淺談電源變壓器設計結構及原理

要自製一個電源變壓器，重要的是根據所需功率、電壓、電流確定鐵心的用量(截面積)和各個繞組的匝數、導線直徑等參數。下面就帶大家一起瞭解下電源變壓器設計結構及原理的相關資訊。

電源變壓器的原理

開關電源變壓器的最主要材料有：絕緣材料、導線材料、磁性材料。開關電源變壓器同開關管共同構成了自激式或他激式的間歇震盪器，使直流電壓調製成一個高頻脈衝電壓，最終起到能量傳遞和轉換的作用。當把開關管導通時，變壓器把電能轉換成磁場能用以儲存起來，當把開關管截止時就將其釋放出來。在正激式電路中，當使開關管導通時，輸入電壓就會直接向負載供給並把能量儲存于儲能電感中。當開關管截止時,然後由儲能電感進行續流向負載傳遞。更簡單的說開關電源變壓器的作用就是把輸入的直流電壓轉換成我們使用中需要的各種低壓。

電源變壓器的設計

對於燒壞需要翻新的變壓器，只需按照原樣重繞即可。對於功率在1000W以下的電源變壓器，常採用兩種設計方法:計算法和圖表法。前者計算麻煩但較為精確，後者簡便但誤差較大，本文只介紹計算法。計算法大致分5步。

①計算變壓器的功率P1 先根據次級負載的大小確定次級功率P2，再根據η=100%xP2/P1確定P1,η取中間值85%，則P1=1.15P2。

②確定鐵心截面積S 據經驗公式S(1.0~2.0)P11/2(cm2)，係數的大小取決於鐵心的品質。當P1

③求每伏匝數NO 經驗公式NO=45/S(匝/伏)，式中S的單位是cm2。初級匝數N1=NOU1，次級匝數=NOU2。

④導線直徑d的計算 根據各個繞組在應用中通過的最大電流確定，d=0.711/2（mm）。

⑤校核鐵心視窗是否能容納所有繞組 校核時，首先要知道每個繞組的層數。根據導線的直徑和視窗高度計算出每層匝數，再用每個繞組的總匝數去除每層匝數即得繞組的層數。然後根據層數以及層間和繞組間所用絕緣材料的厚度以及框架材料的厚度等參數相加，計算出繞組的總厚度。窗口和繞組縱切面如圖4所示。一般層間絕緣用的牛皮紙厚度為0.05mm，白玻璃紙厚度為0.015-0.02mm之間。線徑較粗的層間絕緣可用青殼紙，其厚度為0.12mm。至於繞組間的絕緣既可用1層青殼紙，也可用2-3層牛皮紙。

總之，繞組的總厚度要≤窗口的寬度，繞組的總高度要≤窗口的高度。

電源變壓器的結構

主要由初、次級繞組和鐵心構成。

①繞組結構形式 用於電子電器中的電源變壓器，其初、次級繞組大多採用密繞多層式結構。在一個橫截面是矩形的絕緣框架(塑膠或紙板)上，用高強度漆包線均勻密繞，一層完畢後，敷以絕緣材料後再繞第二層，....直到匝數合適止。根據設計要求，在一個線圈框架上，既可以繞制一個繞組，也可以繞制多個繞組。其外形和縱切面示意圖如圖2所示。

②鐵心的結構形式 鐵心用不同形狀的矽鋼片，疊製成一定的厚度，片間絕緣。在保證一定的強度下片的厚度越小越好。鐵心起導磁作用，因此成品應該是一個閉合導磁體。鐵心有心式(繞組外露)和殼式(鐵心包繞組)兩種。常用鐵心的結構形式和變壓器成品外形如圖3所示。其中，心式鐵心適合於初、次級分開的兩框架式，殼式鐵心適合於初、次級在一起的單框架式。