高頻變壓器的制作流程

電源Fan 2021-08-20 08:51

“傻瓜式”高密度電源設計 需要最新微控制器編程規范與調試指南？

高頻變壓器的線路圖如圖1所示。

圖1 高頻變壓器的線路圖

高頻變壓器的制作流程如圖2所示。

圖2 高頻變壓器的制作流程

高頻變壓器的制作大致包括以下十個過程，對每個過程的流程、工藝及注意事項作詳細的分析。

1.繞線

（1）材料確認

1）變壓器骨架（BOBBIN）規格的確認。

2）不用的引腳剪去時，應在未繞線前先剪掉，以防繞完線后再剪除時會刮傷線或剪錯腳，而且可以避免繞線時纏錯腳位。

3）確認骨架完整，不得有破損和裂縫。

4）將骨架正確插入治具，一般特殊標記為引腳1（PIN 1），如果圖面無注明，則引腳1朝機器。

5）須包醋酸布的先依工程圖要求包好，緊靠骨架的兩側，再在指定的引腳上先纏線（或先鉤線）后開始繞線，原則上繞線應在指定的范圍內繞線。

（2）繞線方式

1）繞線方式

根據變壓器要求不同，繞線的方式大致可分為以下幾種：

①一層密繞：布線只占一層，緊密的線與線間沒有空隙，整齊的繞線如圖3a所示。

②均等繞：在繞線范圍內以相等的間隔進行繞線；間隔誤差在20%以內可以允收，如圖3b所示。

圖3 繞線方式

③多層密繞：在一個繞組一層無法繞完，必須繞至第二層或二層以上，此繞法分為三種情況：

a）任意繞：在一定程度上整齊排列，達到最上層時，布線已零亂，呈凹凸不平狀況，這是繞線中最粗略的繞線方法。

b）整列密繞：幾乎所有的布線都整齊排列，但有若干的布線零亂（約占全體30%，圈數少的約占5%REF）。

c）完全整列密繞：繞線至最上層也不零亂，繞線很整齊的排列，這是繞線中最難的繞線方法。

④定位繞線：布線指定在固定的位置，一般分五種情況，如圖4所示。

圖4 定位繞線

⑤并繞：兩根以上的線同時平行的繞同一組線，各自平行的繞，不可交叉，此繞法大致可分為四種情況，如圖5所示。

圖5 并繞方式

2）引線要領：

飛線引線的長度按工程圖要求控制，如需絞線，長度須多預留10%。套管須深入擋墻3mm以上，如圖6所示。

圖6 飛線和引線示意圖

3）注意事項：

①當起繞（START）和結束（FINISH）出入線在骨架的同一側時，結束端回線前須貼一塊橫越膠布（CROSSOVER TAPE）作隔離。

②出入線于使用，骨架的凹槽出線時，原則上以一線一凹槽方式出線，若同一引腳有多組可使用同一凹槽或相鄰的凹槽出線，唯在焊錫及裝套管時要注意避免短路。

③繞線時需均勻整齊繞滿骨架的繞線區為原則，除工程圖面上有特別規定繞法時，則以圖面為準。

④變壓器中有加鐵氟龍套且有折回線時，其出入線所加之鐵氟龍套管須與骨架的凹槽口齊平（或至少達2/3高），并自骨架的凹槽出線以防止因套管過長造成拉力將線扯斷。但若為L形引腳水平方向纏線，則套管應與骨架邊齊平（或至少2/3長），如圖7所示。

圖7 套管的長度示意圖

⑤變壓器中須加醋酸布作為檔墻膠帶時，其檔墻膠帶必須緊靠模型兩邊。為避免線包過胖及影響漏感過高，故要求2TS以上之醋酸布重疊不可超過5mm，包一圈之醋酸布只須包0.9T，留缺口以利于凡立水良好的滲入底層。醋酸布寬度擇用與變壓器安規要求有關，VED繞法ACT寬度3.2mm包兩邊且須加套管。繞法：PIN端6mm/4.8mm/4.4mm/4mm；TOP端3mm/2.4mm/2.2mm/2mm 時不須套管。繞線時銅線不可上檔墻，若有套管，套管必須伸入檔墻3mm以上。

2.包銅箔

（1）銅箔繞制工法

1）銅箔的種類及在變壓器中之作用：我們以銅箔的外形分有裸銅各背膠兩種：銅箔表面有覆蓋一層膠帶的為背膠，反之為裸銅；以在變壓器中的位置不同分為內銅和外銅，裸銅一般用于變壓器的外銅、銅箔在變壓器中一般起屏蔽作用，主要是減小漏感，激磁電流，在繞組所通過的電流過高時，取代銅線，起導體的作用。

2）銅箔的加工

①內銅箔一般加工方法：焊接引線→銅箔兩端平貼于醋酸布中央→折回醋酸布（醋酸布須完全覆蓋住焊點）→剪斷醋酸布（銅箔兩邊須留1mm以上），如圖8所示。

圖8 內銅箔加工示意圖

②內銅飛宏加工方法如圖9所示。

圖9 內銅飛宏加工方法

③外銅加工方法如圖10所示。

圖10 外銅加工方法

（2）變壓器中使用銅箔的工法要求

1）銅箔繞法除焊點處必須壓平外銅箔之起繞邊應避免壓在骨架轉角處，須自骨架的中央處起繞，以防止第二層銅箔與第一層間因擠壓刺破膠布而形成短路，如圖11所示。

圖11 使用銅箔的工法要求

2）內銅片于層間作屏蔽繞組時，其寬度應盡可能涵蓋該層之繞線區域面積，又厚度在0.025mm（1mil）以下時兩端可免倒圓角，但厚度在 0.05mm（2mils）（含）以上之銅箔時兩端則需以倒圓角方式處理。

3）銅箔須包正包平，不可偏向一邊，不可上擋墻，如圖12所示。

圖12 包銅箔的示意圖

4）焊外銅，如圖13所示。

圖13 焊接外銅的示意圖

（3）注意事項

1）銅箔焊點依工程圖，銅箔須拉緊包平，不可偏向一側；

2）點錫適量，焊點須光滑，不可帶刺，點錫時間不可太長，以免燒壞膠帶；

3）在實物上，短路銅箔的厚度用0.64mm即可，而銅箔寬度只須要銅窗繞線寬度的一半。

3.包膠帶

包膠帶的方式一般有以下幾種，如圖14所示。

圖14 包膠帶的方式

注意：膠帶須拉緊包平，不可翻起刺破，不可露銅線，最外層膠帶不宜包得太緊，以免影響產品美觀。

壓線膠帶的貼法如圖15所示。

圖15 壓線膠帶的貼法

4. 壓腳

1）將銅線理直理順并纏在相應的腳上；

2）用斜口鉗將銅線纏緊并壓至腳底緊靠檔墻；

3）剪除多余線頭；

4）纏線圈數依線徑根數而定，如圖16所示。

圖16 壓腳方式

注意：銅線須緊貼腳根，預計焊錫后高度不會超過墩點；不可留線頭，不可壓傷腳，不可壓斷銅線，不能損壞模型。

另外，銅線過多的可絞線，如圖17所示。

圖17 絞過多的銅線

5. 焊錫

（1）焊錫作業步驟

1）將產品整齊擺放；

2）用夾子夾起一排產品；

3）腳沾助焊劑；

4）以白手捧刮凈錫面；

5）焊錫：立式模型鍍錫時將腳垂直插入錫槽（臥式模型將腳傾斜插入焊錫槽），鍍錫深度以錫面齊銅PIN底部為止，如圖18所示。

圖18 焊錫的示意圖

（2）要求

鍍錫須均勻光滑，不可有冷焊，包焊，漏焊，連焊，氧焊或錫團，焊錫的標準如圖19所示。錫焊的要求如下：

圖19 焊錫的標準

1）引腳為垂直引腳時，可留錫尖，但錫尖長不超過1.5mm。

2）引腳為L形引腳時且為水平方向纏線時，在水平方向的引腳不可留錫尖，垂直方向引腳可留錫尖且錫尖長不可超過1.5mm。

3）PVC線之裸線部份（多股線）不可有刻痕及斷股，且錫焊后不可有露銅或沾膠，或沾有其它雜質。

4）助焊劑（FLUX）須使用中性溶劑。

5）錫爐度須保持在450～500℃之間，錫焊時間因線徑不同而異，如下：AWG#30號線以上1～2s；AWG#21～AWG#29號線2～3s；AWG#20號線以下3～5s。

6）錫爐用錫條，其錫鉛比例標準為60/40。每月須加一次新錫約1/3錫爐量。

7）焊一次錫面須刮凈再第二次。

8）每周清洗錫爐一次并加新錫至錫爐滿為止。

（3）注意事項

1）白包模型含錫油多，錫焊時間不可過長。

2）塑料模型不耐高溫，易產生包焊或引腳移位。

3）不可燒壞膠帶，三層絕緣線須先脫皮后鍍錫；

4）焊點之間最小間隙須在0.5mm以上，如圖20所示。

圖20 焊點之間的距離要求

6.組裝鐵心

（1）鐵心組裝作業過程

1）鐵心確認：不可破損或變形；

2）工程圖規定須有氣隙的鐵心研磨，須加工的鐵心；

3）組裝：如無特殊規定，臥式模型已研磨的鐵心裝初級端，立式模型已研磨的引腳端；

4）鐵心固定方式可以鐵夾（CLIP）或三層膠布方式固定，且可在鐵心接合處點環氧樹脂膠（EPOXY）固定，點膠后須陰干半小時再置于120℃烤箱中烘烤一小時。包鐵心的固定膠布須使用與線包顏色相同的膠布（圖面特殊要求除外），廠家需符合UL規格。組裝過程如圖21所示。

圖21 組裝變壓器過程示意圖

注意：鐵心膠布起繞處與結束處；立式起繞于引腳端中央，結束于中央；臥式起繞于引腳1，結束于引腳1。有的銅箔則起繞于焊接點，結束于焊接點。

（2）組裝鐵心之注意事項

1）組裝鐵心時，不同材質的鐵心不可組裝在同一產品上；

2）有加氣隙（GAP）之變壓器與電感器，其氣隙（GAP）方式須依照圖面所規定的氣隙（GAP）方法，放于GAP中之材質須能耐溫130℃以上，且有材質證明者或是鐵心經加工研磨處理；

3）無論是有加氣隙或無加氣隙的鐵心組合，鐵心與鐵心接觸面都需保持清潔，否則在含浸作業后電感值會因而下降；

4）包鐵心的膠布寬度規定，以實物外觀為優先著眼，次以鐵新寬減膠布寬空隙約0.3mm~0.7mm為最佳。

7.含浸

（1）操作步驟

操作過程如圖22所示，操作要求如下：

圖22 含浸過程示意圖

1）將產品整齊擺放于鐵盤內。

2）調好絕緣漆（凡立水）濃度：0.915±0.04。

3）將擺好產品的鐵盤放于含浸槽內。

4）啟動真空含浸機，抽氣至40~50cm/kg，放入絕緣漆，再抽氣至65~75cm/kg，須連續抽真空，破真空3-5次，含浸10~15min，視產品無氣泡溢出。

5）放氣，放下絕緣漆，再反抽至65~75cm/kg一次，放氣，待產品稍干后取出放置濾干車上陰干。

6）濾干10min以上，視產品無絕緣漆滴下。

7）烘干：先將烤箱溫度調至80℃，預熱1h再將溫度調至100℃，烘烤2h最后將溫度調至110℃，烘烤4h，拆樣確認。

8）將產品取出烤箱。

9）冷卻：用風扇送風加速冷卻。

10）擺盤后送至生產線。

（2）注意事項

1）絕緣漆與稀薄劑調配比例為2：1

2）放入絕緣漆時，絕緣漆高度以完全淹沒產品為準，但絕緣漆不可上銅腳（特殊機種除外）。

8. 貼標簽（或噴字）

1）標簽確認：檢查標簽內容是否正確，有無漏字錯字，字跡是否清晰，檢查標簽是否過期。噴字時必須確認所設定的標簽完全正確，如圖23所示。

圖23 標簽包含的內容

2）貼標簽時，將產品初級朝同一方向整齊擺放，噴墨時應將產品之噴印面朝噴頭，擺放于輸送帶上，產品必須放正。

3）貼標簽：料號標簽及危險標簽須依圖面所規定的置及方向蓋印或黏貼。標示“DANGER（危險）”或“HIGH VOLTAGE（高壓）”及閃電符號標簽應貼付于變壓器之上方中央位置。其貼示方向以“DANGER（危險）”箭頭方向朝變壓器原邊繞組為作業要求，如圖24所示。

圖24 標簽示意圖

（4）注意事項：標簽須貼正貼平，貼完后須用手單擊，使之與產品完全接觸；標簽不可貼錯、貼反、貼歪或漏貼。

9. 外觀

外觀檢查包括以下幾個方面的內容：

（1）確認產品是否完整

1）模型是否有裂縫，是否斷開；

2）鐵心是否有破損；

3）膠帶是否刺破；

4）套管是否有破損，是否過短；

5）是否剪錯腳位。

（2）清除臟物

1）含浸后變壓器鐵心四周不得殘留余膠（絕緣漆固體狀）以免變壓器無法平貼PCB（印制電路板），或黏貼標簽時無法平整；

2）清除銅渣錫渣。

（3）臥式鐵心在含浸絕緣漆后不能有傾斜現象（線包不可超出骨架）。

（4）合PCB

有標有三點（STAND-OFF）的變壓器，插入PCB時可允許三點平貼PCB即可。

（5）鐵心不可有松動現象。

（6）腳須垂直光滑，不可有松動及斷裂現象，且不能有刻痕。

（7）引腳不可有彎曲變形或露銅氧化，間隔（PITCH）則以圖面上規定或實套PC板為準，骨架的引腳長以圖面上所規定為準。

（8）檢查焊錫是否完整。

（9）檢查標簽是否正確，是否有貼錯、貼反或漏貼。

（10）檢查打點是否清晰，位置是否正確，有無打錯、打反或漏打。

（11）不良品必須進行修補，無法修補方可報廢。

（12）膠帶修補：最外層膠布破損造成線圈外露者，須加貼膠布完全覆蓋住破損處，且加貼膠布之層數須與原規定最外層膠布之層數相同，并于涂絕緣漆后烘烤干始可。加貼之膠布其頭尾端均須伸入鐵心兩側內，且伸入鐵心兩側的膠布長以不超過鐵心的厚度為限。（膠布伸入至少達到2/3鐵心厚）。

10.電氣測試

電氣測試主要包括以下三個方面的內容：

（1）電感測試：測試主線圈的電感量。半成品測試時，須將電感值域范圍適當縮小。

（2）圈數測試：測試產品的圈數，相位即同名端和異名端。

（3）高壓測試。

END

來源：EDN電子技術設計

版權歸原作者所有，如有侵權，請聯系刪除。

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