CN101252038B - 单端激励变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及脉冲变压器，特别涉及脉冲变压器磁芯。本发明公开了一种脉冲变压器磁芯，能够进一步缩小磁芯体积，降低成本。本发明的技术方案是，单端激励变压器，包括磁芯，其特征在于，在所述磁芯中安装有永磁体，所述永磁体在磁芯中的磁场方向与所述磁芯工作时的磁场方向相反。本发明的有益效果是，能够降低磁芯的剩余磁感应强度，降低磁芯矫顽力，在脉冲状态下能够得到比较高的磁感应强度增量和较高的脉冲磁导率，在同样输出功率和输出电压条件下，能够缩小磁芯和脉冲变压器产品体积，减轻重量，降低产品成本。

Description

单端激励变压器

技术领域

本发明涉及脉冲变压器，特别涉及脉冲变压器磁芯。

背景技术

脉冲变压器，按其驱动方式，分为单端激励变压器和双端(推挽)激励变压器。单端激励变压器工作时，磁芯受单方向励磁，磁芯中磁场方向不发生变化。为了改善脉冲变压器磁心的电磁参数，也为了便于装配线圈绕组，磁芯中一般都设置有气隙，大多数磁芯都有2～3处气隙。

基于降低电子产品成本，以及小型化发展趋势的需要，对电子元器件的小型化提出了愈来愈高的要求。脉冲变压器，特别是功率型脉冲变压器，如回扫变压器(FBT)、开关电源输出变压器等，是一种使用非常普遍的电子元件，在整机成本中占有比较大的比重，其小型化发展具有实际的重要意义。脉冲变压器的小型化受到输出功率和输出电压等参数的制约，前者限制了脉冲变压器的磁芯体积和线圈线径的缩小，后者影响到线圈体积(匝数)缩小。目前市场上传统功率型变压器体积受限的主要因素是所用磁芯的体积大小。以回扫变压器为例，它的工作方式属于单端反激励式，由于受到CRT(阴极射线管)输入功率的限制，传统FBT磁芯体积选择不能太小，例如：29”电视机对应FBT磁芯横截面直径Φ达到14.5mm(不同磁导率的磁芯略有差异)，导致整个回扫变压器产品体积较大，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种脉冲变压器磁芯，能够进一步缩小磁芯体积，降低成本。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，单端激励变压器，包括磁芯，其特征在于，所述磁芯中安装有永磁体，所述永磁体在所述磁芯中的磁场方向与所述磁芯工作时的磁场方向相反。

本发明的有益效果是，能够降低磁芯的剩余磁感应强度，降低磁芯矫顽力，在脉冲状态下能够得到比较高的磁感应强度增量和较高的脉冲磁导率，在同样输出功率和输出电压条件下，能够缩小磁芯和脉冲变压器体积，减轻重量，降低产品成本。

附图说明

图1脉冲状态下磁芯工作示意图；

图2是实施例1的示意图；

图3是实施例2的示意图；

图4是实施例3的示意图；

图5是图4的A向视图；

图6是实施例4的示意图；

图7是实施例5的示意图。

图中：1为磁芯；2为磁芯气隙；3为永磁体；10为磁芯工作时的磁场方向；30为永磁体的磁场方向。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

根据电磁感应定律：U＝N×S×dB/dt    1.1

其中：

U：变压器初级绕组电压，假定U的波形为矩形脉冲(t＜0，U＝0；0≤t≤tk，U＝U1；t＞tk，U＝0)：

N：变压器初级绕组匝数；

B：磁感应强；

S：磁芯横截面积。

由式1.1可以得到，ΔB＝U1×Δt/(N×S)，因此磁感应强度增量ΔB随时间线性增长，而且在Δt＝tk时，达到ΔB＝U1×tk/(N×S)。

在连续的脉冲作用下，磁芯起始工作点上升到极限磁滞回线的剩余磁感应强度值(B＝Br，H＝0)为止，如果磁感应强度增量为ΔB，则磁芯中的磁感应强度为B3＝Br+ΔB，在以后的每个脉冲结束时，磁芯工作点都回到原始点(B＝Br，H＝0)，如图1所示。图中，横坐标为磁场强度H，Hc为矫顽磁场强度；纵坐标为磁通密度B，Bs为饱和磁通密度，Br为剩余磁感应强度。

为了估计整个局部磁滞回线的磁导率，利用平均脉冲磁导率：

μ＝ΔB/μ₀×ΔH

其中：

μ：平均脉冲磁导率；μ₀：起始磁导率。

因此磁芯材料的剩余磁感应强度Br越高，可能的磁感应强度增量ΔB越低，局部磁滞回线的平均脉冲磁导率就越小。

根据变压器磁化电感L与平均脉冲磁导率μ的正比关系(L∝μ×S×N)可以得知，当采用剩余磁感应强度较高的磁性材料且绕线空间受到限制时，为了得到固定的磁化电感，必须增大磁芯横截面积，反之，则可以减少磁芯横截面积。

本发明正是基于上述原理，采用在软磁材料磁芯(铁氧体，铁粉芯，非晶态合金及硅钢片等)上安装永磁体的方法，降低脉冲状态下工作的磁芯剩余磁感应强度Br，增大磁感应强度增量ΔB，进而减小磁芯体积，降低产品成本。

实施例1

如图2所示为开关电源的输出变压器磁芯，磁芯1采用软磁材料构成，激励方式为单端反激励方式。本例磁芯1形状为“EI”型，磁路中有三处气隙2，永磁体3安装在磁芯1的两边靠近气隙2处。本例在磁芯1及气隙2的单侧安装永磁体3。根据试验，这种安装方式能够取得更好的效果——在相同条件下(磁芯起始磁导率μ₀，横截面积S、变压器绕组匝数N等)能够获得更大的磁化电感L。永磁体3的磁极选择，应使其在磁芯1中的磁场方向与磁芯1工作时的磁场方向相反。永磁体3的参数(Hc、Bs)的值根据具体电路参数确定，主要依据具体的应用负载进行选取，最终使磁芯不出现饱和为准，其外型尺寸的选择不应影响变压器的装配。

实施例2

本例是一款“UI”型磁芯，如图3所示。该磁芯具有两处气隙2，本例在两处气隙各安装了一个永磁体3，两个永磁体的极性选择，均应与磁芯1工作时的磁场方向相反。

实施例3

本例的变压器为回扫变压器，其磁芯形状如图4所示。回扫变压器磁芯有两处气隙，变压器绕组装在磁芯1的一个气隙2上，另一个气隙2在绕组外，永磁体3通过粘合剂粘贴在该气隙旁边，如图5所示。图5中，箭头10为回扫变压器工作时励磁磁场方向，箭头30为永磁体3在磁芯1中的磁场方向。本例的2个永磁体安装在磁芯1的单侧，气隙2的两侧，2个永磁体2的极性相反，并且他们产生的磁场与磁芯1工作时的磁场相反。

实施例4

参见图6，本例的永磁体3采用嵌入式的安装方式。根据选用的永磁体3的大小和形状，先在磁芯1上靠近气隙2处挖好凹槽，然后将永磁体3涂上粘合剂嵌入上述凹槽中。这种嵌入式的安装方式，不改变磁芯的外形，便于安装线圈骨架。本例的2个永磁体3安装在磁芯1的两侧，气隙2的单侧。2个永磁体3的极性相反，并且他们产生的磁场与磁芯1工作时的磁场相反。

实施例5

本例的永磁体3安装在磁芯1的气隙中，通过粘合剂与磁芯1相连，如图7所示，永磁体3应选择横截面形状与磁芯1横截面形状相同，并且永磁体3的横截面面积≤磁芯1的横截面面积，这种安装方式的优点是工艺简单，方便变压器的装配。

Claims (10)

1.单端激励变压器，包括磁芯，其特征在于，所述磁芯中安装有永磁体，所述永磁体在所述磁芯中的磁场方向与所述磁芯工作时的磁场方向相反。

2.根据权利要求1所述的单端激励变压器，其特征在于，所述永磁体安装位置靠近磁芯气隙。

3.根据权利要求2所述的单端激励变压器，其特征在于，所述永磁体安装在所述磁芯和/或气隙单侧。

4.根据权利要求2所述的单端激励变压器，其特征在于，所述永磁体粘贴在所述磁芯上。

5.根据权利要求2所述的单端激励变压器，其特征在于，所述永磁体嵌入所述磁芯。

6.根据权利要求1所述的单端激励变压器，其特征在于，所述永磁体安装在磁芯气隙中。

7.根据权利要求6所述的单端激励变压器，其特征在于，所述永磁体横截面形状与所述磁芯横截面形状相同；所述永磁体横截面面积≤所述磁芯横截面面积。

8.根据权利要求1所述的单端激励变压器，其特征在于，所述变压器为回扫变压器。

9.根据权利要求1所述的单端激励变压器，其特征在于，所述变压器为开关电源输出变压器。

10.根据上述任意一项权利要求所述的单端激励变压器，其特征在于，所述磁芯由软磁材料构成。

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