在大多數(shù)變壓器生產(chǎn)廠,為了使變壓器針腳焊錫后光滑,可靠,往往會先在焊錫前在針腳上浸助焊劑。但很少生產(chǎn)廠家會評估助焊劑是否會影響變壓器的性能。于是我們看到有些生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)時出現(xiàn)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法找到原因,于是認(rèn)為客戶要求的公差太窄,是設(shè)計問題,但客戶認(rèn)為公差足夠大,且放寬公差會影響產(chǎn)品性能而不接受更改,這樣導(dǎo)致此產(chǎn)品無法 繼續(xù)生產(chǎn)。實(shí)際上此類問題的產(chǎn)生根據(jù)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個實(shí)驗(yàn):先繞1個變壓器線圈,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(yàn))然后用安捷倫的4292A掃描1kHz~200kHz的電感;然后點(diǎn)幾滴助焊劑入線圈,再掃描電感(見下圖)。
線圈里無助焊劑時變壓器的電感(測試條件:1~1200kHz)
(圖中scale: 50Uh/div)
線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無法完全顯示整個曲線)
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(shù)據(jù)得知,假如客戶要求用1kHz測試,不管線圈里有無助焊劑,浸錫后電感變化小;但如果客戶要求用 150kHz或更高頻率(有的客戶要求測試頻率高是困為實(shí)際電路的工作頻率較高) 測試,線圈里有助焊劑的電感明顯升高;而浸錫時每個線圈進(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(dǎo)致裝配時有的產(chǎn)品能滿足電感,有的電感高,電感差異很大,無法找到電感上升的規(guī)律。
通過在更高的頻率(如200kHz~500kHz)下的測試, 也發(fā)現(xiàn)對進(jìn)入線圈內(nèi)的助焊劑對變壓器電感的影響非常大。
案例:客戶設(shè)計好EFD25變壓器,初級繞102圈,電感要求2.5mH±5%(測試條件:150kHz 50mv )。但某變壓器制造廠生產(chǎn)了幾批,但都發(fā)現(xiàn)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(如繞線拉力,機(jī)器設(shè)備,裝配等) 也沒有發(fā)現(xiàn)不良,理論上應(yīng)該電感不應(yīng)該有問題。經(jīng)過許多天觀察分析, 最后技術(shù)人員才發(fā)現(xiàn)是線包里進(jìn)入太多的助焊劑導(dǎo)致部分變壓器電感太高。通過相關(guān)措施控制助焊劑后再試產(chǎn)一批,發(fā)現(xiàn)一次電感合格率達(dá)到99%以上。
通過上述實(shí)驗(yàn)和案例,表明進(jìn)入線圈內(nèi)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(shè)同1個繞組線圈起線當(dāng)作1個電極,結(jié)束線當(dāng)作另1個電極,且相對應(yīng)的電場近似均勻分布,即近似平板電容器的電場,則以下公式是成立的:C=ε*S/4πkd
其中:
C:電容E:介電常數(shù)
π:圓周率
K:靜電常數(shù)
s :板面積
d :平行板距離
根據(jù)上述公式得出C∝e (如果其它參數(shù)不變的話)。 當(dāng)變壓器線圈里加入助焊劑,則意味著增大介電常數(shù)e,電容C 也會增加,但在高頻下,電容C增加非常明顯。
案例:某變壓器廠正在試產(chǎn)一批EF20 變壓器時,但發(fā)現(xiàn)部分產(chǎn)品的電容(Cp(1-5))(同1個繞組兩端的電容)
超出范圍,不良率較高。客戶要求:Cp(1-5): 80pF ± 50%@1MHz, 50mV。起初檢查工藝,材料, 機(jī)器設(shè)備狀態(tài)沒有發(fā)現(xiàn)問題。最后才發(fā)現(xiàn)是線圈里進(jìn)入太多的助焊劑導(dǎo)致電容超出范圍。
通過上述公式和案例分析, 表明進(jìn)入線圈內(nèi)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
既然助焊劑會導(dǎo)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)入變壓器的線圈的可能。以下是建議的措施:
1)尋找低質(zhì)電常數(shù)的助焊劑。
2)設(shè)法降低助焊劑進(jìn)入變壓器的線圈的可能機(jī)會(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控制過多的助焊劑流入針腳或線包;使用自動化 機(jī)器控時浸助焊劑的深度等)
3)一且助焊劑進(jìn)入變壓器線圈里,可以將變壓器放入 100℃或120℃烤箱里的烘烤來清除大部助焊劑(國高溫下助焊劑易揮發(fā))
進(jìn)入線圈內(nèi)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)入變壓器的線圈來降低生產(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(引起帶個頻率段電容曲線有變化) 也可能有影響,在此就習(xí)唯一一論述。