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隔离型变压器技术详解
摘要: 如果磁导率不是理想的无穷大,而是有限值。则磁芯具有一个磁阻,少量的磁化电流会流过磁芯而分流主线圈的电流。在等效电路中使用一个跟主线圈并行的电感Lm 来表示有限磁导率的影响。
Abstract:
Key words :

一.隔离变压器的等效模型

1.有限磁导率——磁阻

如果磁导率不是理想的无穷大,而是有限值。则磁芯具有一个磁阻,少量的磁化电流会流过磁芯而分流主线圈的电流。在等效电路中使用一个跟主线圈并行的电感Lm 来表示有限磁导率的影响。如下图:

2.磁芯损耗

(铁损)磁芯损耗包含磁滞损耗和漩涡电流损耗,等效模型中用跟主线圈并行的电阻 Rc 来表示。磁滞损耗一般是交流电流流过变压器时,铁心中的磁力线方向和大小会发生变化,使得铁心内部分子相互摩擦,放出热能。穿过铁心的磁力线,都会在与磁力线垂直的平面上产生感应电流,这个电流会形成闭环,成漩涡状。涡流会使铁心发热,消耗电能。一般可以选择高的电阻率系数的材料来做磁芯(如铁素体),或者采用阻碍漩涡电流产生的结构(如使用层压的铁心结构)

3.线圈阻抗(铜损)

 

一.隔离变压器的等效模型

1.有限磁导率——磁阻

如果磁导率不是理想的无穷大,而是有限值。则磁芯具有一个磁阻,少量的磁化电流会流过磁芯而分流主线圈的电流。在等效电路中使用一个跟主线圈并行的电感Lm 来表示有限磁导率的影响。如下图:

2.磁芯损耗

(铁损)磁芯损耗包含磁滞损耗和漩涡电流损耗,等效模型中用跟主线圈并行的电阻 Rc 来表示。磁滞损耗一般是交流电流流过变压器时,铁心中的磁力线方向和大小会发生变化,使得铁心内部分子相互摩擦,放出热能。穿过铁心的磁力线,都会在与磁力线垂直的平面上产生感应电流,这个电流会形成闭环,成漩涡状。涡流会使铁心发热,消耗电能。一般可以选择高的电阻率系数的材料来做磁芯(如铁素体),或者采用阻碍漩涡电流产生的结构(如使用层压的铁心结构)

3.线圈阻抗(铜损)

 

 

一般组成线圈的导体都有一定的阻抗,等效模型使用Rp、Rs 来表示。它主要受线圈的导体的直径和圈数影响。(一般线圈电阻发热,将电能转换成热能损耗掉)

 

4.泄露磁通

在实际的线圈中,并不是所有的磁通能够对两个线圈起到耦合作用,这些没有起到耦合作用的磁通叫着泄露磁通。等效电路使用一个串行电感来表示,故也称为泄露电感)影响泄露磁通的有绕线圈的技术和磁芯的几何结构

5.分布式电容

由于线圈和磁芯之间的耦合作用以及相邻匝之间的耦合作用,在变压器的线圈上存在一些寄生电容。等效模型使用Cdp、Cds 来表示。主要受线圈的几何结构和磁芯的介电常数影响。

6.线圈间电容

主线圈和次级线圈之间存在一个耦合电容,用Cww 来表示,它受线圈的几何形状和磁芯的介电常数影响。它也是共模信号在主次级线圈间耦合的主要通路。

 

7.隔离变压器的等效模型

 

 

下图是 Pulse H5007 用等效模型建模的pspice 模型:

二.隔离变压器的工作原理

1.隔离变压器的工作原理


 

2.共模抑制器的工作原理

当差分信号通过共模抑制器时,上面线圈上产生的磁通和下面线圈产生的磁通相互抵消,磁场效应消除,为差分信号提供了一条无阻抗通路。当共模信号通过共模抑制器时,上面线圈上产生的磁通和下面线圈产生的磁通方向相同,磁场效应加强,根据楞次定理,共模信号将会遇到一个高阻抗的通路。在10M/100MTX

中共模抑制器一般会提供2K 到3K 欧姆的共模阻抗:

3.自藕器的工作原理

当差分信号经过自藕器时,上下两个线圈的磁通是相加,对差分信号是呈高阻抗。当共模信号经过自藕器时,上下两个线圈的磁通相互抵消,为共模信号到地提供了一个低阻抗的泄放通路。


 

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