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每周了解几个硬件知识+变压器外屏蔽知识分享

工程师
2024-06-24 20:19:49     打赏
变压器外屏蔽的主要影响体现在其对变压器辐射干扰的控制以及电磁兼容性的提升上。一、辐射干扰的控制原理:变压器在工作时会产生磁场和电场,这些磁场和电场穿过变压器的周边空间时会产生辐射干扰,影响其他电器设备的正常工作。变压器外屏蔽的原理就是在变压器外部加上屏蔽体,使变压器产生的电磁波无法逃逸到外部空间,从而达到减小辐射干扰的目的。影响因素:影响变压器外屏蔽效果的因素有很多,包括屏蔽体的设计和制造工艺、屏蔽材料的特性(铁磁材料、铝合金、铜合金等,各有优缺点,需要根据具体需求进行选择)、屏蔽体与变压器的接触情况、屏蔽体的厚度和形状等。变压器本身的特性如频率、变比等因素也会影响变压器外屏蔽效果。二、电磁兼容性的提升作用:通过有效的外屏蔽设计,可以提高变压器的电磁兼容性。这主要表现在减少对其他设备的电磁干扰,同时也避免变压器受到来自外部环境的电磁干扰。具体做法:设计合适的外屏蔽体,并注意安装、接地等细节操作。使用低噪声、低辐射的变压器,避免超载。当变压器长时间空载时注意接地,以避免电场对附近设备和人体造成伤害。使用合适的隔离器、降噪器等辅助设备。三、具体实践中的注意事项在进行屏蔽设计时,需要综合考虑多个因素,并进行实际测试和优化,以确保达到最佳的屏蔽效果。

选择合适的屏蔽材料和设计方案时,需要考虑材料的性能、成本、重量和体积等因素,以便在保证性能和使用寿命的同时,控制成本和减少尺寸。


整改一个 LED电源的EMI,传导在100~600kHz处超标,仔细测试波形发现,此频段超标引发的情况有很多,包括变压器漏感等均会导致此处的EMI超标,这个时候主要以共模噪声为主,测试的结果如图所示。

image.png

可以看到,整体并不是特别理想,如果考虑到量产时的器件偏差等不确定性因素,此EMI结果是不符合要求的,所以需要进行整改,最简单的办法是将变压器进行接地屏蔽处理,将变压器加个外铜箔屏蔽并接一次侧的地,将整体电磁干扰水平降低了。

主变压器屏蔽接地实物图如图所示,

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屏蔽接地后的EMI传导测试结果如图 所示

主变压器屏蔽接地后的 EMI传导测试结果:

image.png

在变压器设计中增加外屏蔽可以有效地抑制杂波和干扰,进而优化整体电磁干扰(EMI)性能。从波形对比来看,这种屏蔽措施不仅降低了整体的干扰水平,而且在高频区域(共模区域)也有显著的抑制效果。然而,这种加外铜箔的工艺也带来了一些挑战和限制。

结构图:


image.png

优点:

EMI优化:通过增加外屏蔽,变压器产生的杂波和干扰得到了有效抑制,从而显著优化了整体EMI性能。高频抑制:外屏蔽对高频区域的共模干扰也有良好的抑制效果,这有助于提升变压器在高频应用中的性能。

缺点:

工艺复杂性:加外铜箔的工艺相对复杂,涉及多个步骤和精细操作,增加了生产难度。成本:由于工艺复杂和材料成本,增加外屏蔽会提高变压器的制造成本。生产一致性:由于工艺复杂,生产上的一致性很难控制,可能导致不同批次或不同产品之间的性能差异。

二次侧干扰:对于二次侧干扰占主导的变压器,增加外屏蔽可能会恶化其性能,因为屏蔽可能改变了二次侧的电磁环境。

具体实施方法:

屏蔽铜箔焊引线穿套管:

image.png

这个是外接套管,屏蔽铜箔:

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环形变压器:

除了外面加一层铜箔,还可以增加屏蔽罩。

image.pngimage.png

E型变压器:


image.png

R形变压器:

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总结:

变压器外屏蔽作为一种电磁干扰(EMI)抑制手段,在特定的应用场景下具有显著的优势,但同时也存在一些限制。在决定是否采用外屏蔽时,需要综合考虑多个因素,并根据实际需求进行权衡和选择。特别是音箱的功放,前级,后级都会有很多因素考虑,还有射频类的产品,不同的环境,不用的应用要根据现状而定。



院士
2024-06-25 06:23:16     打赏
2楼

谢谢楼主的分享,静电屏蔽确实很重要。


专家
2024-06-25 07:40:18     打赏
3楼

谢谢楼主的分享


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