电子变压器技术

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电子变压器在传统照明灯具中的应用十分普遍，如日光灯、台灯、节能灯、广告灯等等几乎都可以使用电子变压器，并且采用电子变压器之后，可以省掉启动器。在LED照明中，新品也大都采用电子变压器。主要是电子变压器在变压功能上，效率高、成本底，节约铁铜材料，结构小，重量轻。不足的是耐压和耐大电流冲击性能较铁质变压器差。

在电源技术中的应用

电源装置中的电子变压器一般要使用由软磁磁芯制成的电子变压器(软磁电磁元件)。虽然，已经有不用软磁磁芯的空芯电子变压器和压电陶瓷变压器，但是，到21世纪初期，绝大多数的电源装置中的电子变压器，仍然使用软磁磁芯。

因此，讨论电源技术与电子变压器之间的关系：电子变压器在电源技术中的作用、电源技术对电子变压器的要求、电子变压器采用新软磁材料和新磁芯结构对电源技术发展的影响，一定会引起电源行业和软磁材料行业的朋友们的兴趣。百度百科提出一些看法，以便促成电源行业与电子变压器行业和软磁材料行业之间就电子变压器和软磁材料的有关问题进行对话，互相交流，共同发展。

1、电源技术对电子变压器的要求

电源技术对电子变压器的要求，像所有作为商品的产品一样，是在具体使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比最好。有时可能偏重价格和成本，有时可能偏重效率和性能。轻、薄、短、小是电子变压器的发展方向，是强调降低成本。从总的要求出发，可以对电子变压器得出四项具体要求：使用条件，完成功能，提高效率，降低成本。

2、使用条件电子变压器的使用条件，包括两方面内容：

可靠性和电磁兼容性。可靠性是指在具体的使用条件下，电子变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度。决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点。软磁材料居里点高，受温度影响小；软磁材料居里点低，对温度变化比较敏感，受温度影响大。

例如：锰锌铁氧体的居里点只有215℃，比较低，磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化，除正常温度25℃而外，还要给出60℃，80℃，100℃时的各种参数数据。因此，锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100℃以下，也就是环境温度为40℃时，温升必须低于60℃。钴基非晶合金的居里点为205℃，也低，使用温度也限制在100℃以下。铁基非晶合金的居里点为370℃，可以在150℃～180℃以下使用。高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480℃，可以在200℃～250℃以下使用。微晶纳米晶合金的居里点为600℃，取向硅钢居里点为730℃，可以在300℃～400℃下使用。（电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰，又能承受外界的电磁干扰。电磁干扰包括：可听见的音频噪声和听不见的高频噪声。电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩。磁致伸缩系数大的软磁材料，产生的电磁干扰大。）铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27～30)×10-6，必须采取减少噪声抑制干扰的措施。高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10-6，锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10-6。以上这3种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料，在应用中要注意。3%取向硅钢的磁致伸缩系数为(1～3)×10-6，微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为(0.5～2)×10-6。这2种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料。6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10-6，高磁导Ni80坡莫合金的磁致伸缩系数为(0.1～0.5)×10-6，钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1×10-6以下。这3种软磁材料属于不太容易产生电磁干扰的材料。由磁致伸缩产生的电磁干扰的频率一般与电子变压器的工作频率相同。如果有低于或高于工作频率的电磁干扰，那是由其他原因产生的。

3、完成功能电子变压器从功能上区分主要有变压器和电感器2种。

特殊元件完成的功能另外讨论。

变压器完成的功能有3个：功率传送、电压变换、绝缘隔离；

电感器完成功能有2个：功率传送和纹波抑制。功率传送有2种方式。

第一种是变压器传送方式，即外加在变压器原绕组上的交变电压，在磁芯中产生磁通变化，使副绕组感应电压，加在负载上，从而使电功率从原边传送到副边。传送功率的大小决定于感应电压，也就是决定于单位时间内的磁通密度变量ΔB。ΔB与磁导率无关，而与饱和磁通密度Bs和剩余磁通密度Br有关。从饱和磁通密度来看，各种软磁材料的Bs从大到小的顺序为：铁钴合金为2.3～2.4T，硅钢为1.75～2.2T，铁基非晶合金为1.25～1.75T，铁基微晶纳米晶合金为1.1～1.5T，铁硅铝合金为1.0～1.6T，高磁导铁镍坡莫合金为0.8～1.6T，钴基非晶合金为0.5～1.4T，铁铝合金为0.7～1.3T，铁镍基非晶合金为0.4～0.7T，锰锌铁氧体为0.3～0.7T。作为电子变压器的磁芯用材料，硅钢和铁基非晶合金占优势，而锰锌铁氧体处于劣势。功率传送的

第二种是电感器传送方式，即输入给电感器绕组的电能，使磁芯激磁，变为磁能储存起来，然后通过去磁变成电能释放给负载。传送功率的大小决定于电感器磁芯的储能，也就是决定于电感器的电感量。电感量不直接与饱和磁通密度有关，而与磁导率有关，磁导率高，电感量大，储能多，传送功率大。各种软磁材料的磁导率从大到小顺序为：Ni80坡莫合金为(1.2～3)×106，钴基非晶合金为(1～1.5)×106，铁基微晶纳米晶合金为(5～8)×105，铁基非晶合金为(2～5)×105，Ni50坡莫合金为(1～3)×105，硅钢为(2～9)×104，锰锌铁氧体为(1～3)×104。作为电感器的磁芯用材料，Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金占优势，硅钢和锰锌铁氧体处于劣势。传送功率大小，还与单位时间内的传送次数有关，即与电子变压器的工作频率有关。工作频率越高，在同样尺寸的磁芯和线圈参数下，传送的功率越大。电压变换通过变压器原绕组和副绕组匝数比来完成，不管功率传送大小如何，原边和副边的电压变换比等于原绕组和副绕组匝数比。绝缘隔离通过变压器原绕组和副绕组的绝缘结构来完成。绝缘结构的复杂程度，与外加和变换的电压大小有关，电压越高，绝缘结构越复杂。纹波抑制通过电感器的自感电势来实现。只要通过电感器的电流发生变化，线圈在磁芯中产生的磁通也会发生变化，使电感器的线圈两端出现自感电势，其方向与外加电压方向相反，从而阻止电流的变化。纹波的变化频率比基频高，电流纹波的电流频率比基频大，因此，更能被电感器产生的自感电势抑制。电感器对纹波抑制的能力，决定于自感电势的大小，也就是电感量大小，与磁芯的磁导率有关，Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金磁导率大，处于优势，硅钢和锰锌铁氧体磁导率小，处于劣势。

4、提高效率提高效率是对电源和电子变压器的普遍要求。

a、提高电子变压器的效率。

例如：100VA电源变压器，效率为98%时，损耗只有2W并不多。但是成十万个、成百万个电源变压器，总损耗可能达到上十万W，甚至上百万W。还有，许多电源变压器一直长期运行，年总损耗相当可观，有可能达到上千万kW"para" label-module="para">

b、电子变压器的设计

电子变压器的损耗包括磁芯损耗(铁损)和线圈损耗(铜损)。铁损只要电子变压器投入工作，一直存在，是电子变压器损耗的主要部分。因此，根据铁损选择磁芯材料，是电子变压器设计的主要内容，铁损也成为评价软磁材料的一个主要参数。铁损与电子变压器磁芯的工作磁通密度和工作频率有关，在介绍软磁材料的铁损时，必须说明是在什么工作磁通密度下和什么工作频率下的损耗。

例如：P0.5/400，表示在工作磁通密度0.5T和工作频率400Hz下的铁损。P0.1/100k表示在工作磁通密度0.1T和工作频率100kHz下的铁损。软磁材料包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。涡流损耗又与材料的电阻率ρ成反比。ρ越大，涡流损耗越小。各种软磁材料的ρ从大到小的顺序为：锰锌铁氧体为 108～109μΩ"para" label-module="para">

各零件作用

一般店铺照明用的射灯、筒灯等用的电子变压器.220v交流变直流12v50W，里面有一个7个接线头的磁铁线圈。3个电阻，6个二级管，4个电容，2个三极管。其作用分别为：

电阻：1启动电阻，2限流电阻，3稳压电阻

二极管：有四个二极管是整流用的，其余的两个也是整流

电容：滤波

三极管：一个是开关三极管，另一个是启动用的

电子变压器(Power Electronic Transformer, PET)又称电子电力变压器(Electronic Power Transformer, EPT)，固态变压器(Solid State Transformer, SST)和柔性变压器(Flexible Transformer, FT)，是一种通过电力电子技术实现能量传递和电力变换的新型变压器。对现有的电力电子变压器拓扑结构进行分析和总结，可以对电力电子变压器作出如下定义：所谓电力电子变压器，是一种将电力电子变换技术与基于电磁感应原理的高频电能变换技术进行结合，实现将一种电力特征的电能变换为另一种电力特征的电能的静止电力设备。这里所说的电能的电力特征主要是指电压(或电流)的幅值、频率、相位、相数、相序和波形等方面。

伴随着我国电子工业的发展，电子变压器行业也有长足的进步，特别是近20年来科学技术的突飞猛进，电子技术在各个领域的广泛应用，广大用户对消费类电子产品需求的日趋增长，为电子变压器行业的发展带来了无限生机。

产品从“传统”走向“新型”

我国电子变压器产业20年取得了飞速发展：

首先，电子变压器行业经济增长速度加快。

电子变压器是一种为电子整机配套，为电子线路服务的元件。据不完全统计，2007年生产电子变压器的工厂近3000家，年销售收入250亿元，产品品种达几百种，可为各类整机配套，已跃居世界上电子变压器生产大国之一。电子变压器60%的产量用于满足国际市场的需要，通过实施“以质取胜”的战略，电子变压器出口已逐步形成气候。

其次，电子变压器行业工艺装备日臻完善。

20年来，电子变压器的生产工艺精益求精，从落后的手工操作到今天的全自动机械化。电子变压器的生产手段在吸取国外先进经验的基础上，结合我国的实际生产情况得到不断改进和提高。如21世纪初期，微型变压器和线圈的生产，引进了国外的先进设备和生产线，基本上摆脱了手工操作的状态，生产效率高，产品质量的稳定性及一致性较好。

最后，电子变压器产品从“传统”走向“新型”。

20年前，电子变压器产品以大、重、厚的传统产品居多，随着微电子技术的发展及有源器件的技术进步，电子整机产品的体积大大减小，重量也大为减轻，对传统配套产品的需求下降了50%左右，逐渐用新型配套产品（片式化、微型化）替代。市场的需求推动了包括电子变压器在内的电子元器件、部件向轻、薄、小方向发展，电子变压器的生产工艺正在进行一场巨大的变革。20年来电子变压器也正向高频化、低损耗、重量轻、体积小的方向发展。

R型变压器具有漏磁少、空载电流小、重量轻、薄型化等特点，是电子变压器一个新的品种，自1993年以来在我国电子变压器行业工程技术人员的刻苦钻研下，通过10余年的摸索开发制造了R型变压器铁心和线圈的生产设备，为新型的R型变压器国产化制造做出了贡献。

压电陶瓷变压器也是一种新型变压器，在国外已经得到广泛应用，压电陶瓷变压器的生产改变了变压器的传统生产方式，主要原材料铁芯、漆包线被压电陶瓷材料所替代，使变压器的加工工艺发生了根本的变化。压电陶瓷变压器体积小，重量轻，厚度小于4mm，换能效率高，不会产生电磁干扰也不会受到外界磁场干扰，阻燃性好，适用于高电压、小电流、小功率、超薄型的设备。我国对压电陶瓷变压器的研究正在逐步深入，有企业已经能进行小规模的生产和供货

走技术进步之路

“有电就有变压器”，随着电子产品应用的不断丰富，电子变压器行业的前景将更加美好。未来，我国电子变压器行业将呈现以下几个发展态势：

第一，体制改革深化加速经济增长。

随着国家鼓励支持非公有制经济有关政策的进一步落实，非公有制企业异军突起并呈现快速发展的势头，这些企业带动了行业科技水平的提高，拓宽了销售渠道，促进了市场繁荣，增强了行业的经济活力。预计“十一五”末，行业总产量可达50亿只以上，产品销售收入370亿元以上，利润18亿元以上。

第二，出口创汇增长促进企业管理加强。

我国加入WTO以后，电子变压器国际市场基本处于稳定状态，2007年电子变压器出口贸易值在13亿美元左右，在“十一五”期间，电子变压器出口将有所增长，预计可达20亿美元，将继续保持顺差。

出口创汇要求企业必须执行绿色环保法规并制造出不含有害物质的“绿色”产品。企业将加快在“绿色”工艺技术上的进程，在“绿色”材料零件运用、无铅化组装技术的改进等方面提出新课题，并予以实施。

第三，市场经济将推动行业技术进步。

电子变压器企业必将在今后的发展中走技术进步之路。传统的老产品尽管有市场，有产量，但利润空间已很小，也不可能形成强劲的竞争力，变压器的主要利润点在于新一代高端产品，无源集成技术的迅速崛起，微型片式整机产品全面升级换代，为变压器企业提供了实现跨越式发展的技术切入点。

21世纪初期，电子变压器产业的发展前沿，如功率铁氧体材料、软磁合金材料、非晶结晶磁性材料、纳米合金磁性材料、压电陶瓷、纳米绝缘材料等都取得卓有成效的发展，这为电子变压器行业技术进步创造了良好条件，电子变压器将随着整机微型化的需求，向高频化、低损耗、片式的方向发展。