電源變壓器
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-31
電源變壓器的視頻教程
ANSYS SIwave電源完整性仿真操作詳解
本視頻是利用ANSYS SIwave軟件進行電源完整性仿真操作詳解視頻 ，對PCB電源直流壓降仿真，及電源完整性去耦電容自動優化仿真，從導入PCB設置，到仿真電源設置，電容選取，結果輸出審查，生成電源樹等全流程進行詳細操作講解。
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超大規模芯片電源完整性簽核平臺RedHawk-SC應用分享
適用人群：芯片/封裝設計工程師以及CAD (EDA軟件管理人員) 超大規模芯片電源完整性簽核平臺RedHawk-SC應用分享【已結束】? 直播時間：2020-05-14 16:00 隨著工藝及發展，工藝的variation更加復雜，芯片設計的margin越來越小。同時，更小節點帶來更大的規模、更低的電壓，對可靠性分析的精度已經覆蓋率提出了更高的挑戰。
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HFSS-PI實現芯片封裝電源網絡高效精準建模
在其今年發布的2019R3版本中，新增了電源完整性仿真求解器（HFSS-PI solver），可以精準快速的對芯片封裝進行3D全波的電源完整性仿真分析。 本直播將以講解結合實際操作的方式，介紹HFSS的新功能——HFSS-PI求解器 如何對芯片封裝電源進行仿真分析的整體解決方案。
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電源變壓器的實例教程
電源變壓器設計及多場耦合分析
培訓背景
經過數年的發展和完善，開關電源以其體積小、重量輕、效率高等優點，廣泛應用于航空航天設備、計算機及外圍設備、通信設備及控制裝置等電子設備中。在開關電源中，變壓器擔任能量傳遞的重要角色，其設計牽涉電磁、散熱等多方面的要求。隨著近年來開關電源體積越來越小、功率密度越來越高、開關頻率越來越高的發展趨勢，對電源變壓器的電磁場及多物理場耦合分析提出了嚴峻的挑戰
本次培訓主要針對開關電源變壓器的電磁特性設計、散熱設計以及變壓器應用于電源系統中的設計的仿真方法和手段進行相關培訓，提升相關科技工作者的技術水平，普及ANSYS軟件高級功能。因此，ANSYS公司特開辦“基于ANSYS電源變壓器設計及多場耦合分析高級培訓班”。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 變配電運行中，變壓器必不可少，熟悉和掌握變壓器的基本常識是非常有必要的，變壓器的基本知識儲備是每一個電力人必備的技能！
1、什么叫變壓器？
在交流電路中，將電壓升高或降低的設備叫變壓器，變壓器能把任一數值的電壓轉變成頻率相同的我們所需的電壓值，以滿足電能的輸送，分配和使用要求。
例如發電廠發出來的電，電壓等級較低，必須把電壓升高才能輸送到較遠的用電區，用電區又必須通過降壓變成適用的電壓等級，供給動力設備及日常用電設備使用。
2、變壓器是怎樣變換電壓的？
變壓器是根據電磁感應制成的。它由一個用硅鋼片(或矽鋼片)疊成的鐵芯和繞在鐵芯上的兩組線圈構成，鐵芯與線圈間彼此相互絕緣，沒有任何電的聯系。
將變壓器和電源一側連接的線圈叫初級線圈(或叫原邊)，把變壓器和用電設備連接的線圈叫作次級線圈(或副邊)。當將變壓器的初級線圈接到交流電源上時，鐵芯中就會產生變化的磁力線。
由于次級線圈繞在同一鐵芯上，磁力線切割次級線圈，次級線圈上必然產生感應電動勢，使線圈兩端出現電壓。因磁力線是交變的，所以次級線圈的電壓也是交變的。而且頻率與電源頻率完全相同。
經理論證實，變壓器初級線圈與次級線圈電壓比和初級線圈與次級線圈的匝數比值有關，可用下式表示：初級線圈電壓/次級線圈電壓=初級線圈匝數/次級線圈匝數 說明匝數越多，電壓就越高。因此可以看出，次級線圈比初級線圈少，就是降壓變壓器。相反則為升壓變壓器。
3、變壓器設計有哪些類型？
展開 這樣，人站在大地上只接觸變壓器T1二次繞組任一端，沒有生命危險(切不可同時接觸二次繞組3、4端)，若接觸一次繞組的相線端則會觸電。這便是變壓器的隔離作用。
下圖圖二所示可以通俗地說明變壓器的隔離作用，只接觸二次繞組一端時，二次繞組不成回路，所以沒有電流流過人體。
下圖圖三所示是人體同時接觸二次繞組兩端時的示意圖，這時二次繞組通過人體成回路，便有電流流過人體，有觸電危險。
五、電源變壓器的隔離作用
在許多電子電器中使用交流220V作為電源，為了保證設備使用過程中的使用者人身安全，需要將220V交流電源進行隔離，這時使用了電源變壓器。
同時，電源變壓器將220V交電壓降低到適合的電壓，如下圖圖四所示。電路中的T1是具有降壓和隔離作用的電源變壓器。
在故障檢修中，經常需要在通電狀態下接觸電路中的元器件，或電路中的地線。加入電源變壓器之后可以防止觸電的危險。
六、總結
隔離變壓器在交流電源輸入端的特點 :
A.若電網三次諧波和干擾信號比較嚴重，采用隔離變壓器，可以去掉三次諧波和減少干擾信號。
B.采用隔離變壓器可以產生新的中性線，避免由于電網中性線不良造成設備運行不正常。
展開 自耦變壓器只有一組線圈，次級線圈是從初級線圈抽頭出來的，它的電能傳遞，除了有電磁感應傳遞外，還有電的傳送，這種變壓器硅鋼片和銅線數量比一般變壓器要少，常用作調節電壓。
7、調壓器是怎樣調壓的？
調壓器的構造與自耦變壓器相同，只是將鐵芯作成環形線圈就繞在環形鐵芯上。
次級線圈抽頭用一個可以滑動的電刷觸頭，使觸頭沿線圈表面環形滑動，達到平滑的調節電壓作用。
8、變壓器初級線圈與次級線圈的電流關系是怎樣的？
當變壓器帶有負載運行時， 次級線圈電流的變化， 會引起初級線圈電流相應的變化。根據磁勢平衡原理推導出， 初級民次級線圈的電流和線圈匝數成反比， 匝數多的一邊電流就小，匝數少的一邊電流就大。
可用下式表示：初級線圈電流/次級線圈電流=次級線圈匝數/初級線圈匝數。
9，什么是變壓器的電壓變化率？
調壓器的電壓變化率是變壓器的主要性能指標之一。當變壓器向負載供電時，在變壓器的負載端的電壓必然會下降，將下降的電壓值與額定電壓值相比，取百分數即電壓變化率，
10、如何保證變壓器有一個額定的電壓輸出？
電壓太高或過低都會影響變壓器的正常工作和使用壽命，所以必須調壓。
調壓的方法是在初級線圈中引出幾個抽頭，接在分接開頭上，分接開頭通過轉動觸頭來改變線圈的匝數。只要轉動分接開關的位置，即可得到需要的額定電壓值。要注意的是，調壓通常應在切斷變壓器所接的負載后進行。
11、通常用的小型變壓器是怎樣的？應用在哪些場合？
小型變壓器指容量在1千伏安以下的單相變壓器，多半用作電氣設備控制用的電源變壓器，電子設備的電源變壓器及安全照明用的電源變壓器。
12、變壓器在運行中有哪些損失？怎樣減少損失？
展開 9、什么是變壓器的電壓變化率？
調壓器的電壓變化率是變壓器的主要性能指標之一。
當變壓器向負載供電時，在變壓器的負載端的電壓必然會下降，將下降的電壓值與額定電壓值相比，取百分數即電壓變化率，可用公式表示
電壓變化率=［(次級額定電壓-負載端電壓)/次級額定電壓］×100%。通常的電力變壓器，接上額定負載時，電壓變化率為4～6%。
10、如何保證變壓器有一個額定的電壓輸出？
電壓太高或過低都會影響變壓器的正常工作和使用壽命，所以必須調壓。
調壓的方法是在初級線圈中引出幾個抽頭，接在分接開頭上，分接開頭通過轉動觸頭來改變線圈的匝數。只要轉動分接開關的位置，即可得到需要的額定電壓值。
要注意的是，調壓通常應在切斷變壓器所接的負載后進行！
11、通常用的小型變壓器是怎樣的？
小型變壓器指容量在1千伏安以下的單相變壓器，多半用作電氣設備控制用的電源變壓器，電子設備的電源變壓器及安全照明用的電源變壓器。
12、變壓器在運行中有哪些損失？怎樣減少損失？
變壓器運行中的損失包括兩部分：
(1)、是由鐵芯引起的，當線圈通電后，由于磁力線是交變的，引起鐵芯中渦流和磁滯損耗，這種損耗統稱鐵損。
(2)、是線圈自身的電阻引起的，當變壓器初級線圈和次級線圈有電流通過時，就要產生電能損失，這種損失叫銅損。
鐵損與銅損的和就是變壓器損失，這些損失與變壓器容量、電壓和設備利用率有關。
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高效開關模式電源（Switch Mode Power Supply, SMPS）通過?高頻開關器件?（如MOSFET、IGBT）的快速導通與關斷，將輸入電能高效轉換為穩定輸出電壓。其核心在于?脈沖寬度調制（PWM）? 和?儲能濾波技術?，實現高效率（通常85%~95%）、小體積和輕重量。
工作要點：
開關動作?：開關器件在?全開（飽和區）? 和?全關（截止區）? 之間高速切換，功耗極低，僅在瞬態轉換時有損耗
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7/14 | CLLC電源變壓器的飽和及損耗仿真
講師簡介：
劉朝瑜 | Ansys高級應用工程師
主題簡介：在高功率密度 LLC 諧振變換器中，磁集成變壓器與諧振電感的損耗已成為效率與熱設計的關鍵瓶頸。由于繞組結構復雜、并聯電流分配不均以及磁通路徑強耦合，傳統經驗公式難以準確評估實際損耗。
托卡馬克強干擾環境下，聚變電源如何做好電磁兼容設計？
托卡馬克裝置運行過程中會產生強電磁輻射、脈沖干擾等復雜電磁環境，這些電磁干擾會嚴重影響聚變電源的控制信號、功率回路與測量精度，導致電源輸出波動、控制失靈，甚至引發系統故障，因此，電磁兼容設計成為聚變電源研發的核心技術之一，直接決定了電源在聚變場景中的適配性與可靠性。
國內企業針對托卡馬克裝置的強電磁干擾環境
LED交流電源直接驅動器（即AC/DC恒流驅動器）的核心工作原理是將?交流市電轉換為適合LED工作的穩定直流恒流源?，主要涉及將交流電（AC）或直流電（DC）轉換為穩定的直流電（DC），并控制電流和電壓以驅動LED。以確保LED安全、高效、長壽命運行。
主要工作原理：
整流濾波：輸入的交流市電（如220V/50Hz）首先通過?整流橋?轉換為脈動直流電。再經?濾波電容?平滑，形成高壓直流母線
隨著聚變技術的不斷發展，小型化、緊湊型托卡馬克裝置逐步興起，這類裝置具有體積小、成本低、部署靈活等優勢，適用于科研實驗、小型示范等場景，同時也對聚變電源提出了輕量化、集成化的新需求。相較于大型托卡馬克裝置的電源系統，小型化聚變裝置的電源需在更小的體積內實現高功率、高精度輸出，具備集成度高、重量輕、便于安裝等特點。
為適配小型化聚變裝置的需求，國內企業逐步推進聚變電源的輕量化與集成化研發
下一代托卡馬克工程化樣機，將以長脈沖、準連續運行、高約束模式為核心目標，其運行參數、系統復雜度遠超現有實驗裝置，對聚變電源的技術水平提出了更高要求。結合全球聚變技術發展趨勢與國內托卡馬克裝置的研發規劃，下一代聚變電源將呈現四大技術發展方向：更高功率密度、更高智能化、更強協同性、更低全生命周期成本。
針對這些發展方向，國內企業需提前布局核心技術研發：一是高功率密度技術，提升電源的功率密度
隨著我國核聚變研究進入工程化示范階段，聚變堆示范工程的建設成為推動聚變能源商業化的關鍵一步。相較于現有托卡馬克實驗裝置，聚變堆示范工程對聚變電源的需求呈現規模化、標準化、高可靠性的特點，需要大量適配長時連續運行、高功率輸出、智能化運維的聚變電源產品，為聚變電源的規模化應用提供了廣闊機遇。
聚變堆示范工程對聚變電源的規模化需求，推動國內電源企業向標準化、批量生產轉型。企業需優化生產流程
隨著磁約束核聚變研究向高參數、長脈沖、高約束模式發展，聚變裝置對供電系統的要求已遠超常規工業電源。無論是超導磁體勵磁、中性束注入高壓供電，還是等離子體診斷、弧流驅動等環節，都需要電源具備極低紋波、高穩定度、快速動態響應以及在強電磁干擾環境下長期可靠工作的能力。尤其是在脈沖工況下，電源需在毫秒級時間內完成能量精確輸出，任何波動都可能影響等離子體約束狀態。
在國內新一代聚變裝置建設中
聚變電源作為托卡馬克裝置的核心配套裝備，其技術水平直接關系到我國聚變研究的自主可控程度。長期以來，全球高端聚變電源市場被少數國外企業壟斷，核心技術、關鍵器件與定制化服務均存在“卡脖子”風險，不僅推高了國內托卡馬克裝置的建設成本，也限制了我國聚變技術的迭代速度。隨著我國聚變工程化進程加快，聚變電源自主化已成為突破技術壟斷、保障裝置自主可控的核心任務。
國產聚變電源自主化的攻堅之路，離不開技術研發與工程實踐的雙向發力
在磁約束核聚變產業鏈中，裝置總體、超導磁體、真空室、偏濾器、加熱系統、診斷系統與電源系統共同構成核心裝備體系。其中電源系統雖不直接參與等離子體物理機制研究，卻為所有子系統提供能量輸入與精確控制，是決定裝置能否穩定運行、能否達到設計參數的關鍵基礎部件。
聚變電源與常規工業電源差異顯著：它強調高穩定度、低噪聲、快速瞬態響應、強抗干擾能力以及復雜工況下的高可靠性
