高頻變壓器參數測試目的  高頻變壓器參數測試目的 ?  

    隨著電子技術的飛速發(fā)展，對越來越多的電子產品提出了減小體積和改善效率的要求。提高電子電路的工作頻率是滿足此要求的zui便捷的方法，由于使用鐵氧體磁芯制作的變壓器可以工作于較高的頻率，且隨著磁性材料工藝的發(fā)展這一趨勢仍在繼續(xù)，因此，設計用在更高頻率工作的鐵氧體磁芯變壓器的使用比例越來越大。變壓器制造廠家必須滿足這一要求，使所設計的變壓器能以較小的體積工作于更高的頻率。本文介紹了方便、準確和快捷地對該類變壓器進行各種參數測試的方法。

本文所討論的問題廣泛適用于多種應用高頻變壓器領域，例如：開關電源（Switched Power Supplies）、電子整流器（Lighting Ballasts）、逆變驅動器（Inverter Driver）、音頻設備(Audio Equipment)及通訊設備(ecommunication Equipment)等等。為了獲得產品設計階段所給定的性能要求，需要對每一個變壓器所涉及的參數進行詳細的測試，而在傳統(tǒng)測試中需使用多種設備進行繁瑣的測試過程方能進行一次完整的測試，這對需要速度和效率的現代生產來說是*不能適應的。
本文討論了用于描述鐵氧體變壓器完整的參數測試方法。
 
電子變壓器參數組成：
圖1（A）表示一個zui簡單的雙繞組變壓器，然而這一zui簡單的電子變壓器包含了極其復雜的參數組成，如圖1（B）所示為一實際變壓器各參數成分組成的等效電路。


從圖1（B）可以看出，即使zui簡單的變壓器也包含有極為復雜電阻和電抗元件。其中：
Rps：表示初級繞組的引線電阻（銅阻），以串聯方式存在于初級繞組；
Rss：表示次級繞組的引線電阻（銅阻），以串聯方式存在于次級繞組；
Rcl：表示磁芯存在的磁芯損耗和變壓器骨架、引出線等的絕緣電阻的綜合，以并聯方式存在于初級繞組。
Lk：漏電感，是主繞組電感磁通量中未耦合至次級部分磁通量所構成的電感；
Ciw：初、次級繞組間存在的的分布電容；
Cin：同繞組兩端呈現得分布電容；見是由于繞組內相互靠近的導線產生的靜電耦合所引起的。
Ls：初級中耦合至次級磁通量構成的電感；
Lp：次級電感；
Np：Ns：初、次級繞線圈數比。
變壓器的性能、質量涉及有關材料、制造工藝等多個方面，如漆包線、骨架、繞線方式、引出線方式、磁芯材料、磁芯氣隙、焊接材料、灌封材料等。
為了保證變壓器是由合適的材料、正確的工藝方法所制造的，有必要對該變壓器的各種參數進行全面的測試，以證實所使用的材料和制造工藝滿足該變壓器設計指標所提出的要求。
理論上說，變壓器是電感器的一種zui終產品，因此變壓器測量基本采用與電感器測量同樣的技術。以下說明變壓器關鍵參數的性質及大致的測量方法。
參數測試
 
Pin Short：引腳短路

測量目的：保證變壓器正確地固定于骨架上和繞線端子具有良好的完整性。可對變壓器任意兩引腳間進行該項測試。
測量項目：直流電阻DCR
測量范圍：10Ω--100MΩ
 
變壓器測試時推薦首先執(zhí)行這一測試項目，操作人員可在主要參數測試執(zhí)行前便判斷出是否存在引腳連接缺陷，避免不正確的變壓器混入批次測量，且節(jié)省了時間。
Rps、Rss：初、次級引線電阻
測量目的：保證每一繞組使用正確的漆包線規(guī)格。
測量項目：直流電阻DCR
測量范圍：1mΩ--100MΩ
 
對所有繞組進行單獨測試，防止任何繞組由于漆包線規(guī)格不足使其不能承受足夠的電流。
Lp、Ls：初、次級串聯電感
測量目的：確保使用了正確的磁性材料及繞組圈數的正確性
測量項目：串聯電感量Ls
測量范圍：10nH—100kH
信號電平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz，
直流偏置：0—100mA/0—1A
 
不同的磁性材料、機械尺寸呈現出不同的磁導率。因此，當繞線圈數一定時，磁導率不同電感量也不同。，在繞線圈數一定的情況下，電感量提供了評估磁性材料的測量能力，使磁性材料在未飽和的情況下能保持所需的磁通量。
另外，電感量的測試可在不加直流偏置和加直流偏置兩種條件下進行。加直流偏置用于檢驗磁芯的磁飽和特性或實際工作條件下磁芯特性。
ACR：交流等效電阻
測量目的：檢查使用正確的磁性材料、繞組圈數及漆包線規(guī)格
測量項目：交流串聯電阻Rs
測量范圍：10µH—100MΩ
信號電平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz，
 
交流電阻ACR反映了銅線電阻Rs加上磁滯損耗及渦流損耗產生的等效電阻Rcl。
Q：品質因素
測量目的：保證磁性材料及其裝配過程的準確性
測量項目：品質因數Q
測量范圍：0.0001—10000
信號電平：5mV—2V @20Hz—300kHz
 
品質因素表示了電感器的效率，其含義為該電感器存儲能量與消耗能量之比。準確的說由于繞組分布電容的存在，，可以看出當變壓器的電感成分比電阻和電容成分大得多是就會有較高的Q值。
θ：阻抗相位角
測量目的：保證磁性材料、繞線電阻、圈數以及繞組間電容等的組合滿足設計技術指標。
測量項目：阻抗相位角
測量范圍：-180--+180º DEG

-3.14159--+3.14159 RAD
信號電平：5mV—2V @20Hz—300kHz
 
對于變壓器的應用來說，變壓器工作于很寬的頻率范圍，例如：音頻變壓器，設計者或生產部門必須測量阻抗的相位角。阻抗是一矢量，由實數部分（電阻R）和虛數部分（感抗或容抗，統(tǒng)稱為電抗X）組成，Z=R+jX。當對一實際電感器施加的信號頻率增加時，阻抗也將增加，由于電感器中分布電容的存在，電抗將不會線性增加，相位角將逐漸下降直至0º（自諧振點），在此諧振點，阻抗相位角為0º，阻抗值zui大。
Lk：漏電感
測量目的：保證繞組處于骨架上正確的位置以及磁性材料設計的空氣氣隙大小的正確性。
測量項目：串聯電感Ls
測量范圍：10nH—100kH
信號電平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz，
漏感是初級主繞組電感磁通的一部分，但這部分磁通量未耦合至次級繞組。為了使電路在正確的狀態(tài)下工作，變壓器也許需要一定的漏感或保持一很低的值，設計時就需要給出一特定的漏感值。漏感測量時需要將變壓器次級繞組斷路，但在生產時經常會出現一些問題，次級短路效果的好壞及次級銅阻值會影響漏感測量的準確性。
Ciw：初、次級繞組間電容
測量目的：保證繞組間具有準確的絕緣厚度、絕緣材料
測量范圍：100fFnH—10F
信號電平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz
 
變壓器出現的電容（分布電容）是由于初級繞組與次級繞組間或次級與次級間繞組間相互靠近的導線產生的靜電耦合所引起的。
TR：圈數比
測量目的：保證每個繞組的圈數滿足技術指標的要求。
測量項目：圈數比（匝比）
測量范圍：100 – 100:1
信號電平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz
 
測量圈數比是為了確認初級繞組和次級繞組圈數的正確性，從而當變壓器使用時，次級能獲得所需的電壓。從理論上所，電壓比與圈數比應是*一致的，然而，從圖1中所示，由于不同的變壓器損耗的存在將會導致電壓比與繞組實際圈數比的不一致，切記。
圈數比有不同的測量方法，包括電壓比或電感量比。以電感量比來計算圈數比能克服了磁芯損耗和漏感所帶來的誤差。
Phase：繞線方向

測量目的：保證每個繞組繞線方向的正確性，即同名端位置是否符合要求。
測量項目：圈數比（匝比）
測量范圍：+/-
信號電平:
1V
@20Hz—300kHz
測量圈數比是為了確認初級繞組和次級繞組繞線方向的正確性。使得變壓器次級輸出電壓的相位符合設計要求。
SUGE：高壓浪涌測試（需使用UC5800系列進行測試）

測量目的：保證生產過程中繞線用銅線的絕緣材料（通常為漆包線）未被損傷。漆層的損壞將導致匝間短路，同時也能檢測出絕緣層的絕緣強度是否滿足設計要求。

測量項目：面積、面積差等

脈沖信號電平：500V—5000V

使用很細的導線繞制高圈數的變壓器容易產生絕緣損壞的問題。生產過程中絕緣材料的損壞是很難避免的，而且絕緣材料可能并未**短路。在圈數測試時由于是進行的低壓測試，損壞部分未被擊穿（短路），因此低壓測試就不能將此故障檢測出。然而，zui終制造的變壓器可能工作于較高的電壓情況，損壞點將會產生電弧、打火等現象，或者短時間正常使用后由于熱效應可能會產生導線短路。

測試時，通過將一個充電的電容器連接至變壓器繞組，繞組上將會產生一個脈沖電壓，通過測量衰減振蕩的面積，就有可能確認該繞組內是否存在損壞現象。

通過計算曲線的電壓時間積，可以提供了一個量的概念，由此來確認元件的好壞。通過使用一個脈沖電壓技術來檢測是否存在匝間短路，避免了用戶通過理解復雜的波形來了解潛在的固有故障。

有關高壓浪涌測試參見《線圈元件的脈沖測試技術》
IR：絕緣電阻（LK7122）

測量目的：保證繞組的絕緣性以滿足所需的技術指標。
 
HV AC：交流AC高壓安全測試（LK7110）

測量目的：保證繞組使用了正確的材料和繞組位于正確的位置并提供所需的安全隔離等級。

所有提供交流電源系統(tǒng)隔離的變壓器都必須進行測試，以證實它們能具有承受安全測試電壓而不損壞的能力。
結論
為*確保變壓器使用了正確的材料和生產工藝，變壓器測試系統(tǒng)必須能提供測試變壓器所包含各種元件成分的全面測試能力，這將保證每一個被測變壓器滿足技術指標的要求。分散的單獨測試是非常煩瑣和困難的，且極浪費時間。

UC3259XB+變壓器綜合測試儀

 

簡單介紹

■UC3259XB+是一款用于對各種電子變壓器件進行檢驗的多功能變壓器測試系統(tǒng),采用當前zui流行的5寸彩色LCD顯示器，使用戶能更直觀，更舒服的讀出測試結果,它是一種高速度、高精度、高性能的變壓器測試系統(tǒng)，可滿足生產線質量保證、進貨檢驗及實驗室測量要求。

性能特點

■  自動觸發(fā)測試 ■  正反測試功能 ■  5英寸彩色LCD顯示器 ■  U盤直接保存測試結果，更人性方便 ■  20Hz—200kHz測試頻率, 分辨率10 mHz ■  0.05%的基本測量準確度，測試速度快(75次/秒) ■  測試電壓或電流的自動電平控制ALC功能  ■  30 Ω, 100 Ω, 10 /100, 10 /CC四種不同信號源輸出阻抗 ■  內建比較器, 10檔分選及檔計數功能 ■  內部100組設定文件保存或調用，U盤500組測試文件保存或調用 ■  可通過USB HOST來實現儀器軟件版本的升級和更新 ■  U盤可支持格式FAT16, FAT32文件系統(tǒng) ■  標配RS232C、HANDLER、USB HOST、耳機接口，可選GPIB、LAN接口 UC3259XB 【藍屏】無自動觸發(fā)      UC3259XB+【彩屏】

技術參數

產品型號 UC3259XB+ 20Pin變壓器掃描測試系統(tǒng)｛升級版｝ 測量準確度 LCRZ 0.05% DCR、圈數比 0.1% 校準條件 預熱時間：≥ 30分鐘； 環(huán)境溫度：23±5°C 信號電壓：0.3Vrms - 1Vrms 清“0”：OPEN、SHORT后； 測試電纜長度：0 m 測試信號頻率 UC3259XB 50HZ-200KHZ zui小分辨率0.5mHZ, 準確度：0.01% 信號源輸出阻抗 10Ω、30Ω、100Ω可選， ±2% @1kHz AC測試電平 正常 5mV-10Vrms UC3259XB+變壓器綜合測試儀可加偏流 UC6802A：100mA直流偏置電流源 UC6802B：0-1A    直流偏置電流源 50μA-100mArms 恒定電平 10mV-5Vrms 100μA-50mArms 變壓器測試參數 圈數比, 圈數, 相位, 電感, 電容, 漏感, 品質因數, 交流電阻, 直流電阻, 平衡, 引腳短路; Turn Ratio, Turns, Phase, L, C, Lk, Q, ACR, DCR, Balance, Pin Short LCR數字電橋測試參數 Z|, |Y|, C, L, X, B, R, G, D, Q, θ, DCR, Turn-Ratio, Phase, Lk DCR顯示范圍 0.00001 Ω－999.999 MΩ 圈數比顯示范圍 1:0.001-1000:1 LCR參數顯示范圍 |Z|, R, X 0.00001Ω — 99.9999MΩ |Y|, G, B 0.00001μs — 99.9999s C 0.00001pF — 9.99999F L 0.00001μH — 99.9999kH D 0.00001 — 9.99999 Q 0.00001 — 99999.9 θ(DEG) -179.999º — 179.999º θ(RAD) -3.14159 — 3.14159 Δ% -999.999% — 999.999% 測量速度(≥10 kHz) 快速: 60次/秒（13ms）,中速:11次/秒（90 ms）慢速：2.7次/秒（370 ms）   比3259速快3倍，比3250開5倍，精度高10倍，標配自動測試機端口及正反向測試，可代替國內外任何一家變壓器綜合測試儀甚至超越。 等效電路 串聯, 并聯 量程方式 自動, 保持 觸發(fā)方式 內部, 手動, 外部, 總線 平均次數 1－255 校準功能 開路, 短路, 負載    UC3259XA+變壓器綜合測試儀   簡單介紹 ■UC3259XA+變壓器綜合測試系統(tǒng)采用當前zui流行的7寸800x480彩色TFT LCD顯示器,使用戶能更直觀,更舒服的讀出測試結果,它是一種高速度、高精度、高性能的變壓器測試系統(tǒng),可滿足生產線質量保證、進貨檢驗及實驗室測量要求。 性能特點 ■ 自動觸發(fā)測試 ■ 正反測試功能 ■  7英寸彩色LCD顯示器 ■  7英寸16: 9 TFT LCD顯示器，分辨率800×480 RGB ■  可選配或后加裝0-1A直流偏置電流源 ■  一頁顯示所有測試結果，無需翻頁 ■  U盤直接保存測試結果，更人性方便 ■  0.05%的基本測量準確度，增加超快速測試模式(150次/秒) ■  測試電壓或電流的自動電平控制ALC功能   ■  30 Ω, 100 Ω, 10 /100, 10 /CC四種不同信號源輸出阻抗 ■  內建比較器, 10檔分選及檔計數功能 ■  內部100組設定文件保存或調用，U盤無限擴展測試文件保存或調用  ■  可選±10V（±100mA）及1 A內部直流偏置源 ■  可通過USB HOST來實現儀器軟件版本的升級和更新 ■  U盤可支持格式FAT16, FAT32文件系統(tǒng) ■  標配RS232C、HANDLER、USB HOST，可選GPIB、LAN接口 技術參數 測試頻率 UC3259XA+   20 Hz－200 kHz，10mHz分辨率 變壓器測試參數 圈數比, 圈數, 相位, 電感, 電容, 漏感, 品質因數, 交流電阻, 直流電阻, 平衡, 引腳短路; LED測試 基本測量準確度 LCRZ 0.05% DCR、圈數比 0.1％ 等效電路 串聯, 并聯 數學功能 值偏差, 百分比偏差 量程方式 自動, 保持, 手動選擇 觸發(fā)方式 內部, 手動, 外部, 總線 測量速度（≥1kHz） 超快速:150次/秒,快速: 90次/秒, 中速: 12次/秒, 慢速: 3次/秒 比3259速快3倍，比3250開5倍，精度高10倍，標配自動測試機端口及正反向測試，可代替國內外任何一家變壓器綜合測試儀甚至超越。 平均次數 1—255 延時時間 0—60s, 以1ms步進 校準功能 開路/ 短路/ 負載 測試端配置 五端 顯示方式 直讀，Δ，Δ%，V/I（被測電壓/電流監(jiān)視） 測試信號 輸出阻抗 30 Ω, 100 Ω, 10 /100, 10 /CC可選擇 測試信號電平 正常：5 mV－2 V    準確度：10%，1 mV步進 恒電平：10 mV－1 V   準確度：5%，1 mV步進 直流偏置源 內部 0V，1.5V，2V，準確度：1% 選配 UC6802A：±10V（±100mA）直流偏置電流 UC6802B：0-1A直流偏置電流源 顯示范圍 |Z|, R, X 0.01mΩ — 99.9999 MΩ DCR 0.01 mΩ — 99.9999 MΩ 圈數比顯示范圍 1:0.001-1000:1 |Y|, G, B 0.00001µS — 99.9999 S C 0.00001 pF — 9.9999 F L 0.00001 µH — 9999.99 H D 0.00001 — 9.9999 Q 0.00001 — 9999.9 θ (DEG) -179.999º — 179.999  θ (RAD) -3.14159 — 3.14159 其他 存儲器 100組內部存儲，U盤500組。 接口 標配RS232C、HANDLER、USB HOST、可選GPIB、LAN接口    UC5815脈沖式線圈匝間測試儀   簡單介紹 ■UC58系列脈沖式線圈測試儀采用當前zui流行的7寸800x480彩色TFT LCD顯示器，同時儀器還采用了主流的高性能32位處理器和高速FPGA；UC5815提供100Msps的采樣率以及6.5kBytes的采樣存儲深度，使測試更加，同時該系列儀器還采用了高穩(wěn)定性的高壓電源和可控硅模塊控制的高壓開關器件，從而大大提高了該產品測試的性、穩(wěn)定性和可靠性。該系列儀器提供了當前流行的所有接口功能，可方便的與PC進行數據通訊和遠程控制以及圖形的實時保存。 性能特點 性能特點 ■  100Msps波形采樣率，6.5kBytes存儲深度 ■  7英寸65k色16: 9 TFT 顯示器，分辨率800×480 ■  四種波形比較判定：面積、面積差、電暈和相位差 ■  的測試重復性，確保測試結果的穩(wěn)定一致 ■  波形的水平拉伸與移動及幅度的縮放滿足您的觀察 ■  強大的電暈提取功能，及早發(fā)現產品潛在的絕緣不良問題 ■  儀器參數修改后自動保存功能，開機文件自動加載 ■  標準自動采集功能，幫您自動選擇合適的采樣率, ■  破壞性測試為您選擇合適的測試電壓 ■  消磁脈沖的施加，保證測試波形的一致 ■  標準樣本平均功能，可進行多達32次的標準波形平均處理 ■  可通過USB HOST來實現儀器固件版本的升級更新 ■  U盤可支持格式FAT16, FAT32文件系統(tǒng)，通過儀器面板上 ■   快捷鍵可以快速的保存當前的屏幕圖像或波形數據 ■  標配RS232C、HANDLER、USB HOST，USB Device可選GPIB、LAN接口 技術參數 儀器型號 UC5815 UC5813 脈沖電壓 100V~5000 V以10V為步進, 電壓準確度為±5%+15V 100V~3000 V以10V為步進, 電壓準確度為±5%+15V 采樣率 100Msps 測試速度 12次/秒 脈沖能量 zui大0.09焦耳 電感測試范圍 ≥10μH 施加脈沖數 測試脈沖zui多32次，消磁脈沖zui多16次 輸入阻抗 10MΩ 波形采集 采樣率為100Msps的10級可調 采樣分辨率: 8 Bits 波形存儲深度:6500 Bytes 樣本平均:1-32 顯示屏 7寸65k色800*480點TFT顯示屏 波形顯示范圍650x256，支持x2,x3倍放大 判定方法 面積、面積差、電暈、相位差 波形參數測量 電壓、頻率、時間 測試重復精度 ±1% 觸發(fā)方式 手動觸發(fā)、外部觸發(fā)、總線觸發(fā)、內部觸發(fā) 判別輸出 OK/NG屏幕顯示LED燈指示 蜂鳴器報警 測量統(tǒng)計 具有測量結果的統(tǒng)計功能 存儲器 內部 存儲300組波形數據及儀器參數設置 外部 存儲600組波形數據及儀器參數設置 接口 標配RS232C、HANDLER、USB HOST，USB Device，可選GPIB、LAN接口  LK71系列程控耐壓絕緣測試儀   性能特點 ■特色0.10-12.00mA 漏電流測試范圍 ■滿足IEC60335、GB4706.1-2005等國內外安規(guī)標準測試符合JJG795-2004、JJG690-2003安規(guī)計量檢定規(guī)程要求 ■ 電壓按時間梯度上升，尋找分析擊穿點 ■ 電流上下限設定 ■ 前面板軟件校正 ■ LCD液晶顯示、菜單引導操作 ■ 具有電弧偵測功能（1-9級） ■ 鍵盤鎖定功能 ■ 5組測量記憶模式 ■ 測試時間、電壓、電流、電阻同時顯示 ■ 標配PLC接口，選配RS232接口 備注：LK71-系列主機+掃描盒+程序即可完成多通道耐壓絕緣測試儀型號為LK7110S LK7122S 4路和8路 性能特點 型號 LK7110  LK7112 LK7120 LK7122 輸出電壓 0～5kV (AC) ±（2%+5V) 0～5kV (AC)    ±（2%+5V) 0～6kV (DC)    ±（2%+5V) 交流電流上限 0.10～12.00mA     ±（2%+2Counts) 0.10～12.00mA   ±2% 交流電流下限 0.00～12.00mA     ±（2%+2Counts) 0.00～12.00mA   ±2% 直流電流上限 LK7110+LK7112 無直流功能 0.10～5.00mA     ±2% 直流電流下限 LK7110+LK7112 無直流功能 0.00～5.00mA     ±2% 絕緣測試電壓 LK7112+LK7122帶絕緣測試 100～1000V ±（2%+5V) 100～1000V ±（2%+5V) 絕緣電阻 僅7112、7212、7122、7222、有此項功能 范圍：（1-1000）MΩ 準確度：±（2%±2Counts) Voltage≥500V DC ±（5%±2Counts) Voltage＜500V DC 范圍：（1000-9999）MΩ 準確度：±（5%±2Counts) Voltage≥500V DC ±（10%±2Counts) Voltage＜500V DC 液晶顯示器 16×2行　背光式液晶顯示器 測試時間 0.1～999.9s ±（2%+0.05sec) 遙控裝置 Input:Test,Reset Output:Pass,Fail,Test-in-Proess 測試報警 蜂鳴器、指示燈 校正方式 軟體校正 記憶裝置 可記憶電壓、電流、電阻、時間等設定值 溫度/濕度 0оC～40оC≤75%RH 尺寸/重量 W×H×D:280mm×100mm×370mm /　10kg 標準附件 LK26002A