在計算前項的數(shù)值后,接著進入變壓器T1的構(gòu)造設計的階段。對平時只設計電子部件的人們來說,組合鐵芯和骨架、繞組,且必須具備經(jīng)驗法則的變壓器設計,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(zhuǎn)換器、絕緣轉(zhuǎn)換器非常重要的部件,因此至少要理解其步驟和進行討論。

變壓器T1的構(gòu)造設計依照以下的步驟進行。
①骨架選定
②有效繞線槽的確認
③決定繞組構(gòu)造
④沿面距離和絕緣膠帶
⑤線材的選定
⑥接線圖、層構(gòu)造、繞組規(guī)格
⑦決定變壓器規(guī)格
本項“其1”將說明①~④,下一項“其2”將說明⑤~⑦。
① 骨架的選定
骨架如圖所示,分成立式、臥式(視鐵芯尺寸而定,只能選擇其中一種)。依照高度和安裝面積來選定使用哪一種。

此外,引腳數(shù)也是考慮因素之一。表格內(nèi)是利用計算數(shù)值項目所計算出來的匝數(shù)。只能選擇繞組匝數(shù)的引腳數(shù)。

② 有效繞線槽的確認
其次,從骨架的規(guī)格計算有效的繞線槽。紅色箭頭所指的圖片斜線部分,是實際上能夠卷繞組的區(qū)域。這個區(qū)域會因骨架而異,因此請使用骨架的圖紙仔細確認。

照片是實物,紅色箭頭部分為有效繞線槽。此次選擇的鐵芯、JFE EER28.5為J=16.6mm、H=4mm。
③ 決定繞組構(gòu)造
繞組構(gòu)造對變壓器的特性影響很大。這里介紹2中構(gòu)造。


左側(cè)是最為簡單的構(gòu)造。層數(shù)少具有成本優(yōu)勢,但各繞組只有1層,匝數(shù)多達34圈的Np繞組一層繞不下,繞2層或3層結(jié)合度變差。
引腳數(shù)單側(cè)4個即可。該構(gòu)造適用于輸出功率小,以及限制骨架引腳數(shù)單側(cè)4個時。
右側(cè)是稱為夾心繞組構(gòu)造。本構(gòu)造利用初級繞組Np1和Np2包夾其他繞組,提升初級繞組和其他繞組的結(jié)合度。但是,層數(shù)增加,繞線槽的厚度隨之增加,骨架的引腳數(shù)最低單側(cè)5個。
關于繞組構(gòu)造沒有標準答案。增加其他特性時,應該花費一些時間試作,實際演練,在實際基板布局中與其他部件構(gòu)成電路,邊確認特性,邊根據(jù)規(guī)格找出優(yōu)化的構(gòu)造。
④ 沿面距離和絕緣膠帶
考慮到符合安全規(guī)范,必須根據(jù)變壓器一次側(cè)-二次側(cè)之間的沿面距離,確保絕緣。沿面距離根據(jù)工作電壓、使用環(huán)境污染程度、使用材料組來決定。使用絕緣膠帶也是確保沿面距離的方法之一。
在變壓器T1符合安全規(guī)范IEC60950的前提下,算出下述條件的沿面距離。
工作電壓:300V
污染程度:2
材料組: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) ←此次設計采用加強絕緣

※本次設計的輸入電壓為約270V,因此能從規(guī)范區(qū)段的250V和300V的值進行線性插補。
從250V:2.5mm、300V:3.2mm
270V變成2.78mm,取整數(shù)為3mm。
加強絕緣為2倍的6mm。
※使用立式骨架時,上部并無延長線,因此沿面距離可以為1/2,3mm即可。
多個規(guī)格相關術語,在此僅概略述說一下。詳細內(nèi)容請確認規(guī)格書等。
沿面距離由污染度和CTI值決定。
污染度(Pollution Degree)以使用設備時,空氣中灰塵等污染的狀況來分,共分成1~4程度。
污染度1:無污染或只產(chǎn)生干燥、無法導電的污染。此種污染無任何影響。無塵室等場所內(nèi)干凈的空氣。
污染度2:只產(chǎn)生一般、無法導電的污染。但是,可以預期能因為冷凝而暫時導電??刂葡鋬?nèi)的電子設備,以及使用家電、事務機的場所。
污染度3:會產(chǎn)生具導電性的污染,可以預期能因為冷凝而能夠?qū)щ姷母稍?、非導電性污染。一般工廠內(nèi)的環(huán)境。
污染度4:污染為具導電性的塵埃,或者會因為雨、雪等而持續(xù)導電的物質(zhì)。例如室外等的環(huán)境。
CTI(Comparative Tracking Index)相對漏電起痕指數(shù)
※Ⅲa的骨架材料是指通用的PM9820/住友膠木(苯酚)且 CTI 《 400
氯化銨0.1%的溶液以30s的速度滴1滴、滴50滴后,都不會出現(xiàn)痕跡的最大電壓即為CTI值。
根據(jù)CTI值來區(qū)分成形材料(IEC 60664-1)
材料組Ⅰ:CTI600以上
材料組Ⅱ:CTI400以上600以下
材料組Ⅲa:CTI175以上400以下
材料組Ⅲb:CTI100以上175以下
編輯:jq
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原文標題:絕緣型反激式轉(zhuǎn)換器電路設計:變壓器設計(構(gòu)造設計)其1
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