变压器设计

1一．变压器的概述------------------------------------------------------------------------------------P2~P3二．变压器的原理------------------------------------------------------------------------------------P3~P6三．变压器的设计-----------------------------------------------------------------------------------P7~P17
3.1.一般反驰式主变压器的设计步骤--------------------------------------------------------P8~P13
3.2.顺向式转换器变压器设计实例-----------------------------------------------------------P14~P17四．变压器的材料介绍-----------------------------------------------------------------------------P18~P42
4.1.BOBBIN(线架)-------------------------------------------------------------------------------P18
4.2.CORE(铁芯)-----------------------------------------------------------------------------------P19~P22
4.3.TUBE-------------------------------------------------------------------------------------------P22~P25
4.4.TAPE--------------------------------------------------------------------------------------------P26~P29
4.5.WIRE--------------------------------------------------------------------------------------------P30~P35
4.6.EPOXY------------------------------------------------------------------------------------------P36~P42五．变压器的制作------------------------------------------------------------------------------------P43~P80
5.1.制作流程----------------------------------------------------------------------------------------P43~P49
5.2.工程图--------------------------------------------------------------------------------------------P50
5.3.变压器的制作工法（高频类）------------------------------------------------------------P51~P69
5.4.变压器的制作工法（低频类）------------------------------------------------------------P70~P77
5.5.线圈的制作工法-------------------------------------------------------------------------------P78~P79
5.6.圆盘的制作工法-------------------------------------------------------------------------------P79~P80六．变压器的安全规格------------------------------------------------------------------------------P81~P85七．变压器噪声----------------------------------------------------------------------------------------P86~P902一．变压器的概述变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。一般指连接交流电源的线圈称之为「一次线圈」(Primamarycoil);而跨于此线圈的电压称之为「一次电压.」。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈问的「匝数比」所决定的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。大部份的变压器均有固定的铁心，其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性，大部份磁通量局限在铁心里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中，线圈与铁心二者间紧密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此，变压器之匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功能，使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附屑物，提升输电电压使得长途输送电力更为经济，至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元化，吾人可以如是说，倘无变压器，则现代工业实无法达到目前发展的现况。电子变压器除了体积较小外，在电力变压器与电子变压器二者之间，并没有明确的分界线。一般提供6OHz电力网络之电源均非常庞大，它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量。电子装置的电力限制，通常受限于整流、放大，与3系统其它组件的能力，其中有些部份属放大电力者，但如与电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力之范围。各种电子装备常用到变压器，理由是：提供各种电压阶层确保系统正常操作;提供系统中以不同电位操作部份得以电气隔离;对交流电流提供高阻抗，但对直流则提供低的阻抗;在不同的电位下，维持或修饰波形与频率响应。「阻抗」其中之一项重要概念，亦即电子学特性之一，其乃预设一种设备，即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时，其间即使用到一种设备-变压器。对于电子装置而言，重量和空间通常是一项努力追求之目标，至于效率、安全性与可靠性，更是重要的考虑因素。变压器除了能够在一个系统里占有显著百分比的重量和空间外，另一方面在可靠性方面，它亦是衡量因子中之一要项。因为上述与其它应用方面的差别，使得电力变压器并不适合应用于电子电路上.4二．变压器的原理1.变压器的制作原理：在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，此为互感应原理.变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件.2.在电路中，变压器表示符号为：3.技术参数：对不同类型的变压器都有相应的技述要求，可用相应的技述参数表示.如电源变压器的主要技述参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技述参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等.A.电压比：变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级.在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势.当N2N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2N1时，其感应电动势低于初级电压，这种变压器称为降变压器.初5级次级电压和线圈圈数间具有下列关系：式中n称为电压比(圈数比).当n1时，则N1N2，V1V2，该变压器为降压变压器.反之则为升压变压器.B.变压器的效率：在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即η=x100%式中η为变压器的效率;P1为输入功率，P2为输出功率.当变压器的输出功率P2等于输入功率P1时，效率η等于100%，变压器将不产生任何损耗.但实际上这种变压器是没有的.变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损.铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗.当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗.由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损.变压器的铁损包括两个方面.一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部V2N2---=---=nV1N1P2---P16分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗.另一是涡流损耗，当变压器工作时.铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流.涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗.变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率就越小，效率也就越高.反之，功率越小，效率也就越低.7三．变压器设计设计是一个反复的过程，在变压器设计之前的重点是定义电源参数，诸如输入电压，输出功率，最小工作频率，最大占空比等。根据这些我们就可以计算出变压器参数，选择合适的磁芯,线径大小,气隙长度,圈数。如果计算参数没有落在设计范围内，重复计算是必要的。利用某些网站上的EXCEL电子表格可以容易的处理这些步骤。设计变压器设计变压器设计变压器设计变压器应特别注意应特别注意应特别注意应特别注意（1）绕制变压器时需考虑绕线的层与层之间加绝缘胶带，绕线尽量紧密以减少漏电感的产生，绕制方式可以使用三明治绕法来降低漏感。（2）对高频切换是电源转换器而言，尽可能提高绕线因子与降低电流密度，有助于温升的改善，一般设计电流密度取300~500A/cm2。（3）高频操作时需考虑集肤效应的影响，导线可以使用多芯多股线或绞线，大电流操作时必须使用大面积的铜箔片来绕制。83.1一般反驰式主变压器的设计步骤1.由功率为出发点决定铁心大小由功率为出发点决定铁心大小由功率为出发点决定铁心大小由功率为出发点决定铁心大小---(1)---(2)由(1)、(2)可得---(3)假设由Bobbin可绕线面积占有效绕线面积的40%(考虑因素:绕线问题以及隔离胶布)，一次侧、二次侧各占20%。---(4)---(5)---(6)9---(7)---(8)由(7)、(8)代入(3)可得---(9)其中输入功率效率输出功率最小输入整流电压平均电流均方根电流开关导通duty10一次侧绕线面积一次侧导线截面积（inch2）一次侧导线截面积（c.m.）Bobbin绕线有效绕线面积（inch2）Bobbin绕线有效绕线面积（cm2）一次侧绕线圈数铁心有效磁通面积（cm2）开关切换频率最大磁通密度（通常选为Bast的一半）对高频交换式电流而言电流密度通常取dcma=300~500Cir-mils/A，在设计变压器时，经验值通常取400Cir-mils/A，但若考虑补满Bobbin时，其值可适当调整。112.一次侧线径大小一次侧线径大小一次侧线径大小一次侧线径大小---（10）---（11）---（12）由（2）、（11）整理可得---（13）---（14）其中:Lp输入电感3.二次侧线径大小二次侧线径大小二次侧线径大小二次侧线径大小---（15）其中:二次侧线径