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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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
上傳時間： 2013-10-22
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變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。 目前，通用型變頻器絕大多數是交—直—交型變頻器，通常尤以電壓器變 頻器為通用，其主回路圖(見圖1.1)，它是變頻器的核心電路，由整流回路(交—直交換)，直流濾波電路(能耗電路)及逆變電路(直—交變換)組成，當然 還包括有限流電路、制動電路、控制電路等組成部分。 1）整流電路 如圖所示，通用變頻器的整流電路是由三相橋 式整流橋組成。它的功能是將工頻電源進行整流，經中間直流環節平波后為逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。三相交流電源一般需經過吸收電容和壓敏電阻 網絡引入整流橋的輸入端。網絡的作用，是吸收交流電網的高頻諧波信號和浪涌過電壓，從而避免由此而損壞變頻器。當電源電壓為三相380V時，整流器件的最 大反向電壓一般為1200—1600V，最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。 2)濾波電路 逆變器的負載屬感性負載的異步電動機，無論異步電 動機處于電動或發電狀態，在直流濾波電路和異步電動機之間，總會有無功功率的交換，這種無功能量要靠直流中間電路的儲能元件來緩沖。同時，三相整流橋輸出 的電壓和電流屬直流脈沖電壓和電流。為了減小直流電壓和電流的波動，直流濾波電路起到對整流電路的輸出進行濾波的作用。通用變頻器直流濾波電 路的大容量鋁電解電容，通常是由若干個電容器串聯和并聯構成電容器組，以得到所需的耐壓值和容量。另外，因為電解電容器容量有較大的離散性，這將使它們隨 的電壓不相等。因此，電容器要各并聯一個阻值等相的勻壓電阻，消除離散性的影響，因而電容的壽命則會嚴重制約變頻器的壽命。 3）逆變電路 逆變電路的作用是在控制電路的作用下，將直流電路輸出的直流電源轉換成頻率和電壓都可以任意調節的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，所以逆變電路是變頻器的核心電路之一，起著非常重要的作用。最常見的逆變電路結構形式是利用六個功率開關器件(GTR、IGBT、GTO等)組成的三相橋式逆變電路，有規律的控制逆變器中功率開關器件的導通與關斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。通常的中小容量的變頻器主回路器件一般采用集成模塊或智能模塊。智能模塊的內部高度集成了整流模塊、逆變模塊、各種傳感器、保護電路及驅動電路。如三菱公司 生產的IPMPM50RSA120，富士公司生產的7MBP50RA060，西門子公司生產的BSM50GD120等，內部集成了整流模塊、功率因數校正 電路、IGBT逆變模塊及各種檢測保護功能。模塊的典型開關頻率為20KHz，保護功能為欠電壓、過電壓和過熱故障時輸出故障信號燈。逆變電路中都設置有續流電路。續流電路的功能是當頻率下降時，異步電 動機的同步轉速也隨之下降。為異步電動機的再生電能反饋至直流電路提供通道。在逆變過程中，寄生電感釋放能量提供通道。另外，當位于同一橋臂上的兩個開 關，同時處于開通狀態時將會出現短路現象，并燒毀換流器件。所以在實際的通用變頻器中還設有緩沖電路等各種相應的輔助電路，以保證電路的正常工作和在發生 意外情況時，對換流器件進行保護 。
上傳時間： 2013-10-18
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ADuM320x是采用ADI公司iCoupler® 技術的雙通道數字隔離器。這些隔離器件將高速CMOS與單芯片變壓器技術融為一體，具有優于光耦合器等替代器件的出色性能特征。 iCoupler器件不用LED和光電二極管，因而不存在一般與光耦合器相關的設計困難。簡單的iCoupler 數字接口和穩定的性能特征，可消除光耦合器通常具有的電流傳輸比不確定、非線性傳遞函數以及溫度和使用壽命影響等問題。這些iCoupler 產品不需要外部驅動器和其它分立器件。此外，在信號數據速率相當的情況下，iCoupler 器件的功耗只有光耦合器的1/10至1/6。 ADuM320x隔離器提供兩個獨立的隔離通道，支持多種通道配置和數據速率（請參考數據手冊“訂購指南”部分）。兩款器件均可采用2.7 V至5.5 V電源電壓工作，與低壓系統兼容，并且能夠跨越隔離柵實現電壓轉換功能。ADuM320x隔離器具有已取得專利的刷新特性，可確保不存在輸入邏輯轉換時及上電/關斷條件下的直流正確性。 與ADuM120x隔離器相比，ADuM320x隔離器包含多項電路和布局改進，系統級IEC 61000-4-x測試（ESD、突波和浪涌）顯示其性能大大增強。對于ADuM120x或ADuM320x產品，這些測試的精度主要取決于用戶電路板或模塊的設計與布局。 應用 --尺寸至關重要的多通道隔離 --SPI 接口/數據轉換器隔離 --RS-232/RS-422/RS-485收發器隔離 --數字現場總線隔離 特性： 增強的系統級ESD保護性能，符合IEC 61000-4-x標準 工作溫度最高可達：125℃ 8引腳窄體SOIC封裝，符合RoHS標準 技術指標： 高共模瞬變抗擾度：>25 kV/μs 雙向通信 - 3 V/5 V 電平轉換 - 高數據速率：dc 至 25 Mbps（NRZ）
上傳時間： 2013-10-11
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為了提高稀土超磁致伸縮換能器驅動電源的效率以及實用性，采用DSP器件TMS320F2812作為主控芯片，結合混合脈寬調制方法實現SPWM波形。采用半橋型逆變電路實現SPWM的功率放大，并對隔離驅動電路、反饋電路和濾波匹配電路進行合理而有效的設計，保證了換能器的輸出效能。同時使用電流控制頻率的方法實現諧振頻率的自動跟蹤。實驗證明，該驅動電路輸出頻率穩定，波形失真度低，且能量轉換效率較高。
上傳時間： 2013-10-30
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現階段對電流型二線制光照強度變送器的研究還相對較少，設計的光照強度變送器普遍存在精度不高，線性度不好，性能不夠穩定，不能輸出標準4~20 mA電流信號的問題。介紹了一種電流型二線制光照強度變送器的設計，其結構由光照強度轉電壓電路、電壓范圍轉換電路、電壓轉電流電路以及穩壓電源產生電路組成。實驗結果表明該變送器具有精度高、線性度好、功耗低，能夠穩定可靠地輸出標準4~20 mA電流的特點。
上傳時間： 2013-11-08
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隨著高壓電動機對調速性能、節能增效要求的增加，高壓變頻器得到了日益增長的需求，對其結構原理和變頻調速算法的研究是當前電氣傳動領域的熱點問題。本文對IOKV單元串聯式高壓變頻器進行了全面的研究與設計：分析了其電路原理和控制方式；給出了模擬量控制電路的實現和IOKV整機評價試驗結果；并對高壓變頻器的無速度傳感器矢量控制策略進行了設計。
上傳時間： 2013-11-14
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當第一次的進入實習工場，第一眼看到三臺我從示見過的機器，其中我最早接觸的是電源供應器。由于經常需要使用它，所以很快的了解它的操作方式。經過第一次接觸后，我覺得怎么會有這么好用的機器，只要在額定電壓范圍內，轉一轉，就能隨心所欲調出我想要的電壓，甚至還能將兩組電源串、并聯。
上傳時間： 2013-10-28
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方波逆變器在輸出失真度最小時波形最接近正弦波。采用功率譜分析的方法, 得出了單相方波逆變器諧波失真度最小時的脈寬數值。對于固定脈寬系統, 導通角取21331 rad 時最佳; 對于變脈寬系統, 導通角變化區間兩端失真度相等時, 系統的平均失真最小。該結論在光伏電站控制系統電源的設計中得到了應用與驗證。
上傳時間： 2013-11-29
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6N137的結構原理如圖1所示，信號從腳2和腳3輸入，發光二極管發光，經片內光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導通，經電流-電壓轉換后送到與門的一個輸入端，與門的另一個輸入為使能端，當使能端為高時與門輸出高電平，經輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當輸入信號電流小于觸發閾值或使能端為低時，輸出高電平，但這個邏輯高是集電極開路的，可針對接收電路加上拉電阻或電壓調整電路。
上傳時間： 2014-03-24
上傳用戶：skhlm
