登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
1、 前言
减小便携式电子装置体积的发展趋势,正推动着电感器、电容器、变压器这类无源元件在硅基片的集成。过去十年,对硅基片上磁性薄膜元件的设计、制造和特性进行过很多研究。已开发出的微型变压器和电感器的制造工艺,多数都采用电沉积技术。有人已证明了用薄膜磁性元件与其他功率变换用元件集成的可行性。已制成了与肖特基二极管集成的薄膜变压器。有人把薄膜电感器集成到集成功率开关和控制电路系统上,制成一种1W直流变换器,但达到的功率密度,其典型值为1W/级。其他人达到了较高的功率密度,他们报道的微型变压器的功率密度22.4W/,效率为43%。最近,还有人报告了他们使用薄膜电感器的微型变换器,其效率高达83%,输出功率1.5W。
本文介绍提高功率密度和效率的新设计与制造技术。要优化微型变压器的设计,必须有一种能够快速评价多种变压器设计的模拟技术。与繁琐的数字法相反,采用分析法进行模拟。本文介绍制得的E型磁芯微型变压器的电气性能及其在直流变换器中的应用,把测量结果同分析模拟的数据进行对比。
2、 微型变压器的设计与制作
变压器结构的平面图示于图1,这是一种E磁芯型微型变压器,由两个交错运动场式电磁隔离线圈夹在磁性材料薄层之间构成。有人已证明,采用E型磁芯设计,比环型磁芯功率密度高。采用不同的几何结构参数设计成变压器系列,工作频率均为5MHz。每种器件设计的详细资料列于表1中。
变压器采用光刻和溅射、电镀沉积法制作在硅基片上。用电镀坡莫合金(),形成变压器磁芯。用介电材料(BCB),使底部磁芯与导体绝缘。经过厚光刻胶图形电镀铜,制成厚43μm的绕组。然后把这种光刻胶旋涂在导体上,在导体和顶层磁芯之间形成绝缘层。最后,电镀顶层坡莫合金,制成使顶层磁芯底部磁芯相连接的图形,构成闭合磁芯。制得的微型变压器示如图2。把最终制成的器件切成小块,用板上片式技术单个封装。
3 、电气性能
封装好的变压器的电气参数,用HP4195型阻扰分析仪测定。图3绘出B、C、D、E四种微型变压器的开路电感测量值。在所有情况下,到5MHz以前的电感量都保持恒定。磁芯最长(17mm)的变压器D,电感值(0.9μH)最大。
4 、微型变压器模拟
为了彻底弄清制成的变压器特性并能预测它们的指标,必须对磁结构进行模拟。可以用有限元件(ANSOFT麦克斯韦二维法),精确预测性能指标:采用涡流场计算器,并认为磁性材料是线性的。但要探索其优化措施,还是用速度较快的模拟程序更好一些。因此,采用分析法来模拟变压器。
分析模型建立在确定变压器等效电路模拟各单元的基础上,其中忽略寄生电容。与频率相关的电阻和漏感,用Dowell提出的方法计算。虽然只考虑了一维作用,但发现这种方法用于单层高宽比大的线圈是合理的。增大导体的高宽比,可以提高这种模拟的精确度。计算磁芯电感和电阻Rc,采用建立在无限长薄膜内一维解麦克斯韦方程基础上的磁芯模型。由此可以得到磁芯电感及其中的涡流损耗与频率相关模型。分析中,不包括磁芯中的磁滞损耗。
微型变压器D开路(Los)和短路(Lsc)电感量随频率变化的测量值和用分析模型计算值之间的比较,图中同时绘出了用有限元分析法得到的仿真值。在运用分析模型和FEA仿真这两种情况下,同测量值比较,磁性材料参数必须为已知值。坡莫合金层的电导率用四点探测法测定,其磁导率根据用环形式样测得的电感量确定。从图4看出,开路电感测量值与模拟值十分接近。短路测量可给出微型变压器漏感的概念。但是低频下,因磁化电感量很小,磁化电阻抗也很小,这种变压器不能看作为理想变压器工作。其结果是,短路测量时部分磁化电感量(Lm)被反射。从1MHz起,测得的短路电感值(0.4μH)只考虑了漏感(L1);同用有限元仿真预测的漏感对比,可以确定这个漏感值。分析模拟在全频段范围内同测量完全相符。
变压器D在开路和短路中测得的和模拟的电阻值随频率变化的曲线进行对比。到1MHz以前,其电阻值大约为1Ω。图中这种低电阻说明,厚铜导体涂层(43μm)是对的。超过1MHz,结构中损耗使电阻增大。可以精确预测绕组的损耗。不过,高频下损耗中磁芯损耗(涡流损耗和磁滞损耗)占优势。由于这种模型不包括磁滞损耗,这就部分地说明为什么要从20MHz开始,此种分析模拟与测量不相符。还要注意到,在这个频率附近器件达到共振频率(70MHz),因此,电容作用可能使电阻再增大。
根据上述分析可以得出结论:分析模拟法可令人满意地表达变压器的开路和短路特性,特别是在到5MHz实用的工作频率范围以内。
5 、直流变换器中的微型变压器
把微型变压器D用在工作在2MHz的全桥式直流变换器中。图6绘出测量和计算得输入电流(Iin)与输出功率(Pout)同输入电压(Vin)的关系曲线。当Vin=4.5V时得到最大输出功率0.4W,之后变压器磁芯饱和。
Vin>2V时,Iin模拟量与测量值不相符。这是因为模拟中假设材料的磁导率是线性的,而实际上,接近饱和,磁导率会减小对磁化电感的作用,因此输入电流增大。
变换效率,用测得输出功率与输入功率之比来确定。Vin>2V时,测得的效率为40%。模拟预测,用相同的输入电压可使效率达到50%。其间的差异,可能是因在模拟中不包括磁滞损耗引起的。
根据这些测量看出,微型变压器的功率容量和变换效率可以提高。把工作频率提高到5MHz(最初的设计标准),在Vin=12时,模拟预测的输出功率会达到2.2W,而在2MHz仅为0.4W。增大磁芯材料厚度,也会有利于变压器在较高的电压下工作。
精确地分析损耗可以看出,由于Lm低,初级绕组损耗占优势。用高宽比为2:1的导体,可以减小绕组电阻,模拟预测的效率将提高到75%。另一方面,用较厚的磁芯能解决低磁化电感问题。采用叠层,可以防止涡流在磁芯中产生较大的损耗。未来的工作,将在模型中集中考虑磁滞损耗和电容作用的问题。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
国网山东省电力公司2024年第一次配网物资协议库存招标采购推荐的中标候选人公示(招标编号:SD24-XYKC-ZB001)[$NewPage$]
4月15日,在四川甘孜1000千伏特高压变电站,历时45天,我国首台高海拔特高压解体变压器组装完成。这也是国网特高压公司首次规模化应用特高压主变压器解体组装技术。甘孜特高压变电站是川渝特高压工程的起点站,位于川西高原上的新都桥镇,海拔3450米。想要抵达甘孜变电站,必须翻越海拔4298米的“康巴
4月14日,国网天津电科院与河北电科院开展物资质量检测交流活动。河北电科院深入公司物资质量检测中心参观考察,听取工作人员现场介绍,详细了解检测中心检测能力、承载力、检测大厅试验工位、接驳传送系统等情况,重点对双工位配电变压器自动检测装置、储能式大电流短路试验室进行技术交流。活动上,
2023年,中国西电累计实现营业收入208.48亿元,较上年同期185.54亿元增加22.94亿元,增幅12.36%;实现利润总额11.07亿元,较上年同期8.89亿元增加2.18亿元,增幅24.52%;归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润6.41亿元,较上年同期2.64亿元增加3.77亿元,增幅142.48%。营业收入变动原因说明:
川渝1000千伏特高压交流工程是国家“十四五”重大能源项目,是西南地区首个特高压交流工程,也是首次落点重庆的特高压电网项目。此工程是目前世界上海拔最高的特高压交流工程,巨大的建设难度对工程物资,尤其是主设备的生产、运输、现场服务等工作提出更高的要求。川渝1000千伏特高压交流工程建设将极
北极星太阳能光伏网获悉,4月15日,浙江省丽水市经济技术开发区官网发布关于《年产0.5GW光伏建筑一体化(BIPV)光伏组件、支架及变压器项目》的公示,根据公示,瑞晶新能源(丽水)有限公司将在丽水南城七百秧F-16-2工业地块建设年产0.5GW光伏建筑一体化(BIPV)光伏组件、支架及变压器项目,该项目总用
3月28日,国家电网公司控股的智利CGE公司66千伏ElAvellano变电站扩建工程建成投运该项目位于智利南部城市Los?ngeles,是智利能源部第418/2017号法令中发布的扩建项目之一,由智利国调中心招标,于2020年9月开始施工。该项目主要建设范围包括将原有一台10MVA变压器替换为30MVA变压器、新建一段66kV母线
4月13日,广东省印发广东省推动大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案(粤府〔2024〕27号)。其中明确,推进农村电网巩固提升工程,逐步淘汰更新S9以下配电变压器等落后低效设备。加快推动充换电老旧设施改造升级。方案指出,到2027年,重点行业主要用能设备能效基本达到节能水平,环保绩效达到A级水
4月10日,福建宁德棠园500kV变电站3号主变扩建(二期)工程核准获批。一、该项目已列入国家电力发展规划。为完善宁德地区500kV网架结构,保证电网安全稳定运行,满足区域经济社会发展对用电增长的需要,依据《行政许可法》《企业投资项目核准和备案管理条例》,同意建设福建宁德棠园500kV变电站3号主变
4月11日晚,中石化宁波镇海炼化有限公司220千伏宁材变电站投产。该站是浙江省容量最大的单个用户变电站。该工程新建220千伏宁材用户变电站1座、主变压器6台总容量108万千伏安,新建2回220千伏线路接入500千伏威远变电站。同时,威远变电站扩建2个220千伏出线间隔。此前,中石化宁波镇海炼化有限公司厂
日前,广东省能源局广东省工业和信息化厅印发2024年节能监察工作计划的通知。文件提到,重点用能产品设备能效专项监察。按照《重点用能产品设备能效先进水平、节能水平和准入水平(2024年版)》等有关要求,对用能单位变压器、电机及其系统(电机、风机、泵、空压机、工业制冷设备等)、工业热能设备(
微型断路器可靠性试验装置主要由四部分组成:试验控制柜、试品柜、大电流试验柜和负载电路板组成。其中试验柜由工业控制计算机,控制卡和数据采集卡组成,主要负责完成试验过程中所有微机控制与检测的工作。试品柜有8台独立的试验工位,每个工位配有伺服电机驱动的机械手,用于操作试品合分闸动作,同
核心提示:伴随超大规模电路和系统集成以及元器件小型化、PCB表面安装高密度化的趋势,市场对电子变压器微型化需求持续升温。随着新材料、新工艺的不断应用,国内变压器制造企业还不断研伴随超大规模电路和系统集成以及元器件小型化、PCB表面安装高密度化的趋势,市场对电子变压器微型化需求持续升温。随着新材料、新工艺的不断应用,国内变压器制造企业还不断研制和开发各种结构形式的变压器,以适应不同的市场应用需求。微型化是现代工业产品的一大趋势,各种电子设备、信息设备的体积重量都在不断地缩减,电气设备领域在此环境下也不例外,变压器正走微型化之路。传统的电子变压器体积大,重
我国传统的电子变压器的是体积大、重量大,主要使用的材料是铁氧体、漆包线、塑料骨架等。随着科学技术的不断发展进步,传统的电子变压器逐渐向微型变压器演变,产品的发展是轻、薄、小,随着整机性能的变化,电子变压器产品将朝着高频化、低损耗、表面贴装及新材料、新结构的新型变压器的方向发展。据了解,我国电子变压器的总产量占全球总产量的20%以上,我国已经成为国际市场电子变压器的主要供应基地。由于市场竞争越来越激烈,需要推动电子变压器生产的规模化,形成规模效益,以此来降低生产成本。电子变压器是根据用户的需求而定制的,对于新产品的开发需要和整机新产品开发及
行业协会统计的数据显示,民营企业已占电子变压器行业的50%左右。我国的电子变压器产品目前仍是几十年生产的传统产品居多,仍是用矽钢片、铁氧体、漆包线、塑料骨架等为主要原材料和零部件。我国加入WTO后,电子变压器市场基本处于稳定状态,由于电子变压器属于劳动密集型产品,我国劳动力成本比较低廉,行业没有受到较大冲击,传奇私服发布网出口方面反而有了进一步的增长。去年我国电子变压器出口额接近12亿元,同比增长2.66%。 电子变压器行业为适应市场经济和配套的需求,近几年,经营机制有了较大的转变。电子变压器是电子产品中体积大、重量重的配件之一,为了适应电子产品的微型
北极星储能网获悉,2月2日消息,有投资者在互动平台向ST金时提问:请问公司投资的新能源超级电容用途广泛吗?公司回答表示:超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,主要应用于国防军工、轨道交通、城市公交、起重机械势能回收、发电与智能电网、消费电子等领域。
北极星储能网获悉,1月30日,国家能源集团公布了新能源院1MW/5MIN超级电容器储能系统公开招标中标结果公告,南京南瑞继保工程技术有限公司中标该项目,报价706.2万元。根据招标文件,本超级电容器储能系统容量为≥1MW/5min,升压至站内现有的35kV间隔,最终接入已建110kV升压站。储能系统建设规模为≥1
北极星储能网获悉,1月25日国家能源集团发布新能源院1MW/5MIN超级电容器储能系统公开招标中标候选人公示。中标候选人情况如下:第一中标候选人:南京南瑞继保工程技术有限公司,报价706.2万元。第二中标候选人:煜邦智源科技(嘉兴)有限公司,报价634.015万元。本超级电容器储能系统容量为≥1MW/5min
1月18日获悉,山东淄博供电公司的储能式大电流短路冲击试验室顺利通过验收,标志着该公司成为国网山东省电力公司首家具备储能式大电流短路冲击试验检测能力的地市级供电公司。淄博供电公司于2019年开始试点建设储能式大电流短路冲击试验室,并先后完成两期实验室改造升级。该试验室配置的大容量储能式
北极星储能网获悉,12月6日,华电电力科学研究院2MW超级电容储能系统集成试制、2MW飞轮储能系统集成试制招标。项目地址位于浙江杭州,2MW超级电容储能系统集成试制要求投标人提供(2018年至投标截止日)超级电容储能项目业绩至少1项或锂电储能业绩3项;2MW飞轮储能系统集成试制要求投标人提供(2018年1
11月1日-3日,SNEC第八届(2023)国际储能技术和装备及应用(上海)展览会在上海隆重召开。本次展会吸引了来自全球数十个国家和地区的企业参展,展览面积约7万平方米,专业观众达十五万人次。宸瑞科技受邀携带储能应用模块薄膜电容器再次亮相此展会。《2023年中国储能发展白皮书》显示,预计到2025年,
11月1日,广东能源集团20兆瓦新型储能系统示范项目(以下简称“新型储能系统示范项目”)并网投产,该项目是广东省首个“锂电+超级电容器”火储联合调频项目,已列入国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项。新型储能系统示范项目场址位于广东省珠海市,通过创新性采用“16MW/8MWh磷酸铁锂电
北极星储能网获悉,日前,力神电池所属天津力神超电科技有限公司完成新型超级电容器单体及其首个高电压模组产品研制。据悉,该产品采用国内领先的结构设计,稳定性高,同时整个装配生产过程采用全自动生产线,整条产线布置MES系统,对每道工序、每个产品实现全程可监控、追溯,有效保证生产产品质量及
国网内蒙古东部电力有限公司2023年第一次迎峰度夏物资类公开招标采购项目推荐的中标候选人公示(采购编号:HYCG-072343)
南网超高压公司2023年第三批物资公开招标项目(2023-WZ-3-S-ZB)招标公告(招标编号:CG0100022001607558)一、招标条件南网超高压公司2023年第三批物资公开招标项目(2023-WZ-3-S-ZB)(招标编号:CG0100022001607558),已由项目审批机关批准,项目资金来源为自筹资金,招标人为中国南方电网有限责任
北极星太阳能光伏网获悉,5月23日,湖南省益阳市人民政府印发《益阳市打造“世界电容器之都”三年行动方案(2023-2025年)》,《方案》提出:到2025年,全市电容器产业产值年均增长15%以上,占全国40%以上的铝电解电容器市场、15%以上的电容器市场,提升5G、新能源汽车、光伏、消费电子领域电容器产品
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!