隔离变压器技术资料

一．隔离变压器的等效模型
1.有限磁导率——磁阻
如果磁导率不是理想的无穷大，而是有限值。

则磁芯具有一个磁阻，少量的磁化电流会流过磁芯而分流主线圈的电流。

在等效电路中使用一个跟主线圈并行的电感Lm来表示有限磁导率的影响。

如下图：
2.磁芯损耗（铁损）
磁芯损耗包含磁滞损耗和漩涡电流损耗，等效模型中用跟主线圈并行的电阻Rc来表示。

磁滞损耗一般是交流电流流过变压器时，铁心中的磁力线方向和大小会发生变化，使得铁心内部分子相互摩擦，放出热能。

穿过铁心的磁力线，都会在与磁力线垂直的平面上产生感应电流，这个电流会形成闭环，成漩涡状。

涡流会使铁心发热，消耗电能。

一般可以选择高的电阻率系数的材料来做磁芯（如铁素体），或者采用阻碍漩涡电流产生的结构（如使用层压的铁心结构）
3.线圈阻抗（铜损）
一般组成线圈的导体都有一定的阻抗，等效模型使用Rp、Rs来表示。

它主要受线圈的导体的直径和圈数影响。

（一般线圈电阻发热，将电能转换成热能损耗掉）
4.泄露磁通
在实际的线圈中，并不是所有的磁通能够对两个线圈起到耦合作用，这些没有起到耦合作用的磁通叫着泄露磁通。

等效电路使用一个串行电感来表示，故也称为泄露电感）
影响泄露磁通的有绕线圈的技术和磁芯的几何结构
5.分布式电容
由于线圈和磁芯之间的耦合作用以及相邻匝之间的耦合作用，在变压器的线圈上存在一些寄生电容。

等效模型使用Cdp、Cds来表示。

主要受线圈的几何结构和磁芯的介电常数影响。

6.线圈间电容
主线圈和次级线圈之间存在一个耦合电容，用Cww来表示，它受线圈的几何形状和磁芯的介电常数影响。

它也是共模信号在主次级线圈间耦合的主要通路。

7.隔离变压器的等效模型
下图是Pulse H5007用等效模型建模的pspice模型：
二．隔离变压器的工作原理
1.隔离变压器的工作原理
在主线圈施加交流电压V1，产生电流I1通过主线圈，通电线圈产生磁通量Φ。

根据法拉第电磁感应定理：dt
d φ
ξN −=，主线圈产生的磁通量会在主级线圈和次级线圈中产生感应电压1ξ和2ξ。

得到：dt
d 1
1φξN −=，dt d 22φξN −=， 当忽略内阻的降压时，可以得出：
n
1
2121==N N V V 差模信号
当差分信号穿过隔离变压器主线圈时，能够在线圈上形成电流，完成隔离变压器的功能。

共模信号
当共模信号经过隔离变压器时，由于线圈两端的电压极性相同，不会形成电流。

故不会将共模信号传递至次级线圈。

但是线圈间的耦合电容Cww为共模信号的传递提供了通路：
隔离变压器的共模信号抑制
为了防止主级线圈上的共模信号传递至次级线圈，在主级线圈中添加中心抽头为共模信号的泄放提供通路：
2.共模抑制器的工作原理
当差分信号通过共模抑制器时，上面线圈上产生的磁通和下面线圈产生的磁通相互抵消，磁场效应消除，为差分信号提供了一条无阻抗通路。

当共模信号通过共模抑制器时，上面线圈上产生的磁通和下面线圈产生的磁通方向相同，磁场效应加强，根据楞次定理，共模信号将会遇到一个高阻抗的通路。

在10M/100MTX
中共模抑制器一般会提供2K到3K欧姆的共模阻抗：
3.自藕器的工作原理
当差分信号经过自藕器时，上下两个线圈的磁通是相加，对差分信号是呈高阻抗。

当共模信号经过自藕器时，上下两个线圈的磁通相互抵消，为共模信号到地提供了一个低阻抗的泄放通路。

三、隔离变压器参数定义
隔离变压器的性能指标如下：
1.插入损耗（Insertion Loss）
插入损耗表示穿过隔离变压器之后的输出电压（V out）跟输入电压（Vin）之比（用dB表示）
原理图中间的device表示隔离变压器。