高頻電子變壓器基礎知識詳解

為簡單，能耗低，生產效率與產品純度高，對環境無污染，已經成功合成Mg、MgZn、MnZn、NiZn鐵氧體，正在實現產業化。火花等離子燒結法（SPS），可以成功地制成多層MnZn鐵氧體和坡莫合金復合軟磁材料磁芯，同時具有MnZn鐵氧體的高頻低損耗特性和坡莫合金的高磁導率高飽和磁密特性，這種復合軟磁材料磁芯，將使高頻電子變壓器的性能明顯地提高。其他工藝如自燃燒合成法、快速燃燒合成法、水熱合成法、新型水熱合成法、機械合金法、微波燒結等，近年來均開展了大量研究，都符合提高性能和降低成本的發展方向。 由于軟磁鐵氧體的飽和磁密低，在20kHz～100kHz的較高頻范圍內，性能價格比的優勢不如100kHz以上的高頻范圍那樣明顯，其他幾種軟磁材料在20kHz～100kHz的較高頻范圍內，與軟磁鐵氧體展開激烈的競爭。各種軟磁材料都有各自的特點，因此，如何在具體的高頻電子變壓器產品中，充分發揮各種軟磁材料的優點以達到更好的性能價格比，是高頻電子變壓器所用的軟磁材料的發展方向。 硅鋼的特點是飽和磁密高，性能穩定，價格較低，近年來發展了一系列高頻用硅鋼，包括超薄帶硅鋼、6.5%硅鋼、梯度硅鋼和含鉻的硅鋼。特別是含鉻的硅鋼已經用于25kHz和70kHz的電子變壓器中。現在硅鋼使用的工作頻率已達到325kHz。 高磁導坡莫合金的特點是磁導率高，環境適應性好，但是價格貴，近年來發展的坡莫合金超薄帶，使用的工作頻率已超過1MHz，在特殊要求的地方和軍工設備中使用。鈷基非晶合金是現有軟磁材料中高頻損耗最低的一種材料，價格貴，但是，在200kHz以上的高頻中使用，磁芯重量小，價格因素不突出，目前在200kHz和1MHz的高頻電子變壓器中大量使用。 軟磁復合材料現在成為高頻電子變壓器用磁芯材料的一大發展方向，它與傳統的軟磁鐵氧體和軟磁合金相比，其磁性金屬粒子或者薄膜，可以分布在非導體和其他材料中，使高頻損耗明顯降低，提高了工作頻率。同時，其加工工藝既可采用熱壓法加工成粉芯，也可以利用現在的塑料工程技術，注塑成復雜形狀的磁芯，具有密度小、重量輕、生產效率高、成本低，產品重復性和一致性好等特點。還可以采用不同的配比，改變磁性。上面已介紹軟磁鐵氧體和坡莫合金組成的復合材料的例子，現在已開發出工作頻率10kHz以上的軟磁復合材料粉芯，在高頻用濾波電感器中可代替軟磁鐵氧體。 根據高頻電子變壓器整體結構的發展要求，磁芯結構的發展方向是平面磁芯、片式磁芯和薄膜磁芯。平面磁芯以前有的是用原來的軟磁鐵氧體磁芯進行改造，現在已有專門用于平面變壓器的各種低高度軟磁鐵氧體磁芯。將來還可能開發出各種低高度軟磁復合材料磁芯。片式變壓器的磁芯除了將平面磁芯進一步壓縮而外，也有采用共燒法制造的片式磁芯。薄膜磁芯和磁性材料是現在高頻電子變壓器最活躍的發展方向之一，將成為MHz以上高頻電子變壓器的主要磁芯材料和結構，有可能將薄膜電子變壓器的高度做到1mm以下，可以裝入各種卡片內。國內已建立幾個中心在大力研究。現在希望能把材料開發，電子變壓器制造和應用單位聯合起來，盡快把國內開發出的薄膜軟磁材料變成電子信息產品中的高頻電子變壓器磁芯，形成國內有自主知識產權的薄膜變壓器，作者正在努力促成這項工作。 圖2 線圈材料和結構 隨著高頻電子變壓器整體結構的發展，線圈結構主要的發展方向是平面線圈，片式線圈和薄膜線圈，其中又包括多層結構。各種線圈結構的材料選用，也有一些新發展。 立體結構的高頻變壓器線圈，導線材料由于考慮集膚效應和鄰近效應，采用多股絞線（里茲線），有時也采用扁銅線和銅帶。絕緣材料采用耐熱等級高的材料，以便提高允許溫升和縮小線圈體積，采用雙層和三層絕緣導線，可以減少線圈尺寸。舉一個例子，最近，國內開發出以納米技術把云母泳涂在銅線上的C級絕緣電磁線，已經在工頻電機和變壓器中應用，取得良好的效果，估計在高頻電子變壓器中也會得到應用。 平面結構線圈，導線采用銅箔，大多數采用單層和多層印刷電路板制造，也有采用一定圖形的銅箔，多個折疊而成的。絕緣材料一般采用B級材料。 薄膜結構線圈，導線采用銅、銀和金薄膜，制成梳形、螺旋形、運動場形等圖形，絕緣材料采用H級和C級材料。也有采用多層結構的，或者是幾個多層線圈組合起來，或者是幾個線圈和幾個磁芯交叉重疊而成。總之，薄膜變壓器是現在正在大力開發的高頻電子變壓器，許多結構并不定型，也許，還會出現許多新的線圈結構。 （免責聲明：素材來自網絡，由云漢芯城小編搜集網絡資料編輯整理，如有問題請聯系處理！）