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2017.03.09 AC/DC
在算出前項的數值後,接著進入設計變壓器T1構造的階段。對平時只有設計電子零件的人們來說,組合鐵芯和線軸、線圈,且必須具備經驗法則的設計變壓器,簡直就像是異世界一樣。而且,變壓器是電源設計,尤其是AC/DC轉換器、絕緣轉換器非常重要的零件,因此至少要理解其步驟和進行討論。
依下列順序設計變壓器T1的構造。
①決定線軸
②確認有效捲軸
③決定線圈構造
④沿面距離和絕緣膠帶
⑤決定線材
⑥配線圖、層構造、線圈規格
⑦決定變壓器規格
本節「之1」將說明①~④,下一節「之2」則說明⑤~⑦。
鐵芯 | JFE MB3 EER28.5A 或替換品 |
Lp | 249μH |
Np | 30圈 |
Ns | 6圈 |
Nd | 8圈 |
① 決定線軸
線軸如圖所示,分成直立式和橫式(有的因為鐵芯尺寸,只能選擇其中一種)。依照高度和安裝面積來決定使用哪一種。
另外,引腳數也是考量因素之一。表格內是利用計算數值項目所計算出來的圈數。我們選擇只捲繞表格線圈數的引腳數。
② 確認有效捲軸
接著,從線軸的規格來取得有效捲軸。紅色箭頭所指的圖片斜線部分,是實際上能夠捲覆線圈的區域。這個區域會因為線軸而異,因此請利用所用線軸的圖面仔細確認。
照片是實物,紅色箭頭部分為有效捲軸。此次選擇的鐵芯、JFE EER28.5為J=16.6mm、H=4mm。
③ 決定線圈構造
線圈構造會對變壓器特性造成很大的影響。在此將介紹2種構造。
<簡易構造>
<三明治捲構成>
左側是最為簡單的構造。層數少具有成本優勢,但各線圈只有1層,連捲數多達34圈的Np線圈排成1列都無法整個包住,必須排成2列和3列,造成連結度不佳。
引腳數單側4個即可。此一構造適合用在輸出功率小,以及限制線軸引腳數單側4個的時候。
右側是稱為三明治捲的構造,利用一次側線圈Np1和Np2包夾其他線圈,能提升一次側線圈和其他線圈的連結度。但由於層數增加,捲軸厚度必須跟著增加,造成線圈引腳數最少單側5個。
其實線圈構造並沒有所謂正確的答案。追加其他特性時,應該花費一些時間試作,實際演練,在基本配線上安裝其他零件,組成電路,並且一邊確認特性,一邊找出最適合的構造。
④ 沿面距離和絕緣膠帶
考量符合安全規範時,必須根據變壓器一次側-二次側之間的沿面距離,確保絕緣無虞。沿面距離根據運轉電壓、使用環境污染程度、所使用的材料來決定。使用絕緣膠帶亦是確保沿面距離的方法之一。
在變壓器T1符合安全規範IEC60950的前提下,算出下述條件的沿面距離。
從250V:2.5mm、300V:3.2mm
270V變成2.78mm,取整數為3mm。
加強絕緣為2倍的6mm。
※使用直立式線軸時,上部並無延長線,因此沿面距離可以為1/2、3mm。
出現多個和規範相關的用語,在此僅概略述說一下。詳細內容請參照規範資料。
※Ⅲa的線軸材料為一般常用的PM9820/住友Bakelite(苯酚)且 CTI < 400
接下來請接續「設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(設計構造)之2」。
・計算出數值後,進入具體設計變壓器構造的階段。
・計算出數值後,若能大略設計出構造,可望在變壓器廠商等的協助下,設計出最終版本。