高隔離耐壓電源制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種高隔離耐壓電源的制造技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由于高電壓大功率的功率管(IGBT、IGCT等等)價格昂貴，且供應(yīng)周期長，故很多公司都在考慮使用IGBT串聯(lián)的方式來節(jié)省成本。但是IGBT串聯(lián)使用時母線電壓很高，這就為IGBT的驅(qū)動帶來了難題。同時，隨著供電電壓等級的不但升高，很多用電設(shè)備找不到合適的高隔離耐壓電源，從而不得不提高成本，用一個體積龐大的工頻變壓器進行降壓后在使用。但是隨著人們對功率密度的要求越來越高，對產(chǎn)品的成本控制越來越嚴(yán)格，變壓器降壓供電的方式已經(jīng)滿足不了人們使用的需要。這些尖銳的問題使得高隔離耐壓電源有其存在的必要。
[0003]而在設(shè)計方面，電源一般在輸出采用TL431加光耦的反饋方式。就光耦反饋方式而言，普通光耦的隔離強度最高為5000VAC，在特定的情況下最高能達到7500VAC，這也就限制了此類電源的隔離強度:最高不能超過7500VAC (而且要求隔離變壓器能達到7500VAC的隔離強度)。因此，輸出采用TL431加光耦的反饋方式做出的電源不能用在隔離強度要求大于7500VAC的地方，否則將會帶來用電設(shè)備的用電事故。
[0004]在某些特殊的領(lǐng)域中(如航空航天)，光耦反饋不再適用，電源會使用磁反饋。這種方式主要是利用一個小型的反饋變壓器來代替光耦，實現(xiàn)輸出反饋。只要變壓器的隔離強度足夠，這種反饋方式也能做到很高的隔離電壓。但是因為同時存在隔離變壓器和反饋變壓器，所以此類產(chǎn)品若要做到很高的隔離電壓，就需要有很大體積的兩個變壓器，這樣就會導(dǎo)致產(chǎn)品具有很大的體積，給使用造成不便。
[0005]因此，目前急需設(shè)計出一種隔離強度高、體積小，同時還能提供足夠功率的高隔離耐壓電源來滿足用電設(shè)備的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是:為克服現(xiàn)有技術(shù)中高隔離耐壓電源設(shè)計方式的不足，從變壓器制造工藝方面進行創(chuàng)新和改進，提供一種高隔離耐壓變壓器及其制造方法，進而采用這種變壓器制造高隔離耐壓電源，從而為滿足高電壓等級場合中各類用電設(shè)備對供電電源的需求提供支持。
[0007]具體地說，本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:
本發(fā)明公開的高隔離耐壓變壓器的制造方法，包括如下步驟:
1)選用臥式骨架的E28規(guī)格磁芯作為變壓器的磁芯，并將臥式骨架的出針全部拔除；
2)在骨架上依次繞制3個繞組，構(gòu)成原邊自反饋結(jié)構(gòu)，其中第一繞組NI作為輸入繞組，第二繞組N2作為原邊反饋繞組，第三繞組N3作為輸出繞組，具體繞制過程如下:
先在骨架上纏繞至少5層聚酰亞胺薄膜膠帶，然后使用絕緣線進行第一繞組NI的繞制，單線繞多圈；
完成第一繞組NI的繞制后，在第一繞組NI上繼續(xù)纏繞1-2層聚酰亞胺薄膜膠帶，接著使用絕緣線進行第二繞組N2的繞制，雙線并繞多圈；
完成第二繞組N2的繞制后，在第二繞組N2上繼續(xù)纏繞至少10層聚酰亞胺薄膜膠帶，接著使用絕緣線進行第三繞組N3的繞制，雙線并繞多圈；
完成第三繞組N3的繞制后，在第三繞組N3上繼續(xù)纏繞至少5層聚酰亞胺薄膜膠帶；上述繞制各繞組的絕緣線的絕緣能力在5KV以上，直徑不超過0.3mm ;在繞制各繞組時，對繞組留出線頭，用于與外部電路連接；繞制時將第一繞組NI的電感量控制在1200uH±10%的范圍內(nèi)；
3)對變壓器進行浸漆處理和灌封處理，完成變壓器的制造。
[0008]上述高隔離耐壓變壓器的制造方法，其進一步特征在于，繞制各繞組的絕緣線為三層絕緣線。
[0009]上述高隔離耐壓變壓器的制造方法，其進一步特征在于，，繞制第一繞組NI的絕緣線的直徑為0.28mm，繞制圈數(shù)為49圈；繞制第二繞組N2的絕緣線的直徑為0.25mm，繞制圈數(shù)為6圈；繞制第三繞組N3的絕緣線的直徑為0.25mm，繞制圈數(shù)為10圈。
[0010]上述高隔離耐壓變壓器的制造方法，其進一步特征在于，各繞組的線頭的長度為2_3cm0
[0011]上述高隔離耐壓變壓器的制造方法，其進一步特征在于，采用擊穿電壓至少為25KV/mm的灌封膠對變壓器進行灌封處理。
[0012]本發(fā)明公開的高隔離耐壓變壓器，采用上述高隔離耐壓變壓器的制造方法制造。
[0013]本發(fā)明公開的高隔離耐壓電源，包括以下部件:輸入整流濾波電路、輸出整流濾波電路、開關(guān)器件、反饋電路、初級與次級側(cè)PWM控制器以及變壓器，其中變壓器為本發(fā)明公開的高隔離耐壓變壓器，輸入電壓經(jīng)輸入整流濾波電路整流濾波后一部分為初級與次級側(cè)PWM控制器供電、另一部分通過開關(guān)器件經(jīng)變壓器原邊的第一繞組NI傳遞給變壓器副邊的第三繞組N3再經(jīng)輸出整流濾波電路整流濾波后輸出，變壓器原邊的第二繞組N2的輸出電壓作為反饋信號經(jīng)反饋電路提供給初級與次級側(cè)PWM控制器，初級與次級側(cè)PWM控制器根據(jù)反饋信號通過開關(guān)器件對電源輸出電壓進行控制。
[0014]上述高隔離耐壓電源，其進一步特征在于，所述初級與次級側(cè)PWM控制器的型號為LNK6667E，電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用反激式拓?fù)洹?br>[0015]上述高隔離耐壓電源的制造方法如下:首先采用上述高隔離耐壓變壓器的制造方法制造變壓器，然后根據(jù)電源電路結(jié)構(gòu)將電源各部件安裝在PCB板上，其中變壓器各繞組的線頭直接焊接在PCB板上與相關(guān)部件連接，最后得到電源成品。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下:
1、與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，通過本發(fā)明方法制造的高隔離耐壓變壓器能夠在保持較小的體積下達到很高的耐壓強度。一般而言，變壓器要求高隔離并且小體積，這是一對相對矛盾的要求。但是，在本發(fā)明中，通過對變壓器制造工藝的重新設(shè)計和創(chuàng)新，采用了 N1、N2、N3繞組依次繞制的繞制順序，并針對性的針對性選擇變壓器磁芯、繞制線、絕緣膠帶和灌封膠等材料，通過對變壓器進行浸漆處理和灌封處理，最終能夠得到在較小的體積下同時具有良好的隔離耐壓能力的變壓器。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表明，在50Hz的條件下，通過本發(fā)明方法制造的高隔離耐壓變壓器的平均耐壓強度在20KV以上，并可繼續(xù)上升到35KV的強度，從而可為在1KV的母線電壓上工作的小型設(shè)備提供35KV的隔離電源。
[0017]2、與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，通過本發(fā)明方法制造的高隔離耐壓電源能夠在保證高隔離強度、體積小的情況下做到較高的輸出功率、精度和效率。本發(fā)明方法制造的高隔離耐壓電源在電路結(jié)構(gòu)上屬于原邊自反饋式方式。一般情況下，使用原邊自反饋方式的電源，在隔離強度高并且不采用輸出反饋的時候，多采用開環(huán)控制，同時會控制原邊開關(guān)管，使其保持固定占空比開關(guān)。這樣方式會導(dǎo)致輸出功率不高一般在3-5W左右，若要強行將功率提高，則輸出電壓會被拉低，影響正常工作。同時精度也不高，原因在于靠變壓器變比來和固定輸入占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓，會因為變壓器的離散因數(shù)(漏感、寄生電容等)導(dǎo)致每個電源個體的輸出存在很大差異，一般情況下輸出會偏差超過±20%。而由于通過本發(fā)明方法制造的高隔離耐壓變壓器本身具有良好的隔離耐壓性能，使得采用該變壓器的本發(fā)明的高隔離耐壓電源能夠較現(xiàn)有的原邊自反饋式電源在保證高隔離強度、體積小的情況下做到更高的輸出功率。如結(jié)合本發(fā)明采用的LNK6667E初級與次級側(cè)PffM控制器以及反激式拓?fù)涞碾娫赐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，其輸出功率可達20W-40W之間，輸出電壓控制在24V左右。如對輸出的24V再次進行DC/DC變換(back拓?fù)?，便可得到IGBT驅(qū)動所需要的+16V與-9V。同時，輸出精度能控制在±5%左右，甚至達到±3%或更高，輸出效率可在75%左右。
【附圖說明】
[0018]圖1為高隔離耐壓變壓器的繞組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為高隔離耐壓電源的電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0020]下面參照附圖并結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步詳細描述。但是本發(fā)明不限于所給出的例子。
[0021]本發(fā)明的一個實施例，其目的是提供一種高隔離耐壓電源，要求能在保證高隔離強度、體積小的情況下做到較高的輸出功率、精度和效率。
[0022]為達此目標(biāo)，該實施例首先在電源電路上另辟蹊徑，放棄現(xiàn)有技術(shù)中常見的TL431加光親的反饋方式和磁反饋的反饋方式，而采用原邊自反饋方式，即去掉在光親反饋或磁反饋方式中由副邊反饋到原邊的路徑(在TL431加光耦的反饋方式中去掉TL431和光耦；磁反饋中去掉反饋變壓器)，將輸出由一組變?yōu)閮山M，并且兩組輸出的線圈都繞在同一個變壓器上，其中一組線圈作為原邊反饋繞組提供反饋信號，另一組線圈提供電壓輸出。具體的變壓器繞組結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1中的NI即為輸入繞組，N2即為原邊反饋繞組，N3即為輸出繞組。
[0023]具體而言，該實施例的高隔離耐壓電源的電路原理如圖2所示，包括輸入整流濾波電路、輸出整流濾波電路、開關(guān)器件、反饋電路、初級與次級側(cè)PWM控制器以及變壓器。輸入電壓經(jīng)輸入整流濾波電路整流濾波后一部分為初級與次級側(cè)PWM控制器供電、另一部分通過開關(guān)器件經(jīng)變壓器原邊的輸入繞組傳遞給變壓器副邊的輸出繞組再經(jīng)輸出整流濾波電路整流濾波后輸出，變壓器原邊反饋繞組的輸出電壓作為反饋信號經(jīng)反饋電路提供給初級與次級側(cè)PWM控制器，初級與次級側(cè)PffM控制器根據(jù)反饋信號通過開關(guān)器件對電源輸出電壓進行控制。在該實施例中，初級與次級側(cè)PWM控制器具體采用的是PowerIntegrat1ns公司出品的芯片LNK6667E，電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用反