推挽输出变压器的设计(Turner)-第三页V1.00

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推挽输出变压器设计
(于2011年重新编辑)无水硫铝酸钙
原作者:Turner
译者:中泽洋造
第三页:
继续设计OPT-1A
1.选取绕组结构
Fig 10. 假想的同心绕组变压器的横截面图
Table 2, 3, 4, 5, 不同推挽变压器的绕组结构
2.选择绝缘层厚度
Table 6. 绝缘厚度VS电压
3.列出所有绝缘层
Fig 11. 带有阴极负反馈绕组的OPT-1A绕制
4.计算初级绕组+绝缘层的总厚度
5.计算次级理论最粗线径
6.寻合适的实际次级线径
7.计算理论次级每层/段匝数
Table. 匝比和阻抗转换比表格
8.选择次级分段安排
Fig 12,次级分2段
Fig 13,次级分3段
Fig 14,次级分4段
Fig 15,次级分5段
Fig 16,次级分6段
Fig 17,4A方案细则
Table. 匝比和阻抗转换比表格
Fig 18,4C方案细则
Table. 匝比和阻抗转换比表格
Fig 19,4C方案接线细则
Fig 20,4A方案接线细则
单一输出匝比的方案
9.计算次级铜损
10.计算总铜损
11.计算线包总厚度
12.画出绕制安排的草图
Fig 21,OPT-1A,超线性接法方案
Fig 22,OPT-1A,负反馈绕组方案
Fig 23,OPT-1A,绕制方案
13.计算适中屏-屏阻抗RLa-a时的铁芯低频饱和频率
有许多注意点和计算公式
15.在推挽变压器中加入部分气隙、
Fig 25,气隙的影响
16.计算漏感
漏感够低了吗?检查的2种方法
17.计算分布电容。
12步的检测方法,有许多注意点和计算公式。
正文(第三页)
30.选取绕组结构
对于很多没有多少绕制宽频变压器经验的读者和设计者们来说,选取何种绕组结构绝对是一个千古难题。
Fig 10(翻译在图片右侧)
题目:完美绕线的变压器截面图
(想象中的变压器,且图中各尺寸不符合
比例)
绕组结构:二夹一(两段初级夹一段次级)
蝈蝈罐
(变压器左边文字:)
绕组:
多层在高电压,小电流下工作的漆包线;
这一层为小电压,高电流的次级。
(层叠的铁芯)
耐温200度的注塑铁芯
(变压器右边文字):
分段:
一段两层的初级;
一段一层的次级;
一段两层的初级;
绝缘措施:
初级层间绝缘:薄;
初次级间绝缘:厚;
最外层绝缘保护:厚;
Fig 10中展示了一个理想的变压器模型,为2段初级夹一段次级,为同心绕法。
此变压器一共有五层,分初次级。如果初级每层有12匝,则4层初级总共有48匝。次级一层有6匝。次级有一段,每段一层;初级一段有两层,一共有两段,而这两段分别接输出级的两臂。所以我们可以简单叫这种绕组结构为二夹一,如果将初级表示为P,次级表示为S,则我的叫法是P-S-P结构。
注意虽然此图中只显示了一段次级,但次级与初级一样,也可以分为几段来绕制(如果窗口面积允许的话)。
此想象中的变压器圈数比为64T:8T,也就是8:1,所以阻抗的变换比为64:1.草甘膦母液
OPT-1A所需的初次级匝数和分段数都比上述变压器要多得多。
注意:“层”和“段”是两个完全不同的概念,要注意区分!
光固化打印我设计电子管输出级的原则是次级任何一段只有一层绕组,而初级每一段一般会有超过一层的绕组。
所以输出变压器是由多段多层绕组的初级和多段单层绕组的次级交叉绕制而成,而每层/段次级可以继续分成小段以通过排列组合组成不同的阻抗端子,以保持次级扬声器负载反射到初级的阻抗是恒定的。
此教程中不需要使用矩形漆包线,也不需要使用双线/三线并绕等复杂的绕线(这是为了将难度降低)。
总的来说,所有输出变压器的初次级分段都需要遵循以下的原则:
1.如果最内段和最外段的绕组是初级绕组,则这两段的层数应为中间的初级绕组段层数的一半左右。
举例来说,如果最内段和最段的绕组是初级绕组,且层数为3层,则中间的初级绕组段的层数应为5-7层。这个原则是为了保证高频的延伸,因为这种布置法能将漏感控制得小且分布平均。
李德金后台2.如果最内段和最外段的绕组是次级绕组,则所有初级绕组段的层数都应相同。但由于有时这个要求无
法达到,则圈数多/少的那两段的层数变化不应超过其他层数的25%(例如如果有4段初级,两段为各4层,剩下两段各5层也是可以接受的。)
这样是为了保证初次级间绝缘层可以用同样厚度的绝缘材料,也减小了高频谐振的问题。
我在这里应用的设计方法可以保证初次级之间有良好的磁耦合,所以当一臂管子电流截止时不会产生什么问题。20世纪30年代左右,因为当时变压器都没有初级和次级交替绕制,所以用于B类放大器时会产生很多问题,知道40年代他们才意识到需要交替绕制初级和次级以避免磁耦合出现问题。
用于BJT和MOSFET等晶体管功放的变压器也需要初级和次级交替绕制,以保证功率的传送和合适的高频响应。在这种情况下初级圈数会减少,但初级漆包线直径也会变粗。
8欧姆输出变压器:如果使用8Ω的扬声器,且初次级间的直流电压很低,那么通过简单的一层初级,一层次级的绕制方法就可以轻易将高频上限推至250kHz以上。
如果将初级阻抗降低,寄生电容的影响就不会那么高了,屏蔽层厚度可以减小,但是我仍建议保持0.4mm 以上的厚度,这样可以保证不会产生电弧,也可以帮助你在绕制时保持线圈整齐。用于静电扬声器的升压变压器(将电压升至50-300倍)需要用更厚的绝缘层以保持与其他线圈和其他绕组的寄生电容值较低。静电扬声器变压器相当于反过来的推挽输出变压器,所以此文中的方法也适用于此种变压器的设计。Quad的ESL57扬声器中有一个超级大的升压变压器,其初级绕组跟电子管变压器的次级几乎一样。静电扬声器变压器的次级约由11,000圈的细漆包线整齐精密绕制而成,以保证寄生电容在初级的容值低于扬声器的容抗。如果想获得更多静电扬声器变压器的资料,可以参考Peter Baxandal在1950年代有关此种变压器理论模型的文章。
如果按照下面的表格选择合适的绕组架构和每段层数,你的变压器至少可以重现知道70kHz的高频,最细的分段可以达到300kHz的最高频率。
不过再多的分段会增加屏蔽层的厚度,可用于绕线的窗口会缩小。同时高频响应也将由于剧增的分布电容而变差,铜损也会增加。我的设计在分布电容和漏感数值上取得了很好的平衡,所以两者都不会偏高,而且谐振频率会远高于70kHz。一个接在扬声器输出端的茹贝尔网络就可以很好的消除这个尖峰,所以不需要用其他任何会将20kHz以下的性能恶化的方法。
如果初级阻抗RL增加,或输出功率增加时,变压器的尺寸将需要增大,此时仍旧保持原来的分段数量
会因漏感增加而让高频响应变差。所以越大的变压器的分段越多。一个15W的输出变压器只需要三段次级夹两段初级就可以了,但一个500W的变压器可能需要六段初级夹六段次级了。
请根据输出功率在表2,3,4,5中选择合适的绕组结构。
在设计OPT-1A时,我们应该在35W-120W范围内选取。
从前一页的15部分里,我们可以确认初级层数为16层。
所以选择绕组结构:2p - S - 4p - S - 4p - S - 4p - S - 2p = 4S + 5P
31.选择绝缘层厚度
在层间使用绝缘层是为了避免初级各个线圈之间短路,也同时让细线的排绕更方便。
转轮热回收由于他们具有相同的直流电位,初级层间绝缘的厚度只需要0.05mm即可。我们用i这个后缀来表示初级层间绝缘。所以对于OPT-1A来说,I = 0.05mm
初次级间、初级与阴极负反馈绕组间等电位差几乎为供电电压的绝缘层厚度需要比层间绝缘更厚。
注意:任何分层分段的声频输出变压器的绕组间绝缘层必须能承受幅度相当于直流电压Vdc和最高交流电压峰值Vac之和的瞬时电压。我们永远使用比纸面估算还厚不少的绝缘厚度,以避免产生电弧。安全绝缘厚度应该从表6中选择。
表6:

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