如何确定电源变压器的尺寸?


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在为直流电源设计变压器尺寸时,我总是会犹豫,我想有时我会夸大尺寸。我的困惑源于变压器和直流电压的差异。
如果我需要10V DC @ 1A,那么10VA的变压器可以吗?我的直觉说我需要更多,所以我使用更大的变压器,但是它必须大多少?

Answers:


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首先,如果最终要在1A电流下输出10V DC,则10VA是不够的。从理论上讲,该变压器能够输出10W功率,但功率因数仅为1。如果只需要用该变压器加热电阻器,则其规格就在边缘。对于其他任何事情还不够。这样,任何优秀的工程师无论如何都会增加一些利润。

其次,即使15VA或20VA也不足以使变压器知道您可以做什么。您需要一个特定的电压输出,该电压必须能够提供10W,而不仅仅是10W的电压和电流的任何组合。

由于您似乎在询问电源线变压器,因此我猜测您打算只在输出端放一个全波桥,一个电容或一个线性稳压器。在全波桥之后,您需要AC波形的峰值要比目标输出电压高几伏。这为高负载下垂和线性稳压器发挥作用提供了空间。如图所示,全波桥在满载1A负载时将下降1.5伏,对于线性稳压器可能下降2V。仅此一项,AC峰值就必须至少为10V + 1.5V + 2V = 13.5V。解决高负载下的下垂更为棘手。从理论上讲,变压器的输出电压额定值是在满负载的情况下,但对于最差的线路电压输入通常没有指定。在这里,您必须仔细查看变压器数据表。然后,随着电流从存储帽(而不是直接从变压器)汲取,峰值之间会有一个电压降。到目前为止,在考虑由于低线路电压和线路周期之间的下垂引起的压降之前,我们至少需要13.5V / sqrt(2)= 9.5V AC正弦输出。假设存储帽大小合理,听起来12V变压器可能是最小的。

对于60 Hz的电源线频率,存储盖将以120 Hz的速率或每8.3 ms充电一次。假设我们已经为全输出电流1A下的2V下垂制定了预算。这意味着最小存储上限为1A * 8.3ms / 2V = 4.2mF。这很多,但是可行。您可以选择这样做,也可以从更高的电压开始,以允许更多的下垂,从而允许更小的电容。

因此,要提出具体建议,像12V 1.5A变压器之类的东西可能需要足够大的存储容量。请记住,这种电源效率很低。仅全波电桥将耗散约1.5W的功率,而线性稳压器的耗散更多。

以上折衷是您不再看到带有“哑”整流器和线性稳压器电源的直接电源变压器的充分理由。即使在北美,电源线也只有60 Hz,因此变压器将变大,笨重,昂贵,结果效率很低。现在,您将全波电桥直接放在交流线路上,然后通过一个较小的变压器在高频处将其斩波,从而在隔离侧产生低压。斩波器的光反馈可以调节最终输出电压。这将更加高效,并且可以使用更小,更便宜,更轻便且效率更高的变压器,因为它将以100 KHz的频率运行。这正是开关壁式电源的作用。


我喜欢您冗长而详尽的答案。我希望我可以在工作时将它们分批打包。如果您在不同部分有几个标题,则它使任何读者都可以立即获得他们所需要的内容,对于那些每次浏览网站20-30秒的人来说,它是一个很好的占位符。可能是关于确定规模的一节,或者可能是另外一部分,用于解释法规的效率要求。也许一节关于下垂和大容量电容器(滤波)。也许是总结部分。对于那些需要这些经验教训的人,我们可以不学习它们就可以学到。
Kortuk

@Kortuk:您之前已经提到过这一点。尽管我尊重您的见解权利,但我不同意。这篇文章只有6个段落,垂直仅占我屏幕的2/3。我相信标题和多余的格式会在如此短的文章中混乱并分散注意力。如果我发现自己写更长的文章,我会尽量记住这一点。
奥林·拉斯罗普

@ Kortuk,@ Olin-我同意Olin。此外,他总是会费力地给出详细的答案,这完全值得一读。所有有用的信息。我尝试做同样的事情。如果我知道人们太懒了,也不会读书,那将是极大的挫败感。
stevenvh 2011年

@stevenvh(在olin的回答上应该会激励他),没有简单的方法可以对此评分。过去我做了一些测试。我会像奥林一样写一个答案。我会得到一些支持。我将在节标题中进行编辑,突然您又得到8或9。正如我要对自己说的那样,我在这样的环境中工作:我经常有时间去做某事,但必须立即停下来,这仅够我阅读一段段落的时间,也许是2,带有标题的我可以去从标题到标题。
Kortuk

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购买和使用两倍于您的需求的商品始终是一个好习惯,

例如,您需要10 V,1 A额定变压器,而您的应用程序或设备消耗1 A电流,但变压器提供的电流最大,现在变压器饱和时会加热,并且更多的热泵抽出从而降低了变压器的效率。所以总是买双评级。

还有一件事,我不知道您的住所,在我的家中,印度如果额定的额定值是10 V,500 mA 10 V,1 A 10 V,2 A这个

不是VA额定值,如果仅提到VA额定值是困难的,则20 VA可以代表VA代表'10 V 2 A'或'20 V 1 A',如果电压也可以。

然后根据您的要求10 V,20 VA就可以了。

希望这可以帮助。


应该考虑的另一件事是电源效率。根据整流和调节系统的不同,它可能会对电源设计产生重大影响。Pavan建议使用一倍的量,乍看起来似乎过高,但是例如,如果您在输出端需要10 V 1 A DC,并为此使用最简单的电路(例如KA7810稳压器和KBL406整流器),则您将需要更多对于稳压器而言,该电压为2伏特,对于整流器为1.1伏特的2倍,因此该电压绝对值最低为14.2伏,以便稳定工作。
2011年

考虑到电源电压下降后,负载下该电压迅速上升至20 V,使我们达到20 VA的数值。
2011年

整流器之后和调节器之前的滤波电容器可以帮助提高电压调节器的灵敏度。
2011年

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@Pavan- 我曾经使用过的所有变压器均指定有VA额定值和次级电压,偶尔也有电流,但并非总是如此。给出VA等级的原因是它确定尺寸。通常,一个制造商提供的所有10VA类型都将参考一个机械图纸。
stevenvh 2011年

@AndrejaKo:滤波电容器不仅会增加整流器的平均电压,还必须至少在线路周期过零时将调节器的输入降至零。
奥林·拉斯罗普

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在为直流负载确定变压器尺寸时,几乎总是需要使变压器的交流额定电流大于提供给负载的直流电流,有时甚至要很大。更大的数量取决于所用电源的拓扑-您可以在此处找到方便的指南

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