Rhai Datblygiadau Newydd mewn Trawsnewidwyr Electronig mewn Cyflenwadau Pwer

Cyflwyniad Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae prisiau deunyddiau craidd a deunyddiau dargludol a ddefnyddir mewn trawsnewidyddion electronig mewn cyflenwadau pŵer wedi parhau i godi, ac mae deunyddiau crai i fyny'r afon wedi ffurfio marchnad gwerthwr' s. Fel defnyddiwr pŵer trawsnewidyddion electronig i lawr yr afon, gallant ddewis a phrynu ar raddfa fyd-eang i ffurfio marchnad prynwr' s. Yn safle canol y diwydiant trawsnewidyddion electronig, dim ond trwy gymryd y ffordd o arloesi technolegol, y gallwn gael gwared ar y cyfyng-gyngor hwn o ddicter ar y ddau ben. Fodd bynnag, yn y diwydiant trawsnewidyddion electronig aeddfed, mae arloesi technolegol yn anoddach. Ond gall pob gwelliant cyswllt bach ddod â syniadau newydd a chynhyrchion newydd. Felly, mae'r erthygl hon yn cyflwyno rhai datblygiadau newydd mewn trawsnewidyddion electronig mewn cyflenwadau pŵer yn ystod y blynyddoedd diwethaf o bedair agwedd: deunyddiau newydd, strwythurau newydd, egwyddorion newydd, a chynhyrchion newydd, ar gyfer darllenwyr' cyfeirnod. Cywirwch fi os oes unrhyw amhriodoldeb. Gan gymryd y blaen o arloesi technolegol, rhaid inni gofio'r pwrpas i'w gyflawni bob amser. Mae'r newidydd electronig yn y cyflenwad pŵer, fel pob cynnyrch fel nwydd, yn cyflawni unrhyw arloesedd technolegol, a rhaid iddo gyflawni swyddogaethau penodol o dan amodau defnyddio penodol, gan ddilyn y gymhareb perfformiad-i-bris orau. Yn gyffredinol, nodweddir y cynhyrchion pŵer cyfredol gan fod yn" golau, tenau, byr a bach" tuag at miniaturization a hygludedd. Rhaid i drawsnewidyddion electronig addasu i ofynion cyfaint a phwysau cynhyrchion pŵer fel defnyddwyr. Ar yr un pryd, mae prisiau deunyddiau crai (deunyddiau craidd a deunyddiau dargludol) ar gyfer trawsnewidyddion electronig wedi codi. Felly, mae sut i leihau cyfaint a phwysau, a sut i leihau’r gost, wedi dod yn brif gyfeiriad datblygiad trawsnewidyddion electronig yn ystod y blynyddoedd diwethaf. 1. Deunyddiau newydd 1.1 Dur Silicon Mae dur silicon yn ddeunydd craidd a ddefnyddir yn helaeth mewn trawsnewidyddion electronig mewn cyflenwadau pŵer amledd diwydiannol. Er mwyn lleihau faint o graidd mewn trawsnewidyddion electronig, rhaid cynyddu dwysedd fflwcs magnetig gweithredol (dwysedd magnetig gweithredol) dur silicon. Mae dwysedd magnetig gweithredol dur silicon yn cael ei bennu gan ddwysedd fflwcs magnetig dirlawnder a'r golled. Oherwydd bod effeithlonrwydd yn fynegai perfformiad pwysig o drawsnewidwyr electronig, mae angen colli wrth gefn ar lawer o gynhyrchion pŵer er mwyn arbed ynni. Colled craidd y newidydd electronig yw prif gydran y golled wrth gefn, felly, mae gofynion clir a llym yn cael eu cyflwyno ar effeithlonrwydd neu golled y newidydd electronig. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae pris dur silicon oer-rolio gogwyddedig a heb fod yn ganolog wedi codi. O'u cymharu â chreiddiau math R, math CD a math EI, gall creiddiau toroidal coiled arbed mwy nag 20 % o'r gost deunydd craidd oherwydd llai o ddefnydd o ddeunyddiau. Cwmpas y defnydd yn y newidydd. Gall craidd toroidal y clwyf chwarae'n llawn i berfformiad dur silicon wedi'i rolio'n oer. O'i gymharu â dur rholio oer nad yw'n ganolog, mae'r dwysedd magnetig gweithredol yn llawer uwch. Ar yr un pryd, yn wahanol i greiddiau haearn math R, math CD ac EI, gellir defnyddio deunyddiau dur silicon yn llawn, ni fydd unrhyw wastraff cornel, a gall y gyfradd defnyddio deunydd gyrraedd mwy na 98 %. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, bu gwelliant sylweddol mewn dur silicon gogwydd oer-rolio. Mae gan y dur silicon rholio oer 0.23mm wedi'i gynhyrchu'n ddomestig o 23Q110 ddwysedd fflwcs magnetig gweithredol o 1.7 T a 50 Hz, a cholli pwysau'r uned yw 1.10 Wkg. Y dur silicon P1.750 rholio oer 0.23 mm sy'n canolbwyntio ar drwch a gynhyrchir yn Japan yw 0.88Wkg. Ar ôl i driniaeth wyneb stribed dur silicon gael ei orchuddio â gorchudd tensiwn, mae P1.750 yn gostwng i 0.7Wkg. Gan newid y broses anelio i fireinio'r parthau magnetig, mae P1.750 yn gostwng i 0.55 ～ 0.45Wkg, sy'n llawer is na'r dur silicon rholio oer di-gyfeiriedig 0.35mm o drwch ar ddwysedd magnetig gweithredol o 1.5T a 50Hz (P1. 550) o 2Wkg. O dan yr amod o sicrhau'r un golled, gall y dwysedd magnetig gweithredol o ddur silicon rholio oer 0.23mm o drwch oer gyrraedd 1.85T. Os caiff ei ddewis i brosesu'r craidd toroidal, mae 1.23 gwaith yn uwch na dwysedd magnetig gweithredol dur silicon nad yw'n gogwydd oer wedi'i rolio oer 1.5 T. Yr adran graidd a chyfaint Gellir ei leihau mwy na 23 %. Y dyddiau hyn, defnyddir trawsnewidyddion pŵer amledd pŵer craidd haearn math EI yn helaeth yn addaswyr pŵer gwefryddion ffôn symudol ac offer cartref, ac weithiau mae gorboethi yn digwydd. Mae'r craidd EI yn cynnwys dalennau dyrnu siâp EI. Mae un rhan o bump o hyd y ddalen dyrnu siâp E yn orthogonal i'r cyfeiriad hydredol (cyfeiriad cyfeiriadedd). I wrthsefyll y maes magnetig traws, defnyddir dur silicon rholio oer heb fod yn ganolog yn gyffredinol. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae Cwmni Kawasaki o Japan wedi datblygu dur silicon rholio oer sy'n canolbwyntio ar gyfresi RGE y gellir ei ddefnyddio ar gyfer creiddiau EI. Y trwch yw 0.35 mm, y dwysedd magnetig dirlawnder hydredol yw 1.80 ～ 1.90 T, dwysedd magnetig dirlawnder ochrol yw 1.825T, a'r golled P1.750 yw 1.10 ～ 1.25Wkg. Ar yr un pryd, mae'r ffilm inswleiddio yn gymharol denau, ac mae'r perfformiad stampio yn dda. Gan ei ddefnyddio i wneud y craidd haearn, gall y dwysedd magnetig gweithredol fod yn fwy na 1.7T, sef 15 % yn uwch na dur silicon rholio oer nad yw'n ganolog. Gellir lleihau'r adran graidd a'r cyfaint fwy na 15 %, a chaiff y golled ei lleihau'n fawr. , Ni fydd mwy o orboethi. Mae Cwmni Kawasaki Japan hefyd wedi datblygu dur rholio oer heb fod yn ganolog gyda dwysedd magnetig dirlawnder uchel. Mae'r trwch yn 0.5mm, mae'r cynnwys silicon yn llai nag 1 %, 0.6 %, ac mae'r cynnwys alwminiwm yn 0.3 %. Ar ôl ychwanegu 0.52 % nicel, y dwysedd magnetig dirlawnder yw 1.96T. , Y golled P1.550 yw 3Wkg. Gan ei ddefnyddio fel deunydd craidd EI, gall y dwysedd magnetig gweithredol hefyd fod yn 1.7T, ond mae'r golled yn gymharol fawr. Mae'n werth nodi: fel dosbarth mawr o drawsnewidwyr electronig, gall defnyddio deunyddiau craidd â dwysedd magnetig gweithredol uchel leihau nifer y troadau coil a lleihau faint o gopr, yn lle lleihau'r rhan graidd a'r cyfaint. O dan y sefyllfa bod pris deunydd copr yn llawer uwch na phris deunydd craidd, gallai fod yn well cynllun gwella dyluniad. 1.2 Ferrites meddal Mae ferrites meddal yn ddeunyddiau craidd a ddefnyddir yn helaeth mewn trawsnewidyddion electronig mewn cyflenwadau pŵer canolig ac amledd uchel. O'i gymharu â deunyddiau magnetig meddal metelaidd, mae gan ferrites meddal ddwysedd magnetig dirlawnder isel, athreiddedd isel, a thymheredd Curie. Isel yw ei wendid mawr. Yn enwedig pan fydd tymheredd Curie yn isel, bydd y dwysedd magnetig dirlawnder Bs a'r golled pŵer fesul cyfaint uned Pcv yn newid gyda'r tymheredd. Mae'r tymheredd yn codi, mae Bs yn gostwng, mae Pcv yn dechrau gostwng, ac yna'n codi ar ôl cyrraedd pwynt y dyffryn. Felly, o dan amodau tymheredd uchel, cyhyd â bod Bs yn cynnal lefel uchel, gellir dewis y dwysedd magnetig gweithredol Bm yn uwch, a thrwy hynny leihau nifer y troadau coil, gan leihau faint o gopr a ddefnyddir a'r gost. Gall y deunydd ferrite meddal dwysedd magnetig dirlawnder uchel hefyd ehangu terfyn tymheredd uchaf trawsnewidyddion electronig i 120 neu hyd yn oed 150 o fuddion. Er enghraifft, rhaid i drawsnewidyddion electronig amledd uchel mewn offer electronig modurol ddefnyddio ferrite meddal dwysedd magnetig dwysedd uchel, dirlawnder uchel i weithio o dan amodau tymheredd uchel gyda newidiadau mawr mewn amodau tymheredd allanol a gwres yn yr ystafell injan. Fel ferrite meddal MnZn ar gyfer trawsnewidyddion electronig amledd canolig ac uchel, a gynrychiolir gan gwmni TDK Japan' s, mae wedi profi'n fras broses ddatblygu PC30 → PC40 → PC44 → PC50 → PC47 → PC95 → PC90. O dan yr amodau prawf o 100 ℃, 100kHz, a 200mT, mae'r golled pŵer fesul cyfaint uned yn parhau i ostwng. Yn ôl y data a ryddhawyd gan y cwmni ym mis Ebrill 2006, PC30 yw 600mW / cm3; PC40 yw 420 mW / cm3; PC44 yw 340 mW / cm3; PC47 yw 270 mW / cm3. Fodd bynnag, yn y bôn mae dwysedd fflwcs dirlawnder Bs o dan 100 budd, PC30, PC40, a PC44 yn 390 mT, PC47 yw 410 mT, sy'n bell o werth damcaniaethol 600 mT, ac ni ellir ei ystyried yn fflwcs tymheredd uchel a dirlawnder uchel. deunydd dwysedd. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, er mwyn cystadlu â deunyddiau magnetig meddal metel wrth gymhwyso trawsnewidyddion electronig, bu ton o ddatblygiad deunyddiau ferrite dwysedd uchel a dirlawnder uchel MnZn ferrite. Datblygodd cwmni FDK Japan' s y gyfres 4H o ddeunyddiau dwysedd magnetig tymheredd uchel a dirlawnder uchel ym mis Mawrth 2003. Yn eu plith, mae'r Bs o 4H45 a 4H47 yn 520 mT a 530mT ar 25 ℃, 450mT a 470mT ar 100 ℃, ond ar 100 ℃, mae'r golled pŵer Pcv yn gymharol uchel, yn y drefn honno 450mW / cm3 a 650mW / cm3. Yn ôl adroddiadau, mae FDK wedi datblygu deunydd 4H50 o dan amodau labordy. Mae'r Bs ar 100 ° C yn 490 mT, ond mae'r Pcv yn eithaf mawr ar 800 mW / cm3. Datblygodd cwmni Japan TDK ddeunydd PC90 ym mis Medi 2004. Yn 25 ℃, mae Bs yn 540mT a Pcv yn 680 mW / cm3; ar 100 ℃, mae Bs yn 450 mT a Pcv yn 320mW / cm3, sy'n uwch na lefel deunydd 4H45. Datblygodd cwmni TOKIN y deunydd BH3. Ar 25 ° C, ei Bs yw 540 mT a Pcv yw 600 mW / cm3; ar 100 ° C, mae Bs yn 440 mT a Pcv yn 370 mW / cm3. Mae NICERA wedi datblygu'r deunydd BM30, gyda Bs o 540 mT a Pcv o 720 mW / cm3 ar 25 ° C; ar 100 ° C, Bs o 450mT a Pcv o 320mW / cm3. Y deunydd ferrite haearn uchel a sinc isel a ddatblygwyd gan Hitachi Metals, Bs yw 563 mT ar 25 ℃; 560 mT ar 100 ℃, yn ddigyfnewid yn y bôn, 150 ℃ yw 490 mT, ond ar 100 ℃, 100 kHz, O dan yr amod prawf o 200 mT, mae'r Pcv yn 1700mW / cm3, sy'n rhy uchel ac mae angen ei wella. Mae llawer o offer cyflenwi pŵer nid yn unig yn mynnu bod y newidydd electronig mewn cyflwr gweithio, hynny yw, dylai'r golled fod yn fach ar dymheredd uchel, ond hefyd yn y cyflwr wrth gefn, hynny yw, dylai'r golled fod yn fach ar dymheredd arferol. Gall y trawsnewidyddion electronig hyn ddefnyddio ferrite meddal gyda thymheredd eang a defnydd pŵer isel. Mae PC95 a ddatblygwyd gan Japan' s TDK yn ddeunydd ferrite lefel uchel, tymheredd eang sydd wedi dod i'r amlwg yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Y defnydd pŵer Pcv yw 350mW / cm3 ar 25 ° C, 280mW / cm3 ar 80 ° C, 290mW / cm3 ar 100 ° C, 350mW / cm3 ar 120 ° C, a dwysedd magnetig dirlawnder o 410mT ar 100 ° C. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, datblygwyd cyfres o ddeunyddiau ferrite meddal athreiddedd uchel μ. Fe'u defnyddir fel trawsnewidyddion pwls mewn offer pŵer electronig. Mae'n ofynnol i'r athreiddedd μ fod yn gymharol uchel. Mae H5C3 o TDK, sydd ag μ o 15 000 ± 30. %, H5C5, μ yw 30 000 ± 30 %. Ar gyfer EPCOS' s T56, μ yw 20000 ± 30 %. Ar gyfer hidlo ymyrraeth electromagnetig, mae angen nodweddion amledd athreiddedd da. TDK HS52, μ yw 5 500 ± 25 %; HS72, μ yw 7 500 ± 25 %; HS10, μ yw 10000 ± 25 %. Mae gan MP15T HITACHI μ o 15000 ± 25 % a gall weithio o dan 500kHz. Ar gyfer hidlo DC, mae angen nodweddion uwchosodiad DC da. TDK' s DN45, μ yw 4500 ± 25 %, y tymheredd gweithredu yw 0 ～ 70 ℃, a gwell DNW45, μ yw 4 200 ± 25 %, y tymheredd gweithredu yw -40 ℃ ～ +85 ℃, Kawasaki's SK-202G, tymheredd gweithredu -40 ℃ ～ +85 ℃, μ yw 4300 ± 25 %, a dwysedd magnetig dirlawnder uchel a deunyddiau athreiddedd uchel, fel DN50 TDK, μ yw 5 200 ± 20 % , Bs yw 550 mT ar 25 ℃, 380 mT ar 100 ℃, tymheredd Curie Tc≥210 ℃. 1.3 Aloion amorffaidd a nanocrystalline Ers dechrau 2005, oherwydd yr anghydbwysedd yn y cyflenwad domestig a'r galw am stribedi dur silicon rholio oer gogwydd, mae pris stribedi dur silicon rholio oer gogwydd wedi codi'n gyflym, ac mae bellach wedi rhagori ar bris stribedi aloi amorffaidd wedi'u seilio ar haearn. O dan amodau prisiau cyfredol y farchnad, nid yw disodli dur silicon rholio oer gogwyddedig gan aloion amorffaidd haearn ym maes trawsnewidyddion pŵer amledd pŵer bellach yn beth posibl yn unig, mae wedi dod yn realiti. Yn y diwydiant trawsnewidyddion pŵer, mae gweithgynhyrchwyr trawsnewidyddion dosbarthu wedi symud deunyddiau craidd o ddur silicon oer-rolio gogwyddedig i aloion amorffaidd wedi'u seilio ar haearn. Ar yr un pryd, o 1 Gorffennaf, 2006, dyfynbris y safon genedlaethol orfodol &; Gwerthoedd Cyfyngedig Effeithlonrwydd Ynni a Gwerthoedd Gwerthuso Cadwraeth Ynni ar gyfer Trawsnewidwyr Dosbarthu" ei weithredu'n ffurfiol, a oedd yn hyrwyddo ymhellach y defnydd o aloion amorffaidd wedi'u seilio ar haearn yn lle dur silicon rholio oer gogwydd mewn trawsnewidyddion dosbarthu. cynnydd. Yn yr un modd â thrawsnewidwyr dosbarthu, bydd disodli dur silicon gogwydd oer wedi'i rolio ag aloion amorffaidd wedi'u seilio ar haearn mewn trawsnewidyddion pŵer amledd pŵer yn dod yn ddatblygiad newydd o bwys mewn trawsnewidyddion electronig mewn cyflenwadau pŵer. pam? Gellir gweld y rheswm o gymharu dangosyddion technegol ac economaidd dur silicon rholio oer gogwydd ac aloi amorffaidd wedi'i seilio ar haearn yn Nhabl 1. Mae'r dur silicon rholio oer canolig-ganolog yn Nhabl 1 yn cymryd yr ymsefydlu magnetig uchel 23R100 a magnetig. triniaeth parth 23R085 a gynhyrchir yn Japan fel enghreifftiau, ac mae'r aloi amorffaidd wedi'i seilio ar haearn yn cymryd yr 1K101 a gynhyrchir yn y cartref a'r Metglas 2605SA1 a gynhyrchir gan Hitachi fel enghreifftiau, fel y gwelir yn Nhabl 1. Cyflwynir y nodweddion canlynol. [alinio = canol] Tabl 1 Cymhariaeth o ddangosyddion technegol ac economaidd rhwng dur silicon rholio oer gogwydd ac aloion amorffaidd wedi'u seilio ar haearn [/ alinio] (1) Mae dwysedd magnetig dirlawnder Bs aloion amorffaidd sy'n seiliedig ar haearn yn is na silicon dur, ond ar yr un dwysedd magnetig gweithredol Bm (Er enghraifft, 1.4T) mae colled is yn is na dur silicon. Dwysedd magnetig gweithredol Bm aloi amorffaidd wedi'i seilio ar haearn yw 1.40 ～ 1.45T ar gyfer newidydd un cam ac 1.35 ～ 1.40T ar gyfer newidydd tri cham. Y dwysedd magnetig gweithredol Bm o ddur silicon yw 1.70T ar gyfer newidydd un cam ac 1.65 ～ 1.70T ar gyfer newidydd tri cham. Mae pwysau aloi amorffaidd wedi'i seilio ar haearn ar gyfer newidydd amledd pŵer o'r un cynhwysedd tua 120 % o ddur silicon. (2) Ffactor llenwi aloion amorffaidd sy'n seiliedig ar haearn yw 0.85 ar gyfer 1K101 a 0. a gynhyrchir yn y cartref. {{356}}. 90 ar gyfer Metglas 2605SA1 a gynhyrchwyd gan Hitachi, ac mae rhai wedi cyrraedd 0.93. Os cymharir 0. {{363}} â 0.945 o ddur silicon, mae cyfaint craidd aloi amorffaidd haearn o'r un pwysau tua 110 % o ddur silicon. (3) Colli pwysau uned aloi amorffaidd wedi'i seilio ar haearn o dan amodau 1.4T a 50Hz yw P1.450, sef 26.4 % i 43 % o ddur silicon, a all leihau gwres craidd yn sylweddol. O dan yr un golled a'r un amodau afradu gwres, gall trawsnewidyddion amledd pŵer aloi amorffaidd sy'n seiliedig ar haearn leihau colli copr a lleihau deunyddiau copr na thrawsnewidyddion amledd pŵer dur silicon. O dan yr amod bod pris deunyddiau copr yn uwch na phris deunyddiau haearn, mae mabwysiadu'r cynllun hwn yn un Mesur effeithiol i leihau costau. Mae'n werth nodi bod y golled fesul pwysau uned P1.450 yn cael ei phrofi o dan foltedd tonnau sine gydag ystumiad llai na 2 %. Mae'r grid amledd pŵer gwirioneddol yn cael ei ystumio i 5 %. Y golled pwysau uned o dan yr ystumiad hwn yw P1.450, dur silicon yw 123 % P1.450, ac aloi amorffaidd wedi'i seilio ar haearn yw 106 % P1.450. Ar yr adeg hon, dim ond dur silicon yw P1.450 o aloi amorffaidd wedi'i seilio ar haearn. 22.7 % ～ 37 % o'r cyfanswm. (4) Cymerwyd pris cyfredol dur silicon o bris marchnad dur mewn man penodol yn Guangdong ganol Awst 2006, a chymerwyd pris cyfredol aloion amorffaidd wedi'u mewnforio o haearn o Hitachi Japan ym mis Gorffennaf 2006, gan ddyfynnu UD $ 2.85 y cilogram. Cyfradd cyfnewid RMB yw 22.8 yuan kg, ynghyd â thariffau a threth ar werth yw 28 yuan kg. Amcangyfrif yw pris cyfredol aloion amorffaidd domestig sy'n seiliedig ar haearn, sydd ychydig yn wahanol i'r pris a ddyfynnwyd yn yr uned gynhyrchu. (5) Mae tymheredd anelio aloion amorffaidd sy'n seiliedig ar haearn yn is na thymheredd dur dur, gyda llai o amser a llai o ddefnydd o ynni. Dylai'r gost brosesu ychwanegol ar gyfer cynhyrchu creiddiau haearn fod yn is na chost dur silicon. Gellir prosesu stribedi aloi amorffaidd wedi'u seilio ar haearn yn greiddiau toroidal troellog, creiddiau petryal sy'n gorgyffwrdd a chreiddiau siâp C agored. Yn y 1990au, defnyddiodd Japan sawl haen o stribedi aloi amorffaidd wedi'u bondio â haearn i brosesu creiddiau EI, ond roedd y costau prosesu ychwanegol yn uchel a chynyddodd y colledion craidd. Yn ddiweddarach, ni chafwyd adroddiad perthnasol. Nawr, gall trwch yr aloi amorffaidd swmp sy'n cael ei astudio gyrraedd y lefel milimetr a centimetr. Os caiff ei gynhyrchu, gellir ei brosesu i graidd EI fel dur silicon. Gan gyfuno'r ffactorau uchod, yn y cylch ac C.