高频电子变压器

　　变压器完成的功能有3 个：功率传送、电压变换和绝缘隔离。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。

　　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。

　　一，整体结构优化为适应电子设备愈来愈轻薄短小，高频电子变压器可从立体结构向平面结构、片式结构、薄膜结构发展，从而形成一代又一代的新高频电子变压器。比如：平面变压器、片式变压器、薄膜变压器。在设计方面，要研究各种新结构的电磁场分布，如何达到最佳优化设计，还研究多层结构的各种问题；在生产工艺方面，要研究各种新的加工方法，从而保证性能的一致性和实现加工工艺的机械化和自动化等；还可探讨空心变压器的结构、设计方法、制造工艺和应用特点。采用计算机对整体结构方案进行优化和具体设计，这样可以缩短设计时间，减少材料用量，缩短生产周期，降低成本。

　　二、降低磁芯材料成本磁芯在以电磁感应原理工作的高频电子变压器中是最关键的部件。磁芯材料的主要发展方向是降低损耗，加宽使用的温度范围和降低成本。

　　软磁铁氧体是现在高频电子变压器使用的主要磁芯材料，发展方向是开发性能更好的新品种和降低成本的新工艺。它与传统的软磁铁氧体和软磁合金相比，其磁性金属粒子或者薄膜可以分布在非导体和其他材料中，使高频损耗明显降低，提高了工作频率。加工工艺既可采用热压法加工成粉芯，也可以利用现在的塑料工程技术，注塑成复杂形状的磁芯，具有密度小、重量轻、生产效率高、成本低，产品重复性和一致性好等特点。还可以采用不同的配比，改变磁性。上面已介绍软磁铁氧体和坡莫合金组成的复合材料的例子，现在已开发出工作频率10khz以上的软磁复合材料粉芯，在高频用滤波电感器中可代替软磁铁氧体。

　　根据高频电子变压器整体结构的发展要求，磁芯结构发展方向是平面磁芯、片式磁芯和薄膜磁芯。平面磁芯以前有的是用原来的软磁铁氧体磁芯进行改造，现在已有专门用于平面变压器的各种低高度软磁铁氧体磁芯。将来还可能开发出各种低高度软磁复合材料磁芯。片式变压器的磁芯除了将平面磁芯进一步压缩而外，也有采用共烧法制造的片式磁芯。

　　三、线圈结构发展线圈结构主要的发展方向是平面线圈，片式线圈和薄膜线圈。

　　立体结构的高频变压器线圈，导线材料考虑集肤效应和邻近效应采用多股绞线，有时也采用扁铜线和铜带。绝缘材料采用耐热等级高的材料，以便提高允许温升和缩小线圈体积，采用双层和三层绝缘导线，减少线圈尺寸。曾经国内开发出以纳米技术把云母泳涂在铜线上的c级绝缘电磁线，已经在工频电机和变压器中应用，取得良好的效果，估计在高频电子变压器中也会得到应用。

　　高频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。以前只注意可靠性，现在由于环境保护意识增强，必须注意电磁兼容性。

　　可靠性是指在具体的使用条件下，高频电子变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件中对高频电子变压器影响最大的是环境温度。决定高频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。

　　电磁兼容性是指高频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。

　　高频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。以前只注意可靠性，现在由于环境保护意识增强，必须注意电磁兼容性。

　　可靠性是指在具体的使用条件下，高频电子变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件中对高频电子变压器影响最大的是环境温度。决定高频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。

　　电磁兼容性是指高频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。