磁芯電感器的諧波失真分析 摘 要：簡述了改進鐵氧體軟磁材料比損耗系數和磁滯常數ηB，從而降低總諧波失真THD的歷史過程，分析了諸多因數對諧波測量的影響，提出了磁心性能的調控方向。 關鍵詞：比損耗系數， 磁滯常數ηB ，直流偏置特性DC-Bias，總諧波失真THD Analysis on THD of the fer rite co res u se d i n i nductancShi Yan Nanjing Finemag Technology Co. Ltd., Nanjing 210033 Abstract: Histrory of decreasing THD by improving the ratio loss coefficient and hysteresis constant of soft magnetic ferrite is briefly narrated. The effect of many factors which affect the harmonic wave testing is analysed. The way of improving the performance of ferrite cores is put forward. Key words: ratio loss coefficient，hysteresis constant，DC-Bias，THD 近年來，變壓器生產廠家和軟磁鐵氧體生產廠家，在電感器和變壓器產品的總諧波失真指標控制上，進行了深入的探討和廣泛的合作，逐步弄清了一些似是而非的問題。從工藝技術上采取了不少有效措施，促進了質量問題的迅速解決。本文將就此熱門話題作一些粗淺探討。 一、 歷史回顧 總諧波失真（Total harmonic distortion） ，簡稱THD，并不是什么新的概念，早在幾十年前的載波通信技術中就已有嚴格要求<1>。1978年郵電部公布的標準YD/Z17－78“載波用鐵氧體罐形磁心”中，規定了高μQ材料制作的無中心柱配對罐形磁心詳細的測試電路和方法。如圖一電路所示，利用LC組成的150KHz低通濾波器在高電平輸入的情況下測量磁心產生的非線性失真。這種相對比較的實用方法，專用于無中心柱配對罐形磁心的諧波衰耗測試。 這種磁心主要用于載波電報、電話設備的遙測振蕩器和線路放大器系統，其非線性失真有很嚴格的要求。 圖中 ZD —— QF867 型阻容式載頻振蕩器，輸出阻抗 150Ω， Ld47 —— 47KHz 低通濾波器，阻抗 150Ω，阻帶衰耗大于61dB， Lg88 ——并聯高低通濾波器，阻抗 150Ω，三次諧波衰耗大于61dB Ld88 ——并聯高低通濾波器，阻抗 150Ω，三次諧波衰耗大于61dB FD —— 30～50KHz 放大器， 阻抗 150Ω， 增益不小于 43 dB，三次諧波衰耗b3(0)≥91 dB, DP —— Qp373 選頻電平表，輸入高阻抗， L ——被測無心罐形磁心及線圈， C ——聚苯乙烯薄膜電容器CMO-100V-707APF±0.5%,二只。 測量時，所配用線圈應用絲包銅電磁線SQJ9×0.12(JB661-75)在直徑為16.1mm的線架上繞制 120 匝， （線架為一格） ， 其空心電感值為 318μH（誤差1％） 被測磁心配對安裝好后，先調節振蕩器頻率為 36.6～40KHz， 使輸出電平值為+17.4 dB， 即選頻表在 22′端子測得的主波電平 （P2）為+17.4 dB，然后在33′端子處測得輸出的三次諧波電平（P3）， 則三次諧波衰耗值為：b3(+2)= P2+S+ P3 式中：S 為放大器增益dB 從以往的資料引證， 就可以發現諧波失真的測量是一項很精細的工作，其中測量系統的高、低通濾波器，信號源和放大器本身的三次諧波衰耗控制很嚴，阻抗必須匹配，薄膜電容器的非線性也有相應要求。濾波器的電感全由不帶任何磁介質的大空心線圈繞成，以保證本身的“潔凈” ，不至于造成對磁心分選的誤判。 為了滿足多路通信整機的小型化和穩定性要求， 必須生產低損耗高穩定磁心。上世紀 70 年代初，1409 所和四機部、郵電部各廠，從工藝上改變了推板空氣窯燒結，出窯后經真空罐冷卻的落后方式，改用真空爐，并控制燒結、冷卻氣氛。技術上采用共沉淀法攻關試制出了μQ乘積 60 萬和 100 萬的低損耗高穩定材料，在此基礎上，還實現了高μ7000～10000材料的突破，從而大大縮短了與國外企業的技術差異。當時正處于通信技術由FDM（頻率劃分調制）向PCM（脈沖編碼調制） 轉換時期， 日本人明石雅夫發表了μQ乘積125 萬為 0.8×10 ，100KHz）的超優鐵氧體材料<3>，其磁滯系數降為優鐵
上傳時間： 2014-12-24
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PCB LAYOUT 基本規範項次 項目 備註1 一般PCB 過板方向定義： PCB 在SMT 生產方向為短邊過迴焊爐(Reflow), PCB 長邊為SMT 輸送帶夾持邊. PCB 在DIP 生產方向為I/O Port 朝前過波焊爐(Wave Solder), PCB 與I/O 垂直的兩邊為DIP 輸送帶夾持邊.1.1 金手指過板方向定義： SMT: 金手指邊與SMT 輸送帶夾持邊垂直. DIP: 金手指邊與DIP 輸送帶夾持邊一致.2 SMD 零件文字框外緣距SMT 輸送帶夾持邊L1 需≧150 mil. SMD 及DIP 零件文字框外緣距板邊L2 需≧100 mil.3 PCB I/O port 板邊的螺絲孔(精靈孔)PAD 至PCB 板邊, 不得有SMD 或DIP 零件(如右圖黃色區).PAD
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利用單片機MSP430F449設計寬帶直流放大器。采用單片機MSP430F449作為寬帶直流放大器的控制芯片，利用三級放大器級聯的形式實現對輸入小信號的放大。其中MSP430F449 單片機來控制雙路數模轉換器TLV5638實現AD603的程控增益調節和整體后級放大模塊引入的直流的軟件補償，并利用OPA847作為固定增益放大器。通過實驗數據證明整個系統輸出穩定，性能良好。該系統具有可行性和實用性。
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LT®1991提供了很多的功能，因而有可能是您必須保持一定庫存量的最後一款放大器。它不是一款應用受限的單用途差分或儀表放大器。
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LT3474 是一款支持多種電源的降壓型 1ALED 驅動器，具有一個 4V 至 36V 的寬輸入電壓範圍，並可通過編程以高達 88% 的效率來輸送 35mA 至1A 的 LED 電流
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對於集成電路而言，汽車是一種苛刻的使用環境，這裡，引擎罩下的工作溫度範圍可寬達 -40°C 至 125°C，而且，在電池電壓總線上出現大瞬變偏移也是預料之中的事
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電子設備的 ON/OFF 按鈕給繫統設計師帶來了一組獨特的挑戰
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由於性電池容易購買而且價格相對便宜，因此它為人們帶來了方便，並且成為了便攜式儀器以及室外消遣娛樂設備的電源選擇。
上傳時間： 2014-01-07
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模塊電源的電氣性能是通過一系列測試來呈現的，下列為一般的功能性測試項目，詳細說明如下： 電源調整率(Line Regulation) 負載調整率(Load Regulation) 綜合調整率(Conmine Regulation) 輸出漣波及雜訊(Ripple & Noise) 輸入功率及效率(Input Power, Efficiency) 動態負載或暫態負載(Dynamic or Transient Response) 起動(Set-Up)及保持(Hold-Up)時間 常規功能(Functions)測試 1. 電源調整率 電源調整率的定義為電源供應器于輸入電壓變化時提供其穩定輸出電壓的能力。測試步驟如下：于待測電源供應器以正常輸入電壓及負載狀況下熱機穩定后，分別于低輸入電壓(Min)，正常輸入電壓(Normal)，及高輸入電壓(Max)下測量并記錄其輸出電壓值。 電源調整率通常以一正常之固定負載(Nominal Load)下，由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差率(deviation)的百分比，如下列公式所示： [Vo(max)-Vo(min)] / Vo(normal) 2. 負載調整率 負載調整率的定義為開關電源于輸出負載電流變化時，提供其穩定輸出電壓的能力。測試步驟如下：于待測電源供應器以正常輸入電壓及負載狀況下熱機穩定后，測量正常負載下之輸出電壓值，再分別于輕載(Min)、重載(Max)負載下，測量并記錄其輸出電壓值(分別為Vo(max)與Vo(min))，負載調整率通常以正常之固定輸入電壓下，由負載電流變化所造成其輸出電壓偏差率的百分比，如下列公式所示： [Vo(max)-Vo(min)] / Vo(normal) 3. 綜合調整率 綜合調整率的定義為電源供應器于輸入電壓與輸出負載電流變化時，提供其穩定輸出電壓的能力。這是電源調整率與負載調整率的綜合，此項測試系為上述電源調整率與負載調整率的綜合，可提供對電源供應器于改變輸入電壓與負載狀況下更正確的性能驗證。 綜合調整率用下列方式表示：于輸入電壓與輸出負載電流變化下，其輸出電壓之偏差量須于規定之上下限電壓范圍內(即輸出電壓之上下限絕對值以內)或某一百分比界限內。 4. 輸出雜訊 輸出雜訊(PARD)系指于輸入電壓與輸出負載電流均不變的情況下，其平均直流輸出電壓上的周期性與隨機性偏差量的電壓值。輸出雜訊是表示在經過穩壓及濾波后的直流輸出電壓上所有不需要的交流和噪聲部份(包含低頻之50/60Hz電源倍頻信號、高于20 KHz之高頻切換信號及其諧波，再與其它之隨機性信號所組成))，通常以mVp-p峰對峰值電壓為單位來表示。 一般的開關電源的規格均以輸出直流輸出電壓的1%以內為輸出雜訊之規格，其頻寬為20Hz到20MHz。電源實際工作時最惡劣的狀況(如輸出負載電流最大、輸入電源電壓最低等)，若電源供應器在惡劣環境狀況下，其輸出直流電壓加上雜訊后之輸出瞬時電壓，仍能夠維持穩定的輸出電壓不超過輸出高低電壓界限情形，否則將可能會導致電源電壓超過或低于邏輯電路(如TTL電路)之承受電源電壓而誤動作，進一步造成死機現象。 同時測量電路必須有良好的隔離處理及阻抗匹配，為避免導線上產生不必要的干擾、振鈴和駐波，一般都采用雙同軸電纜并以50Ω于其端點上，并使用差動式量測方法(可避免地回路之雜訊電流)，來獲得正確的測量結果。 5. 輸入功率與效率 電源供應器的輸入功率之定義為以下之公式： True Power = Pav(watt) = Vrms x Arms x Power Factor 即為對一周期內其輸入電壓與電流乘積之積分值，需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.，其中P.F.為功率因素(Power Factor)，通常無功率因素校正電路電源供應器的功率因素在0.6～0.7左右，其功率因素為1～0之間。 電源供應器的效率之定義為為輸出直流功率之總和與輸入功率之比值。效率提供對電源供應器正確工作的驗證，若效率超過規定范圍，即表示設計或零件材料上有問題，效率太低時會導致散熱增加而影響其使用壽命。 6. 動態負載或暫態負載 一個定電壓輸出的電源，于設計中具備反饋控制回路，能夠將其輸出電壓連續不斷地維持穩定的輸出電壓。由于實際上反饋控制回路有一定的頻寬，因此限制了電源供應器對負載電流變化時的反應。若控制回路輸入與輸出之相移于增益(Unity Gain)為1時，超過180度，則電源供應器之輸出便會呈現不穩定、失控或振蕩之現象。實際上，電源供應器工作時的負載電流也是動態變化的，而不是始終維持不變(例如硬盤、軟驅、CPU或RAM動作等)，因此動態負載測試對電源供應器而言是極為重要的。可編程序電子負載可用來模擬電源供應器實際工作時最惡劣的負載情況，如負載電流迅速上升、下降之斜率、周期等，若電源供應器在惡劣負載狀況下，仍能夠維持穩定的輸出電壓不產生過高激(Overshoot)或過低(Undershoot)情形，否則會導致電源之輸出電壓超過負載組件(如TTL電路其輸出瞬時電壓應介于4.75V至5.25V之間，才不致引起TTL邏輯電路之誤動作)之承受電源電壓而誤動作，進一步造成死機現象。 7. 啟動時間與保持時間 啟動時間為電源供應器從輸入接上電源起到其輸出電壓上升到穩壓范圍內為止的時間，以一輸出為5V的電源供應器為例，啟動時間為從電源開機起到輸出電壓達到4.75V為止的時間。 保持時間為電源供應器從輸入切斷電源起到其輸出電壓下降到穩壓范圍外為止的時間，以一輸出為5V的電源供應器為例，保持時間為從關機起到輸出電壓低于4.75V為止的時間，一般值為17ms或20ms以上，以避免電力公司供電中于少了半周或一周之狀況下而受影響。 8. 其它 在電源具備一些特定保護功能的前提下，還需要進行保護功能測試，如過電壓保護(OVP)測試、短路保護測試、過功保護等
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該系統采用TI 公司專用APFC 整流控制芯片UCC28019 作為控制核心，構成電壓外環和電流內環的雙環控制，構建了有源功率因數校正（APFC）的高功率因數整流電源。其中，電流內環作用是使網側交流輸入電流跟蹤電網電壓的波形與相位；電壓外環為輸出直流電壓控制環，外環電壓調節器的輸出控制內環電流調節器的增益，使輸出直流電壓穩定。系統采用ATmega16單片機進行監控，完成輸出電壓的可調以及相關測量參數顯示功能,系統通過ATmega16單片機以及其外圍器件實現系統功率因數、輸出電壓、電流的實時測量、人機交互、輸出過流保護等功能。實際測試表明，采用UCC28019作為本系統的APFC芯片完全達到或超過題目要求的所有指標。關鍵詞：APFC，UCC28019，過流保護，功率因數
上傳時間： 2013-10-14
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