在大多數變壓器生產(chǎn)廠(chǎng),為了使變壓器針腳焊錫后光滑,可靠,往往會(huì )先在焊錫前在針腳上浸助焊劑。但很少生產(chǎn)廠(chǎng)家會(huì )評估助焊劑是否會(huì )影響變壓器的性能。于是我們看到有些生產(chǎn)廠(chǎng)家批量生產(chǎn)時(shí)出現了大量的不良品,但往往技術(shù)人員評估材料及工藝后又無(wú)法找到原因,于是認為客戶(hù)要求的公差太窄,是設計問(wèn)題,但客戶(hù)認為公差足夠大,且放寬公差會(huì )影響產(chǎn)品性能而不接受更改,這樣導致此產(chǎn)品無(wú)法 繼續生產(chǎn)。實(shí)際上此類(lèi)問(wèn)題的產(chǎn)生根據有可能是助焊劑太多引起的,因此有必要研究助焊劑對變壓器影響。
助焊劑對變壓器電感的影響
先做1個(gè)實(shí)驗:先繞1個(gè)變壓器線(xiàn)圈,針腳不刷助焊劑直接浸錫,裝配磁芯后(用有氣隙磁芯實(shí)驗)然后用安捷倫的4292A掃描1kHz~200kHz的電感;然后點(diǎn)幾滴助焊劑入線(xiàn)圈,再掃描電感(見(jiàn)下圖)。
線(xiàn)圈里無(wú)助焊劑時(shí)變壓器的電感(測試條件:1~1200kHz)
(圖中scale: 50Uh/div)
線(xiàn)圈里加入助焊劑后的
變壓器電感(測試條件:1~200kHz) (圖中scale: 500Uh/div ) (用50uh/div無(wú)法完全顯示整個(gè)曲線(xiàn))
測試儀器:4294A
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測試頻率
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1 kHz
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100kHz
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150 kHz
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200 kHz
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電感(mH) (沒(méi)有助焊劑)
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2.35724
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2.43544
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2.54439
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2.71194
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電感(mH) (有助焊劑)
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2.36009
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2.50891
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2.72664
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3.08695
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變化率
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0.12%
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3.02%
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7.16%
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13.83%
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從上述數據得知,假如客戶(hù)要求用1kHz測試,不管線(xiàn)圈里有無(wú)助焊劑,浸錫后電感變化??;但如果客戶(hù)要求用 150kHz或更高頻率(有的客戶(hù)要求測試頻率高是困為實(shí)際電路的工作頻率較高) 測試,線(xiàn)圈里有助焊劑的電感明顯升高;而浸錫時(shí)每個(gè)線(xiàn)圈進(jìn)入的助焊劑量不一樣,因此電感上升的幅度也不同,從而導致裝配時(shí)有的產(chǎn)品能滿(mǎn)足電感,有的電感高,電感差異很大,無(wú)法找到電感上升的規律。
通過(guò)在更高的頻率(如200kHz~500kHz)下的測試, 也發(fā)現對進(jìn)入線(xiàn)圈內的助焊劑對變壓器電感的影響非常大。
案例:客戶(hù)設計好EFD25變壓器,初級繞102圈,電感要求2.5mH±5%(測試條件:150kHz 50mv )。但某變壓器制造廠(chǎng)生產(chǎn)了幾批,但都發(fā)現許多電感高,超出范圍,總體不良率在7~20%間。經(jīng)檢查磁芯研磨一致性好,磁芯氣隙也較大0.36mm,其它(如繞線(xiàn)拉力,機器設備,裝配等) 也沒(méi)有發(fā)現不良,理論上應該電感不應該有問(wèn)題。經(jīng)過(guò)許多天觀(guān)察分析, 最后技術(shù)人員才發(fā)現是線(xiàn)包里進(jìn)入太多的助焊劑導致部分變壓器電感太高。通過(guò)相關(guān)措施控制助焊劑后再試產(chǎn)一批,發(fā)現一次電感合格率達到99%以上。
通過(guò)上述實(shí)驗和案例,表明進(jìn)入線(xiàn)圈內的助焊劑對變壓器高頻下的電感是有非常大的影響。
助焊劑對變壓器電容的影響:
假設同1個(gè)繞組線(xiàn)圈起線(xiàn)當作1個(gè)電極,結束線(xiàn)當作另1個(gè)電極,且相對應的電場(chǎng)近似均勻分布,即近似平板電容器的電場(chǎng),則以下公式是成立的:C=ε*S/4πkd
其中:
C:電容E:介電常數
π:圓周率
K:靜電常數
s :板面積
d :平行板距離
根據上述公式得出C∝e (如果其它參數不變的話(huà))。 當變壓器線(xiàn)圈里加入助焊劑,則意味著(zhù)增大介電常數e,電容C 也會(huì )增加,但在高頻下,電容C增加非常明顯。
案例:某變壓器廠(chǎng)正在試產(chǎn)一批EF20 變壓器時(shí),但發(fā)現部分產(chǎn)品的電容(Cp(1-5))(同1個(gè)繞組兩端的電容)
超出范圍,不良率較高??蛻?hù)要求:Cp(1-5): 80pF ± 50%@1MHz, 50mV。起初檢查工藝,材料, 機器設備狀態(tài)沒(méi)有發(fā)現問(wèn)題。最后才發(fā)現是線(xiàn)圈里進(jìn)入太多的助焊劑導致電容超出范圍。
通過(guò)上述公式和案例分析, 表明進(jìn)入線(xiàn)圈內的助焊劑對變壓器高頻下的電容也是有非常大的影響。
解決的措施
既然助焊劑會(huì )導致高頻下的變壓器的電感,電容較大的變化,因此有必要研究相關(guān)的措施去消除或降低助焊劑進(jìn)入變壓器的線(xiàn)圈的可能。以下是建議的措施:
1)尋找低質(zhì)電常數的助焊劑。
2)設法降低助焊劑進(jìn)入變壓器的線(xiàn)圈的可能機會(huì )(如控制助焊劑在容器中的深度剛好在稍低于針腳根部;在容器中放入海棉來(lái)控制過(guò)多的助焊劑流入針腳或線(xiàn)包;使用自動(dòng)化 機器控時(shí)浸助焊劑的深度等)
3)一且助焊劑進(jìn)入變壓器線(xiàn)圈里,可以將變壓器放入 100℃或120℃烤箱里的烘烤來(lái)清除大部助焊劑(國高溫下助焊劑易揮發(fā))
進(jìn)入線(xiàn)圈內的助焊劑對變壓器高頻下的電感,電容也是有非常大的影響,于是就有必要采取措施消除或降低助焊劑進(jìn)入變壓器的線(xiàn)圈來(lái)降低生產(chǎn)不良率。實(shí)際上,助焊劑不僅僅對高頻下的變壓器電感,電容有大的影響,而且對變壓器的高頻電阻及電路EMI(引起帶個(gè)頻率段電容曲線(xiàn)有變化) 也可能有影響,在此就習唯一一論述。