铁氧体变压器的测试建议

1. 铁氧体变压器测试简介

随着电子产品利用更高频率技术来减小尺寸并提高效率，铁氧体磁芯在变压器设计中的使用比例越来越大。
因此，变压器制造商必须满足设计用于在更高频率下运行的小型变压器的需求，这对制造和测试方法提出了额外的要求。

这些问题适用于广泛的常见应用，包括开关模式电源、照明镇流器、逆变器驱动器、音频和电信设备等等。
如今，产品中所有组件都需要经过验证的性能，因此需要对每台变压器进行比传统预期更彻底的测试。
在接下来的几页中，我们将考虑适合对铁氧体变压器设计进行全面测试的测试范围，并首先回顾常见变压器中的组件。

图1

连接到 AT 系列变压器测试仪的四线开尔文节点的简单两绕组变压器示意图。

从图 1 的原理图中可以看出，即使是最简单的变压器也包含相当复杂的电阻和电抗组件的组合。
为了确信变压器已正确制造，有必要执行一系列测试，这些测试相结合以确保所使用的材料和执行的制造工艺所产生的变压器符合设计规范。

2.CTY：连续性

确保变压器正确固定在其固定装置中，并且所有绕组端接完整性良好。
测量单位，欧姆。范围从 10 KOhms 到 10 MOhms
通过首先选择此测试，如果在执行主要测试之前有任何连接不良，则可以向操作员发出警报，从而节省时间并避免在批量统计中报告不正确的变压器错误。

3.R：电阻

确保每个绕组使用的铜规格正确。
测量单位，欧姆。范围 10 毫欧至 10 兆欧
所有绕组均经过单独测试，确保不存在铜规格不足以承载所需电流的绕组。

4. LS：串联电感

确保使用了正确的磁芯材料并且匝数正确。
测量单位，亨利。范围为 1 nH 至 1 MH，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3 MHz。
不同的磁芯材料表现出不同的磁导率，因此对于特定的匝数具有不同的电感值。通过正确的匝数，电感可以衡量磁芯材料保持所需磁通量而不饱和的能力。

图 3 使用编辑器程序进行电感测试输入屏幕示例。

5. QL：品质因数

确保芯材及其组装正确
测量单位，Q。范围 0.001 至 1000，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3MHz
品质因数表示电感器的效率，即存储的能量与浪费的能量之比，由方程 L / (R SQRT(LC) ) 得出。可以看出，当电感分量相对于电阻和电容分量较大时，可以获得较高的Q值。

图 4 使用编辑器程序的 Q 因子测试输入屏幕示例。

6. ANGL：阻抗角

确保磁芯材料、导线电阻、匝数和绕组间电容符合设计规范。
测量单位，度。范围 -360° 至 +360°，20 Hz 至 3MHz 时信号电平为 1 mV 至 5V。
对于在较宽频率范围内运行的应用中的变压器（例如音频变压器），设计人员或生产部门可能必须测量实阻抗（电阻 (R)）和虚阻抗（电感或电容 (jXs)）之间的相位角。 R 和 jXs 之和通常称为 Z（总阻抗）。
随着电感器上施加的频率增加，阻抗增加，阻抗相位角减小直至自谐振点，此时阻抗相位角为零（也是最高阻抗值）。

图 5 使用编辑器程序的相位角测试输入屏幕示例。

7. LL：漏感

确保绕组在骨架上正确定位，并且磁芯设计中包含的任何气隙尺寸正确。

测量单位，亨利。范围为 1 nH 至 1 kHz，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3 MHz

漏感是由未连接初级绕组和次级绕组的磁通量引起的电感分量。设计可能需要特定的漏感值，以便安装变压器的电路能够正确运行，或者可能需要将该值保持在非常低的水平。漏感的测量需要对次级绕组进行短路，这通常会在生产环境中出现问题。 AT 系列测试仪通过独特的测量技术消除了这些问题，该技术在单独的技术说明 VPN: 104-105 中有详细描述。

图 6 使用编辑器程序进行漏感测试输入屏幕示例。

8. C：绕组间电容

确保绕组之间的绝缘厚度正确。
测量单位，法拉。范围为 100 fF 至 1 mF，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3MHz
由于绕组内导线之间静电耦合的物理接近性，电感器和变压器中会出现电容。
从初级到次级或次级到次级的单独绕组之间也存在电容。

图 7 使用编辑器程序进行电容测试输入屏幕示例。

9.TR：匝数比

确保每个绕组的匝数和绕组极性符合规范。
测量单位，小数比。 1:100 k 至 100 k:1，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3MHz
测量匝数比以确定初级和次级绕组的匝数是否正确，从而在变压器使用时达到所需的次级电压。重要的是要记住，图 1 所示的各种变压器损耗将导致电压比与绕组上的物理匝数比不完全对应。 AT 系列测试仪能够根据电感比 (TRL) 计算匝数，从而克服了磁芯损耗和漏感造成的误差。
这一匝数比考虑因素在单独的技术说明 VPN：104-113 中进行了描述。

图 8 使用编辑器程序的匝数比测试输入屏幕示例。

10. SURG：高压浪涌测试

确保铜线周围的绝缘材料（通常是漆）在制造过程中不会损坏，从而产生绕组间短路的风险。
测量单位，mV 秒。范围为 1 mV 至 1 kV，脉冲信号电平为 100V 至 5kV。
使用细线的高匝数变压器很容易受到绝缘损坏。生产过程中绝缘材料的损坏很难检测，因为可能不存在完全短路，并且匝数测试期间施加的电压不足以桥接这种部分短路。然而，在成品运行过程中，变压器会承受更高的电压，这可能会在损坏点引起电晕电弧，或者正常使用的热效应可能会在短时间内导致短路。

通过将 AT3600 内的充电电容器连接到变压器绕组，使绕组暴露在脉冲电压下，并通过测量衰减振荡下的面积，可以确定绕组匝之间是否发生击穿。下图显示了没有绝缘损坏的变压器绕组与绝缘损坏的同一绕组的衰减振荡。

图 9 浪涌波形示例

通过计算曲线下的伏秒积，AT3600 提供了一个数值来确定组件的好坏。这带来了使用脉冲电压技术进行短路匝检测的优点，同时避免了用户解释复杂波形时固有的潜在错误。

图 10 使用编辑器程序进行浪涌应力测试输入屏幕示例。

11. IR：绝缘电阻

确保绕组之间的隔离符合要求的规格
测量单位，欧姆。范围为 1 MOhms 至 100 GOhms，信号电平为 100V 至 7kV (AT5600 + AT3600) 或 500 V (ATi)。~
使用直流高压发生器和直流电流测量系统，计算电阻值。

图 11 使用编辑器程序进行绝缘电阻测试输入屏幕示例。

12. HPAC：高压交流安全测试

确保使用正确的材料正确定位绕组，以提供所需的安全隔离级别。
测量单位，安培。范围为 10uA 至 10 mA，信号电平为 100 V AC 至 5 kV AC。
所有与交流电源系统隔离的变压器都必须经过测试，以确认其能够承受安全测试电压而不被击穿。为了满足测试规定，有必要提供证据证明测试电压在测试期间保持不变，AT3600/AT5600 通过在整个测试期间测量和控制施加的电压来实现这一点。

图 12 使用编辑器程序的 HPAC 测试输入屏幕示例。

13. 铁氧体测试结论

可以看出，适当的测试范围将完全保证变压器内的所有材料和生产工艺都是正确的。
这反过来又将保证每台经过测试的变压器都完全符合所需的规格。
从历史上看，这种彻底的测试成本高昂、过于困难或过于耗时。
然而，AT 系列测试仪提供了一种经济高效、易于使用且快速的解决方案。
上面所示的完整测试是由 AT 测试仪以 1.2 秒的速度执行的，只需按一下按钮。

14.另请参阅：