一款R型输出变压器的设计

摘 要: 给出了一款R型输出变压器的设计，它的L1/Ls之比达到11400，好于一般设计的10000的指标; 简要讨论了磁路气隙对初级电感量的影响，测量得到了频响曲线。
高保真音响系统需要高品质的输出变压器，输出变压器一般要求初级电感与漏感之比达到10000以上; 今介绍一种R型的设计实例:
1.应用条件: 末级推挽功放2×6甲乙类
输出功率:=10W
初级阻抗:=10000Ω
对管屏流:=80mA(单管为40mA)
次级阻抗:=8Ω
频率响应:20-15kHz+1dB
设计效率:η≥85%
2.设计步骤
对输出变压器而言，初级电感量与漏感是关键数据，按上述应用条件，初级电感量应为:

依照通常的设计条件，漏感

（1）计算变压器铁心及线圈参数
选用R35铁心，查得Sc =2.83cm2，Lc=21.14cm
初级匝数
其中L1: 初级电感量
me: 有效磁导率
Lc Sc: 磁路长度、磁路截面积
反馈绕组匝数N2= K N=1536T
依据输入输出阻抗变换关系，初次级绕组匝比

所以次级匝数
初级电流
次级电流
（2）绕制时，初次级交叉分段绕，取分段数M=4，以减少漏感，改善高端频率响应。绕制后得到初级绕组总厚度:
次级绕组总厚度: =1.6mm
初次级绕组间总绝缘厚度: d =0.4mm
绕线宽度:
绕组平均匝长:
（3）验证
根据绕制所得的变压器参数，计算初级电感量

这与目标设计几乎一致。
漏感主要是由于初次级线圈没有完全耦合产生的，它与线圈结构相关，此款变压器的漏感


这远高于一般输出变压器L1/Ls=10000的指标。可见R型的结构形式用于制作输出变压器是较合适的。
另外，此设计中没有考虑在R型铁心磁路中，由于没有气隙而带来的优势，此时铁心的有效磁导率比有气隙时高。
磁路中，由于气隙存在
μe=μ~/(1+μ~1g/1c)
其中:μe: 有效磁导率
μ~: 材料交流磁导率
1g: 气隙长度
1c: 磁路长度
在E型、CD型结构中，气隙使得有效磁导率降低，如在上述设计中，有1g=μ20m的气隙存在，则
μe/μ~=0.84
因而，没有气隙使R型变压器的实际初级电感量更高。
（4）基于以上分析，设计了一款R型输出变压器，对其频响曲线作了测量，在变压器的初级加频率可变的信号源，保持辐值不变，改变其频率，用毫伏计测得次级电压值，频响曲线及测试数据见图一和表一。