高频变压器噪音与裂CORE现象改善专案报告

高频变压器噪音与裂CORE现象改善项目报告一、概述:1.高频变压器噪音,指电源单体在正常工作状况下,人耳能听到的尖锐的“滋滋”声.声音的产生是由物体的掁动引起的,我们所说的噪音,是指变压器在正常工作过程中,线圈磁CORE及由线圈和磁CORE所组成的整个变压器,发生频率在20KHZ以下的掁动(人耳所能听到的频率范围在20KHZ以下).应该说高频变压器(特别是反驰式)在高频方波电流的激励下,线圈将会有电流通断的变化,磁CORE中的磁场出在不停的进行励磁消磁的变化,势必有线圈的伸缩掁动和磁CORE的伸缩掁动,但电源的正常工作频率在60KHZ~100KHZ左右,此时掁动产生的声音超出人耳的听力范围,人耳是听不到的,但当电源在工作过程中有间歇式掁荡产生时,会引起线圈磁CORE间歇式掁动,特别是此掁荡频率接近线圈与磁CORE所组成的整个变压器的固有掁动频率时,易引发共掁现象.,此时将引发人耳所能听到的噪音现象.2.高频变压器的裂CORE指变压器生产过程中(特别是烘烤后,或冷热冲击试验后)出现的磁CORE破裂的现象,(如下图),CORE的破裂肯定是由受力引起的,而此力的产生(通过实验所得),主要来源于胶固化过程和胶与磁CORE的热胀冷缩的系数不同而产生的应力引起的.二、案例、实验分析:1.******单体之变压器25383-0001I,初期出现较为严重的异音现象,原工法如下图:消除异音的方法主要从:1.平衡铁损与铜损;2.使变压器磁CORE工作在较宽较稳定的Bm范围.3.充分含浸线圈.4.紧密粘固磁CORE.5.消除电源线路中的间歇掁荡现象等方面,在线路不变动的情况下有效的解决噪音问题,主要是使变压器充分含浸和尽可能的使磁CORE粘接牢固.实验一:A.改变点胶工法,看磁CORE的粘合程度对异音现象的影响用不同的点胶工法做25383-00001I变压器4EA,工法如下:a.原工法,即两边夹纸片,中柱不点胶,异音现象严重.b.中柱涂白胶,两边夹纸片,边柱四点固定,无明显异音现象.c.中柱不涂胶,两边柱夹纸片,涂大格胶,有轻微异音.d.中柱点白胶,两边柱夹纸片,涂大格胶,无明显异音.由以上实验可判定,异音现象与磁CORE中柱是否涂胶,即两磁CORE是否紧密固定有较大关系,所以对点胶工法做如下改变.通过做如上改变,********单体异音现象基本消除,但中柱所点胶在烘烤固化过程中将很大的应力作用在磁CORE中柱部分产品出现裂CORE现象.2.C25401-0001IT1库存32T及34T共3734EA产品,重工Sorting出2022EA,磁CORE破裂产品,破损率为58.97%.经统计分析CORE破裂全部分布在PTS型、ED型、PQ型、RM型,铁氧体磁CORE中柱磨GAP且需点胶的产品上,此料磁CORE结构不很坚实,从磁CORE的断面来看,其断面光亮而有金属光泽,可判定磁CORE是由于受到外力作用而破裂,并非是由于磁CORE本身存在瑕疵造成的,因磁CORE是在点胶烘烤后破裂的,所以外力的来源只能是在胶固化过程中产生的,由以上分析可判定造成裂CORE的主要因素有三个:a.CORE的材质与结构.b.点胶与烘烤工法.c.胶的材质.1.提高磁CORE本身抗破坏力的强度.适当选取结构、材质坚实的磁芯,以提高其本身抗破强度,当然在特性参数一定,材料配方不变,模具不变的情况下,通过此法解决烈CORE现象有较大的困难.2.改变点胶和烘烤方式.(1).裂CORE产品的点胶方式:中柱点胶的目的是使两磁CORE很好的粘接在一起使产品正常工作时不会有异音现象发生,此种点胶方式将两片磁CORE粘接在一起的同时,胶在烘烤固化过程中,由于体积收缩而产生将磁CORE垂直向中间的应力,部分产品可能破损,从裂CORE产品破裂位置分析,此拉力是裂CORE现象产生的主要原因,改变点胶位置,从而改变胶固化时产生收缩拉力的方向,将对裂CORE现象改善有一定作用,但有些机种特别是采用PFM模式工作的单体,为避免产生异音不良,将保留中柱点胶,这势必导致胶固化收缩拉力的产生,这就决定不能通过改变点胶工法来彻底解决裂CORE问题.(2).改变烘烤过程中的温度控制:用120℃高温烘烤2H使胶固化,特别是点胶量大时,易造成胶点表面已固化,内部胶固化过程中紧密接合,而胶点内部未完全固化,继续烘烤时,内部胶固化过程中将会发生形变,而产生很大的拉力,此力施加于两磁CORE上,部分产品将会破裂,而且产品从室温放置于120℃烤箱和烘烤结束从烤箱放入室温时,其间将有100℃左右的温差,它对磁CORE本身的形变量(韧性)和抗拉强度,产生较大影响.如果在烘烤初期70℃烘烤1H,再用120℃烘烤1H,再用70℃烘烤1H,将有效降低胶内部固化程度不同而产生的收缩应力,同时不会对磁CORE本身的形变量(韧性)和抗拉强度产生较大影响.此种方法虽然理论上有利于解决裂CORE现象发生,供烘烤期间胶对磁CORE仍有收缩拉力,此力大小能否对磁CORE造成威胁难以确定,不能从根本上解决裂CORE问题.(3).改变胶材质:胶本身材质决定烘烤过程中,要有体积收缩,从而对磁CORE产生较大的拉力,部分产品中此拉力超出了磁CORE的承受范围,将磁CORE破坏,没有被破坏的产品中,此力不会自然消失,它仍会存于两磁芯中间,不能释入,由于有这一种力的存在势必使整个变压器不能承受更大的外力或掁动,从而对整个电源系统出都是一种潜在的隐患,如果能有一种胶,它既能粘接磁CORE中柱填充气隙,又能在固化过程中产生很小的拉力,不足以对变压器产品构成危害,那么裂CORE问题将完全解决.通过上面的理论分析和实践总结,我们决定用固化收缩拉力很小的硅胶来替代胶,并配以适当的点方式,以求彻底解决裂CORE问题.实验二:目的:检验产品的可靠性.(CORE在高低温循环条件下,伸缩状况以了解CORE是否会破裂)条件:将产品置于常温下,然后升温至105℃恒温保持30分钟,再缓慢降温至25℃并保持5分钟,而后再降温至40℃并恒温保持30分钟,最后再升温至25℃并保持5分钟,如此完成一周期实验,本产品须重复完成10周期实验方可.结果:a.25277-0001I42EA在CORE中柱涂70%RTV胶,CORE内部与BOBBIN相连处的胶取消掉,(明亚黑胶)增加一点BOBBIN与CORE之间点胶,实验证明无CORE破裂.(图一)b.25401-0001I在CORE中柱涂70%RTV胶,CORE内部与BOBBIN相连处点明亚黑胶,经实验后发现CORE有18EA破裂.(图二)d.21567-0001I在CORE中柱上面涂10%RTV胶,取消CORE内部与BOBBIN的相连处的黑胶,增加一点BOBBIN与CORE之间的黑胶.实验证明无CORE破裂.(图三)综上所述,用RTV胶代替EPOXY胶,配以适应的工法,既能起到粘接磁CORE消除噪音作用,以能在胶固化过程中不会产生较大固化应力不会造成裂CORE现象.用RTV胶代替EPOXY胶可得性实验(三)目的:冷热冲击实验后电性能参是否有影响.条件:将产品置于常温下,然后后升温至105℃恒温保持30分钟,再缓慢降温至25℃并保持5分钟,而后再降温至-25℃,并恒温保持30分钟,最后再升温至25℃并保持5分钟,如此完成一周期实验,本产品须重复完成5周期实验方可.实验前后测试感值为:25277-0001I测试1234511-12实验前L:670~730710710707708713实验后708709705706711C-B实验前LK:9.58.168.268.408.258.16实验后8.158.238.418.018.102-3实验前LK:33.7528.429.5425.5128.1527.0实验后28.1129.5926.428.1127.0825401-0001I测试21567-0001I测试实验四:a.装入单体中测试EMC,如下图:变压器替换前后无明显不良发现,说明用RTV胶替换EPOXY胶在EMC方面可行.b.装入单体中测试温升实验:*******单体之T125401-0001I分别在:(1).264Vac/50KHZMaxLoad+19V/3.15A环境温度25℃时.PF:0.521功率67.2W0.49A测得环境温度28℃26.7℃Coil:101.2℃CORE:88.4℃(2).90Vac/60KHZMaxLoad+19V/3.15APF:0.613功率69.7W1.25A测得环境温度27.5℃27.5℃Coil:107.8℃CORE:96.1℃********单体之T125277-0001I分别在:(1).264Vac/50KHZMaxLoad+19V/3.16APF:0.515功率68.6W0.505A测得环境温度40.5℃39.7℃Coil:97.2℃CORE:93.5℃1234511-12实验前L:580±30580596579572592实验后580595578572591B-C实验前LK:207.27.47.67.77.4实验后7.27.37.67.77.32-3实验前LK:3022.322.921.921.823.1实验后22.522.922.423.025.8123456-7实验前L:560~620587588592596596实验后5875885955955961-10实验前LK:59.1141.843.143.043.543.4实验后46.443.743.346.143.52-11实验前LK:46.440.638.141.138.840.3实验后40.738.138.738.740.44-7实验前LK:281173174153163190实验后183174159162188(2).90Vac/60KHZMaxLoad+19V/3.16APF:0.614功率70.8W1.272A测得环境温度41.1℃39.3℃Coil:105.5℃CORE:101.9℃**********之变压器21567-0001I分别在:(1).264Vac/50KHZMaxLoad+24V/10APF:0.927功率258.8W1.05A测得环境温度41.5℃41.5℃Coil:89.5℃CORE:89.5℃(2).90Vac/60KHZMaxLoad+24V/10APF:0.995功率272W3.03A测得环境温度39.6℃41.9℃Coil:108.5℃CORE:105.9℃3.分别换胶后变压器装入单体中进行ATE测试,数据如下:测试PASS说明,新变压器符合动态要求:分析测试数据无明显变异发现.说明用RTV胶替代EPOYX胶的动态测试符合测试要求.结论:长期以来困扰变压器生产的噪音和裂CORE问题通过近期来的观察实验,已经基本清淅了其产生机理和解决方法.并将上述理论应用于生产中,受到了很好的效果.当然后续还有变压器固有振动频率确定,如何从材料内部晶格在下常工作过程中的转动引起的磁带伸缩原理,如何确定变压器正常工作过程中电场与磁场相互间的最佳结合点的设计方面,以及如何清除线路中的掁荡现象方面,有待下一步继续研究.