有关回扫中山s11变压器热应力的探讨

　　可靠性指标是衡量电子产品质量的重要指标之一，如果产品不可靠，即使其性能再好，功能再多也无法充分发挥作用。为了使产品有较高的质量并兼顾尽可能低的生产费用，必须预先进行新产品可靠性预测、分配和设计。回扫中山s11变压器简称FBT（ Flgback transformer） ，它主要用于家电及电气设备装置，其作用是产生阳极高压，故FBT的可靠性直接影响整机及设备的可靠性与稳定性。FBT的可靠性在很大程度上取决于其在运行工作环境中的失效率，该失效率又与承受的电应力（包括电压、电流或功率负荷大小）和热应力（包括环境温度和实际温升）密切相关。

　　图1热稳定性原理任何电子产品都可以看成是由一个发热源及其周围的传热介质两部分组成。一般发热元件所消耗功率w随其本身的温度升高而增加，如图1中曲线w所示，而其产生的热量又是依靠它周围介质的温差而传出去的。介质的散热特性可用其热阻来表示式中T为发热元件本身的温度， T为介质的环境温度，w′为介质在温差T　T情况下单位时间所能散发出去的热量。根据式（ 1） ，发热散热系统可用一个电路来对应，如图2所江苏溪河海中山s11变压器示，其中T T、功耗和分别与电压、电流源的电流和电阻一一对应。

　　分析图1，若两曲线相交，其交点的功率w既是发热元件产生的热量，也是散热介质在温差T　T情况下能散出去的热量′，因而系统达到了热平衡，显然平衡温度T决定于两曲线特性及环境温度T 0.若两曲线不相交，则发热元件产生的热量大于散热介质能散出去的热量，即这时该系统不能达到热平衡，温度将无限上升，直至该系统热击穿而不能工作。造成两线不相交的因素如下： a）发热元件的发热量随其温度升高而增加得较快，即图1中较大。b）散热介质R较大，即较小。c）环境温度T较高，即图1中的w′T曲线向右平移。从以上分析可知，应从发热散热两方面去考虑热失效效应。传递热量的方式有三种，即传导、辐射、对流。由传导传递热量时，其热阻K′为热导率，L为导热路径长度， A为材料截面积，传递热量Q∝ΔT ，ΔT为发热体内部垂直于导热方向的两平面的温差，由此我们设计FBT时尽可能减小形状系数L /A以减小热阻，增加传递的热量由辐射散热时，热可以转化为电磁波以热射线的形式向外辐射，辐射热量式中T分别为高低温物体绝对温度 e为辐射系数 f为视野系数 A′为高温物体表面面积， K为玻尔兹曼常数。当发热源处于无限空间状态时f = 1， T即为空间温度，e随发热体表面粗糙度及颜色深度的增加而增大。从式（ 3）知由辐射传递的热量与温度T的关系是非线性的。故设计FBT时应尽可能增加FBT表面面积，采用表面粗糙黑色外壳以增加Q由自然对流散热时，发热体置于静止气体环境中，其周围的气体受热膨胀，密度减小重量减轻，因而向上漂浮将热量带走。对流散热的热量式中c为形状参数， A″为发热体总面积，ΔT′为发热体与环境温度之差，从式（ 4）知Q与温度T也不是线性关系，并且为增加Q也必须加大发热体总面积，缩短对流路径长度。

　　内部各发热源所产生的热量，先以传导的方式通过环氧树脂及骨架传到FBT的表面，再由辐射、对流形式来传递热量，辐射和对流散热设计得好，可以降低FBT表面温度，从而减小FBT的失效率，提高FBT及整机的安全可靠性。

　　的发热源FBT的发热源有线包、环氧树脂介质、磁芯、二极管等。

　　2. 1二极管二极管的功耗主要由三部分组成，即正向导通损耗、反向工作损耗及反向恢复损耗。正向导通时，二极管的正向电压随温度增加而减小，所以该项损耗随温度升高而增加。其反向电压及反向电流I随温度变化的情况如图3示。二极管在FBT中的热阻由二极管的玻璃外壳和FBT灌注料环氧树脂两部分组成，环氧树脂本身因有介质损耗而发热，另外FBT中还有其南京建筑工程学院学报2001年图它热源（如线包）也使环氧树脂温度提高，考虑这些因素后将二极管与环氧树脂的热传导用等效电路图（图4）表为二极管损耗，W为环氧树脂和线包损耗， R为二极管玻壳热阻， R为环氧树脂和外壳的热阻， T为二极管管芯温度， T为二极管玻壳表面温度， T为外壳表面温度，按等效电路图（图4）由欧姆定律得方程：解方程得二极管管芯温度T）由此可见，环境温度由T变为中其它损耗使二极管所处环境温度提高了R X，等效热阻为2，这样可以通过测量R及） ，从而及时控制调整二极管管芯温度。

　　2. 2环氧树脂FBT中分布电容的损耗W为分布电容，其值正比于环氧树脂介电常为上的电压，k为电压的角频率 tgW为环氧树脂介质损耗系数，随温度升高而加大并且在某一温度时会急速上升，此时环氧树脂被绝缘击穿。

　　关于线包、磁芯等的损耗已在文献[2]中阐述。

　　3热学参量的测量FBT热阻，线包温度，二极管管芯温度等的测量是FBT降额设计的基础。

　　3. 1环氧树脂对FBT热阻的测量测定热阻的基本原理由式（ 1）描述。测定方法是特制一只不带二极管的FBT，在FBT上外加固定的直流电流I ，先测出线包电阻值R，再算出功耗I R.加电流后，待其达到热平衡时立即断电，用测定线包冷态电阻r的办法测得线包热态电阻r分别为测量冷热态电阻时的外壳温度。算出线包温度T后，再测定FBT外壳表面温度T 0，然后由式（ 1）即可算出热阻t.在测知线包实际工作时的T后，按已测知的R值，又可换算出FBT线包的实际功耗值。所有温度的测量均可采用温差电偶，其温差电动势由电位差计或数字式毫伏电压表测量。

　　3. 2二极管结温测量预先测知二极管正向压降与温度的关系曲线，然后在实际工作状态达到热平衡时瞬间断电，再测二极管正向压降。对照已测量的曲线，得到管芯温度，从而其它的热阻、功耗也都可依据文中相关公式简单地测算出。

　　4结束语经过一系列热学参数测量及间接计算，可以得知FBT中各发热源的情况，从而可以有针对性地指导FBT设计，从FBT的大小、结构、位置布局、外壳颜色、磁芯、导线、环氧树脂、二极章文舒。双机容错型火灾报警系统[ J].南京建筑工程学院学报。 1998（ 4）： 2832.

　　软件报创作组，开发工具控件详解[M ].电子科技大学出版社， 1999， .

　　管等材料进行合理设计及选用，从而有效改善FB T承受的热应力，降低环境温度，有效降低FBT的失效率，提高整机稳定性和可靠性。

　　《显示器电路原理与维修》编写组。显示器电路原理与维修[M ].北京：电子工业出版社， 1992.

　　徐美华。有关回扫中山s11变压器中磁路设计的探讨[ J].南京建筑工程学院学报， 2000， （ 2）： 3841.