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小功率电源变压器的设计与实例

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:506

  我们以伟纳电子电源技术利用tl431作大功率可调稳压电源一文中(以下简称《利》)所用变压器为例,一步一步带领大家完成这个变压器设计的全过程。

  在这篇文章中,我们不去推导相关的应用公式,只是希望读者从这个设计实例中达到举一反三的效果。

  1.计算次级输出功率(p2)

  《利》文中最大输出电压为24v,假设额定输出电流1a,调整管k790管压降3v,倍压整流电路功耗忽略不计,则:

p2=(24+3)x1=27w


  2.计算初级功率(p1)

  假定变压器效率η=0.75,则p1=27w/0.75=36w

注:变压器的效率根据输出功率的大小不同而略有变化,通常对于容量在100w以下的变压器η在0.7-0.8之间,100w以下至1000w,在0.8-0.9之间,实际运用时,输出功率低者取小值。

  3.计算初、次级线圈的线径(d)


式中,i——绕组工作电流,j——电流密度(通常j取3-3.5a/mm2)


  初级绕组电流i1=36/220=0.164(a)

  3.1初级绕组线径



  3.2次级绕组线径:

  次级绕组电流i2=1x1.17=1.17a

  式中1.17是变压器次级交流电流的整流系数。



  因漆包线规格中无0.67mm,故取0.7mm。

  通常我们将次级线圈的电流密度取较小值,以获得小的电源内阻及降低温升。

  4.计算铁芯截面积

  我们用下式计算铁芯截面积(个人认为是较简单的一个经验公式)


式中s——铁芯截面积k——系数p2——次级功率


  k的取值和变压器的输出功率有关,对于100w以下的k取1.25-1.1(功率大者取小值),100w-1000w可直接取1,本例取1.15,则:



  从理论上来讲,在铁芯截面积不变的情况下,变压器铁芯的舌宽和叠厚可取任意比例,但实际设计中须要考虑线圈的制作工艺,外形的匀称度,漏电抗等因素考虑,一般取舌宽约为1.5~2倍叠厚,本例中选片宽66mm的ei片,叠厚2.7cm。

  5.初、次级绕组匝数

  5.1计算每伏匝数(w0)


  式中,f——交流电频率(hz)b——磁通密度(t)s——铁芯截面积(cm2)

b值视铁芯材料不同取值亦会不同,通用矽钢片材料及其取值勤见下表:



  本例中,选用h23片,b取1.42,则

  5.2初级匝数(w1)

w1=220w0=1160(t)


  5.2次级匝数(w2)



  式中,1.2是整流后加滤波电容的系数,1.12是为了补偿带负载后绕组阻抗引起的次级电压降,通常次级匝数应增加5%~25%(输出功率小的取大值)。

  至此,变压器的设计工作基本完成。


  我们以伟纳电子电源技术利用tl431作大功率可调稳压电源一文中(以下简称《利》)所用变压器为例,一步一步带领大家完成这个变压器设计的全过程。

  在这篇文章中,我们不去推导相关的应用公式,只是希望读者从这个设计实例中达到举一反三的效果。

  1.计算次级输出功率(p2)

  《利》文中最大输出电压为24v,假设额定输出电流1a,调整管k790管压降3v,倍压整流电路功耗忽略不计,则:

p2=(24+3)x1=27w


  2.计算初级功率(p1)

  假定变压器效率η=0.75,则p1=27w/0.75=36w

注:变压器的效率根据输出功率的大小不同而略有变化,通常对于容量在100w以下的变压器η在0.7-0.8之间,100w以下至1000w,在0.8-0.9之间,实际运用时,输出功率低者取小值。

  3.计算初、次级线圈的线径(d)


式中,i——绕组工作电流,j——电流密度(通常j取3-3.5a/mm2)


  初级绕组电流i1=36/220=0.164(a)

  3.1初级绕组线径



  3.2次级绕组线径:

  次级绕组电流i2=1x1.17=1.17a

  式中1.17是变压器次级交流电流的整流系数。



  因漆包线规格中无0.67mm,故取0.7mm。

  通常我们将次级线圈的电流密度取较小值,以获得小的电源内阻及降低温升。

  4.计算铁芯截面积

  我们用下式计算铁芯截面积(个人认为是较简单的一个经验公式)


式中s——铁芯截面积k——系数p2——次级功率


  k的取值和变压器的输出功率有关,对于100w以下的k取1.25-1.1(功率大者取小值),100w-1000w可直接取1,本例取1.15,则:



  从理论上来讲,在铁芯截面积不变的情况下,变压器铁芯的舌宽和叠厚可取任意比例,但实际设计中须要考虑线圈的制作工艺,外形的匀称度,漏电抗等因素考虑,一般取舌宽约为1.5~2倍叠厚,本例中选片宽66mm的ei片,叠厚2.7cm。

  5.初、次级绕组匝数

  5.1计算每伏匝数(w0)


  式中,f——交流电频率(hz)b——磁通密度(t)s——铁芯截面积(cm2)

b值视铁芯材料不同取值亦会不同,通用矽钢片材料及其取值勤见下表:



  本例中,选用h23片,b取1.42,则

  5.2初级匝数(w1)

w1=220w0=1160(t)


  5.2次级匝数(w2)



  式中,1.2是整流后加滤波电容的系数,1.12是为了补偿带负载后绕组阻抗引起的次级电压降,通常次级匝数应增加5%~25%(输出功率小的取大值)。

  至此,变压器的设计工作基本完成。


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