Từ tính là thành phần thiết yếu trong các cấu trúc điện nhưng có lẽ chúng ít được hiểu nhất và thường bị trì hoãn cho đến tận cuối quá trình thiết kế. Với kiến ​​thức cơ bản về các chức năng mà từ tính thực hiện, các kỹ sư có thể hiểu rõ hơn về cách lựa chọn các thành phần phù hợp để tối ưu hóa hiệu suất điện. Sự hiểu biết này rất quan trọng bất kể ứng dụng nào.

Từ tính là các thành phần thụ động sử dụng từ trường bên trong để thay đổi pha của dòng điện. Chúng thường được chia thành hai nhóm – máy biến áp và cuộn cảm.

Cuộn cảm bao gồm một vòng dây hoặc cuộn dây được sử dụng để lưu trữ năng lượng trong từ trường. Độ tự cảm của bất kỳ thành phần cụ thể nào đều tỷ lệ thuận với số vòng trong cuộn dây. Giá trị này cũng phụ thuộc vào bán kính của cuộn dây và loại vật liệu được sử dụng.

Máy biến áp được sử dụng để thay đổi, lọc và ổn định mức điện áp. Mục đích chính của máy biến áp từ là truyền tải điện năng giữa hai mức khác nhau. Ngược lại, một cuộn cảm chống lại sự thay đổi dòng điện chạy qua nó. Năng lượng được lưu trữ trong từ trường trong cuộn dây miễn là dòng điện chạy qua. Khi dòng điện chạy qua cuộn cảm thay đổi, từ trường sẽ tạo ra điện áp trong dây dẫn.

Việc hiểu biết cơ bản về cách thức hoạt động của máy biến áp, mục đích sử dụng và nơi sử dụng sẽ giúp các nhà thiết kế có điểm khởi đầu cho quá trình ra quyết định và chủ đề của bài viết này.

Máy biến áp cung cấp các chức năng cơ bản sau:

• Lưu trữ năng lượng
• Điện áp tăng hoặc giảm
• Điện áp thay đổi
• Nhiều đầu ra
• Sự cách ly

Máy biến áp không tạo ra điện năng; chúng truyền điện năng từ mạch AC này sang mạch AC khác bằng cách sử dụng khớp nối từ. Máy biến áp là một thành phần từ tính có nhiều hơn một cuộn dây được sử dụng để "biến đổi" điện áp và dòng điện được áp dụng cho cuộn dây sơ cấp thành điện áp và dòng điện khác có trên các cuộn dây thứ cấp.

Về mặt nội bộ, số lượng cuộn dây phụ thuộc vào lượng điện áp cách ly cần thiết giữa mạch sơ cấp và mạch thứ cấp. Trong cấu trúc nguồn, chẳng hạn như flyback, nơi nguồn điện chính được cung cấp bởi nguồn điện lưới, sẽ có ít cuộn dây thứ cấp hơn để bảo vệ hệ thống khỏi điện áp cao đến từ mạch sơ cấp.

Trước khi lựa chọn các thành phần từ tính, các nhà thiết kế nên biết loại cấu trúc nào mà nguồn điện yêu cầu. Xem xét công suất và điện áp đầu vào cho từng cấu trúc sẽ định hướng quá trình ra quyết định theo hướng máy biến áp phù hợp.

Các nhà thiết kế có năm loại bộ chuyển đổi cơ bản để lựa chọn như được nêu trong bảng dưới đây.

Sau khi các nhà thiết kế xác định được chức năng của máy biến áp và loại bộ chuyển đổi nào sẽ được sử dụng, họ có thể bắt đầu quá trình lựa chọn các thành phần phù hợp nhất.

Quá trình tuyển chọn đòi hỏi phải biết ít nhất năm thông số kỹ thuật trước khi đưa ra lựa chọn:

• Điện áp đầu vào
• Điện áp đầu ra
• Cấu trúc mạch điện
• Dòng điện đầu vào và đầu ra định mức
• Chu kỳ làm việc tối đa ở điện áp đầu vào tối thiểu

Với cái nhìn tổng quan cơ bản về cách máy biến áp hoạt động và chức năng của chúng, các kỹ sư có thể bắt đầu quá trình lựa chọn các thành phần phù hợp nhất cho yêu cầu hệ thống của mình.

Tuy nhiên, quá trình này không chỉ dừng lại ở việc tìm đúng thông số kỹ thuật cho bất kỳ hệ thống nào. Nhà thiết kế nên đánh giá máy biến áp dựa trên các yêu cầu về độ tin cậy liên quan đến từng ứng dụng cụ thể như máy tính, ô tô, công nghiệp và y tế. Cần cân nhắc đến việc hiểu những tiến bộ mới nhất trong vật liệu từ tính và xử lý công nghệ để lựa chọn máy biến áp hoặc cuộn cảm có hiệu suất tốt nhất.

Ngoài ra, bề rộng kiến ​​thức và kinh nghiệm trong thiết kế và kỹ thuật cung cấp điện là một tiêu chuẩn khác cần xem xét hỗ trợ ứng dụng thực tế cũng rất quan trọng. Nhà cung cấp nên cung cấp nhiều loại sản phẩm có sẵn và tùy chỉnh để đảm bảo có thể lường trước và giải quyết được những thách thức thiết kế khó khăn nhất.

‍