單片開(kāi)關(guān)電源高頻變壓器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

三重絕緣線（Triple Insulated Wire）是近年來(lái)國(guó)際上新開(kāi)發(fā)的一種高性能絕緣導(dǎo)線。這種導(dǎo)線有三個(gè)絕緣層，中間是芯線。其絕緣層是呈金黃色的聚酰胺薄膜，國(guó)外稱之為“黃金薄膜”，絕緣層的總厚度僅為20～100μm，卻可承受數(shù)kV的脈沖高壓；三重絕緣線適用于尖端技術(shù)、國(guó)防領(lǐng)域，制作微型電機(jī)繞組、小型化開(kāi)關(guān)電源的高頻變壓器繞組。其優(yōu)點(diǎn)是絕緣強(qiáng)度高（任何兩層之間均可承受AC 3000V的安全電壓），不需要加阻擋層以保證安全邊距，也不用在級(jí)間繞絕緣膠帶層；電流密度大。用它繞制的高頻變壓器，比用漆包線繞制的體積可減小一半。高頻變壓器的一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是用普通高強(qiáng)度漆包線繞制初級(jí)和反饋級(jí)，而用三重絕緣線繞制次級(jí)。這樣可使漏感量大為減小，高頻變壓器的體積能減小1/2～1/3。

3.2 繞組排列

為減小漏感，繞組應(yīng)按同心方式排列，如圖2所示。圖2（a）中次級(jí)采用三重絕緣線繞制；圖2（b）中全部用漆包線繞制，但須留出安全邊距，且在次級(jí)繞組與反饋繞組之間加上強(qiáng)化絕緣層。對(duì)于多路輸出的開(kāi)關(guān)電源，輸出功率最大的那個(gè)次級(jí)繞組應(yīng)靠近初級(jí)，以增加耦合，減小磁場(chǎng)泄漏。當(dāng)次級(jí)匝數(shù)很少時(shí)，為了增加與初級(jí)的耦合，宜采用多股線平行并繞方式均勻分布在整個(gè)骨架上，以增加覆蓋面積。在條件允許的情況下，用箔繞組作為次級(jí)也是增加耦合的一種好辦法。

（ a） 次 級(jí) 用 三 重 絕 緣 線

（ b） 全 部 用 漆 包 線

圖 2 繞 組 的 排 列 方 式

在開(kāi)關(guān)電源的工作過(guò)程中，繞組的分布電容反復(fù)被充、放電，其上的能量都被吸收掉了。分布電容不僅使電源效率降低，它還與繞組的分布電感構(gòu)成LC振蕩器，會(huì)產(chǎn)生振鈴噪聲。初級(jí)繞組分布電容的影響尤為顯著。為減小分布電容，應(yīng)盡量減小每匝導(dǎo)線的長(zhǎng)度，并將初級(jí)繞組的始端接漏極，利用一部分初級(jí)繞組起到屏蔽作用，減小相鄰繞組的耦合程度。

4 抑制高頻變壓器音頻噪聲

4.1 抑制高頻變壓器的音頻噪聲

高頻變壓器EE或EI型磁芯之間的吸引力，能使兩個(gè)磁芯發(fā)生位移；繞組電流相互間的引力或斥力，也 能 使 線 圈 產(chǎn) 生 偏 移 。 此 外 ， 受 機(jī) 械 振 動(dòng) 時(shí) 能 導(dǎo) 致 周 期 性 的 形 變 。 上 述 因 素 均 會(huì) 使 高 頻 變 壓 器 在 工 作 時(shí) 發(fā) 出 音 頻 噪 聲 。10 W以 下 單 片 開(kāi) 關(guān) 電 源 的 音 頻 噪 聲 頻 率 ， 約 為 10 kHz～ 20 kHz。

為防止磁芯之間產(chǎn)生相對(duì)位移，通常以環(huán)氧樹(shù)脂作膠合劑，將兩個(gè)磁芯的3個(gè)接觸面（含中心柱）進(jìn)行粘接。但這種剛性連接方式的效果并不理想。因?yàn)檫@無(wú)法將音頻噪聲減至最低，況且膠合劑過(guò)多，磁芯在受機(jī)械應(yīng)力時(shí)還容易折斷。國(guó)外最近采用一種特殊的“玻璃珠”（glass beads）膠合劑，來(lái)粘合EE、EI等類型的鐵氧體磁芯，效果甚佳。這種膠合劑是把玻璃珠和膠著物按照1：9的比例配制而成的混合物，它在100℃以上的溫度環(huán)境中放置1h即可固化。其作用與滾珠軸承有某種相似之處，固化后每個(gè)磁芯仍能獨(dú)立地在小范圍內(nèi)產(chǎn)生形變或移位，而總體位置不變，這就對(duì)形變起到了抑制作用。用玻璃珠膠合劑粘接的高頻變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。采用這種工藝可將音頻噪聲降低5dB。

圖3 高 頻 變 壓 器 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 圖4高 頻 變 壓 器 的 屏 蔽 帶

4.2 高頻變壓器的屏蔽

為防止高頻變壓器的泄漏磁場(chǎng)對(duì)相鄰電路造成干擾，可把一銅片環(huán)繞在變壓器外部，構(gòu)成如圖4所示的屏蔽帶。該屏蔽帶相當(dāng)于短路環(huán)，能對(duì)泄漏磁場(chǎng)起到抑制作用，屏蔽帶應(yīng)與地接通。

5 結(jié)語(yǔ)

單片開(kāi)關(guān)電源高頻變壓器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分3個(gè)方面：

1）盡量降低高頻變壓器的損耗；

2）盡量減少高頻變壓器的漏感；

3）盡量抑制高頻變壓器的音頻噪聲。