CN103295751B - 一种高隔离驱动变压器及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压隔离驱动变压器及其设计方法。本发明采用在环形磁芯绕制隔离变压器的次级，环氧灌封、中间留孔的方法，制造隔离驱动变压器次级，隔离驱动变压器的初级穿过次级线圈的中间孔，圈数为一匝，形成一个隔离驱动变压器。为满足初次级高电压隔离的要求，初级采用高压硅橡胶线作为隔离初次级电压。利用隔离变压器次级为独立的器件，容易实现多个开关管串并联，合成一个高电压大电流开关模块。该方法合成的开关模块开通性好，开关断损耗低，电压上升和下降沿优于200ns，调制电压大于40kV，电流大于200A，满足大部分现代雷达发射机电源调制要求。

Description

一种高隔离驱动变压器及其设计方法

技术领域

本发明涉及一种高隔离驱动变压器及其设计方法，属于雷达高压电源技术，主要是针对电真空雷达发射机高压电源调制技术。

背景技术

现代一些先进体制的雷达根据不同工作方式需求要求信号脉宽、周期灵活可变，同时不同型号雷达发射机高压电源、电流要求也不同。为了满足不同电真空雷达发射机发射脉宽、周期灵活可变，电压、电流不同需求，需要基本功能模块通用性，通过基本功能模块的串并联来实现雷达发射机电源调制的要求，从而缩短研发周期，节省设计制造周期。

发明内容

本发明的目的在于设计制造一种通用功能模块，为满足不同雷达发射机电源调制要求，从而缩短研发周期，节省设计制造周期，通过基本功能模块的串并联来实现雷达发射机不同电源调制的要求。

实现本发明目的的技术解决方案为：根据发射机发射的脉宽，周期计算制造变压器所需环形磁芯型号，根据变压器需要隔离的电压值，选择使用高压线的耐压数值，确定高压硅橡胶线的直径，以达到初次级的电位差；在环氧灌封变压器次级时，设计中间过孔的大小能满足高压硅橡胶线穿过。采用共用变压器初级驱动，驱动多个变压器的次级，产生统一的初级驱动波形，完成多个开关的同时开关断，从而实现高电压大电流开通和关断，完成雷达发射机高压电源的调制。利用上述设计办法得到的隔离驱动变压器由初级线圈、次级线圈和磁芯组成，采用共用初级，串联带次级线圈磁芯的方式。其中磁芯采用环形磁芯，次级线圈绕制在环形磁芯上，然后环氧灌封，中心位置留有圆孔。初级线圈采用高压硅橡胶线，圈数为一匝，穿过带次级线圈磁芯的中间圆孔，用来隔离驱动变压器初级和次级高电位差。多个带次级线圈磁芯可串联在同一初级线圈上，产生次级驱动波形的脉宽一致，前后沿一致，延时一致，从而形成多个隔离驱动变压器的串联，完成高压电源的调制。利用上述隔离驱动变压器合成的开关模块开通性好，开关断损耗低，电压上升和下降沿优于200ns，调制电压大于40kV，电流大于200A，满足大部分现代雷达发射机电源调制要求。

附图说明

图1是隔离驱动变压器外形结构示例图。

图2是由一种隔离变压器驱动，合成产生电源调制方案原理图。

图3是单个驱动单元产生的电压调制波形图。

图4是N个驱动单元串联产生的电压调制波形图。

具体实施方式

本发明中隔离驱动变压器的设计方法具体步骤如下：

1）驱动变压器磁芯采用环形磁芯，根据发射机发射的脉宽周期计算制造变压器所需环形磁芯型号；

2）根据变压器需要隔离的电压值，选择使用高压线的耐压数值，确定高压硅橡胶线的直径来达到初次级的电位差；

3）在环氧灌封变压器次级时，设计中间过孔的大小，以满足高压硅橡胶线穿过；

4）多个变压器次级共用初级驱动，产生统一的初级驱动波形，通过计算单个开关的耐电压、耐电流，然后乘以变压器次级数量，实现设计高电压大电流开关组件的目的。

根据上述办法，本发明的隔离驱动变压器示例图如图1所示。具体结构为：隔离驱动变压器采用共用初级，串联带次级线圈磁芯的方式，其磁芯采用环形磁芯，次级线圈绕制在环形磁芯上，然后环氧灌封，中心位置留有圆孔。初级线圈采用高压硅橡胶线，圈数为一匝，穿过带次级线圈磁芯的中间圆孔，用来隔离驱动变压器初级和次级高电位差。多个带次级线圈磁芯可串联在同一初级线圈上，产生次级驱动波形的脉宽一致，前后沿一致，延时一致，从而形成多个隔离驱动变压器的串联，完成高压电源的调制。高压电源的调制原理如图2所示。

由于同种规格的磁芯生产厂家不同，批次不同的磁芯产品性能参数一致性较差，不同的形状的磁芯，绕制出的初次级绕组的分布参数一致性不同。本发明解决了同一型号不同厂家，不同批次磁芯批量制造的变压器参数一致性问题。在合成高电压大电流开关时，需要低损耗、高效率，因此需要开通和关断时间短，进而需要驱动变压器的前后沿时间短。驱动变压器的上升和下降时间是由变压器的绕组的漏感决定的，漏感越大，变压器的上升和下降时间越长，驱动变压器的前后沿越差。比较不同形状磁芯绕制的变压器绕组的漏感，环形磁芯的漏感是最小的。在绕组中，匝数越少，漏感越小，为了减少漏感，绕组匝数需要减少，那就需要找到一种高?Bs磁芯材料，比较磁性材料，横向去磁超微晶材料满足要求。因此在这种隔离驱动变压器中采用环形超微晶磁芯来绕制变压器的次级。变压器次级采用环氧灌注，保证线圈不受外界环境的影响，可靠稳定的工作。隔离变压器需要作串联开关管的驱动，就需要保证驱动脉宽一致，延时一致。通过共用一个初级驱动，保证了开通和关断的时间一致性。单个驱动产生的电压波形如图3。通过单匝高压硅橡胶线隔离初次级电压，方便多个驱动变压器的串联，满足合成高电压大电流开关组件的技术条件。多个驱动产生的电压波形如附图4。

利用本发明中隔离驱动变压器及其设计方法合成的开关模块开通性好，电压上升和下降沿优于200ns，调制电压大于40kV，电流大于200A，满足现代雷达发射机电源调制要求。

Claims (2)

1.一种隔离驱动变压器设计方法，其特征在于：

1)驱动变压器磁芯采用环形磁芯，根据发射机发射的脉宽周期计算制造变压器所需环形磁芯型号；

2)根据变压器需要隔离的电压值，选择使用高压线的耐压数值，确定高压硅橡胶线的直径来达到初次级的电位差；

3)在环氧灌封变压器次级时，设计中间过孔的大小，以满足高压硅橡胶线穿过；

4)多个变压器次级共用初级驱动，产生统一的初级驱动波形，通过计算单个开关的耐电压、耐电流，然后乘以变压器次级数量，实现设计高电压大电流开关组件的目的。

2.一种根据权利要求1所述的隔离驱动变压器设计方法，其特征在于：合成的开关模块开通性好，电压上升和下降沿优于200ns，调制电压大于40kV，电流大于200A，满足现代雷达发射机电源调制要求。