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脉冲变压器磁芯测试系统研发

作　者: 孙锋
导　师: 徐平原；徐军明
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 脉冲变压器磁芯 磁滞回线 交流程控励磁电源 数据采集 数据传输 LabVIEW
分类号: TM417
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


作为开关电源重要组成部分的脉冲变压器磁芯,其性能的优劣与开关电源的性能密切相关。与电参数测量相比,磁参数测量要复杂的多。由于生产工艺所限,目前市场上可得到的脉冲变压器磁芯性能一致性很难得到保证。困惑开关电源生产企业的磁芯一致性问题还未得到很好地解决,能够满足开关电源生产企业对磁芯筛选需求的脉冲变压器磁芯测试仪还不多见。本论文工作设计了一款能够测量脉冲变压器磁芯参数的磁性能测量系统,可用于企业对磁芯产品的筛选。论文分析了国内外动态磁性测量仪器的现状和发展趋势,从动态磁性测量的基本原理出发,阐述了脉冲变压器磁芯测试系统的设计方法。系统由交流程控励磁电源、数据采集电路、数据传输电路和上位机软件组成。交流程控励磁电源由可调信号源和高频功率放大器组成,功能是使磁芯达到饱和,其中:可调信号源采用AD9851 DDS芯片和AD8400数字电位器组成,高频功率放大器采用2SA1930/2SC5171高频中功率对管和2SA1943/2SC5200高频大功率对管组成;数据采集电路由FPGA和TLC5540高速A/D转换器组成,实现对H路和B路信号的采样及对采样数据的存储;数据传输电路由FPGA和USB微处理器组成,完成把采集到的数据传输到PC机的缓冲区;上位机软件采用LabVIEW编程,实现对采集到的数据进行处理,并通过USB微处理器输出控制信号用以控制交流程控励磁电源。根据企业对开关电源使用频率的要求,所设定的系统测试频率范围为10kHz-200kHz,输出的励磁电流范围为0.05A～4A,能够单匝测量磁芯参数,可以满足一般灯具用开关电源磁芯测试要求;系统采用数值积分代替传统的硬件积分,简化了电路,避免了硬件积分相移难以控制的缺点。所设计的系统能够快速、准确地测量出磁芯的最大磁感应强度B_m,最大磁场强度H_m,剩余磁感应强度B_r,矫顽力H_c,幅值磁导率μ_α和矩形比B_r/ B_m等磁芯参数,能够在PC机上绘制出磁滞回线。论文给出了测试过程中遇到的问题及其解决方法。系统对标准的MnZn铁氧体磁芯进行实际测试,并将测试数据与日本岩崎通讯株式会社的SY8232B-H回线测试仪的测试结果进行比对,结果表明该系统达到了预期的设计目标。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 课题研究的背景  10
  1.2 课题研究的目的和意义  10-11
  1.3 国内外的研究现状和发展趋势  11-12
  1.4 本课题主要完成工作  12-14
第2章 动态磁性能测试基本理论  14-21
  2.1 动态磁性测量的特点  14
  2.2 软磁铁氧体材料的动态磁参数  14-15
  2.3 软磁材料的动态磁性能测量方法  15-19
    2.3.1 示波器法  15-16
    2.3.2 铁磁仪法  16-17
    2.3.3 采样法  17-19
    2.3.4 自动测试系统  19
  2.4 动态磁性能测试中的注意事项  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第3章 脉冲变压器磁芯测试系统的设计方案  21-23
  3.1 测试系统的测量原理  21-22
  3.2 测试系统的组成  22
  3.3 本章小结  22-23
第4章 系统硬件设计  23-50
  4.1 交流程控励磁电源  23-33
    4.1.1 正弦信号源  23-28
    4.1.2 高频功率放大电路  28-33
  4.2 信号处理电路  33-34
  4.3 数据采集和传输电路  34-48
    4.3.1 数据采集电路  35-40
    4.3.2 数据传输电路  40-48
  4.4 硬件电路的实物图  48-49
  4.5 本章小结  49-50
第5章 系统软件设计  50-67
  5.1 下位机软件设计  50-60
    5.1.1 FPGA 功能模块的设计  50-58
    5.1.2 EZ-USB FX2 固件的设计  58-60
  5.2 上位机软件设计  60-65
    5.2.1 前面板设计  61
    5.2.2 程序框图设计  61-65
  5.3 本章小结  65-67
第6章 测试过程及结果分析  67-76
  6.1 测量前的准备工作  67
  6.2 测量中出现的问题及解决方法  67-72
    6.2.1 采样频率对测试的影响  68
    6.2.2 数值积分对测试的影响  68-71
    6.2.3 相位误差对测试的影响  71-72
  6.3 测量结果分析  72-73
  6.4 影响测量结果的因素分析  73-76
第7章 总结与展望  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-80
附录  80

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 电力变压器 > 脉冲变压器
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