小功率电源变压器的设计与实例

时间:2007-09-25
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)
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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 
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  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。
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  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) 
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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: 
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  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) 
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  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: 
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  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) 
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  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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