在計算前項的數值后,接著進入變壓器T1的構造設計的階段。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轉換器、絕緣轉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決定繞組構造
④沿面距離和絕緣膠帶
⑤線材的選定
⑥接線圖、層構造、繞組規格
⑦決定變壓器規格
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,引腳數也是考慮因素之一。表格內是利用計算數值項目所計算出來的匝數。只能選擇繞組匝數的引腳數。
② 有效繞線槽的確認
其次,從骨架的規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域。這個區域會因骨架而異,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 決定繞組構造
繞組構造對變壓器的特性影響很大。這里介紹2中構造。
左側是最為簡單的構造。層數少具有成本優勢,但各繞組只有1層,匝數多達34圈的Np繞組一層繞不下,繞2層或3層結合度變差。
引腳數單側4個即可。該構造適用于輸出功率小,以及限制骨架引腳數單側4個時。
右側是稱為夾心繞組構造。本構造利用初級繞組Np1和Np2包夾其他繞組,提升初級繞組和其他繞組的結合度。但是,層數增加,繞線槽的厚度隨之增加,骨架的引腳數最低單側5個。
關于繞組構造沒有標準答案。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成電路,邊確認特性,邊根據規格找出優化的構造。
④ 沿面距離和絕緣膠帶
考慮到符合安全規范,必須根據變壓器一次側-二次側之間的沿面距離,確保絕緣。沿面距離根據工作電壓、使用環境污染程度、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,因此能從規范區段的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。
多個規格相關術語,在此僅概略述說一下。詳細內容請確認規格書等。
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。無塵室等場所內干凈的空氣。
污染度2:只產生一般、無法導電的污染。但是,可以預期能因為冷凝而暫時導電。控制箱內的電子設備,以及使用家電、事務機的場所。
污染度3:會產生具導電性的污染,可以預期能因為冷凝而能夠導電的干燥、非導電性污染。一般工廠內的環境。
污染度4:污染為具導電性的塵埃,或者會因為雨、雪等而持續導電的物質。例如室外等的環境。
CTI(Comparative Tracking Index)相對漏電起痕指數
※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,都不會出現痕跡的最大電壓即為CTI值。
根據CTI值來區分成形材料(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:絕緣型反激式轉換器電路設計:變壓器設計(構造設計)其1
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