变压器制作

1设计需求

此次设计的变压器用来制作一个220V转5V输出的电源,通过反激的方式,实现一个开关电源。原理图如下所示。

变压器制作_第1张图片

原边电压:220V交流电经过整流桥和滤波电容后,电压为直流311.08V=220*根号2.

(桥式整流:后不加电容,输出电压为220*0.9=198V.加电容,不带负载,电压为220*根号2=311.08V.加电容,带负载,电压为220*1.2=242V.)

副边电压:输出6路电压,分别为30V、12V、5V、3.3V、-5V、5V控制信号电压。

2器件选择

2.1绕线骨架

2.2绕线设计

2.2.1线径计算

设计系统原边电压311V,副边电压分别为30V、12V、5V、3.3V、-5V、5V控制信号电压,输出最大功率分别为3W、6.6W、12.5W、9.9W、0.5W,总功率为32.5W.

原边:输入电压311V,电流:32.5W/311V=105mA.功率32.5W.

副边:

30V端:输出电压30V,电流:100mA.功率3W.

12V端:输出电压12V,电流:550mA.功率6.6W.

5V端:输出电压5V,电流:2.5A.功率12.5W.

3.3V端:输出电压3.3V,电流:3A.功率9.9W.

-5V端:输出电压-5V,电流:100mA.功率0.5W.

变压器制作_第2张图片

有关高频变压器线径的确定方法,高频变压器线径的计算公式,高频电流在导体中会有趋肤效应,在确定线经时,另外要计算不同频率时导体的穿透深度。

高频变压器线径的确定方法
高频变压器线径的确定根据公式:D=1.13*SQRT(I/J),J是电流密度(A/mm^2)。

高频电流在导体中会有趋肤效应,在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度。

公式:d=66.1/SQRT(f)

计算出的线径D大于两倍的穿透深度,就需要采用多股线或利兹线

例如:

1A电流,频率100K.假设电流密度取4A/mm^2

D=1.13*SQRT(1/4)=0.565mm  Sc=0.25mm^2

d=66.1/(f)^1/2=66.1/SQRT(100000)=0.209mm

2d=0.418mm

采用0.4mm的线,单根0.4的截面积Sc=0.1256mm^2

2根0.4的截面积Sc=0.1256*2=0.2512mm^2

可知:采用2*0.4的方案可以满足计算的要求。

原边设计:

电流按照200mA,频率100K,假设电流密度取4A/mm^2。

D=1.13*SQRT(0.2/4)=0.25mm  Sc=0.05mm^2

d=66.1/(f)^1/2=66.1/SQRT(100000)=0.209mm

2d=0.418mm

采用0.4mm的线,单根0.4的截面积Sc=0.1256mm^2

满足要求。

副边设计:

先设计最大的3.3V时3A电流。

电流按照3A,频率100K,假设电流密度取4A/mm^2。

D=1.13*SQRT(3/4)=0.98mm  Sc=0.76mm^2

d=66.1/(f)^1/2=66.1/SQRT(100000)=0.209mm

2d=0.418mm

采用0.4mm的线,单根0.4的截面积Sc=0.1256mm^2

7根0.4的截面积Sc=0.1256*7=0.87mm^2

可知:采用7*0.4的方案可以满足计算的要求。

电压V 功率(W) 电流(mA) 所需导线 所需截面积 线径D=1.13*SQRT(I/J) 穿透深度d=66.1/SQRT(f)
311 32.5 105 0.4*1 0.05 0.25 0.209
30 3 100 0.4*1 0.025 0.179 0.209
12 6.6 550 0.4*2 0.138 0.42 0.209
5 12.5 2500 0.4*5 0.64 0.9 0.209
3.3 9.9 3000 0.4*7 0.76 0.98 0.209
-5 0.5 100 0.4*1
5v控制端 100 0.4*1

 采用0.4mm的线。

2.2.2绕制方式

都采用顺时针绕制。

绕制方式 进线 出线 端口 端口
原边 5 1 1 6
30 6 10 2 7
12 7 10 3 8
5 8 10 4 9
3.3 9 10 5 10
-5 10 4
5v控制端 3 10

 2.2.3绕制匝数

  1.求每伏匝数 :
  每伏匝数=55/铁心截面
例如,铁心截面=3.5╳1.6=5.6平方厘米
故,每伏匝数=55/5.6=9.8匝

2,求线圈匝数
初级线圈 n1=220╳9.8=2156匝
次级线圈 n2=8╳9.8╳1.05=82.32 可取为82匝
次级线圈匝数计算中的1.05是考虑有负荷时的压降

则:

电压V 匝数 取整
311 3047.8 3048
30 308.7 309
12 123.48 123
5 51.45 51
3.3 33.957 34

3变压器制作

3.1绕线方式

3.1.1环形绕法

多用于高电压、大功率变压器。

环型变压器的铁心是用优质冷轧硅钢片(片厚一般为0.35mm以下),无缝地卷制而成,这就使得它的铁心性能优于传统的叠片式铁心。环型变压器的线圈均匀地绕在铁心上,线圈产生的磁力线方向与铁心磁路几乎完全重合,与叠片式相比激磁能量和铁心损耗将减小25%。环型铁芯由硅钢带缠绕而成,环型铁芯有一个连续不断的磁路,而叠片铁芯变压器在EI片间有气隙;因此,存在较大的气隙磁阻是叠片变压器的主要缺点。环型铁芯没有空气间隙,电噪声相对EI型和C型铁芯变压器要小的多。采用真空浸渍技术,可使铁芯成为牢固的整体,在绕线和加工过程中不变形;由于环型铁芯非常牢固,因而减少了振动和音频噪声。

变压器制作_第3张图片

3.1.2 共骨架绕法

通常用于高频变压器。

变压器制作_第4张图片

变压器的原边和副边都绕在同一个骨架上。首先绕原边,然后绕副边,通过引脚引出即可,绕线需注意方向,电路图中有圆点的是同名端。

变压器制作_第5张图片

当原边和副边绕线方向一致时,在铁芯上的所有绕组电流方向一致,则原边输入端的电压和副边输出端的电压刚好方向相反。此次设计的变压器采用异名端的方式绕,可以保证输出电压和输入电压同方向。

3.2绕线制作

采用共骨架绕法。

4效果测试

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