設計絕緣型返馳式轉換器電路：設計變壓器（設計構造）－之1

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。

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。

• 運轉電壓：300V
• 污染程度：2
• 材料群：Ⅲa（CTI<400）
• 符合IEC60950的必要最低沿面距離
  基礎絕緣：3.2mm
  加強絕緣：6.4mm（基礎絕緣×2） ←此次設計採用加強絕緣

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。

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」。