带领大家探索一种电子元件,从部件的功能、运营原理到专题的应用方式介绍。上次介绍了继电器,本期PCBA大礼堂电子部件篇介绍变压器。
功能
变压器的功能是对电压进行转换,从输入端导入交流功率后,能够输出各种电压值。
变压器的尺寸不同,从麦克风等音响设备的小声波阻抗匹配部件,到国家级电力公司的重数吨的超级怪物都可以。基本上,只要必要的电压与城市配送的电压值不同,电器产品就需要内置变压器。
当图中后面的变压器重新连接125V的交流电时,可以输出36V的交流电,电流为0.8安培。前面的是Radio Shack的小型变压器,300毫安提供12V的交流电力,如果没有其他负荷,电压实际上可以达到16V。
变压器的电路图如下。
图左和图右线圈的绘制风格不同,但功能相同。上图:包含磁芯(可磁化)的变压器。下图:空心变压器(因为效率差,这个变压器很少见)。以前,变压器的输入端在左侧,通过主线圈从右侧的副线圈输出。通常,主线圈和二次线圈的线圈数不同,在主线圈比二次线圈多的情况下,表示输出电压值减少。当主线圈的数量小于二次线圈时,表示输出电压值变高。
动作原理
以下是变压器结构的示意图。
输入:主线圈数/输出:二次线圈数
当主线圈(橙色)周围的电流变化时,中心钢板的磁通量变化,根据该磁通量的变化,进一步在二次线圈(绿色表示)附近产生电流。这是变压器输出的电流(实际情况下,缠绕有漆包线的线圈数是万计,另外,有不同的组装方式)。
该过程称为“交互电感”mutual induction,当在二次线圈附近产生附着时,从主线圈感应电流,即使在这两个线圈之间没有电路连接也会产生电流。
在理想状态下,在不考虑能量耗散的情况下,主线圈和二次线圈的线圈数确定输出电压大于或小于输入电压,Vp和Vs分别表示主线圈和二次线圈的电压在Np和Ns分别表示主线圈和二次线圈的线圈数的情况下,它们的关系可以用以下公式表示。
Vp/Vs = Np/Ns
记忆规则很简单,环数越少电压值越低。相反,线圈数越多电压值越高。
输出电压大于输入电压时称为升压变压器。另一方面,在输出电压比输入电压小的情况下称为降压变压器。
地震
磁芯被认为是铁制品,但实际上,其材质是高渗透性硅钢,为了减少由于涡流引起的能量损失,磁芯通常层叠,即,将1层1层的钢板用亮光漆或类似的绝缘材料隔开,由此涡流限于各层钢板的厚度。
由于直流电流引起核心磁饱和现象,所以变压器必须接收交流电流或电压脉冲。变压器的几何和线圈设计被设计成在额定频率范围、电压和电流中达到最佳效果,并且当它们的额定范围太远时,变压器被破坏。
各种类型
以下是一般变压器的说明。
电源变压器
一般的形式是,用螺丝连接底座,安装到外壳上,或者在箱子上安装电子部件,有焊接点和接头,可以将变压器连接到电源线上,另一端连接到电路板上。
插入变压器
该变压器通常有塑料外壳,可直接插入墙壁插座,外形类似于一般交流变压器,但可以将输入的交流电转换成直流功率输出。
隔离变压器
也称为一对一变压器,该变压器的主线圈与二次线圈的数比正好是一对一,即输出电压值与输入电压值一模一样。如果将电子设备插入隔离变压器,则会与电子设备隔离交流接地系统,从而降低电子设备运行时的风险。因为机器本身是能够无视地表的微小电位差,如果同时接触接地物体和裡面的火线,就不会产生通过身体的电流。
莲藕变压器
该变压器的特征是,仅使用使用输出电压的线圈,在不同层的线圈之间交互地诱导而产生,在输入和输出之间产生共同的连接,与双线圈变压器不同,双线圈变压器的设计是将输出电流和输入电流相互隔离。莲藕变压器经常用于音频线路的阻抗匹配,通常输出电压和输入电压的差很小。
音频变压器
当在不同阻抗的电路之间转换信号时,可能减弱或干扰(阻抗单元欧姆,但阻抗与阻抗和电容有关,因此其随频率变化,因此与直流电的电阻单元不同)。
如果一个设备的输入阻抗值小,则试图从源吸收电流,并且如果源的输出阻抗值高,则电压大大降低。因此,通常一个装置的输入阻抗值应该至少是驱动装置的输出阻抗值的10倍。被动元件(电阻器和/或电容器和/或线圈)可以用于调整阻抗值,但在一些情况下,小型变压器是更好的选择。
分割线圈变压器
该变压器的主线圈以将电容莲藕的程度抑制到最小限度为目的,与二次线圈相邻。
嵌入式闷热
面积小于0.2平方英寸,通常用于调整阻抗值、莲藕电线、噪声滤波等。
值
在选择电源变压器时,应该优先考虑功率程负荷能力,该能力指标可以使用电压和电流的积(由Volts x Amps、VA表示),VA和瓦特(watt)是不同的概念,瓦特可以用直流电路当场测量。另一方面,在交流电路中,电压和电流不断地振动,因此VA表示电路的视在功率apparent power,考虑到电抗。
VA和瓦特的关系根据设备而不同,但是最坏的情况下,可以用以下的公式来表示。
W=0.65VA(近似)
也就是说,从变压器获得的平均电能通常应该是VA的三分之二以上。
变压器说明书通常会显示输入电压值、输出电压值、部件重量,但这些概念不需要说明。值得注意的是,变压器的莲藕必须考虑输入和输出的阻抗值。