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二、變壓器設(shè)計

除了滿足正常工作的要求外，變壓器設(shè)計還要滿足：體積、重量、溫度、成本等要求，所以，實際變壓器的設(shè)計可不是一件容易的事情。書本上的理論分析全都是用的理想變壓器，書上說變壓器可以實現(xiàn)變壓、阻抗匹配、隔離等等功能，但是隱含前提是變壓器工作在變壓器狀態(tài)，如果飽和了，那就沒有這些功能了。

一個實際變壓器還存在導線電阻、漏感、分布電容、分布電感、溫升(銅損、鐵損)等等問題，根據(jù)不同的變壓器類型，有些參數(shù)不能忽略。

制作變壓器我們需要知道以下信息：

1、磁芯規(guī)格(磁芯形狀、磁芯大小、磁芯材料)

2、匝數(shù)與導線規(guī)格(原副邊匝數(shù)、導線直徑)

3、損耗與溫升

4、導線結(jié)構(gòu)：多股線或扁平線

5、繞組結(jié)構(gòu)：多層或分段饒制

6、端空設(shè)計：按絕緣電位設(shè)計端空

磁芯規(guī)格其實就是要確定橫截面積和工作點。一般功率決定橫截面積大小，功率越大，橫截面積越大。有經(jīng)驗公式可以快速根據(jù)功率確定橫截面積，也可以直接查表。

磁芯材料確定后，根據(jù)其特性曲線，我們要選擇合適的工作點B0。B0太大會導致磁飽和，太小又會使得體積龐大、重量沉、功耗大、成本高。

當電源頻率、工作點B0、橫截面積都確定后，就可以計算出每伏匝數(shù)，用輸入電壓除以每伏匝數(shù)就可以得到原邊匝數(shù)。進而可以求得副邊匝數(shù)。

導線直徑取決于電流密度，而電流密度又取決于電壓調(diào)整率或溫升，受二者共同約束，哪個約束條件算出來的J值小，就選擇哪個J值。J值小肯定不會有溫升/電壓調(diào)整率問題，但也不是越小越好，J小的話，導線直徑太粗，銅重量大、體積大、成本高，有時線包厚度可能超過鐵芯窗口尺寸，根本無法繞制。

電流密度J和溫升有什么關(guān)系呢？很多初學者可能想到去查書，其實，變壓器設(shè)計是一項實踐性很強的工作，理論派這時已經(jīng)玩不轉(zhuǎn)了，此時需要大量實踐經(jīng)驗。也有人可能會抱怨資料不足，這不是問題，沒有資料可以做實驗得到。就象沒有DIP器件封裝數(shù)據(jù)，你完全可以直接用尺子量出引腳間距來。不知道程序出錯原因，完全可以通過調(diào)試找到。

溫升和銅損鐵損有關(guān)，和散熱條件有關(guān)，帶散熱片的溫度就低，散熱片上有風扇的溫度更低，風扇轉(zhuǎn)速快的肯定溫度又要降低了。此外，還和外部環(huán)境溫度有關(guān)，在南極零下50度，溫升就不是問題，在赤道沙漠里，溫升可能導致鐵芯磁特性曲線飄移，進而磁飽和，失去變壓器功能。總之決定溫升的因素很復雜：管芯到封裝的熱阻、接觸面積、接觸面光滑度、導熱硅脂、散熱器材料體積、表面積、鰭形、涂層材料、顏色、空氣密度、流速等共同決定溫升。

因此，電流密度J和溫升的關(guān)系只能憑經(jīng)驗確定了。一般通過經(jīng)驗公式確定。所謂經(jīng)驗公式是指：通過一系列結(jié)果可重復的實驗，得到數(shù)據(jù)曲線，使用數(shù)值分析方法多項式擬合，得到經(jīng)驗公式。此公式在我們的經(jīng)驗范圍內(nèi)正確，可以準確預測結(jié)果，可以重復驗證。注意：經(jīng)驗公式存在局限性，如果預測結(jié)果不對，就需要再次修正經(jīng)驗公式，增加我們的經(jīng)驗。由此可知，經(jīng)驗越多，越不容易出錯，想要設(shè)計好變壓器需要積累大量經(jīng)驗。

畢竟，變壓器是一種商品，我們沒有必要每次都從頭設(shè)計，那樣太浪費時間。此時，利用表格、EXECL電子表格、經(jīng)驗值可以大大加快設(shè)計速度。

比如：可以規(guī)定電流密度J選2.5A/平方毫米，內(nèi)繞組J適當降低，外繞組J適當提高，散熱好的甚至可以達到10A/平方毫米，這樣就不用詳細計算了。