高频变压器参数测试目的  高频变压器参数测试目的 ​  

    随着电子技术的飞速发展，对越来越多的电子产品提出了减小体积和改善效率的要求。提高电子电路的工作频率是满足此要求的zui便捷的方法，由于使用铁氧体磁芯制作的变压器可以工作于较高的频率，且随着磁性材料工艺的发展这一趋势仍在继续，因此，设计用在更高频率工作的铁氧体磁芯变压器的使用比例越来越大。变压器制造厂家必须满足这一要求，使所设计的变压器能以较小的体积工作于更高的频率。本文介绍了方便、准确和快捷地对该类变压器进行各种参数测试的方法。

本文所讨论的问题广泛适用于多种应用高频变压器领域，例如：开关电源（Switched Power Supplies）、电子整流器（Lighting Ballasts）、逆变驱动器（Inverter Driver）、音频设备(Audio Equipment)及通讯设备(ecommunication Equipment)等等。为了获得产品设计阶段所给定的性能要求，需要对每一个变压器所涉及的参数进行详细的测试，而在传统测试中需使用多种设备进行繁琐的测试过程方能进行一次完整的测试，这对需要速度和效率的现代生产来说是*不能适应的。
本文讨论了用于描述铁氧体变压器完整的参数测试方法。
 
电子变压器参数组成：
图1（A）表示一个zui简单的双绕组变压器，然而这一zui简单的电子变压器包含了极其复杂的参数组成，如图1（B）所示为一实际变压器各参数成分组成的等效电路。


从图1（B）可以看出，即使zui简单的变压器也包含有极为复杂电阻和电抗元件。其中：
Rps：表示初级绕组的引线电阻（铜阻），以串联方式存在于初级绕组；
Rss：表示次级绕组的引线电阻（铜阻），以串联方式存在于次级绕组；
Rcl：表示磁芯存在的磁芯损耗和变压器骨架、引出线等的绝缘电阻的综合，以并联方式存在于初级绕组。
Lk：漏电感，是主绕组电感磁通量中未耦合至次级部分磁通量所构成的电感；
Ciw：初、次级绕组间存在的的分布电容；
Cin：同绕组两端呈现得分布电容；见是由于绕组内相互靠近的导线产生的静电耦合所引起的。
Ls：初级中耦合至次级磁通量构成的电感；
Lp：次级电感；
Np：Ns：初、次级绕线圈数比。
变压器的性能、质量涉及有关材料、制造工艺等多个方面，如漆包线、骨架、绕线方式、引出线方式、磁芯材料、磁芯气隙、焊接材料、灌封材料等。
为了保证变压器是由合适的材料、正确的工艺方法所制造的，有必要对该变压器的各种参数进行全面的测试，以证实所使用的材料和制造工艺满足该变压器设计指标所提出的要求。
理论上说，变压器是电感器的一种zui终产品，因此变压器测量基本采用与电感器测量同样的技术。以下说明变压器关键参数的性质及大致的测量方法。
参数测试
 
Pin Short：引脚短路

测量目的：保证变压器正确地固定于骨架上和绕线端子具有良好的完整性。可对变压器任意两引脚间进行该项测试。
测量项目：直流电阻DCR
测量范围：10Ω--100MΩ
 
变压器测试时推荐首先执行这一测试项目，操作人员可在主要参数测试执行前便判断出是否存在引脚连接缺陷，避免不正确的变压器混入批次测量，且节省了时间。
Rps、Rss：初、次级引线电阻
测量目的：保证每一绕组使用正确的漆包线规格。
测量项目：直流电阻DCR
测量范围：1mΩ--100MΩ
 
对所有绕组进行单独测试，防止任何绕组由于漆包线规格不足使其不能承受足够的电流。
Lp、Ls：初、次级串联电感
测量目的：确保使用了正确的磁性材料及绕组圈数的正确性
测量项目：串联电感量Ls
测量范围：10nH—100kH
信号电平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz，
直流偏置：0—100mA/0—1A
 
不同的磁性材料、机械尺寸呈现出不同的磁导率。因此，当绕线圈数一定时，磁导率不同电感量也不同。，在绕线圈数一定的情况下，电感量提供了评估磁性材料的测量能力，使磁性材料在未饱和的情况下能保持所需的磁通量。
另外，电感量的测试可在不加直流偏置和加直流偏置两种条件下进行。加直流偏置用于检验磁芯的磁饱和特性或实际工作条件下磁芯特性。
ACR：交流等效电阻
测量目的：检查使用正确的磁性材料、绕组圈数及漆包线规格
测量项目：交流串联电阻Rs
测量范围：10µH—100MΩ
信号电平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz，
 
交流电阻ACR反映了铜线电阻Rs加上磁滞损耗及涡流损耗产生的等效电阻Rcl。
Q：品质因素
测量目的：保证磁性材料及其装配过程的准确性
测量项目：品质因数Q
测量范围：0.0001—10000
信号电平：5mV—2V @20Hz—300kHz
 
品质因素表示了电感器的效率，其含义为该电感器存储能量与消耗能量之比。准确的说由于绕组分布电容的存在，，可以看出当变压器的电感成分比电阻和电容成分大得多是就会有较高的Q值。
θ：阻抗相位角
测量目的：保证磁性材料、绕线电阻、圈数以及绕组间电容等的组合满足设计技术指标。
测量项目：阻抗相位角
测量范围：-180--+180º DEG

-3.14159--+3.14159 RAD
信号电平：5mV—2V @20Hz—300kHz
 
对于变压器的应用来说，变压器工作于很宽的频率范围，例如：音频变压器，设计者或生产部门必须测量阻抗的相位角。阻抗是一矢量，由实数部分（电阻R）和虚数部分（感抗或容抗，统称为电抗X）组成，Z=R+jX。当对一实际电感器施加的信号频率增加时，阻抗也将增加，由于电感器中分布电容的存在，电抗将不会线性增加，相位角将逐渐下降直至0º（自谐振点），在此谐振点，阻抗相位角为0º，阻抗值zui大。
Lk：漏电感
测量目的：保证绕组处于骨架上正确的位置以及磁性材料设计的空气气隙大小的正确性。
测量项目：串联电感Ls
测量范围：10nH—100kH
信号电平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz，
漏感是初级主绕组电感磁通的一部分，但这部分磁通量未耦合至次级绕组。为了使电路在正确的状态下工作，变压器也许需要一定的漏感或保持一很低的值，设计时就需要给出一特定的漏感值。漏感测量时需要将变压器次级绕组断路，但在生产时经常会出现一些问题，次级短路效果的好坏及次级铜阻值会影响漏感测量的准确性。
Ciw：初、次级绕组间电容
测量目的：保证绕组间具有准确的绝缘厚度、绝缘材料
测量范围：100fFnH—10F
信号电平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz
 
变压器出现的电容（分布电容）是由于初级绕组与次级绕组间或次级与次级间绕组间相互靠近的导线产生的静电耦合所引起的。
TR：圈数比
测量目的：保证每个绕组的圈数满足技术指标的要求。
测量项目：圈数比（匝比）
测量范围：100 – 100:1
信号电平:
5mV—2V
@20Hz—300kHz
 
测量圈数比是为了确认初级绕组和次级绕组圈数的正确性，从而当变压器使用时，次级能获得所需的电压。从理论上所，电压比与圈数比应是*一致的，然而，从图1中所示，由于不同的变压器损耗的存在将会导致电压比与绕组实际圈数比的不一致，切记。
圈数比有不同的测量方法，包括电压比或电感量比。以电感量比来计算圈数比能克服了磁芯损耗和漏感所带来的误差。
Phase：绕线方向

测量目的：保证每个绕组绕线方向的正确性，即同名端位置是否符合要求。
测量项目：圈数比（匝比）
测量范围：+/-
信号电平:
1V
@20Hz—300kHz
测量圈数比是为了确认初级绕组和次级绕组绕线方向的正确性。使得变压器次级输出电压的相位符合设计要求。
SUGE：高压浪涌测试（需使用UC5800系列进行测试）

测量目的：保证生产过程中绕线用铜线的绝缘材料（通常为漆包线）未被损伤。漆层的损坏将导致匝间短路，同时也能检测出绝缘层的绝缘强度是否满足设计要求。

测量项目：面积、面积差等

脉冲信号电平：500V—5000V

使用很细的导线绕制高圈数的变压器容易产生绝缘损坏的问题。生产过程中绝缘材料的损坏是很难避免的，而且绝缘材料可能并未**短路。在圈数测试时由于是进行的低压测试，损坏部分未被击穿（短路），因此低压测试就不能将此故障检测出。然而，zui终制造的变压器可能工作于较高的电压情况，损坏点将会产生电弧、打火等现象，或者短时间正常使用后由于热效应可能会产生导线短路。

测试时，通过将一个充电的电容器连接至变压器绕组，绕组上将会产生一个脉冲电压，通过测量衰减振荡的面积，就有可能确认该绕组内是否存在损坏现象。

通过计算曲线的电压时间积，可以提供了一个量的概念，由此来确认元件的好坏。通过使用一个脉冲电压技术来检测是否存在匝间短路，避免了用户通过理解复杂的波形来了解潜在的固有故障。

有关高压浪涌测试参见《线圈元件的脉冲测试技术》
IR：绝缘电阻（LK7122）

测量目的：保证绕组的绝缘性以满足所需的技术指标。
 
HV AC：交流AC高压安全测试（LK7110）

测量目的：保证绕组使用了正确的材料和绕组位于正确的位置并提供所需的安全隔离等级。

所有提供交流电源系统隔离的变压器都必须进行测试，以证实它们能具有承受安全测试电压而不损坏的能力。
结论
为*确保变压器使用了正确的材料和生产工艺，变压器测试系统必须能提供测试变压器所包含各种元件成分的全面测试能力，这将保证每一个被测变压器满足技术指标的要求。分散的单独测试是非常烦琐和困难的，且极浪费时间。

UC3259XB+变压器综合测试仪

 

简单介绍

■UC3259XB+是一款用于对各种电子变压器件进行检验的多功能变压器测试系统,采用当前zui流行的5寸彩色LCD显示器，使用户能更直观，更舒服的读出测试结果,它是一种高速度、高精度、高性能的变压器测试系统，可满足生产线质量保证、进货检验及实验室测量要求。

性能特点

■  自动触发测试 ■  正反测试功能 ■  5英寸彩色LCD显示器 ■  U盘直接保存测试结果，更人性方便 ■  20Hz—200kHz测试频率, 分辨率10 mHz ■  0.05%的基本测量准确度，测试速度快(75次/秒) ■  测试电压或电流的自动电平控制ALC功能  ■  30 Ω, 100 Ω, 10 /100, 10 /CC四种不同信号源输出阻抗 ■  内建比较器, 10档分选及档计数功能 ■  内部100组设定文件保存或调用，U盘500组测试文件保存或调用 ■  可通过USB HOST来实现仪器软件版本的升级和更新 ■  U盘可支持格式FAT16, FAT32文件系统 ■  标配RS232C、HANDLER、USB HOST、耳机接口，可选GPIB、LAN接口 UC3259XB 【蓝屏】无自动触发      UC3259XB+【彩屏】

技术参数

产品型号 UC3259XB+ 20Pin变压器扫描测试系统｛升级版｝ 测量准确度 LCRZ 0.05% DCR、圈数比 0.1% 校准条件 预热时间：≥ 30分钟； 环境温度：23±5°C 信号电压：0.3Vrms - 1Vrms 清“0”：OPEN、SHORT后； 测试电缆长度：0 m 测试信号频率 UC3259XB 50HZ-200KHZ zui小分辨率0.5mHZ, 准确度：0.01% 信号源输出阻抗 10Ω、30Ω、100Ω可选， ±2% @1kHz AC测试电平 正常 5mV-10Vrms UC3259XB+变压器综合测试仪可加偏流 UC6802A：100mA直流偏置电流源 UC6802B：0-1A    直流偏置电流源 50μA-100mArms 恒定电平 10mV-5Vrms 100μA-50mArms 变压器测试参数 圈数比, 圈数, 相位, 电感, 电容, 漏感, 品质因数, 交流电阻, 直流电阻, 平衡, 引脚短路; Turn Ratio, Turns, Phase, L, C, Lk, Q, ACR, DCR, Balance, Pin Short LCR数字电桥测试参数 Z|, |Y|, C, L, X, B, R, G, D, Q, θ, DCR, Turn-Ratio, Phase, Lk DCR显示范围 0.00001 Ω－999.999 MΩ 圈数比显示范围 1:0.001-1000:1 LCR参数显示范围 |Z|, R, X 0.00001Ω — 99.9999MΩ |Y|, G, B 0.00001μs — 99.9999s C 0.00001pF — 9.99999F L 0.00001μH — 99.9999kH D 0.00001 — 9.99999 Q 0.00001 — 99999.9 θ(DEG) -179.999º — 179.999º θ(RAD) -3.14159 — 3.14159 Δ% -999.999% — 999.999% 测量速度(≥10 kHz) 快速: 60次/秒（13ms）,中速:11次/秒（90 ms）慢速：2.7次/秒（370 ms）   比3259速快3倍，比3250开5倍，精度高10倍，标配自动测试机端口及正反向测试，可代替国内外任何一家变压器综合测试仪甚至超越。 等效电路 串联, 并联 量程方式 自动, 保持 触发方式 内部, 手动, 外部, 总线 平均次数 1－255 校准功能 开路, 短路, 负载    UC3259XA+变压器综合测试仪   简单介绍 ■UC3259XA+变压器综合测试系统采用当前zui流行的7寸800x480彩色TFT LCD显示器,使用户能更直观,更舒服的读出测试结果,它是一种高速度、高精度、高性能的变压器测试系统,可满足生产线质量保证、进货检验及实验室测量要求。 性能特点 ■ 自动触发测试 ■ 正反测试功能 ■  7英寸彩色LCD显示器 ■  7英寸16: 9 TFT LCD显示器，分辨率800×480 RGB ■  可选配或后加装0-1A直流偏置电流源 ■  一页显示所有测试结果，无需翻页 ■  U盘直接保存测试结果，更人性方便 ■  0.05%的基本测量准确度，增加超快速测试模式(150次/秒) ■  测试电压或电流的自动电平控制ALC功能   ■  30 Ω, 100 Ω, 10 /100, 10 /CC四种不同信号源输出阻抗 ■  内建比较器, 10档分选及档计数功能 ■  内部100组设定文件保存或调用，U盘无限扩展测试文件保存或调用  ■  可选±10V（±100mA）及1 A内部直流偏置源 ■  可通过USB HOST来实现仪器软件版本的升级和更新 ■  U盘可支持格式FAT16, FAT32文件系统 ■  标配RS232C、HANDLER、USB HOST，可选GPIB、LAN接口 技术参数 测试频率 UC3259XA+   20 Hz－200 kHz，10mHz分辨率 变压器测试参数 圈数比, 圈数, 相位, 电感, 电容, 漏感, 品质因数, 交流电阻, 直流电阻, 平衡, 引脚短路; LED测试 基本测量准确度 LCRZ 0.05% DCR、圈数比 0.1％ 等效电路 串联, 并联 数学功能 值偏差, 百分比偏差 量程方式 自动, 保持, 手动选择 触发方式 内部, 手动, 外部, 总线 测量速度（≥1kHz） 超快速:150次/秒,快速: 90次/秒, 中速: 12次/秒, 慢速: 3次/秒 比3259速快3倍，比3250开5倍，精度高10倍，标配自动测试机端口及正反向测试，可代替国内外任何一家变压器综合测试仪甚至超越。 平均次数 1—255 延时时间 0—60s, 以1ms步进 校准功能 开路/ 短路/ 负载 测试端配置 五端 显示方式 直读，Δ，Δ%，V/I（被测电压/电流监视） 测试信号 输出阻抗 30 Ω, 100 Ω, 10 /100, 10 /CC可选择 测试信号电平 正常：5 mV－2 V    准确度：10%，1 mV步进 恒电平：10 mV－1 V   准确度：5%，1 mV步进 直流偏置源 内部 0V，1.5V，2V，准确度：1% 选配 UC6802A：±10V（±100mA）直流偏置电流 UC6802B：0-1A直流偏置电流源 显示范围 |Z|, R, X 0.01mΩ — 99.9999 MΩ DCR 0.01 mΩ — 99.9999 MΩ 圈数比显示范围 1:0.001-1000:1 |Y|, G, B 0.00001µS — 99.9999 S C 0.00001 pF — 9.9999 F L 0.00001 µH — 9999.99 H D 0.00001 — 9.9999 Q 0.00001 — 9999.9 θ (DEG) -179.999º — 179.999  θ (RAD) -3.14159 — 3.14159 其他 存储器 100组内部存储，U盘500组。 接口 标配RS232C、HANDLER、USB HOST、可选GPIB、LAN接口    UC5815脉冲式线圈匝间测试仪   简单介绍 ■UC58系列脉冲式线圈测试仪采用当前zui流行的7寸800x480彩色TFT LCD显示器，同时仪器还采用了主流的高性能32位处理器和高速FPGA；UC5815提供100Msps的采样率以及6.5kBytes的采样存储深度，使测试更加，同时该系列仪器还采用了高稳定性的高压电源和可控硅模块控制的高压开关器件，从而大大提高了该产品测试的性、稳定性和可靠性。该系列仪器提供了当前流行的所有接口功能，可方便的与PC进行数据通讯和远程控制以及图形的实时保存。 性能特点 性能特点 ■  100Msps波形采样率，6.5kBytes存储深度 ■  7英寸65k色16: 9 TFT 显示器，分辨率800×480 ■  四种波形比较判定：面积、面积差、电晕和相位差 ■  的测试重复性，确保测试结果的稳定一致 ■  波形的水平拉伸与移动及幅度的缩放满足您的观察 ■  强大的电晕提取功能，及早发现产品潜在的绝缘不良问题 ■  仪器参数修改后自动保存功能，开机文件自动加载 ■  标准自动采集功能，帮您自动选择合适的采样率, ■  破坏性测试为您选择合适的测试电压 ■  消磁脉冲的施加，保证测试波形的一致 ■  标准样本平均功能，可进行多达32次的标准波形平均处理 ■  可通过USB HOST来实现仪器固件版本的升级更新 ■  U盘可支持格式FAT16, FAT32文件系统，通过仪器面板上 ■   快捷键可以快速的保存当前的屏幕图像或波形数据 ■  标配RS232C、HANDLER、USB HOST，USB Device可选GPIB、LAN接口 技术参数 仪器型号 UC5815 UC5813 脉冲电压 100V~5000 V以10V为步进, 电压准确度为±5%+15V 100V~3000 V以10V为步进, 电压准确度为±5%+15V 采样率 100Msps 测试速度 12次/秒 脉冲能量 zui大0.09焦耳 电感测试范围 ≥10μH 施加脉冲数 测试脉冲zui多32次，消磁脉冲zui多16次 输入阻抗 10MΩ 波形采集 采样率为100Msps的10级可调 采样分辨率: 8 Bits 波形存储深度:6500 Bytes 样本平均:1-32 显示屏 7寸65k色800*480点TFT显示屏 波形显示范围650x256，支持x2,x3倍放大 判定方法 面积、面积差、电晕、相位差 波形参数测量 电压、频率、时间 测试重复精度 ±1% 触发方式 手动触发、外部触发、总线触发、内部触发 判别输出 OK/NG屏幕显示LED灯指示 蜂鸣器报警 测量统计 具有测量结果的统计功能 存储器 内部 存储300组波形数据及仪器参数设置 外部 存储600组波形数据及仪器参数设置 接口 标配RS232C、HANDLER、USB HOST，USB Device，可选GPIB、LAN接口  LK71系列程控耐压绝缘测试仪   性能特点 ■特色0.10-12.00mA 漏电流测试范围 ■满足IEC60335、GB4706.1-2005等国内外安规标准测试符合JJG795-2004、JJG690-2003安规计量检定规程要求 ■ 电压按时间梯度上升，寻找分析击穿点 ■ 电流上下限设定 ■ 前面板软件校正 ■ LCD液晶显示、菜单引导操作 ■ 具有电弧侦测功能（1-9级） ■ 键盘锁定功能 ■ 5组测量记忆模式 ■ 测试时间、电压、电流、电阻同时显示 ■ 标配PLC接口，选配RS232接口 备注：LK71-系列主机+扫描盒+程序即可完成多通道耐压绝缘测试仪型号为LK7110S LK7122S 4路和8路 性能特点 型号 LK7110  LK7112 LK7120 LK7122 输出电压 0～5kV (AC) ±（2%+5V) 0～5kV (AC)    ±（2%+5V) 0～6kV (DC)    ±（2%+5V) 交流电流上限 0.10～12.00mA     ±（2%+2Counts) 0.10～12.00mA   ±2% 交流电流下限 0.00～12.00mA     ±（2%+2Counts) 0.00～12.00mA   ±2% 直流电流上限 LK7110+LK7112 无直流功能 0.10～5.00mA     ±2% 直流电流下限 LK7110+LK7112 无直流功能 0.00～5.00mA     ±2% 绝缘测试电压 LK7112+LK7122带绝缘测试 100～1000V ±（2%+5V) 100～1000V ±（2%+5V) 绝缘电阻 仅7112、7212、7122、7222、有此项功能 范围：（1-1000）MΩ 准确度：±（2%±2Counts) Voltage≥500V DC ±（5%±2Counts) Voltage＜500V DC 范围：（1000-9999）MΩ 准确度：±（5%±2Counts) Voltage≥500V DC ±（10%±2Counts) Voltage＜500V DC 液晶显示器 16×2行　背光式液晶显示器 测试时间 0.1～999.9s ±（2%+0.05sec) 遥控装置 Input:Test,Reset Output:Pass,Fail,Test-in-Proess 测试报警 蜂鸣器、指示灯 校正方式 软体校正 记忆装置 可记忆电压、电流、电阻、时间等设定值 温度/湿度 0оC～40оC≤75%RH 尺寸/重量 W×H×D:280mm×100mm×370mm /　10kg 标准附件 LK26002A