Ω,封装形式SOT-89。TL431在很多应用中可代替稳压二极管,例如数字电压表、运放电路、可调压电源、开关电源等。
  • 2022-7-12 11:48
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    振动故障是发电机或变压器在运行过程中的常见故障类型,如不及时进行维修处理,会给机器造成严重的损害。如何在高电流和高电压的环境下检测振动故障,本文给出了有效的解决方案。 ——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— ( 图1: HK-MR660多轴光纤加速度传感器 ) 1、发电机和变压器 面临的挑战 导致发电机和变压器产生振动的原因有很多,例如轴承受损、负载有误或者涡轮叶片的不规则磨损。为了能够在维修时采取适当的措施,必须事先识别出这些振动,并且进行长期的监测。 ( 图2:固定片) 2、构想 我们的构想是开发一个测量系统,用于检测振动并记录振动过程。必须强调的是,由于存在着高电压和高电流,所有的电子传感器都无法提供可靠的数据,在这种情况下无法使用。 3、解决方案 我们选择了一个光纤测量系统,该系统不受恶劣电气环境的影响,能够提供可靠的数据。传感器头(图2)通过环氧基粘合剂固定在发电机的绕组上(图3)。光缆连接着带有激光源和评估电子装置的控制器。控制器是控制系统的一部分,位于一个单独的区域。控制器与传感器之间的距离可以达到300米。 (图3:MEMS传感器头) (图4:绕组上的传感器) 为了进一步处理,控制器提供与100mV / g加速度成比例的模拟信号。该信号被传递到监测系统,如果超过了之前设定的阈值,监测系统就会触发警报。可测量的最大加速度值为50g。该系统自2016年开始投入使用并且经过了100多次的检验。 4、工作原理 传感器的主要部分是一个带有反射面的MEMS。入射光束通过棱镜被引导到反射镜上,以便让反射光束以尽可能高的强度耦合到返回光纤中。如果反射镜的水平位置由于外部的加速度发生变化,反射光束的方向则会略微移动,且反射信号的强度会降低。反射信号强度的下降与外部的加速度成正比。 (图5:MEMS传感器的截面) (图6:反射光束的不同光强) 5、关键参数 信号输出成正比 加速度 100mV/g pk-pk(峰峰值) 温度范围 -40°C 至 200°C 防护等级 IP67 传感器电缆 PEEK/PTFE 光纤连接器 E-2000 PC双工 传感器电缆长度 6m(标准电缆,户外需定制) 玻璃纤维 100/125/250 µm 隔离传感器 - 电子设备 65kV RMS(有效值) 磁抗扰度 100% ——————————————————————————————————————————————————————————————— 虹科致力于更加精确简单的测量方案,与全球领先得到高精度、高可靠性的传感器厂家进行技术合作,为客户提供全球先进的测量方案,包括激光测距、粘密度测量、光纤传感器、机电传感器等。通过提供各种不同的技术进行关键测量,消除了在恶劣严苛环境中对传感的限制,使客户能够得到最理想的效果。
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    2022-5-19 16:36
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    变压器的寿命很大程度上取决于工作温度。这里的决定性因素是与温度有关的绝缘材料的老化。对变压器温度的监测,且得到不受电磁场影响的可靠测量数据是至关重要的。 1.变压器的温度与寿命 变压器的寿命很大程度上取决于工作温度。这里的决定性因素是与温度有关的绝缘材料的老化。业界将其定义为“寿命消耗”。该寿命消耗随温度呈指数增长。在 86°C 下运行 10 小时的消耗与 110°C 下运行 1 小时的消耗差不多。 均匀温度分布中的热负荷对所有部件都是一样的;然而,如果存在温度热点,即使只有部分部件受到影响,它们也会对变压器的老化和故障产生重大影响。一旦变压器被制造出来,就无法从外部检测到此类热点。为了检测这些热点,必须要对许多点进行持续监测,希望传感器可以恰好安装在这样一个未来热点上。最好是有一个系统,能够自动检测这些热点,并将数据传输到自动监测系统。 2.系统构想 我们的想法是,开发一种测量系统,位于变压器内部并监控整个绕组区域。该系统可以指示出温度升高发生在哪个点以及温度升高的范围有多大。考虑到由于存在强电流和强磁场,所有电气传感器都不能提供最可靠的数据,这一点尤为重要。 还有一个附加作用是,变压器内部的温度可以在生产阶段进行测量,从而可以控制干燥过程的温度。这种控制可以显著降低能源成本。 3.解决方案 只有虹科光纤测量系统才能提供不受电磁场影响的可靠测量数据。测量原理基于拉曼效应,仅使用一根光纤。这根光纤在变压器生产过程中被安装,并缠绕在绕组上。其长度可以达到250米。 4.测量原理 激光将短光脉冲注入光纤。该光脉冲的单个光子从玻璃纤维的每个分子中散射回来。如果沿光纤的温度升高,则反向散射光子的波长会略微偏移。这个偏移与温差成正比。该效应以其发现者、物理学家拉曼的名字命名,拉曼于 1930 年获得诺贝尔奖。 除了波长偏移之外,还测量了从脉冲发射到检测到反向散射光子之间的时间。通过这种方式,可以准确地确定光子与温度相关的反向散射的位置。现在我们确切地知道沿光纤的每个位置的温度。 沿光纤的温度行为 5.关键参数 信号输出 关于 MIC-Multitemp - 软件 硬件接口 USB 光纤连接器 50dB 校准 客户端 防护等级 IP55 光纤类型 多模,梯度指数 (62.5/125 µm) 光连接器 E-2000 PC型 光脉冲宽 1ns 测量范围 250m 距离单位 米、英尺、时间 (ns) 采样分辨率 20mm (180ps) 绝对空间分辨率 100mm(10-90% 步长) 最大绝对空间分辨率 50mm 绝对温度精度 ± 1.5°C 温度范围校准 -50°C….+200°C 温度范围 最低.最高 -200°C ….+800°C(可使用特殊光纤) 标称重复精度 ± 0.6°C 数据格式 Excel、.csv、图表、.xml 6.总结 基于拉曼效应的HK-MR660光纤多点温度测量系统,位于变压器内部监控整个绕组区域,在生产阶段即可进行测量,因为是纯光学无源设计,可提供不受电磁场影响的可靠测量数据,显著降低能源成本。
  • 2022-5-3 06:57
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    转载:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1726335557895910132&wfr=spider&for=pc 开关电源控制着电路中开关管开通和关断的时间比率,维持着稳定的电路电压输出,是一种非常常见的电源设计。但是从事过开关电源设计的人都知道,在对开关电源进行测试的过程当中,经常会听到一些啸叫声,类似于打高压不良时发出的漏电音,或着像高压拉弧的声音。那么当这些现象出现时,应当如何解决他们呢? 通常来说,开关电源啸叫的原因一般有下面几种诱因: 1、变压器浸漆不良 包括未含浸凡立水。啸叫并引起波形有尖刺,但一般带载能力正常,特别说明:输出功率越大者啸叫越强,小功率者则表现不一定明显。一款72W的充电器产品中就有过带载不良的经验,并在此产品中发现对磁芯的材质有着严格的要求。补充一点,当变压器的设计欠佳时,也有可能工作时振动产生异响。 2、PWM IC接地走线失误 通常产品表现为会有部分能正常工作,但有部分产品却无法带载并有可能无法起振的故障,特别是应用某些低功耗IC时,更有可能无法正常工作。比如SG6848试板,由于当初没有透彻了解IC的性能,凭着经验便匆匆layout,结果试验时竟然不能做宽电压测试。 3、光耦工作电流点走线失误 当光耦的工作电流电阻的位置连接在次级滤波电容之前时,也会有啸叫的可能,特别是当带载越多时更甚。 4、基准稳压IC TL431的接地线失误 同样的次级的基准稳压IC的接地和初级IC的接地一样有着类似的要求,那就是都不能直接和变压器的冷地热地相连接。如果连在一起的后果就是带载能力下降并且啸叫声和输出功率的大小呈正比。 当输出负载较大,接近电源功率极限时,开关变压器可能会进入一种不稳定状态。前一周期开关管占空比过大,导通时间过长,通过高频变压器传输了过多的能量;直流整流的储能电感本周期内能量未充分释放,经PWM判断,在下一个周期内没有产生令开关管导通的驱动信号,或占空比过小。开关管在之后的整个周期内为截止状态,或者导通时间过短。储能电感经过多于一整个周期的能量释放,输出电压下降,开关管下一个周期内的占空比又会较大……如此周而复始,使变压器发生较低频率(有规律的间歇性全截止周期,或占空比剧烈变化的频率)的振动,发出人耳可以听到的较低频率的声音。 同时,输出电压波动也会较正常工作增大。当单位时间内间歇性全截止周期数量,达到总周期数的一个可观比例时,甚至会令原本工作在超声频段的变压器振动频率降低,进入人耳可闻的频率范围,发出尖锐的高频“哨叫”。此时的开关变压器工作在严重的超载状态,时刻都有烧毁的可能——这就是许多电源烧毁前“惨叫”的由来,相信有些用户曾经有过类似的经历。 5、空载或者负载很轻时 当这种情况时开关管也有可能出现间歇性的全截止周期,开关变压器同样工作在超载状态,同样非常危险。针对此问题,可通过在输出端预置假负载的方法解决,但在一些“节省”的或大功率电源中仍偶有发生。 6、当不带载或者负载太轻时 变压器在工作时所产生的反电势不能很好的被吸收。这样变压器就会耦合很多杂波信号到的绕组。这个杂波信号包括了许多不同频谱的交流分量。其中也有许多低频波,当低频波与你变压器的固有振荡频率一致时,那么电路就会形成低频自激。变压器的磁芯不会发出声音。我们知道,人的听觉范围是20--20KHZ。所以我们在设计电路时,一般都加上选频回路。以滤除低频成份。最好是在反馈回路上加一个带通电路,以防止低频自激。或者是将开关电源做成固定频率的即可。 本篇文章主要介绍了6种导致开关电源出现啸叫的原因,并分别对这6种原因提供了相应的解决方法。是一篇偏向基础类的文章,希望通过本篇文章,大家在遇到开关电源啸叫时,能够运用文章当中的方法自行解决。
  • 2022-5-3 06:52
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    转载: https://www.dgjs123.com/dianji/23155.htm 1、变压器的工艺问题 ①浸漆烘干不到位,导致磁芯不牢固引起机械振动而发出响声; ②气隙的长度不适合,导致变压器的工作状态不稳定而发出响声; ③线包没有绕紧也可能导致响声; ④磁芯组合有气隙存在,高频时引起空气振动而发出响声(变压器如果经过真空全浸,一般不会发声)。 2、变压器的环路问题 变压器的环路问题是指变压器的环路发生振荡而引起变压器发生啸叫。 ①电路板布线不当,从而造成干扰引发振荡,导致响声; ②反馈回路参数设置不当,导致环路不稳定以致产生振荡而发出响声; ③环路中元器件的质量问题,如输入滤波电容容量不足,输出整流快恢复 二极管 质量不好,功率MOS管质量不好,RCD反冲吸收回路的高压电容或二极管质量不好等等,这些问题都有可能导致震荡而引起响声。 3、变压器的铁心问题 变压器铁心发生饱和时,线圈中电流增大,变压器发热并产生自激震荡,线圈的振荡引起周围空气的振动从而发出响声。 4、开关电源的负载问题 ①开关电源在空载或轻载的情况下,在某些工作点处会发生振荡现象,表现为变压器的啸叫和输出的不稳定。发生该种现象是由于空载/轻载时,开关瞬时开通时间过大从而造成输出能量太大,进而电压过冲也很大,需要较长的时间去恢复到正常电压,因此开关需停止工作一段时间,这样开关就工作于间歇性工作模式,使变压器发生较低频率(有规律的间歇性全截止周期或占空比剧烈变化的频率)的振动。 ②变压器工作在严重的超载状态,时刻都有烧毁的可能,这就是许多电源烧毁前“惨叫”的由来。
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