输出变压器的基本设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流输出变压器的基本设计.精品文档.输出变压器的基本设计在这里介绍一个相对来说比较简单的输出变压器(OPT)的设计方法。将此例进行稍许的变化，则可以演变出各种各样的版本。这里要列举的是规格的三明治绕线构造例。若是真空管收音机用的小型输出变压器，次级只要绕一组即相当实用。【】关于基本规格基本规格例(表) 用途真空管单端输出变压器(OPT)。 以初级阻抗欧来设计。 次级阻抗 根据所使用喇叭单元的欧阻抗来定。 通过改变绕线匝数，可对初级和次级的绕组阻抗进行变更。 一般情况下，在欧以外再增加欧和欧的抽头，对于变压器的效率来说并没有什么好处，因此，为了不损

2、失变压器的性能，建议次级仅设个绕组。 以最大输出W来设计。 初级直流重叠电流 根据所使用的真空管而不同，这里按照A来设计。 初级绕组的磁束密度 线圈的饱和磁束密度在18000高斯左右，带有余量，这样可以抑制在无信号时的设计值6000高斯以下。 基准低频下限 为了确保低频段的特性，定为Hz。 (表) 基本规格用途形式OPT单端初级阻抗Z13500次级阻抗Z2输出(次级)Po15W最大输出(初级)Pmax17W最大初级电压Emax243V初级直流重叠电流I180mA设计基准磁束密度Bo6000高斯初级绕组磁束密度Bm5536高斯低频下限fo20Hz下面是另一些单端OPT的设计规格。基本规格用途形式

3、OPT单端初级阻抗Z18000100008000次级阻抗Z28816输出(次级)Po353530W最大输出(初级)Pmax393934W最大初级电压Emax561627519V初级直流重叠电流I1806060mA设计基准磁束密度Bo600060008000高斯初级绕组磁束密度Bm632459778014高斯低频下限fo202020Hz【】关于铁芯规格铁芯规格例(表)为了确保所定的输出并降低铁芯的磁束密度，使用如表所示的截面积为15.8的大型铁芯。(表) 型形式型号铁芯材质（厂家）铁芯外形纵L1115mm铁芯外形横L295mm铁芯外形厚度t50mm铁芯中心幅度c35mm铁芯横宽d17mm开口厚度

4、a23mm开口宽度b61mm开口面积ab1403mm2平均磁路l22.1cm铁芯体积V402cm3铁芯实效截面积A15.8cm2下面是另一些铁芯的设计规格。型形式型号型SA4L型号铁芯材质（厂家）（厂家）（厂家）铁芯外形纵L1115133130mm铁芯外形横L295110108mm铁芯外形厚度t507066mm铁芯中心幅度c354439mm铁芯横宽d172220mm开口厚度a2322.525.5mm开口宽度b6166.568mm开口面积ab140314961734mm2平均磁路l22.124.725.0cm铁芯体积V402809693cm3铁芯实效截面积A15.828.023.2cm2【】关于

5、匝数的设计针对最大初级电压所需的初级匝数为 N1(匝)=E*108/(2/2)ABof) 在这里， E1=243V；A=15.8cm2；Bo=6000高斯；f=20Hz，计算得出2894 匝。另一方面，从经验来说，次级绕组在线径1mm时每一层绕50匝，则3层刚好为150匝，由于初级与次级的匝数比为20.9，针对次级的150匝从匝数比可求得初级为3137匝。 在此，若将初级匝数定为N1(匝)=3137匝，则根据上述公式到推，磁束密度将是5536高斯，落在目标值的6000高斯以下。 通过上述设定，在单端机上，即使是在20Hz的超低频段也可确保15W以上输出。(表) Em所需匝数( N=E*108/

6、4.44AB ) Ne2894匝LIb所需匝数( 基本公式 E=2/2ABmfN108 )NI3093匝初级匝数N13137匝初级线径0.32mm每层匝数150匝绕组层数21层匝数比(R1/R2Nr20.9次级匝数(电压比)( 基本公式 No2=N1E2E1 )No2150匝次级匝数N2150匝次级线径1mm每层匝数50匝绕组层数2层三明治6层下面是另一些匝数的设计值。用途形式OPT-S次级阻抗Z18000100008000次级阻抗Z28816目标输出(次级)Po353530W匝数Em所需匝数( N=E*108/4.44ABmf )Ne499950813155匝LIb所需匝数 QlI1( 基本

7、公式 E=2/2ABmfN108 )NI457146743116匝初级匝数N1474351003150匝初级线径mm0.320.320.4mm每层匝数170170140匝绕组层数283023层匝数比(R1/R2)Nr31.635.422.4次级匝数(电压比)( 基本公式 No2=N1E2E1 )No2150144150匝次级匝数N2150144150匝次级线径1.11.11.1mm每层匝数504850匝绕组层数666层【】关于漆包线的选择在决定了铁芯尺寸和匝数后，再进行漆包线的选择。尽管漆包线的粗细将影响到直流阻抗，但由于铁芯的开口及绝缘方面的制约，是无法选择粗的线径来绕线的。如何在铁芯开口的

8、大小范围中来选用最佳的初级和次级线径并取得平衡，是一个关键。(表) 漆包线阻抗初级线径0.32mm漆包线阻抗0.22100/km每层漆包线平均长度27.0cm初级漆包线总长度847M初级漆包线阻抗 R1187.2次级线径1.00mm漆包线阻抗0.02240/km每层漆包线平均长度25.0cm次级漆包线总长度75.0M次级漆包线阻抗 R20.42等价漆包线阻抗 Rt = R1 + Z1/Z2R2370.9效率 1/(1+Rt/Z1)90.4%绕组厚度初级绕组厚度10.3mm次级绕组厚度12.0mm合计绕组厚度22.3mm漆包线量初级绕组面积252.2mm2初级绕组单位长度重量1357m/kg初级

9、绕组重量0.624kg次级绕组面积235.5mm2次级绕组单位长度重量143m/kg次级绕组重量0.525kg合计绕组面积487.7mm2导体占积率34.8%初级直流阻抗因使用0.32mm的漆包线，可得到187.2欧，次级使用相对粗的1.0mm漆包线，可得到0.42欧的直流阻抗。由于尽可能使用了粗的漆包线，对于单端用的输出变压器来说，其效率将达到90.4%，是相当高的了。 为了避免直流阻抗的影响，经验上应以阻抗的20分之1左右的值为目标。初级的3500欧和次级的8欧基本上已经达到此目标。特别是初级与次级的直流阻抗已取得了相当的平衡，对此号的铁芯尺寸是相当适用的。不过绕组厚度和导体占积率为此已经

10、逼近临界，想改善的话很难。非要改善的话自由寄希望于更换更大尺寸的铁芯了。【】输出变压器的特性输出变压器特性的设计例 感抗因为是单端用的OPT，故组装时铁芯相对。在设计目标的直流重叠电流为80mA、气隙为0.18mm、平均磁束密度为8000高斯时的实效感抗将达到49.4(H)。 频率特性低端c/off频率为2.7Hz，高端c/off频率为10.3KH。漏感则从感抗的实测值逆算来求得。具有三明治绕组构造特征的输出变压器的低频特性相当的完美。似乎在高频段往上多延伸一些便再好不过了，不过在听感上已经很难察觉。 (表) 特性铁芯对接的实效Lp(4NNA)109(l+lg)49.40H目标感抗(50Hz)

11、L50H目标直流重叠电流Il80mAPLI12V0.00062QN1I1l (18000*P,13200*P+7.2)11.2最佳气隙比0.001626气隙0.18mm平均磁束密度(0.4NIb)(l/+lg)8000高斯使用真空管300B内部阻抗700输出阻抗583低端c/off频率2.7Hz漏感9.0mH高端c/off频率10KHz20KHz50KHz10.3-2.9-5.8-14.5KHzdbdbdb铁芯透磁率6500增分铁芯透磁率2000下面是另一些输出变压器的设计资料。用途形式OPT单端初级阻抗Z18000100008000次级阻抗Z28816输出(次级)Po353530W特性铁芯对

12、接实效Lp(4NNA)109(l+lg)82.5132.582.6H目标感抗(50Hz)L8012080H目标直流重叠电流Il806060mAPLI12V0.000810.000620.00042QN1I1l (18000*P,13200*P+7.2)14.611.27.5最佳气隙比0.00260.00200.0012气隙0.320.250.14mm平均磁束密度(0.4NIb)(l/+lg)661167316788使用真空管UV-845UV-211UV-845真空管内部阻抗170038001700TOTAL输出阻抗140227541402低端c/off频率2.73.32.7Hz漏感系数74.9

13、21.733.0mH漏感35152mH高端c/off频率10KHz20KHz50KHz6.4-4.7-9.4-23.529.2-1.0-2.1-5.1111.6-0.3-0.5-1.3KHzdbdbdb铁芯透磁率650065006500增分铁芯透磁率200020002000输出变压器的制作方法这里介绍的是相对地比较简单且特性优良的三明治结构输出变压器(OPT)的制作方法。考虑到初次接触此领域的DIYER，文中避开不谈一些特殊的制作方法，仅仅列举尽可能基本的制作例。【】关于输出变压器的制作工艺全体图针对铁芯，从内侧开始绕线。本图为绕线顺序的示意图。首先进行次级的1mm漆包线绕线，匝数为150匝。

14、然后进行初级0.32mm漆包线绕线，匝数为3137匝。最后再进行次级1mm漆包线绕线，匝数150匝。（大卫注：上图中，“回”为匝之意；“段”为层之意，“太”为粗之意。斜线部为铁芯。）引脚的引出方法例（图）这是针对铁芯从内侧进行绕线时，各绕线的始点与终点的示意图。请参照此图并对自己制作的场合的漆包线的种类、匝数及始点与终点作一考虑。（大卫注：上图中，“1次”为初级之意，“2次”为次级之意，当中的带点方块为固定于绕线机上的芯架木块。）【】芯架的制作 绝缘纸的裁剪根据铁芯的深度正确地裁剪4枚mm宽的绝缘纸。同时裁剪枚前文所述的信封纸及枚薄的信封纸，宽度皆为mm。 芯筒将宽度mm的绝缘纸在木块的绕线旋

15、转方向上（以孔为转轴）进行缠绕。起点避免处于木块的边缘，而是在距边缘一定位置处开始缠绕，以避免边缘出现接缝。缠绕过程中应当拉紧并在木块的弯折处用力碾压，以使绝缘纸上留下清晰的折痕。缠绕完毕后松开并解下绝缘纸，沿着刚才的弯折痕进行折迭处理，此过程完毕后，再按照折痕将绝缘纸在木块上缠绕，卷成方筒状，并用木工粘接剂胶合。胶水干透后，再从木块上抽出，在木块上涂抹少许机油等油类后再次将芯筒套进木块。（图） 【】次级绕组次级绕组为mm漆包线的匝绕线。不使用绕线机。 始端处理将mm漆包线的始端约cm（接往引脚）长用小型钳子等弯成直角，用约m宽的布胶带粘贴于芯筒的mm的边上。（图）从这个位置开始绕线。绕线方向

16、自然是单向的。 次级绕组的绕线方法 o ：在绕组的外侧留约mm左右的距离进行绕线。绕线过程中不允许线间的空隙。在mm的宽度中，第层约可绕匝。由于是mm的线径，手指要特别用力才行。但太过于用力的话，由于太紧，最终绕好的芯筒可能无法从木块上抽出，这点要注意。 o ：在还剩下约匝就快要绕到芯筒的边缘时，将布胶带与漆包线相垂直垫入漆包线与芯筒的之间，并在绕到距边缘约mm时停止绕线，贴好布胶带。 o ：绕线中要对匝数进行确认。用笔记本来记录的做法还是很方便的，可以知道到底绕了多少匝，这一点不要忘记。 o ：绕线完毕后，用以小型的滚筒或类似的替代品沿着轴向（mm的边）来压紧和压平线圈。若无法用滚筒的话，可

17、以用木槌等轻轻地敲打，使之平整。 o ：将清漆涂抹在下方的绝缘纸上，使其达到稍微渗透的程度。 o ：在清漆尚未干燥时，用绝缘纸在贴布胶带的地方开始将线圈缠绕一周，并将多余的部分剪除，使头尾正确地重叠，再用密封胶带固定。 在第层和第层，为了减少整个绕组的厚度，可用比较薄的绝缘纸。第1层之后，就是上述16步骤的重复了，直到第层为止。每1层的可绕匝数应该为约匝。 末端处理第层绕线完毕后，也是用布胶带粘贴。除了留出约cm的末端引线，其余的剪掉，跟开始时一样，弯成直角。最后一层的绕线的外侧用绝缘纸来绝缘，也是用密封胶布固定。从第层到第层为止，若能绕线约匝至匝，则不会有问题。与设计时的匝数的偏差可以通过次

18、级的匝数调整来解决即可。没有必要非得绕匝不可。考虑到绝缘面的安全性，从芯筒的边缘开始约mm的部分一定要留出！比如，实际次级绕组匝数若为匝，则初级的匝数就可调整为N/匝。这样的话处于外侧的次级绕组也同样绕匝即可。 次级（外侧的）绕组初级绕组完成后，再次进行次级绕组的绕线。从始端处理到末端处理同次级绕组（内侧的）的操作。 【】初级绕组对于初级绕组的绕线，使用绕线机。 始端处理始端部分约cm（接往引脚）处进行弯折，其伸出方向与次级的相反，一样用密封胶布粘贴。从这里开始用mm漆包线绕匝（对应次级匝的情况下）。 初级绕组的绕线方法 o ：留出芯筒的距边缘约mm的空间进行绕线。mm的漆包线按照mm的宽度最

19、多可绕约匝。开始时请慢一点绕，然后摸索自己可控制的速度。不允许线间的空隙。若有重叠应马上停下，将重叠的地方重绕。记住要记录正确的已绕匝数。 o ：绕到距芯筒边缘约mm处，停止绕线。 o ：过程中一定要注意记录已经绕过的匝数，这个很重要。 o ：将清漆涂抹在下方的绝缘纸上，使其达到稍微渗透的程度。 o ：在清漆尚未干燥时，用绝缘纸在贴布胶带的地方开始将线圈缠绕一周。并使接合处留出重叠，将余长剪除。 然后用密封胶带预固定。此预固定的密封胶带将在之后去除。从第层开始，重复上述15的步骤，直到第层。绕线匝数每层平均匝的话，可绕匝。 末端处理在最后的第层，从匝的倒数匝之处插入密封胶带，等到绕满匝时，停止

20、绕线，将密封胶带固定。从固定的地方留出约cm长漆包线作为引线，同样弯折成直角。之后就是前面已提到过的缠绕绝缘纸，并用清漆涂抹了。 【】组装 引脚焊接等线圈一定程度干燥后，根据引脚的引出图来焊接并固定引脚，注意分辨始端和末端。芯筒的外侧绝缘纸的引出部分用布胶带进行整形粘贴处理。漆包线的引出头用砂纸认真打磨，以去除漆皮。在mm漆包线上缠绕引脚，而mm漆包线则缠绕在引脚上。焊接后，用布胶带包住密封。 密封处理从外侧到内侧，用密封胶带紧紧地包裹粘贴，如右图。注意外观要处理得平整，以便铁芯的插入。 【】铁芯的安装将E型铁芯按照同一方向插入已完成的线圈中（OPT为对接插入）。由于铁芯厚度为，可插入约枚。型铁芯安装后，在铁芯全体涂敷稀释的清漆，特别是铁芯部分，要使其充分浸透。在E型铁芯上安装型铁芯片（）。型铁芯片与E型同厚度。型与型都安装好后，在铁芯全体涂敷稀释的清漆，并用硬质的橡胶锤轻轻敲打，进行整形。 【】变压器罩与固定脚的安装这一步骤的说明省略。根据所用的机子情况，安装位置的不同，是不是使用其他形状的变压器罩，其中的自由度很高。留给大家自己去发挥吧。到此，单端输出变压器的制作结束。