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急急...变压器线包为什么这么热?

现在我做了一款3000W的变压器,输入电压为42~58V,输出电压为400V,输入电流为51A.主电路使用的拓扑是移相全桥电路.变压器的线包温度高达125度左右.变压器使用的磁性是EE55,开关频率95K左右.
  现在的问题是:
  (1)当原副边匝数比为3:30时,绕制方式采用:副边(10T)->原边(1T)->副边(20T)->原边(2T)的绕制方式,原边采用铜带(30*0.3mm),副边采用直径0.4mm的铜线14根并绕.
   按这种方式工作10分钟左右,变压器线包温度很快达到130度左右.我曾经将原边采用两层20*0.2mm铜带并绕(也采用过3层并绕),问题没有任何改善.我也采用过原边(3T)->副边(30T)这种绕制方式,问题没有任何改善.
  (2)当原副边匝数比为2:20时,绕制方式采用:副边(10T)->原边(1T)->副边(10T)->原边(1T)的绕制方式,原边采用铜带(30*0.3mm),副边采用直径0.4mm的铜线14根并绕.
   按这种方式工作一个小时左右,变压器线包温度很快达到125度左右.我曾经将原边采用两层20*0.2mm铜带并绕,温度反而上升更快.

请教各位高手,这到底是怎么回事?现在电流密度已经很低了,为什么这样热,集肤效应与邻近效应我都考虑了,为什么问题没有得到实质性的解决?
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log1
LV.8
2
2008-08-08 16:57
你的变压器太小,散热能力严重不足.
换大个点的变压器吧.
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yuanwen
LV.4
3
2008-08-08 16:59
@log1
你的变压器太小,散热能力严重不足.换大个点的变压器吧.
但是问题是现在只是线圈温度很热,磁心没有什么温度呀.
这怎么能解释为磁心太小呢?
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pangjihao
LV.10
4
2008-08-08 17:30
@yuanwen
但是问题是现在只是线圈温度很热,磁心没有什么温度呀.这怎么能解释为磁心太小呢?
线可能太小了,用27mm^2以上的试试看,因电流较大,发热量大.
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yuanwen
LV.4
5
2008-08-09 08:30
@pangjihao
线可能太小了,用27mm^2以上的试试看,因电流较大,发热量大.
我曾经使用过用3层30*0.2的铜带并绕,其原边的电流密度已经小于2A/mm2,但是问题温度上升得比1层30*0.3铜带更快,大约10分钟左右,温度就上升到130度(我的测试点是的最里层原边线圈的温度).
   请问一下,因为我是使用的铜带绕制,同时原边和副边都是分成两部分绕制,这样的绕制方式其分布电容很大(具体多少,现在我还没有仪器能够测试,只是估计比较大而已).
   但是变压器的分布电容对变压器的发热有影响吗?个人认为没有什么影响,分布电容我知道对EMI及原副边的干扰有影响.请各位帮帮忙!
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pangjihao
LV.10
6
2008-08-09 08:39
@yuanwen
我曾经使用过用3层30*0.2的铜带并绕,其原边的电流密度已经小于2A/mm2,但是问题温度上升得比1层30*0.3铜带更快,大约10分钟左右,温度就上升到130度(我的测试点是的最里层原边线圈的温度).  请问一下,因为我是使用的铜带绕制,同时原边和副边都是分成两部分绕制,这样的绕制方式其分布电容很大(具体多少,现在我还没有仪器能够测试,只是估计比较大而已).  但是变压器的分布电容对变压器的发热有影响吗?个人认为没有什么影响,分布电容我知道对EMI及原副边的干扰有影响.请各位帮帮忙!
建议用一层铜皮绕,加厚和加宽.因为你的电流大,且多层绕时长度和松紧度很难做到一致.
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2008-08-09 08:43
@yuanwen
我曾经使用过用3层30*0.2的铜带并绕,其原边的电流密度已经小于2A/mm2,但是问题温度上升得比1层30*0.3铜带更快,大约10分钟左右,温度就上升到130度(我的测试点是的最里层原边线圈的温度).  请问一下,因为我是使用的铜带绕制,同时原边和副边都是分成两部分绕制,这样的绕制方式其分布电容很大(具体多少,现在我还没有仪器能够测试,只是估计比较大而已).  但是变压器的分布电容对变压器的发热有影响吗?个人认为没有什么影响,分布电容我知道对EMI及原副边的干扰有影响.请各位帮帮忙!
對于分布電容的測試及大小的評估您可以去<<變壓器/磁技術>>版塊,我有一個這樣的主題帖.
  還有,我看完你上面的繞線,有點感想,你為啥要原邊,副邊,原邊,副邊的繞呢.
我們也做過3000W,電路結構和你的一樣,我們用的磁心是;ETD44的.效率蠻高,我的匝比是:30:3,繞線方式是:三明治繞法..
  沒有你上面所說的問題喔..
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yuanwen
LV.4
8
2008-08-09 08:46
@pangjihao
建议用一层铜皮绕,加厚和加宽.因为你的电流大,且多层绕时长度和松紧度很难做到一致.
现在我就是用的一层铜皮绕制,铜皮的规格是宽30mm,后0.3mm(匝数比2:30).但是温度在1个小时左右就上升到125度左右了.
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2008-08-09 08:48
@transformer1
對于分布電容的測試及大小的評估您可以去版塊,我有一個這樣的主題帖.  還有,我看完你上面的繞線,有點感想,你為啥要原邊,副邊,原邊,副邊的繞呢.我們也做過3000W,電路結構和你的一樣,我們用的磁心是;ETD44的.效率蠻高,我的匝比是:30:3,繞線方式是:三明治繞法..  沒有你上面所說的問題喔..
我的原,副變電流也很大喔.

   你的那種繞制方式,很不利于降低Copper loss,反而會增加很多..
你想,你原邊電流那么大,隨便增加一點點DCR的話,那損耗都相當嚇人,副邊也一樣喔..
  所以的建議:是不是在調整一下其繞制的方式..
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transformer1
LV.10
10
2008-08-09 08:48
@yuanwen
现在我就是用的一层铜皮绕制,铜皮的规格是宽30mm,后0.3mm(匝数比2:30).但是温度在1个小时左右就上升到125度左右了.
你的繞組設置不合理..
我的看法.
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yuanwen
LV.4
11
2008-08-09 08:56
@transformer1
對于分布電容的測試及大小的評估您可以去版塊,我有一個這樣的主題帖.  還有,我看完你上面的繞線,有點感想,你為啥要原邊,副邊,原邊,副邊的繞呢.我們也做過3000W,電路結構和你的一樣,我們用的磁心是;ETD44的.效率蠻高,我的匝比是:30:3,繞線方式是:三明治繞法..  沒有你上面所說的問題喔..
采用原边-副边-原边-副边的绕制方式有两个好处:
1:可以减少变压器的漏感,原因是这样的绕制方式其最大的磁场强度H只有原边-副边这种绕制方式的一半,其漏感将减少4倍.
2.这样绕制可以减少线圈的交流阻抗,原理上可以减少线圈的发热.但事实效果不明显.
同时,您您做的3000W的变压器与我做的3000W的变压器是不一样的,您的是降压变压器,原边匝数很多(30T),其励磁电感大,其励磁电流小.我的是升压变压器,原边匝数少(2T或3T),这样励磁电感小,其励磁电流大.励磁电流的大小直接关系到变压器能量传输效率.
不知道我的理解对不对?请指教!
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yuanwen
LV.4
12
2008-08-09 09:00
@transformer1
我的原,副變電流也很大喔.  你的那種繞制方式,很不利于降低Copperloss,反而會增加很多..你想,你原邊電流那么大,隨便增加一點點DCR的話,那損耗都相當嚇人,副邊也一樣喔..  所以的建議:是不是在調整一下其繞制的方式..
您说那种绕制方式我也试过,但是两种方式温度的差异不是很大.
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transformer1
LV.10
13
2008-08-09 09:13
@yuanwen
采用原边-副边-原边-副边的绕制方式有两个好处:1:可以减少变压器的漏感,原因是这样的绕制方式其最大的磁场强度H只有原边-副边这种绕制方式的一半,其漏感将减少4倍.2.这样绕制可以减少线圈的交流阻抗,原理上可以减少线圈的发热.但事实效果不明显.同时,您您做的3000W的变压器与我做的3000W的变压器是不一样的,您的是降压变压器,原边匝数很多(30T),其励磁电感大,其励磁电流小.我的是升压变压器,原边匝数少(2T或3T),这样励磁电感小,其励磁电流大.励磁电流的大小直接关系到变压器能量传输效率.不知道我的理解对不对?请指教!
你后面的我贊同.
   對于你的兩個好處有點看法:
1) 減少變壓器的Lk,不錯,你這樣交叉的方式是會減少Lk,但你想啊,
你的另一個副邊就跑到最外邊去了,夾了一個原邊,這之間肯定會增加一個距離,有距離DCR就會增加吧,在通過51A電流就很大咯.
2) 對于第二電話,減少交流阻抗,不錯,在某個點上是會減少,但你是在犧牲直流阻抗.
  拙見,不知是否正確.
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yuanwen
LV.4
14
2008-08-09 09:26
@transformer1
你后面的我贊同.  對于你的兩個好處有點看法:1)減少變壓器的Lk,不錯,你這樣交叉的方式是會減少Lk,但你想啊,你的另一個副邊就跑到最外邊去了,夾了一個原邊,這之間肯定會增加一個距離,有距離DCR就會增加吧,在通過51A電流就很大咯.2)對于第二電話,減少交流阻抗,不錯,在某個點上是會減少,但你是在犧牲直流阻抗.  拙見,不知是否正確.
(1)51A是指变压器原边的电流,原边的输入电压只有42~58V(VDC),副边的输出电压是400V,因此副边的电流应该很低大约也就7A(有效值)左右.DCR到底有多大呢?
(2)为什么会增加直流阻抗呢,因为副边的匝数一样多,中间就只隔一层原边,其增加的长度应该很少,增加的直流阻抗不会很大吧?而且,副边的电流本来就不大,影响应该不是很大吧.您说呢?
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transformer1
LV.10
15
2008-08-09 09:30
@yuanwen
(1)51A是指变压器原边的电流,原边的输入电压只有42~58V(VDC),副边的输出电压是400V,因此副边的电流应该很低大约也就7A(有效值)左右.DCR到底有多大呢?(2)为什么会增加直流阻抗呢,因为副边的匝数一样多,中间就只隔一层原边,其增加的长度应该很少,增加的直流阻抗不会很大吧?而且,副边的电流本来就不大,影响应该不是很大吧.您说呢?
談到這,我有個想法,看你是否方便.
先撇開Lk,交流阻抗不談..
把你的原邊繞組一次性繞完,再加一shielding,再來繞副邊,看是對你的溫度有改善.
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yuanwen
LV.4
16
2008-08-09 09:37
@transformer1
談到這,我有個想法,看你是否方便.先撇開Lk,交流阻抗不談..把你的原邊繞組一次性繞完,再加一shielding,再來繞副邊,看是對你的溫度有改善.
您说的这种方式我现在正在试验,绕制方式采用的原边-副边.但是我中间没有加shielding,因为shielding必须接地,或者接原边的VIN(+),或者接副边的GND.但是我PCB板上没有设计,因此便没有加shielding.
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transformer1
LV.10
17
2008-08-09 09:39
@yuanwen
您说的这种方式我现在正在试验,绕制方式采用的原边-副边.但是我中间没有加shielding,因为shielding必须接地,或者接原边的VIN(+),或者接副边的GND.但是我PCB板上没有设计,因此便没有加shielding.
那你的EMI,Lk會比較難出理喔.
  預祝你成功!
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transformer1
LV.10
18
2008-08-09 09:39
@transformer1
那你的EMI,Lk會比較難出理喔.  預祝你成功!
隨便問一下,你這款電源是用在哪個地方的呢?
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yuanwen
LV.4
19
2008-08-09 09:41
@transformer1
隨便問一下,你這款電源是用在哪個地方的呢?
通信电源老化时的能源回收装置.
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transformer1
LV.10
20
2008-08-09 09:42
@yuanwen
通信电源老化时的能源回收装置.
喔. 明白了.
  實驗有結果了,要吱一聲喔.
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11455355
LV.9
21
2008-08-09 18:21
30*0.3的铜带折合9平方毫米.51A/9=5.66667A/每平方,电流密度不是很大也不小,用厚一个级别的铜带试下.
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11455355
LV.9
22
2008-08-09 18:31
@11455355
30*0.3的铜带折合9平方毫米.51A/9=5.66667A/每平方,电流密度不是很大也不小,用厚一个级别的铜带试下.
虽然你的初级铜带物理截面折合9平方,通过51A电流在低频电路中是可行的,密度不算太高,因为高频电流的趋肤效应的原因你实际的有效截面去不到9平方.所以还是可能电流密度过大,高频的电流密度计算与工频不同.建议用厚些铜带.
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11455355
LV.9
23
2008-08-09 18:36
@11455355
虽然你的初级铜带物理截面折合9平方,通过51A电流在低频电路中是可行的,密度不算太高,因为高频电流的趋肤效应的原因你实际的有效截面去不到9平方.所以还是可能电流密度过大,高频的电流密度计算与工频不同.建议用厚些铜带.
-------我曾经将原边采用两层20*0.2mm铜带并绕,温度反而上升更快. -----(引用楼主  )  
20*0.2=4平方,2层*4平方=8平方.30*0.3 ----9平方都过热,8平方当然更热啦!
换30*0.45厚的就没有那么热的啦.
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robinli
LV.4
24
2008-08-11 17:26
用单磁芯做大功率的电源,这样发热是正常的,建议你用多个(3-4个)ER40变压器做.
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11455355
LV.9
25
2008-08-11 18:38
@robinli
用单磁芯做大功率的电源,这样发热是正常的,建议你用多个(3-4个)ER40变压器做.
这是一个好的方法,我拆过很多高频氩弧焊接设备,100A额定输出有些厂家的都用4个EE50铁氧体,
   你是高频设备,线圈饶的又紧密散热不好,温升过大都难免,还是那个原因-----电流密度大.非要做单变就用更大的铁氧体如EE65或以上,用30*0.3的铜带5层并饶,层间必须绝缘.可以加大表面积,减轻趋肤影响.
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