Analyse eines Hochfrequenz-Schaltnetzteiltransformators
In den elektronischen Produkten, mit denen wir täglich in Kontakt kommen, finden wir eine große Anzahl davonMagnetkernKomponenten, unter denen sich das Herzstück befindetSchaltnetzteilModul - dasSchalttransformator. Heutzutage stellen die elektronischen Produkte im Leben immer strengere Anforderungen an das Erscheinungsbild ultrakleiner und ultradünner Produkte. Als Herzstück der Energiequelle dieser elektronischen Produkte bietet das Hochfrequenz-Schaltnetzteil die Vorteile eines hohen Wirkungsgrads, einer guten Temperatur und einer geringen Größe. Daher handelt es sich bei vielen elektronischen Produkten um Hochfrequenz-Schaltnetzteile. Als Praktiker in der Elektronikbranche müssen Sie etwas über den Transformator des Schaltnetzteils wissen.
Der Transformator ist ein Gerät, das das Prinzip der elektromagnetischen Induktion zum Austausch von Strom nutzt. Zu seinen Hauptbestandteilen gehörenPrimärspule, SekundärspuleUndEisenkern.
Im Elektronikberuf sind häufig Transformatoren zu sehen. Die häufigste Verwendung findet im Stromversorgungsmodul als Spannungswandlung und -trennung statt:
①: Die Transformation kann in zwei Typen unterteilt werden: Aufwärts- und Abwärtstransformation. Die meisten Schaltnetzteile sind Step-Down-Netzteile. Solche elektronischen Produkte werden normalerweise in Desktop-Netzteilen, Laptop-Adaptern, Ladegeräten für Mobiltelefone, TV-Netzteilen, Reiskochern, Kühlschränken, Induktionsherden, Netzteilen usw. verwendet. Hierbei handelt es sich um Wechselstromeingänge, die durch eine Gleichrichterbrücke und eine Gleichrichterfilterung mit großen Kondensatoren geleitet werden um einen Hochspannungs-Gleichstrom zu erhalten.
②: Boosting wird im Allgemeinen in Wechselrichter-Stromversorgungen oder DC-DC-Leitungen mit Notstromversorgungen verwendet, und die 12 V der Batterie werden in einen 220 V-Ausgang für Stromversorgungsgeräte umgewandelt.
③: Die Isolierung vonHochfrequenz-Schalttransformatorenist eine Sicherheitsanforderung zur Gewährleistung der Sicherheit elektrischer Geräte. Beim Wechselstromeingang muss der Schalttransformator einen sicheren Abstand haben, um eine Isolierung zwischen dem primären Wechselstromeingang und der sekundären Stromversorgung zu erreichen. Die Primärwicklung des Transformators ist mit Isolierband isoliert und die Primär- und Sekundärseite des Skeletts sind isoliert. Wechselstrom durchdringt den menschlichen Körper und bildet eine Schleife mit der Erde, was eine Gefahr für die menschliche Leitung darstellt. Es gibt Hochspannungsprüfungen an Transformatoren, die im Allgemeinen 3 kV erfordern.
Die aktuelle Beziehung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule:
Wenn der Transformator unter Last läuft, führt die Änderung des Sekundärspulenstroms zu einer entsprechenden Änderung des Primärspulenstroms. Aus dem Prinzip des magnetischen Potentialausgleichs lässt sich ableiten, dass der Strom der Primär- und Sekundärspule umgekehrt proportional zur Anzahl der Spulenwindungen ist. Der Strom auf der Seite mit mehr Windungen ist kleiner und der Strom auf der Seite mit weniger Windungen ist größer.
Er kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden: Primärspulenstrom/Sekundärspulenstrom = Sekundärspulenwindungen/Primärspulenwindungen.
Zu den Spulenmaterialien des Transformators gehören:Lackdraht, dreischichtiger isolierter Draht, Kupferfolie, UndKupferblech. Bei emailliertem Draht wird im Allgemeinen mehradriger, verdrillter Draht verwendet. Der Vorteil von mehradrigem verdrilltem Draht besteht darin, dass der Skin-Effekt von Kupferdraht vermieden wird. Mehradriger verdrillter Draht kann jedoch Geräusche verursachen. Dreischichtige isolierte Drähte werden in Transformatoren mit unzureichendem Sicherheitsabstand verwendetkleines SkelettKupferfolie und Kupferblech werden in Hochleistungstransformatoren verwendet.
Die Wickelmethode der Spule kann die EMI des Transformators verbessern, insbesondere bei Flyback-Netzteilen mit geringer Leistung. Spulenwicklung und Abschirmung sind für EMI sehr wichtig. Die Wicklung der Spule beeinflusst die Streuinduktivität und die parasitäre Kapazität des Transformators und hat Einfluss auf den Transformatorverlust.
Der Unterschied zwischenNiederfrequenztransformatorenUndHochfrequenztransformatoren:
① Betriebsfrequenz des Transformators
Laut derunterschiedliche Betriebsfrequenzen des TransformatorsEs kann im Allgemeinen in Niederfrequenztransformatoren und Hochfrequenztransformatoren unterteilt werden. Im täglichen Leben beträgt beispielsweise die Frequenz des industriellen Wechselstroms 50 Hz, und wir bezeichnen den Transformator, der bei dieser Frequenz arbeitet, als Niederfrequenztransformator. während die Betriebsfrequenz des Hochfrequenztransformators mehrere zehn kHz bis hunderte kHz erreichen kann. Bei Niederfrequenztransformatoren und Hochfrequenztransformatoren mit gleicher Ausgangsleistung ist das Volumen des Hochfrequenztransformators viel kleiner als das des Niederfrequenztransformators. Der Transformator ist ein relativ großes Bauteil im Stromversorgungskreis. Um die Ausgangsleistung bei gleichzeitiger Reduzierung der Lautstärke sicherzustellen, muss ein Hochfrequenztransformator verwendet werden, daher wird im Schaltnetzteil ein Hochfrequenztransformator verwendet.
② Funktionsprinzip des Transformators
Das Funktionsprinzip von Hochfrequenztransformatoren und Niederfrequenztransformatoren ist dasselbe. Beide funktionieren nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, doch hinsichtlich der Herstellungsmaterialien sind die für ihre Kerne verwendeten Materialien unterschiedlich. Der Eisenkern des Niederfrequenztransformators besteht im Allgemeinen aus vielen übereinander gestapelten Siliziumstahlblechen, während der Eisenkern des Hochfrequenztransformators aus hochfrequenten magnetischen Materialien besteht.
③ Transformator-Übertragungssignal
Im gleichspannungsstabilisierten Stromversorgungskreis überträgt der Niederfrequenztransformator ein Sinuswellensignal. Im Schaltnetzteil überträgt der Hochfrequenztransformator ein hochfrequentes Rechtecksignal.
Die Hauptfunktionen des Transformators sind: Spannungsumwandlung; Impedanzumwandlung; Isolierung; Spannungsstabilisierung (magnetischer Sättigungstransformator) usw. Transformatoren werden in fast allen elektronischen Produkten verwendet und sind ein unverzichtbarer Bestandteil. Das Prinzip des Transformators ist einfach. Je nach Nutzungsanlass und unterschiedlicher Verwendung werden auch an den Wickelprozess des Transformators unterschiedliche Anforderungen gestellt.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 17. Okt. 2024