变压器基础知识和设计概要

变压器根底学问及设计概要１、变压器的作用。用于进展沟通电压、电流和阻抗变换，同时担负信号源的功率传输。(广义的变压器还包括电感器，其作用是传送功率、抑制纹波。)２、变压器的组成。由铁心〔或磁芯〕和线圈绕组组成。有两个以上绕组时，接信号源的称初级绕组，其余的称次级绕组。３、常用变压器的分类。电源变压器〔50Hz〕、音频变压器〔20–20230Hz〕、高频变压器〔20–100000Hz〕、脉冲变压器〔波形一般为单极性矩形脉冲波〕、隔离变压器。４、电源变压器的特性参数。４、１工作频率。频率直接影响变压器的铁心损耗，应依据使用频率设计和运用，即称工作频率。４、２额定功率。在规定的频率、电压、负载功率下变压器可以长期工作，而不超过规定温升的输出功率。４、３额定电压。变压器线圈上所允许施加的电压，工作时不得超过规定值。４、４电压比。变压器初级电压和次级电压的比值，分空载电压比和负载电压比。４、５空载电流。变压器次级开路时，初级的电流值。空载电流由磁化电流和铁损电流组成，但主要是磁化电流。〔空载电流是设计信号专用灯丝电源变压器时的主要参数〕。４、６空载损耗。次级开路时，在初级测得的功率损耗。主要是铁损，其次是铜损。４、７效率。次级功率与初级功率比值的百分比。变压器的额定功率愈大，效率愈高。４、８绝缘电阻。表示变压器各线圈之间、各线圈与铁心之间的绝缘性能，它与所使用的绝缘材料性能、环境温度、湿度有关。5、音频和高频变压器的特性参数。5、1 频率响应。变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。05、2 通频带。假设变压器的输入电压保持不变，设中间频率的输出电压为U0

，当输0出电压下降到0.707U 时的频率范围，称为变压器的通频带。05、3 初、次级阻抗比。当变压器初、次级阻抗匹配时，输入阻抗与输出阻抗的比值。此时变压器工作在最正确状态，传输效率最高。6、变压器的设计。变压器的设计方法有多种，很多技术书籍和资料都有介绍，也可以从网上查询、下载。以下主要依据个人工作体会，简要介绍设计方法。6、1 电源变压器。运用最广、设计资料最多的一种变压器，有大量、具体的表格、数据供计算运用。变压器铁心有多种材质和规格，在移频设备中单相C型铁心变压器比较常见，现以此为例。6、1、1 设计中需要的技术参数：负载或整流电路类型〔见电路图〕；负载电压和负载电流；环境条件〔温度及其它〕；安全性要求〔绝缘等级〕；电压调整率〔需要自选时〕；线圈平均温升〔需要自选时〕。6、1、2 变压器计算〔利用参数表格〕总6、1、2、1 负载功率容量〔P 〕计算总常用负载电路计算如下：2 纯阻性负载绕组的伏安值2 半波整流绕组的伏安值 P全波整流绕组的伏安值 P

1.27UI34341.71U I3434P桥式整流绕组的伏安值 P

U I55P总 纯阻 半波 全波 桥式556、1、2、2 选择铁心依据计算的P总CP2值。在打算此值时，应考虑以下因素：铁心品质等级的选择，在满足规定的输出容量，且不增大铁心尺寸的前提下，从低到高；假设对已有铁心品质等级不清楚时，按III级品考虑；P2P总，以适应负载和温度变化的需要。116、1、2、3 线圈匝数计算(按参数表相关参数TV1、TV2计算)11N1

UTVN2N3

U TV2322UTV23224 4 5 5 N U N U 4 4 5 5 6、1、2、4空载电流计算(查参数表)CICI空载电流I0(I0 IC2I2)6、1、2、5 次级反射到初级的电流(I1/)计算按不同绕组分别计算：2 2 2 I/I N /2 2 2 3I/3

N /N〔其中I 为沟通有效值，I 为直流值〕I32I323 1 3 3I4/I32I323 1 3 3I5/I5N5/N1故I1

I/

I/

I/

I/23456、1、2、6 初级电流(I1)计算2345(I1/(I1/c)226、1、2、7 初级、次级导线截面积计算· S1I1/j(mm2)ii2· SIii2

(j、j2由参数表查得)6、1、2、8 初级、次级导线线径计算S/dS/

计算各线圈导线线径〔mm2〕6、1、3 自选参数〔B U%6、1、4 电源变压器线圈参数的修订经过计算的变压器参数，需通过实际负载线路的满功率测试和凹凸温试验后，做出局部修订，以满足设计要求。6、2 音频变压器上述电源变压器是工作在固定频率上〔50Hz〕,而音频变压器工作在肯定的频带上〔20Hz-20230Hz〕。在移频设备中，鼓励变压器和功放变压器属于作用不同的两种音频变压器，两者都是放大电路中的一个组成局部，因此在设计音频变压器时，要通过争论放大器与变压器之间的关系，确定变压器的各项主要参数。6、2、1鼓励变压器鼓励变压器接在鼓励放大器和功率放大器之间，因此它的设计与前后两级放大器的性能有关，需通过放大器的细致分析后计算。6、2、1、1 设计原则和步骤s保证鼓励级有最大的功率输出，即实现阻抗匹配，Rs

R/.n2〔R为Sbebbc0R0n为变比，为变压器效率〕；Sbebbc0c依据晶体管输入特性和电流转移特性曲线〔Vc

I，I

I〕建立起Vcbe曲线，对功放晶体管VVcbebe

I特性，要求其动态范围内非线性失真小，即功放输入sR;s·由关系式VV

IR

〔见图〕， 选取不同的R

值作出VV

曲线；s be b s s s bescs·由上述二曲线产生一组对应的VIRscss值，作为鼓励级输出阻抗值〔Rs

一般取值范围在几百Ω~1000Ω〕。R0的计算：依据放大器电路计算出条件为：鼓励级晶体管集电极电流I

、集电极-放射ce极电压Vce

、放大器效率

c。由此可计算鼓励级沟通负载阻抗，即变压器初级阻抗值R0

/II

I〔Vce I〔V

取值应有肯定余量〕；变比n的计算：变压器效率与其输出功率有关，功率愈小效率愈低。同时它还与放大电路有关，鼓励级一般承受甲类放大器，其效率远低于50%，因此变压器效率可按给出的放大器效率计算：R0/R0/.Rs6、2、1、2 变压器参数计算R0、变比n、信号频率D下限f 。DDD0D· R0D

L

2f

L1L1

R/2f ；10DL1和温度性能要求，选择铁氧体磁芯型号及气隙〔大，温度性能10D好，但电感量降低〕；L1(mH)2由磁芯参数表查出气隙L1(mH)2N212

K ；N2

N /n〔需要两组线圈，承受双线并绕〕；1N1N2值及参数表中“线径与圈数之关系”，选择导线线径、并核算所选磁芯型号是否可行。6、2、2 功放变压器功率放大器位于发送电路的末级，功放变压器参数的计算虽没有鼓励变压器那么复杂，但随着输出功率和负载阻抗的转变，功放变压器参数计算较多。也有不少系统的计算公式可供运用，但计算结果都要在试验中反复修改后打算。而承受简易的阅历公式计算后，再试验、修订反而快捷。因此这里主要将常用简易方法作一介绍。6、2、2、1 功放变压器设计需要的条件功放电路形式〔乙类推挽〕LPLLRL变压器效率L信号频率下限fLcEcce功放晶体管管压降VceR功放晶体管放射极电阻压降VRj〔3A/mm2〕6、2、2、2 计算公式和步骤PRPR/LLL输出电压峰值 U

；2U；2LmLm输出功率峰值 PLm

LR；2R；Lc负载电阻反射至初级的阻抗 R”/Lc

(E

)2ce R

/(2 )P；LmP；RLL初级线圈电感量L1

R

/(2 )f；Lf；P/(fP/(f)LLL

(留意选择铁心时，铁心材料厚度应依据fL大小确定)；L 依据fS〔SL eL；e初级匝数 N1R次级匝数 R

600 ；LL/SLL/Se1 e次级电流

U/ ；LLLLLL初级电流 LLLLLL

In/；L初级线圈导线截面积 L

/j;LL次级线圈导线截面积 S ILL4S/4S/L4S/LLL

/j；；•6、3

次级导线线径 d 。隔离变压器〔又称绝缘隔离变压器〕这种变压器依据不同的用途有多个品种，如绝缘变压器、屏蔽变压器、防雷变压器等，一般用于两种不同性质的设备、电路〔或电源电压〕之间，以削减相互间的电磁干扰，同时完成信号传送、电压变换等功能。绝缘隔离是通过变压器初级绕组和次级绕组的绝缘构造来完成。绝缘构造的简单程度，与外加和变换的电压大小有关，电压越高其绝缘构造越简单。这种变压器的计算没有特别之处，但在设计时应依据不同的要求考虑以下几点：·绝缘性能〔绝缘等级及相应措施〕·屏蔽措施〔静电屏蔽、电磁屏蔽及接地等〕·转移系数〔防雷型变压器初、次级异芯等〕·负载电压比〔应考虑变压器效率〕7、变压器线圈的绕制各种变压器线圈均是绕制在与铁心或磁芯型号配套的线圈骨架上，因此依据计算好的匝数、线径〔最好承受外径〕和线圈骨架的窗口尺寸、线圈层间衬垫的厚度等，事先应计算是否能绕下，还要为线圈浸漆留有余地。电路试验阶段，为加快进度变压器线圈可以简洁绕制，但所设计的变压器要通过工厂试制〔包括绝