韓希孟
[拼音]：bianyaqi
[英文]：transformer
利用電磁感應原理將電能或電訊號從一個電路傳遞到另一個電路的靜止器件。電子電路中的變壓器主要用於電壓幅度變換和電路負載的阻抗匹配變換。它由繞在鐵芯上的初級繞組（原組）和次級繞組(副組)組成。工作電壓自毫伏級到千伏級；輸出功率從毫瓦級到千瓦級；工作頻率從幾十赫一直到射頻；波形除正弦波外，還有矩形波、脈衝波和各種複雜的波形。常用的變壓器除一般的電源變壓器外，還有音訊變壓器、阻抗匹配變壓器、脈衝變壓器、視訊變壓器、射頻變壓器等。
發展簡況
1831年英國物理學家M.法拉第最早進行變壓器實驗。1888年美國N.特斯拉取得多相感應電動機的專利後，將變壓器應用於電力傳輸系統中。1892年英國的J.A.弗萊明撰寫的第一本關於變壓器的專著於倫敦出版，1904年他又發明了真空二極體，對整流變壓器在電子電路中的應用起到促進作用。20年代，無線電廣播事業興起，小型電源變壓器和音訊變壓器廣泛應用於各類收音機中。脈衝變壓器的應用與30年代後雷達與電視的發展密切相關。
基本原理
對於單相變壓器來說，當交流電壓U1加於初級繞組N1，在次級繞組N2上便感應出電壓U2，其關係式為
(1)
如副組接上負載，在變壓器損耗很小的情況下，輸入電流I1與輸出電流I2之比為
(2)
從式(1)、(2)可得出I1U1≈I2U2。因此，在額定負荷下變壓器的輸出功率約等於輸入功率。當副組接上負載Z，對電源來說相當於接上阻抗為Z′＝n2Z的負載。在電子技術中，可以利用阻抗變換來達到阻抗匹配，從而獲得最佳輸出特性。
當頻率在音訊以上時，須考慮分佈引數的影響，這時變壓器的等效電路如圖1。圖中，R1、R2、L1、L2、C1、C2分別為初、次級繞組的電阻、漏感量和分佈電容量；C12為初級與次級繞組間的電容量;Loc為初級開路時的電感量；Rc為等效鐵芯損耗電阻;N1N2分別為初、次級的匝數；T為理想變壓器。
結構與材料
變壓器由鐵芯和繞組組成，有時還要加遮蔽。鐵芯是變壓器磁路的主體，它的結構形式有芯式及殼式兩類（圖2）。芯式鐵芯的優點是散熱面積大，適用於較大功率；採用雙繞組芯式鐵芯時，外界磁場的干擾電勢可互相抵消，因此這種結構適用於低電平輸入變壓器。殼式的優點是結構簡單，但體積較大，一般用於小功率電源變壓器。環形(屬芯式)和盒形（屬殼式）磁路無空氣隙，所以漏磁小，受外界干擾也小，更適用於較高頻率。
鐵芯材料須根據變壓器的使用頻率來選擇，常用鐵芯材料的使用頻率和變壓器型別如表。
* A-音訊變壓器，B-電源變壓器，C-脈衝變壓器，D-飽和電抗器，E-寬頻帶變壓器，F-逆變變壓器，G-儀表用變壓器。** 1-插片，2-帶狀卷繞、切割卷繞、切割，3-帶狀卷繞、環形、矩形，4-環形、矩形，5-盒形。
繞組由漆包線和絕緣材料構成，應具有足夠的抗電強度及耐熱性。繞法有一般、交叉、分段、環形繞法等。適當選擇繞法可降低分佈電容和減小漏感。
型別和應用
電子電路中應用的變壓器型別很多，根據頻率區分有電源變壓器、音訊變壓器和脈衝變壓器。
電源變壓器
用於各種電子裝置和儀器。初級接入電源，次級可有多個輸出不同電壓的繞組。
音訊變壓器
主要作級間耦合、阻抗匹配和功率傳輸等。音訊變壓器包括話筒變壓器、輸入及輸出變壓器、級間變壓器、隔離變壓器等。這種變壓器的頻率響應好，對工作於音訊低端的主電感量要大；工作於音訊高階的漏感量和分佈電容要小。可選擇導磁率較高的磁芯和採用分段和交叉繞法等措施來實現。
脈衝變壓器
用於計算機、雷達、電視等的脈衝電路中。主要用作脈衝電壓幅度變換、阻抗匹配、脈衝功率輸出等。當輸入為矩形脈衝時，漏感和分佈電容將影響脈衝前沿抖動，而分佈電容和初級電感量有可能在後沿引起振盪；如脈衝寬度較大，則主電感量的大小將是主要的影響因素。為此，要想從次級獲得小失真和最低功耗的脈衝輸出，對鐵芯的選擇和繞組結構的要求都應比音訊變壓器嚴格，脈衝重複頻率越高，要求也越嚴。
變壓器的發展方向是:採用質量更高的磁性材料，如更薄的晶粒取向矽鋼帶材、超高導磁率的鎳鐵合金等;進一步改革結構以提高脈衝變壓器單位體積內的輸出功率和使用頻率上限；採用耐更高溫、絕緣效能更為優良的導線等。
參考書目
Nathan R.Crossner， Transformers for ElectronicCircuits， McGraw-Hill， New York，1967.