1、設(shè)計2kVA以下的電源變壓器及音頻變壓器
一些電子線路設(shè)計人員及電子、電工愛好者經(jīng)常碰到設(shè)計好的變壓器,繞制時卻繞不下;另外,設(shè)計的變壓器,在帶足負載后,次級電壓明顯下降。還有一部分設(shè)計的變壓器的性能良好,但成本較高而沒有商業(yè)價值。筆者在這里談?wù)勛儔浩鞯脑O(shè)計方法與技巧。
(1) 變壓器截面積確定:
大家知道鐵芯截面積是根據(jù)變壓器總功率“P”確定的(A=1.25*SQRT(P)。在設(shè)計時,假定負載是恒定不變的,則其鐵芯截面積通常可選取計算的理論值。如果其負載是變化比較大的,例如,音頻、功放電源等變壓器的截面積,則應(yīng)適當大于理論計算值.這樣才能保證有足夠的功率輸出能力(因為一旦截面積確定后,就不可能再選擇功率余量了)。如何確定這些變壓器的"P"值呢?應(yīng)該計算出使用時負荷的zui大功率。并且估算出某些變壓器在使用中需要輸出的zui大功率。特別是音頻變壓器、功放電路的電源變壓器等(筆者測試過多種功放電路的音頻變壓器、功放電路的電源變壓器;音頻變壓器在大動態(tài)下明顯失真,電源變壓器在大動態(tài)下次級電壓明顯下降。經(jīng)測算,截面積不夠是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因之一)。
(2) 每伏匝數(shù)的確定:
變壓器的匝數(shù)主要取決于鐵芯截面積和硅鋼片的質(zhì)量,通常從參考書籍計算出的每伏匝數(shù)是比較多的,經(jīng)實驗證明,從理論設(shè)計的數(shù)值上,將每伏匝數(shù)降低 10%~15%是沒有問題的。例如,一只35W的電源變壓器,根據(jù)理論計算(中矽鋼片8500高斯)每伏匝數(shù)為7.2匝,而實際每伏只需6匝就可以了,且這樣繞制的變壓器空載電流在26mA左右。
筆者和同行在解剖過日本生產(chǎn)的家用電器上的電源變壓器時發(fā)現(xiàn)。他們生產(chǎn)的變壓器每伏匝數(shù)比我們國產(chǎn)的變壓器線圈匝數(shù)要少得多,同樣35W的電源變壓器每伏匝數(shù)只有4.8匝,空載電流45mA左右。通過適當減少匝數(shù)。繞制出來的變壓器不但可以降低內(nèi)阻,而且避免了采用普通規(guī)格硅鋼片時經(jīng)常出現(xiàn)的繞不下的麻煩。還節(jié)省了成本,提高了性價比。
(3) 漆包線的線徑確定:
線徑是根據(jù)負載電流而確定的。由于在不同的情況下,漆包線通載電流差距較大,故確定線徑的幅度也較大,一般在額定的電流下連續(xù)工作的變壓器,其工作電流基本不變,但在散熱條件不理想,且環(huán)境溫度比較高時,應(yīng)按電流密度為2A/mm2選取漆包線的線經(jīng)。如果變壓器連續(xù)工作時負載電流基本不變,但本身散熱條件很好,環(huán)境溫度又不高,漆包線按電流密度2./mm2選取線徑:假如一般時段工作電流只有zui大電流的1/2。漆包線按電流密度3— 3./mm2選取線徑。音頻變壓器的漆包線按電流密度3.5~4A/mm2選取線徑。這樣,因時制宜取材,既可保證質(zhì)量又可大大降低成本。
2、兩種特殊變壓器設(shè)計方法與技巧
(1) 高壓工頻變壓器:
這類變壓器往往工作電壓幾千伏,但電流只有毫安至幾十毫安,由于電壓較高,次級的絕緣要求很高,在繞制時,常采用層層墊紙,這按通常方法設(shè)計且采用普通規(guī)格化的硅鋼片是繞不下的。故應(yīng)選用窗口較大的硅鋼片,另外適當增加疊厚,用加大截面積的辦法來減少初、次級的匝數(shù)。
(2) 多次級的變壓器:
這類變壓器的次級多數(shù)在七八組以上.電流大小不等,但每組不一定同時接負載,所以計算功率不一定全部算進去,只要將同時帶負載的次級繞組計算出來即可。同樣應(yīng)選窗口較大的硅鋼片,初級線圈的線徑應(yīng)根據(jù)次級各組同時使用的實際功率確定。采用以上的方法設(shè)計。既能保證性能又可以降低生產(chǎn)的成本。