电子变压器发展中的一些问题
         Problems of Development of Electronic Transformer

摘  要：本文介绍电子变压器品种、磁芯、性能、成本近年来的发展趋势，并对其中的一些问题进行分析。
关键词：电子变压器  品种  磁芯  性能  成本

1前言
    从20世纪70年代起，作为电子元件的一大类：电子变压器和电感器，发展成为一个兴旺发达的产业。我国的电子变压器厂家已超过上千家。在加入世界贸易组织之后，作为劳动力密集型的电子变压器行业，在我国将会有更大的发展空间。为了迎接入世后带来的机遇和挑战，本文介绍电子变压器品种、磁芯、性能、成本近年来的发展趋势，并对其中的一些问题进行分析，供电子变压器行业的同仁们参考，不对之处，敬请指正。
2电子变压器的品种不断扩大
    电子变压器的品种不断扩大，是近年来电子变压器的一个明显发展趋势。造成这种发展趋势的有三个因素：电力电子技术的迅速崛起、电磁兼容的要求提高、电磁测量的领域扩展。
    电力电子技术在20世纪80年代以后的迅速崛起，使电子技术形成从小功率的微电子技术到大功率的电力电子技术，比较完整的体系。电子技术中使用的电子变压器，不仅只是小功率的传统的品种，而且包括大功率的各种整流变压器、逆变变压器、开关电源变压器、交流稳压变压器、滤波电感器和控制用的脉冲变压器、触发变压器、驱动变压器等等。
    随着人们对环境保护的深入，对防止电磁干扰的要求，也就是电磁兼容的要求逐渐提高。在加入世界贸易组织之后，为了与国际接轨，从2003年起我国将普遍推行电磁兼容的有关标准。这样电子变压器又将增加许多新品种，除了电磁干扰滤波器而外，还有隔离变压器、屏蔽变压器、噪声抑制电感器、缓冲电感器等等。
    电磁测量近年来有了明显的扩展，一方面要提高精度，从而出现一系列的高精度电流互感器、电压互感器、直流互感器、零磁通互感器；一方面要扩大范围，不但要测正弦波电流电压，还要测非正弦波和脉冲、瞬时电流电压，以及作为漏电流代表参数的零序电流，从而出现脉冲互感器、霍耳电流电压检测器和零序电流互感器。
    电子变压器品种的扩大，还有向多功能发展的趋势。比如漏电插头将零序电流互感器与插头接合在一起。又比如稳压变压器将稳压、抗电磁干扰等接合在一起。既有几种产品的接合，又有几种性能的接合，从而发展出一系列新的电子变压器品种。
3电子变压器的磁芯不断创新
    磁芯创新包括两个方面：材料和结构，近年来都有非常突出的变化。
材料方面，工频使用的硅钢，中高频使用的铁氧体，以及电感器使用的磁粉芯都出现一些新的品种。厚度达到0.08mm以下的薄硅钢，已经将硅钢的工作频率提高到100KHz以上。6.5%硅钢损耗明显下降，是400Hz～10KHz频率段使用的最佳材料。锰锌铁氧体经过成分和工艺改进，极限工作频率已超过1MHz，甚至达到10MH。磁粉芯的磁导率显著提高，在中高频段成为滤波电感器的主要材料。
    非晶和纳米晶磁性材料的发展是20世界80年代以来最突出的成就。铁基非晶合金已经可以在工频中大量使用，成本逐渐向硅钢接近，从300%下降到150%，甚至125%以下。纳米晶合金在中高频段性能远高于锰锌铁氧体，解决批量生产和成本问题之后，将成为中高频电源变压器的首选材料。纳米晶合金在某些抗电磁干扰滤波器已经代替镍锌铁氧体，今后还会扩大使用范围。复合纳米磁性材料在100MHz至10GHz将与镍锌铁氧体争夺使用领域。
    结构方面，大容量低频电子变压器磁芯结构的一大创新是R型磁芯结构，而形成R型变压器，性能比CD型变压器有明显提高，使用的范围包括10VA至630KVA的控制变压器、电源变压器以及电力变压器。但是由于线圈绕制生产效率不高，最近在100VA以下小容量电子变压器中，又有重新采用EI型或CD型磁芯的趋势。
    另一个创新是搭接式磁芯结构，既保留了卷绕式磁芯性能好的优点，又具有可以打开安装线圈，线圈可以单独绕制的特点，不需要特殊绕制设备和工艺。
    中高频电子变压器磁芯结构创新是低高度磁芯结构。现在已有三种形式。第一种是平面变压器和电感器使用的磁芯，既有铁氧体平面磁芯，也有硅钢插片平面磁芯，还有低高度环形磁芯。第二种是片式变压器和电感器使用的磁芯，包括绕线式和叠层式结构使用的磁芯。第三种是薄膜变压器和电感器使用的磁芯，包括晶态（铁镍合金等）、非晶和纳米晶薄膜磁芯。
    磁芯结构的另一类创新是复合磁芯、集成磁芯、垂直磁芯结构。复合磁芯的一种是用同样材料制成两个部分，然后把它们装配在一起组成一个磁芯，可以使磁芯性能经过搭配后趋向同一个水平。另一种是用两种不同材料制成一个磁芯可以满足电子变压器在磁芯磁化性能各个阶段工作时不同的要求。集成磁芯也有两种含义。第一种含义是把两种以上（例如变压器和电感器）的功能集成在一个磁芯上。第二种含义是除了把几个或几种磁芯集成在一起而外，还把半导体元器件、阻容元件也集成在磁芯周围，而形成一个以磁芯为主的集成电路，例如一个单片开关电源。但是集成磁芯更多的是指第一种含义的磁芯，现在已在高频开关电源中得到广泛应用。垂直磁芯又叫正交磁芯，一般由两半C型磁芯组成，不过不是直接对接，而是一半旋转90℃后再对接。一半磁芯中绕上控制绕组，通以电流，可以控制另一半磁芯电感的变化。利用这种垂直磁芯已开发出综合性能指标好的交流调压电源、逆变电源和直流高频开关电源。
4电子变压器的性能不断提高
    电子变压器的性能除了完成规定的功能指标而外，近年来对提高可靠性和效率取得了重要进展。
    一般认为电子变压器由磁芯、导线、绝缘材料和结构件组成，没有可动易损零部件，可靠性比较高。近年来，对可靠性的认识又有新的发展。可靠性包括两个内容。第一个内容是要在规定的工作条件下能正常工作，完成规定的功能。也就是要对电子变压器进行有关的工作环境条件试验，包括一般的高低温循环试验和特殊的防潮试验、防腐蚀试验、抗核辐射试验、冲击和振动试验、超高温试验、超低温试验。由于使用用户特殊环境越来越多，因此对可靠性的环境试验要求也越来越高，特别是今后出口的电子变压器产品到湿热地区和沙漠干热地区，对环境条件试验要求比现在一般要求严格，建议应建立地区试验中心，以解决一般电子变压器厂不能进行的环境条件试验问题。第二个内容是要能在规定的工作条件下工作到使用寿命期。影响电子变压器使用寿命期的主要因素是绝缘材料。因此电子变压器有使用耐温等级高的绝缘材料的发展趋向。例如使用H级和C级绝缘漆和Nomex纸及其制品。这样，既可以延长寿命达到和超过一般规定的20年，又可以减少电子变压器体积，从性能价格比综合考虑是可行的。
    近年来，为了减少发电排污量，也就是减少用电量，提出了"绿色产品"的概念。因此，许多电子设备和家用电器对效率提出了更高的要求，除了保证在额定工作状态下要求效率高而外，还要保证在待机工作状态下要求效率高。在待机工作状态下，电子变压器的损耗占的比例大，一般要求效率超过95%。如果不能满足，电子变压器必须采用新的磁芯材料和加大磁芯尺寸来解决。这也就是新的磁芯材料为什么迅速发展的一个主要原因。
5电子变压器的成本不断下降
    从我国向社会主义市场经济转变以后，对成本的重要性认识越来越明确。电子变压器作为商品，回避不了市场经济追求性能高、成本低的要求。许多电子变压器在开拓市场中，成本有时成为决定性因素。减少成本的方法第一是设计，设计中采用的原材料、结构形式对电子变压器的成本起着关键性作用。第二是工艺，尽量采用人工参与少的工艺和要求原材料不那么严格的工艺。一个电子变压器厂的特点很多就表现在工艺上。许多看来不起眼的工艺上的小改小革，有时会对产品成本产生想不到的影响。第三是管理，尽量减少生产的附加费用。
    还有，采用计算机进行电子变压器方案选择和图纸设计，可以满足要求品种多数量少的用户要求，减少交货期，是降低成本的有力手段。建议设立地区电子变压器工程技术中心，采用先进的计算机设计电子变压器，为一般的电子变压器厂家服务。
6结语
    我国加入世界贸易组织后，作为劳动力密集型的电子变压器，为了迎接提供的机遇和挑战，必须在品种、磁芯材料和结构、性能、成本上跟上世界发展的潮流，使我国成为性能好成本低的电子变压器的世界加工中心，这是我们大家的希望。