แม่เหล็กเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในโครงสร้างไฟฟ้า แต่แม่เหล็กอาจเป็นส่วนประกอบที่เข้าใจได้น้อยที่สุดและมักถูกเลื่อนออกไปจนเกือบถึงช่วงปลายของกระบวนการออกแบบ เมื่อมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับฟังก์ชันต่างๆ ของแม่เหล็กแล้ว วิศวกรจะเข้าใจได้ดียิ่งขึ้นว่าจะเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพไฟฟ้าได้อย่างไร ความเข้าใจนี้มีความสำคัญไม่ว่าจะใช้งานในลักษณะใดก็ตาม

แม่เหล็ก เป็นส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่ใช้สนามแม่เหล็กภายในเพื่อเปลี่ยนเฟสของกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่ หม้อแปลงและตัวเหนี่ยวนำ

ตัวเหนี่ยวนำประกอบด้วยขดลวดหรือวงลวดที่ใช้เก็บพลังงานในสนามแม่เหล็ก ความเหนี่ยวนำของส่วนประกอบแต่ละชิ้นจะแปรผันโดยตรงกับจำนวนรอบของขดลวด ค่านี้ยังขึ้นอยู่กับรัศมีของขดลวดและประเภทของวัสดุที่ใช้ด้วย

หม้อแปลงใช้เพื่อเปลี่ยน กรอง และปรับระดับแรงดันไฟฟ้า วัตถุประสงค์หลักของหม้อแปลงแม่เหล็กคือการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าระหว่างสองระดับที่แตกต่างกัน ในทางตรงกันข้าม ตัวเหนี่ยวนำจะต้านทานการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ พลังงานจะถูกเก็บไว้ในสนามแม่เหล็กในขดลวดตราบเท่าที่กระแสไฟฟ้าไหล เมื่อกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำเปลี่ยนแปลง สนามแม่เหล็กจะเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าในสายไฟ

ความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการทำงานของหม้อแปลง วัตถุประสงค์การใช้งาน และการใช้งานในสถานที่ต่างๆ จะเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับนักออกแบบในการตัดสินใจและหัวข้อของบทความนี้

หม้อแปลงมีฟังก์ชันพื้นฐานดังต่อไปนี้:

• การกักเก็บพลังงาน
• การเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้า
• การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า
• เอาท์พุตหลายรายการ
• การแยกตัว

หม้อแปลงไฟฟ้าไม่ได้ผลิตไฟฟ้า แต่จะถ่ายโอนไฟฟ้าจากวงจรไฟฟ้ากระแสสลับวงจรหนึ่งไปยังอีกวงจรหนึ่งโดยใช้การเชื่อมต่อแม่เหล็ก หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบแม่เหล็กที่มีขดลวดมากกว่าหนึ่งขดซึ่งใช้เพื่อ "แปลง" แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่จ่ายไปยังขดลวดปฐมภูมิให้เป็นแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกันผ่านขดลวดทุติยภูมิ

ภายใน จำนวนขดลวดจะขึ้นอยู่กับปริมาณแรงดันไฟฟ้าแยกที่ต้องการระหว่างวงจรหลักและวงจรรอง ในโครงสร้างไฟฟ้า เช่น ฟลายแบ็กที่จ่ายไฟหลักโดยกริด จะมีขดลวดรองน้อยลงเพื่อป้องกันระบบจากแรงดันไฟฟ้าสูงที่มาจากวงจรหลัก

ก่อนที่จะเลือกส่วนประกอบแม่เหล็ก นักออกแบบควรทราบก่อนว่าแหล่งจ่ายไฟต้องการโครงสร้างประเภทใด การพิจารณากำลังไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของโครงสร้างแต่ละแบบจะช่วยเป็นแนวทางในการตัดสินใจเลือกหม้อแปลงที่เหมาะสม

นักออกแบบมีตัวแปลงพื้นฐาน 5 ประเภทให้เลือก ดังที่ระบุไว้ในตารางด้านล่าง

เมื่อนักออกแบบได้กำหนดฟังก์ชันของหม้อแปลงและประเภทของตัวแปลงที่จะใช้แล้ว พวกเขาสามารถเริ่มกระบวนการเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมที่สุดได้

กระบวนการคัดเลือกต้องทราบข้อมูลจำเพาะอย่างน้อย 5 ประการก่อนตัดสินใจเลือก:

• แรงดันไฟฟ้าขาเข้า
• แรงดันไฟขาออก
• โครงสร้างวงจร
• กระแสไฟเข้าและกระแสไฟออกที่กำหนด
• รอบการทำงานสูงสุดที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตขั้นต่ำ

ด้วยภาพรวมพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการทำงานของหม้อแปลงและสิ่งที่ทำ วิศวกรสามารถเริ่มกระบวนการในการเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการของระบบได้

อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การค้นหาข้อมูลจำเพาะที่เหมาะสมสำหรับระบบใดระบบหนึ่งเท่านั้น นักออกแบบควรประเมินหม้อแปลงตามข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานเฉพาะ เช่น คอมพิวเตอร์ ยานยนต์ อุตสาหกรรม และการแพทย์ นอกจากนี้ ยังควรพิจารณาทำความเข้าใจเกี่ยวกับความก้าวหน้าล่าสุดในวัสดุแม่เหล็กและเทคโนโลยีกระบวนการ เพื่อเลือกหม้อแปลงหรือตัวเหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพสูงสุด

นอกจากนี้ ความรู้และประสบการณ์ที่กว้างขวางในด้านการออกแบบและวิศวกรรมแหล่งจ่ายไฟก็เป็นเกณฑ์อีกประการหนึ่งที่ต้องพิจารณา ซึ่งมีความสำคัญต่อการรองรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง ซัพพลายเออร์ควรเสนอผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและผลิตภัณฑ์ที่สั่งทำพิเศษที่หลากหลาย เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถคาดการณ์และแก้ไขความท้าทายในการออกแบบที่ยากที่สุดได้