电源变压器设计中次级低压绕组的有关问题

白居不易

昨日矿坛两位网友光临寒舍，来者都是资深的无线电和音响爱好者，其中一位多年从事工业变压器的研制生产，同时对胆机音响变压器情有独钟（衷心期望天津市继拉斐尔之后，多几个音响变压器的专业厂家，这是广大发烧友的福气），较深入地探讨了一些问题，彼此大有相见恨晚之感。其中涉及到在电源变压器设计时，经常遇到次级圈数往往不是整数，特别是大功率变压器，低压线圈多绕或少绕一匝半匝，电压就有较大变化，尤其是6.3V与5V、2.5V绕组往往顾此失彼的问题。一致认为可以通过调整初级绕组圈数来解决这个难题，匆忙间没来得及细谈。分手后认真分析和计算了一番，果然大有所获，现将个人思考结果公布出来，希望对大家有所帮助。
现在以设计一个初级电压220V，次级低压绕组电压分别为2.5、5V和6.3V（包括了音响电路较常见的灯丝电压，12.6V等于2X6.3V）。负载功率P=150W的电源变压器为例：
变压器功率P'=P/η  η  为效率，150W变压器η  为85%~90%，为了计算方便取90%，P'=167W。
最小铁芯截面积Sc=k√P'，k为系数=√14400/Bm    Bm是铁芯最大磁通密度，设为10000高斯，则k=1.2，Sc=1.25√P'=15.5(cm2)，选择35X52的铁芯，其实际截面积S=16.4cm2.
匝数/V No=450000/Bm·S=2.75匝/V。如果次级加绕7%，则相当于2.95匝/V，2.5V绕组为7.4匝；5V绕组为14.8匝；6.3V绕组为18.26匝。从以上结果可以看到匝数很零散。只有5V绕组可以进位为15匝。
不妨换一个思路来设计，6.3V绕组按6.25V计算（误差仅为-0.8%，灯丝电压范围允许±10%，因此其影响完全可以忽略），6.25与2.5、5的最大公约数为1.25，因此2.5：5：6.25可化简为2：4：5，
这样可以列出以下系列整数比：
2：4：5            相当于0.8匝/V
4：8：10                    1.6匝/V
6：12：15                 2.4匝/V
8：16：20                  3.2匝/V
10：20：25                   4匝/V
……
参照这个比例关系，选择与设计结果最接近的数据为，2.5V8匝、5V16匝、6,3V20匝，如需要中心抽头则为4+4、8+8、10+10，都是整数，显然绕制时方便多了。
由于匝/V由2.95匝/V，提高到3.2匝/V，比原计算结果增加了8.5%。所以可以采取减少初级绕组圈数的办法，如减少7%，为3匝/V，与原来的匝/V只增加了0.05匝/V，因此不会形成浪费。但是初级每加减一匝对次级电压的影响仅为次级每匝的1/n，n为变比（各绕组分别为220/2.5、220/5及220/6.25），调整初级圈数可以很方便地控制次级低压绕组电压。如果是批量生产，在设计阶段可以通过实验调整初级匝数，使满负载的情况下，次级低压达到较精准的数值。
其他功率的变压器可以参照以上取值方法设计。

[ 本帖最后由 白居不易 于 2011-4-20 10:52 编辑 ]

没钞疯

似曾相识的好办法、再次学习！！！谢谢！！！

lihaoning123

此法可取，其实很多制作电源变压器的特别是胆机电源小数点以后的电压，有时候算出为单数和 匝数不到一圈的很正常，铁别是在3.15V 0 3.15V  和 6.3V之间寻找电压平衡很难取舍，如果6.3V为 18.5匝 我们去20匝 而 双3.15V 则 10匝（3.15V) 20匝(6.3V） 这样或许3.15V 电压出来可能是3.5v-3.9V（如果有压降的话则刚刚好）  如果去6.3V为19匝 而3.15V为9.5匝 ，只有3.15V取到10匝 学习了

1a5gt

完全同意不易兄的分析！
业余DIY电源变压器除了参照“正规”设计外，要考虑的问题很多，受铁芯、漆包线、窗口面积制约的因素很大，的确容易产生一些误差，特别是灯丝绕组，感谢LZ为我们提供了一个思路。

硝化甘油

基础比较差 只看懂个皮毛
不过我在绕变压器时尽量都是多绕 所谓降压好弄升压难

虾米

办法不错，第一次做电源变压器（也是唯一的一次）就是采用这办法。

胆石小生

不易兄的思路很好-----值得学习。

白居不易

一个合格的电源变压器，在标准电源电压条件下测试，灯丝绕组空载电压不能超过额定值+10%，满负荷时等于额定值。

进修

方法很好，不易兄费心了。

mja

好方法学习了。以前做胆机变压器时也用过此方法，只是没有计算的这么详细。

江门李安

这类好帖子值得好好学习 多谢楼主的分享

lihaoning123

简单说明一下心式， 环形变压器有无半数匝：所谓整数匝和半匝，在电磁感应上的原理上是指该匝数所切割的磁力线是全部还是一半。根据这一原理，心式和环形铁心，只要导线穿过窗口，该线匝就能包围所有的磁力线，其匝数为1匝。只有在心式和环形的铁芯柱的一半位置打一个孔，在该孔穿过一根导线时，该线匝为0.5匝。而EI铁心有2个窗口，穿过一个铁心窗口的线匝应为0.5匝，从一个窗口穿入另一个窗口穿出，这一线匝为1匝
白老的设计非常合理··值得去挖掘 学习

白居不易

理论上变压器绕1/4、1/2匝、3/4匝完全不成问题，但是由于工艺要求，同一绕组引出端必须在相邻位置，所以受到很多局限。
任何东西都不可能十全十美，本帖介绍的思路也受到一定局限，比如Bm10000高斯的硅钢片，最大功率以500多W为上限；如果计算结果与整数比相差较多，需要适当增加铁芯截面积来调整匝数/V等。期待大家通过实践不断完善。

lihaoning123

白老=白求恩的精神  不做保守 把其中高难度制作环节完全公开，每一次发帖都是我等学习的重点，而不断的提高 值得我们学习

fgd721020

http://www.dianyuan.com/index.ph ... enu_id=&id=9432
这里讨论关于半圈绕法的问题，挺热闹，大家可以参考一下。