Trong khuôn khổ bài viết này chỉ đề cập đến các loại biến áp hay dùng phục vụ cho các thiết bị âm thanh cả trong các thiết bị chuyên dụng hay các biến áp cũ được tận dụng để DIY cho audio.
Mục đích bài viết giúp người chơi audio có đủ kiến thức để đánh giá và lựa chọn sản phẩm phù hợp cho nhu cầu.
Để hiểu được ưu nhược điểm của các loại biến áp ta cần hiểu khái niệm sau
Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ.
Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ. Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra trường điện từ. Theo định luật cảm ứng Faraday trường điện từ tạo ra dòng điện cảm ứng ở các cuộn thứ cấp. Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố trí mạch dẫn từ qua lõi cuộn dây. Vật liệu dẫn từ phụ thuộc tần số làm việc.
- Ở tần số thấp như biến áp điện lực, âm tần thì dùng lá vật liệu từ mềm có độ từ thẩm cao như thép silic, permalloy,... và mạch từ khép kín như các lõi ghép bằng lá chữ E, chữ U, chữ I.
- Ở tần số cao, vùng siêu âm và sóng radio thì dùng lõi ferrit khép kín mạch từ.
Máy biến thế hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:
- Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường)
- Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (cảm ứng điện)
Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.
Việc đánh giá chất lượng chỉ mang tính tham khảo, trên thực tế còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khách quan mà rõ nhất là chất lượng thi công, chất lượng vật liệu và thời gian đã sử dụng đối với các loại biến áp cũ.
Quan trọng nhất vẫn là hiệu quả mà một biến áp tốt mang lại cho dàn âm thanh của bạn. Việc đánh giá theo lý thuyết chỉ đúng khi ta so sánh những biến áp cùng phân cấp chất lượng đến từ 1 nhà sản xuất cụ thể. Các biến áp chính hãng dù mới hay cũ vẫn luôn có độ tin cậy nhất định so với biến áp do cá nhân hay đơn vị nhỏ lẻ.
Phân loại biến áp theo cách quấn
Có 2 hình thức quấn là Core và Shell như hình minh họa
Phân loại biến áp theo hình dáng Fe
1. Fe EI
Đây là loại biến áp quấn bằng Fe hình EI phổ biến nhất có mặt ở hầu hết mọi máy móc, ứng dụng
Nhược điểm :
Lõi ghép nên thất thoát từ thông nhiều dẫn đến hiệu suất không cao và tỏa nhiệt nhiều. Lõi được ghép từ nhiều mảnh Fe và ngâm vecni để cố định nên qua một thời gian dài sử dụng lớp vecni không đủ độ liên kết sẽ dẫn tới hiện tượng kêu hoặc rung.
Ưu điểm :
Chi phí sản xuất rẻ
2. Fe UI
3. Fe C core
Nhược điểm :
Vẫn sử dụng lõi ghép nên vẫn có sự thất thoát từ thông nhưng ít hơn so với lõi EI.
Một lý do hạn chế sự phổ biến của C-core là tính linh hoạt của kích thước. Thông thường các lõi C được xác định trước về kích thước và do đó để tùy chỉnh nó theo các ứng dụng sẽ rất khó, dẫn đến lãng phí quá lớn. Người dùng không thể xếp chồng lên lớp nhân để tăng công suất. Đây là điều mà các nhà sản xuất thiết bị không thích. Ngoài ra còn có một số lý do khác liên quan đến vật liệu và sản xuất khó khăn và chi phí nhưng nó sẽ không được đề cập ở đây.
Ưu điểm :
Cấu tạo lõi C core giúp từ thông bị thất thoát ít hơn so với EI vì thế C core nhỏ gọn hơn so với EI.
Single C core
Double C core
Triple C core
4. Fe R core
R-core Transformers được sản xuất bằng cách sử dụng các lõi hình chữ nhật độc đáo với mặt cắt ngang được gọi là lõi R. Tính năng đặc biệt của máy biến thế này là lõi không có khoảng trống và liên tục.
Các tính năng độc đáo khác của R-cores là việc sử dụng Bobbins theo hai phần. Các quanh co được thực hiện trên đặc biệt tròn bobbins trên hai chân song song của lõi. Điều này đảm bảo sự cách ly hoàn toàn giữa hai cuộn dây và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn. So với máy biến áp EI có công suất như nhau, máy biến áp lõi R nhỏ gọn (nhỏ hơn gần 40%) và có độ cao ở nhiệt độ thấp. Rò rỉ của máy biến áp R là khoảng 1/10 máy biến áp truyền thống, cho phép nhà sản xuất thiết bị đặt máy biến áp gần các thành phần điện tử quan trọng. Thông lượng rò rỉ và rò rỉ cân bằng đảm bảo tiếng ồn thấp của máy biến áp. Điều này làm cho máy biến thế R-Core thích hợp để sử dụng trong thiết bị nhạy tiếng ồn.
Các máy biến thế R đã tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị hiển thị CRT, thiết bị âm thanh, máy thu vệ tinh, thiết bị y tế sinh học, máy in, máy photo photocopy, cân nặng ...
Ưu điểm :
Lưu lượng từ không đổi thấp, x10 thấp hơn biến áp EI
R-core transformer nhỏ hơn EI 30%, mỏng hơn 40%, và nhẹ hơn 40%
Máy biến áp lõi R tạo ra nhiệt thấp hơn 50% so với máy biến áp EI
Máy biến thế lõi R tạo ra tiếng ồn thấp hơn so với EI hoặc máy biến thế lõi gẫy
R-core là đáng tin cậy hơn, dễ cài đặt hơn và ổn định hơn so với máy biến áp toroid xuyến
Nhược điểm :
Giá thành cao
5. Fe Toroidal (xuyến)
Nhược điểm
Việc chế tạo biến áp xuyến nhìn chung khó hơn EI
Lõi dây không cân bằng nên vẫn có sự rò rỉ từ thông nhưng không nhiều như EI
Thực tế việc chế tạo biến áp xuyến với yêu cầu cao không đơn giản như đối với EI.
Ưu điểm
Thất thoát ít nên hiệu suất khá cao, tỏa nhiệt ít.
Kích thước nhỏ, gọn gàng hơn so với EI cùng công suất
6. Fe O core
Hình dạng cơ bản là giống Toroidan nhưng lõi có cấu tạo tương tự R core
