铁氧体变压器的测试建议
描述铁氧体变压器理论的技术说明
1. 铁氧体变压器测试简介
随着电子产品利用更高频率技术来减小尺寸并提高效率，铁氧体磁芯在变压器设计中的使用比例越来越大。
因此，变压器制造商必须满足设计用于更高频率的更小变压器的需求，这对制造和测试方法提出了额外的要求。
这些问题适用于广泛的常见应用，包括开关电源、照明镇流器、逆变器驱动器、音频和电信设备等等。
如今，我们需要验证产品中所有组件的性能，这就要求对每个变压器进行比传统预期更彻底的测试。
在接下来的页面中，我们将考虑适合对铁氧体变压器设计进行全面测试的一系列测试，并首先回顾常见变压器中存在的组件。
图 1
连接到 AT 系列变压器测试仪的四线开尔文节点的简单双绕组变压器的示意图。 
从图 1 中的示意图可以看出，即使是最简单的变压器也包含相当复杂的电阻和电抗元件组合。
为了确信变压器已正确制造，必须执行一系列测试，这些测试结合起来以保证所使用的材料和执行的制造工艺能够生产出符合设计规范的变压器。
2. R：阻力
确保每个绕组使用的铜的规格正确。
测量单位，欧姆。范围 10 毫欧姆至 10 兆欧姆
所有绕组都经过单独测试，以确保没有绕组的铜线规格不足以承载所需的电流。
3.LS：串联电感
确保使用了正确的磁芯材料并且匝数正确。
测量单位，亨利。范围为 1 nH 至 1 MH，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3 MHz。
不同的磁芯材料具有不同的磁导率，因此对于特定的匝数，电感值也不同。在正确的匝数下，电感可以衡量磁芯材料在不饱和的情况下维持所需磁通量的能力。
图 3 使用编辑器程序的电感测试输入示例屏幕。 
4. QL：品质因数
确保核心材料及其组装正确
测量单位，Q。范围为 0.001 至 1000，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3MHz
品质因数表示电感器的效率，即存储的能量与浪费的能量之比，由公式 L / (R SQRT(LC) ) 得出。可以看出，当电感元件相对于电阻和电容元件较大时，可获得较高的 Q 值。
图 4 使用编辑器程序的 Q 因子测试输入屏幕示例。 
5. ANGL：阻抗角
确保磁芯材料、导线电阻、匝数和绕组间电容等组合符合设计规范。
测量单位，度。范围为 -360° 至 +360°，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3MHz。
对于在宽频率范围内工作的变压器，例如音频变压器，设计人员或生产部门可能必须测量实数阻抗（电阻 (R)）和虚数阻抗（电感或电容 (jXs)）之间的相位角。R 和 jXs 之和通常称为 Z（总阻抗）。
随着电感器上施加的频率的增加，阻抗增加，阻抗相位角减小，直至自谐振点，此时阻抗相位角为零（也是最高阻抗值）。
图 5 使用编辑器程序的相位角测试输入屏幕示例。 
6.LL：漏电感
确保绕组在线轴上的正确位置，并且磁芯设计中包含的任何气隙的尺寸都是正确的。
测量单位，亨利。范围为 1 nH 至 1 kH，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3 MHz
漏电感是归因于未将初级绕组与次级绕组相连接的磁通量的电感分量。设计可能需要特定的漏电感值，以使变压器所安装的电路正常运行，或者可能需要将该值保持在非常低的水平。漏电感的测量需要对次级绕组进行短路，这通常会在生产环境中产生问题。AT 系列测试仪采用独特的测量技术消除了这些问题，该技术在单独的技术说明 VPN：104-105 中进行了详细描述。
图 6 使用编辑器程序的漏电感测试输入示例屏幕。 
7. C：绕组间电容
确保绕组之间的绝缘厚度正确。
测量单位为法拉。范围为 100 fF 至 1 mF，信号电平为 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3MHz
电感器和变压器中会产生电容，这是由于绕组内导线之间静电耦合的物理接近性所致。
从初级到次级或从次级到次级的独立绕组之间也存在电容。
图 7 使用编辑器程序的电容测试输入屏幕示例。 
8.TR：匝数比
确保每个绕组的匝数和绕组极性符合规范。
测量单位，十进制比率。1:100 k 至 100 k:1，信号电平从 1 mV 至 5V @ 20 Hz 至 3MHz
测量匝数比是为了确定初级和次级绕组的匝数是否正确，从而确保变压器在使用时能够达到所需的次级电压。重要的是要记住，图 1 所示的各种变压器损耗将导致电压比与绕组上的物理匝数比不完全对应。AT 系列测试仪具有根据电感比 (TRL) 计算匝数的功能，这可以克服由铁芯损耗和漏电感引起的误差。
此问题及其他匝数比考虑因素在单独的技术说明 VPN：104-113 中进行了描述。
图 8 使用编辑器程序的匝数比测试输入屏幕示例。 
9. SURG：高压浪涌测试
确保铜线周围的绝缘材料（通常是漆）在制造过程中没有受到损坏，从而避免引起绕组间短路的风险。
测量单位为 mV 秒。范围为 1 mV 至 1 kV，脉冲信号电平为 100V 至 5kV。
使用细线的匝数较多的变压器容易受到绝缘损坏。生产过程中绝缘材料的损坏很难检测出来，因为可能没有完全短路，而且匝数测试期间施加的电压不足以弥补这种部分短路。然而，在成品运行过程中，变压器会暴露在更高的电压下，这可能会在损坏点引起电晕弧，或者正常使用中的加热效应可能会在短时间后引起短路。
通过将 AT3600 内的充电电容器连接到变压器绕组，绕组将暴露于脉冲电压，通过测量衰减振荡下的面积，可以确定绕组匝间是否发生击穿。下图显示了无绝缘损坏的变压器绕组与绝缘损坏的相同绕组的衰减振荡。
图 9 浪涌波形示例
通过计算曲线下的伏秒乘积，AT3600 提供了一个数值量，据此可以确定元件的好坏。这有利于使用脉冲电压技术检测短路匝数，同时避免用户解读复杂波形时可能产生的错误。
图 10 使用编辑器程序的 Surge Stress 测试输入屏幕示例。 
10.IR：绝缘电阻
确保绕组之间的隔离满足要求的规格
测量单位为欧姆。范围为 1 MOhms 至 100 GOhms，信号电平为 100V 至 7kV（AT5600 + AT3600）或 500 V（ATi）。~
利用直流高压发生器和直流电流测量系统计算电阻值。
图 11 使用编辑器程序的绝缘电阻测试输入屏幕示例。 
11. HPAC：高压交流电安全测试
确保绕组采用正确的材料正确定位，以提供所需的安全隔离水平。
测量单位为安培。范围为 10uA 至 10 mA，信号电平为 100 V AC 至 5 kV AC。
所有与交流电源系统隔离的变压器都必须经过测试，以确认其能够承受安全测试电压而不发生故障。为了满足测试规定，必须提供证据证明测试电压在测试期间保持不变，而 AT3600/AT5600 通过在整个测试期间测量和控制施加的电压来实现这一点。
图 12 使用编辑器程序的 HPAC 测试输入屏幕示例。 
12. 铁氧体测试结论
可以看出，适当的测试范围将完全保证变压器内的所有材料和生产工艺的正确性。
这反过来将保证每个经过测试的变压器都完全符合所需的规格。
从历史上看，这种彻底的测试成本太高、难度太大或耗时太长。
然而，AT 系列测试仪提供了一种经济高效、易于使用且快速的解决方案。
上面显示的完整测试由 AT 测试仪以 1.2 秒的速度执行，只需按一下按钮即可。