Импульсный трансформатор схема. Импульсный трансформатор: принцип работы, виды и применение

Как устроен и работает импульсный трансформатор. Какие бывают виды импульсных трансформаторов. Где применяются импульсные трансформаторы. Каковы преимущества импульсных трансформаторов перед обычными.

Что такое импульсный трансформатор и как он работает

Импульсный трансформатор — это разновидность трансформатора, предназначенная для преобразования импульсных сигналов. Его принцип работы основан на передаче коротких импульсов тока между обмотками с минимальными искажениями.

Основные особенности работы импульсного трансформатора:

• На первичную обмотку подаются короткие импульсы тока
• В сердечнике трансформатора создается переменное магнитное поле
• Во вторичной обмотке индуцируются импульсы напряжения
• Форма выходных импульсов повторяет форму входных с минимальными искажениями
• Работа происходит в ненасыщенном режиме сердечника

Таким образом, импульсный трансформатор обеспечивает передачу коротких импульсов между цепями с гальванической развязкой и возможностью изменения амплитуды.

Виды и конструкция импульсных трансформаторов

По конструкции магнитопровода выделяют следующие основные виды импульсных трансформаторов:

• Тороидальные — с кольцевым сердечником
• Стержневые — с прямым стержневым сердечником
• Броневые — с П-образным или Ш-образным сердечником
• Бронестержневые — комбинированная конструкция

Обмотки импульсных трансформаторов могут быть:

• Цилиндрические
• Спиральные
• Конические

Для изготовления сердечников используются специальные ферромагнитные материалы с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями на высоких частотах.

Основные области применения импульсных трансформаторов

Импульсные трансформаторы широко применяются в различных областях электроники и радиотехники:

• В импульсных блоках питания
• В радиопередающих устройствах
• В радиолокационной технике
• В системах телеметрии и связи
• В устройствах автоматики
• В высоковольтных генераторах импульсов
• В цифровых и вычислительных устройствах

Основные функции импульсных трансформаторов в этих устройствах:

• Гальваническая развязка цепей
• Согласование импедансов
• Изменение амплитуды и полярности импульсов
• Формирование импульсов специальной формы

Преимущества импульсных трансформаторов

По сравнению с обычными силовыми трансформаторами, импульсные трансформаторы обладают рядом важных преимуществ:

• Меньшие габариты и вес при той же мощности
• Более высокий КПД
• Лучшая стабильность выходного напряжения
• Возможность работы на высоких частотах
• Быстрое время реакции на изменение нагрузки
• Широкий диапазон входных напряжений

Эти преимущества обусловлены импульсным режимом работы и использованием специальных магнитных материалов для сердечников.

Особенности конструкции импульсных трансформаторов

При разработке и изготовлении импульсных трансформаторов необходимо учитывать ряд важных особенностей:

• Выбор оптимального материала и конструкции сердечника
• Минимизация паразитных параметров обмоток
• Обеспечение хорошей изоляции между обмотками
• Снижение потерь на вихревые токи и перемагничивание
• Обеспечение эффективного отвода тепла

Правильный учет этих факторов позволяет создавать высокоэффективные импульсные трансформаторы с минимальными искажениями сигнала.

Расчет и проектирование импульсных трансформаторов

Процесс расчета импульсного трансформатора включает следующие основные этапы:

1. Определение исходных данных и требований
2. Выбор материала и конструкции сердечника
3. Расчет числа витков и сечения проводов обмоток
4. Определение габаритов магнитопровода
5. Расчет паразитных параметров
6. Проверка на соответствие требованиям

При расчете учитываются такие параметры как:

• Амплитуда и длительность импульсов
• Частота повторения
• Требуемый коэффициент трансформации
• Допустимые искажения
• Диапазон рабочих температур

Правильный расчет позволяет спроектировать импульсный трансформатор с оптимальными характеристиками для конкретного применения.

Применение импульсных трансформаторов в блоках питания

Одной из важнейших областей применения импульсных трансформаторов являются импульсные блоки питания. В них трансформатор выполняет следующие основные функции:

• Преобразование напряжения
• Гальваническая развязка первичной и вторичной цепей
• Накопление энергии в магнитном поле
• Формирование выходных импульсов

Благодаря импульсному режиму работы на высокой частоте удается значительно уменьшить габариты и вес трансформатора по сравнению с обычными силовыми трансформаторами той же мощности.

Диагностика и ремонт импульсных трансформаторов

При выходе из строя импульсного трансформатора необходимо провести диагностику для определения причины неисправности. Основные методы диагностики включают:

• Визуальный осмотр на наличие повреждений
• Проверка сопротивления и индуктивности обмоток
• Измерение сопротивления изоляции
• Проверка коэффициента трансформации
• Анализ формы выходных импульсов

Наиболее распространенные неисправности импульсных трансформаторов:

• Межвитковое замыкание в обмотках
• Обрыв обмотки
• Пробой изоляции между обмотками
• Размагничивание или повреждение сердечника

В большинстве случаев ремонт заключается в замене поврежденной обмотки или всего трансформатора целиком.

принцип работы, виды и расчёт

Импульсные трансформаторы (ИТ) являются востребованным прибором в хозяйственной деятельности. Часто  устанавливают в блоки питания бытовой, компьютерной, специальной техники. Импульсный трансформатор своими руками создают мастера с минимальным опытом работы в области радиотехники. Что это за устройство, а также принцип работы будут рассмотрены далее.

Область применения

Задача импульсного трансформатора заключается в защите электрического прибора от короткого замыкания, чрезмерного увеличения значения напряжения, нагрева корпуса. Стабильность блоков питания обеспечена импульсными трансформаторами. Подобные схемы применяются в триодных генераторах, магнетронах. Импульсник применяется при работе инвертора, газового лазера. Данные приборы устанавливают в схемах в качестве дифференцирующего трансформатора.

Радиоэлектронная аппаратура основана на трансформаторной способности импульсных преобразователей. При использовании импульсного блока питания организовывается работа цветного телевизора, обычного компьютерного монитора и т.

д. Помимо обеспечения потребителя током требуемой мощности и частоты, трансформатором выполняется стабилизация значения напряжения при работе оборудования.

Видео: Как работает импульсный трансформатор?

Требования к приборам

Преобразователи в блоках питания обладают рядом характеристик. Это функциональные устройства, имеющие определенную габаритную мощность. Они обеспечивают правильное функционирование элементов в схеме.

Импульсный бытовой трансформатор обладает надежностью и высоким перегрузочным порогом. Преобразователь отличается стойкостью к механическим, климатическим воздействиям. Поэтому схема импульсного блока питания телевизоров, компьютеров, планшетов. отличается повышенной электрической устойчивостью.

Приборы обладают небольшой габаритной характеристикой. Стоимость представленных агрегатов зависит от области применения, трудозатрат на изготовление. Отличие представленных трансформаторов от иных подобных приборов заключается в их высокой надежности.

Принцип работы

Рассматривая, как работает агрегат представленного типа, нужно понять отличия между обычными силовыми установками и устройствами ИТ. Намотка трансформатора имеет разную конфигурацию. Это две катушки, связанные магнитоприводом. В зависимости от количества витков первичной и вторичной намотки, на выходе создается электричество с заданной мощностью. Например, в трансформаторе преобразовывается напряжение 12 в 220 В.

На первичный контур подаются однополярные импульсы. Сердечник остается в состоянии постоянного намагничивания. На первичной намотке определяются импульсные сигналы прямоугольной формы. Интервал между ними во времени короткий. При этом появляются перепады индуктивности. Они отражаются импульсами на вторичной катушке. Эта особенность является основой принципов функционирования подобного оборудования.

Разновидности

Выделяют разные типы импульсной схемы силового оборудования. Агрегаты отличаются в первую очередь формой конструкции. От этого зависят эксплуатационные характеристики. По виду обмотки различают агрегаты:

• Тороидальный.
• Броневой.
• Стержневой.
• Бронестержневой.

Поперечное сечение сердечника бывает прямоугольное, круглое. Маркировка обязательно содержит информацию об этом факте. Также различают тип обмоток. Катушки бывают:

• Спиральные.
• Цилиндрические.
• Конические.

В первом случае индуктивность рассеивания будет минимальной. Представленный тип преобразователя применяется для автотрансформаторов. Намотка при этом выполняется из фольги или тенты из специального материала.

Цилиндрический тип обмотки характеризуется низким показателем рассеивания индуктивности. Это простая , технологичная конструкция.

Конические разновидности значительно уменьшают рассеивание индуктивности. Емкость обмоток при этом мало увеличивается. Изоляция между двумя слоями обмоток пропорциональна напряжению между первичными витками. Толщина контуров увеличивается от начала к концу.

Представленное оборудование отличается различными эксплуатационными характеристиками. В их число входят габаритная мощность, напряжение на первичной, вторичной обмотке, масса и размер. При указании маркировки учитываются перечисленные характеристики.

Преимущества

Блоки питания с импульсным устройством обладают массой достоинств перед аналоговыми приборами. Именно по этой причине их подавляющее большинство изготавливается по представленной схеме.

Трансформаторы импульсного типа отличаются следующими преимуществами:

1. Малый вес.
2. Низкая цена.
3. Повышенный уровень КПД.
4. Расширенный диапазон напряжения.
5. Возможность встроить защиту.

Меньшим весом конструкция обладает из-за увеличения частоты сигнала. Конденсаторы уменьшаются в объеме. Схема их выпрямления наиболее простая.

Сравнивая обычные и импульсные блоки питания, видно, что в последних потери энергии сокращаются. Они наблюдаются при переходных процессах. КПД при этом может составлять 90-98%.

Меньшие габариты агрегатов позволяют снизить затраты на производство. Материалоемкость конечного продукта значительно уменьшается. Запитывать представленные аппараты можно от тока с различными характеристиками. Цифровые технологии, которые применяются при создании малогабаритных моделей, позволяют применять в конструкции специальные защитные блоки. Они предотвращают появление короткого замыкания, прочие аварийные ситуации.

Единственным недостатком импульсных разновидностей устройств является появление высокочастотных помех. Их приходится подавлять различными методами. Поэтому в некоторых разновидностях точных цифровых приборов подобные схемы не используются.

Разновидности материалов

Представленное оборудование изготавливается из различных материалов. Создавая блоки питания представленного типа, потребуется рассмотреть все возможные варианты. Применяются следующие материалы:

1. Электротехническая сталь.
2. Пермаллой.
3. Феррит.

Одним из лучших вариантов является альсифер. Однако его практически не найти в свободной продаже. Поэтому, желая создать оборудование самостоятельно, его не рассматривают в качестве возможного варианта.

Чаще всего для создания сердечника применяется электротехническая сталь марок 3421-3425, 3405-3408. Магнитно-мягкими характеристиками известен пермаллой. Это сплав, который состоит из никеля и железа. Его легируют в процессе обработки.

Для импульсов, интервал которых находится в пределах наносекунды, используется феррит. Этот материал имеет высокое удельное сопротивление.

Расчет

Чтобы создать и намотать трансформаторные контуры самостоятельно, потребуется произвести расчет импульсного трансформатора. Применяется специальная методика. Сначала определяют ряд исходных характеристик оборудования.

Например, на первичной обмотке установлено напряжение 300 В. Частота преобразования равняется 25 кГц. Сердечник выполнен из ферритового кольца типоразмером 31 (40х25х11). Сначала потребуется определить площадь сердечника в поперечном сечении:

П = (40-25)/2*11 = 82,5 мм².

Далее можно просчитать минимальное количество витков:

На основе полученных данных можно найти диаметр сечения провода, который потребуется для создания контуров:

Д = 78/181 = 0,43 мм.

Площадь сечения в этом случае равняется 0,12 м². Максимально допустимый ток на первичной катушке при таких параметрах не должен превышать 0,6 А. Габаритную мощность можно определить по следующей формуле:

ГМ = 300 * 0,6 = 180 Вт.

На основе полученных показателей можно самостоятельно рассчитать параметры всех составляющих будущего прибора. Создать трансформатор этого типа станет увлекательным занятием для радиолюбителя.

Подобный аппарат является надежным и качественным при правильной последовательности всех действий. Расчет проводится для каждой схемы индивидуально. При изготовлении подобного оборудования вторичная обмотка должна замыкаться на нагрузку потребителя. В противном случае прибор не будет считаться безопасным.

От типа сборки, материалов и прочих параметров зависит работа трансформатора. Качество схемы напрямую зависит от импульсного блока. Поэтом расчетам, выбору материалов уделяется высокое значение.

Интересное видео: Импульсный трансформатор своими руками

Рассмотрев особенности импульсных трансформаторов, можно понять их важность для многих радиоэлектронных схем. Создать подобное устройство самостоятельно можно только после соответствующего расчета.

Импульсный трансформатор принцип работы

Принцип работы импульсного трансформатора

Современные электронные и электрические приборы имеют достаточно сложное устройство.

Их эффективную и бесперебойную работу обеспечивает большое количество составляющих.

Одной из них является импульсный трансформатор, принцип работы которого основывается на активном преобразовании электрического тока.

Основная функция

Устройства, работа которых зависит от электрического тока, оснащаются импульсными трансформаторами.

Делается это для того, чтобы обеспечить защиту от короткого замыкания, слишком высокого напряжения, исходящего от сети, и перегревания корпуса электроприборов.

Он присутствует как в технике, используемой в быту (цветных телевизорах, компьютерных мониторах), так и в специальном оборудовании, в основе которого заложено действие импульса (газовых лазерах, магнетронах, триодных генераторах, дифференцирующих трансформаторах).

Механизм действия и виды устройств

Работа импульсного трансформатора обеспечивается за счёт пары катушек, соединённых магнитоводом и имеющих обмотку различной конфигурации.

Количество витков на обмотке определяет мощность электрической энергии, получаемой на выходе.

Первичный контур обмотки принимает на себя однополярные импульсные сигналы. На ней же определяются импульсы с коротким временным интервалом, имеющие прямоугольную форму. Затем эти же импульсы находят отражение на вторичной обмотке. Принцип отражения является основным в работе всех ИТ.

Трансформаторы могут иметь различное устройство.

В зависимости от типа обмотки выделяют следующие разновидности прибора:

• тороидальный,
• стержневой,
• броневой,
• бронестержневой.

Импульсный трансформатор: принцип действия и функциональные особенности

Трансформатор представляет собой достаточно сложное техническое устройство, основной функцией которого служит преобразование определенных свойств и качеств электрической энергии, таких, как напряжение или крутящий момент. Также современный трансформатор способен превращать переменный ток в постоянный и наоборот.

Среди огромного разнообразия используемых в настоящее времяприборов особо следует выделить их импульсные разновидности.

Импульсный трансформатор широко используется в системах связи, ВТ, устройствах автоматики, для внесения изменений амплитуды импульсов, а также их полярности. Главное условие для успешной работы данного вида прибора состоит в том, что искажение сигнала, который передается с его помощью, должно быть минимальным.

Импульсный трансформатор основывается в своей деятельности на следующем принципе: в то время как на его вход поступают прямоугольные импульсы определенного напряжения, в первичной обмотке постепенно появляется электрический ток, сила которого постепенно начинает увеличиваться. Это, в свою очередь, повлечет за собой изменение магнитного поля и появление электродвижущей силы во вторичной обмотке. В этом случае искажения сигнала практически не происходит, а возможные потери тока настолько малы, что ими можно пренебречь.

Что касается отрицательной части импульса, появление которой неизбежно в то время, как импульсный трансформатор выходит на проектную мощность, то его влияние можно свести к минимуму, установив простой диод во вторичную обмотку. Тем самым и здесь импульс станет максимально близким к прямоугольному.

Импульсный трансформатор отличается от других разновидностей данной технической системы тем, что работает исключительно в ненасыщенном режиме. Его магнитопровод изготавливается из специального сплава, который в обязательном порядке обладает значительной пропускной способностью магнитного поля.

Помимо импульсных, в современной энергетической и электронной промышленности используют следующие основные виды трансформаторов:

1. Деятельность ни одного современного радиоприбора невозможна без силовых трансформаторов. Их деятельность многогранна: с одной стороны, они необходимы для того, чтобы приемники можно было запитывать от обычной сети с переменным током, а с другой, для того, чтобы повышать или понижать напряжение той или иной частоты в усилителях. С этой функцией связана и важная конструктивная особенность силовых трансформаторов – вместо стальных сердечников здесь используют вставки из магнетита или карбонильного железа.
2. Еще одной разновидностью прибора, применяемого преимущественно в современных системах слежения и бортовых компьютерах самолетов, является вращающийся трансформатор. Его принцип действия заключается в том, что угол поворота рамки преобразуется в напряжение электрического тока. Внешне вращающийся трансформатор представляет собой небольшую электрическую машину, работающую исключительно от переменного тока. Кроме того, в зависимости от того, где эти трансформаторы применяются, они могут быть как двухполюсными, так и многополюсными.
3. В зависимости от того, какой ток поступает на первичную обмотку, выделяют трансформаторы переменного и постоянного тока. Основной вид первого типа – автотрансформатор, который состоит исключительно из одной катушки, которая непосредственно включается в электрическую цепь. Данный вид приборов предназначен исключительно для понижения напряжения и только для очень маленьких токов. Трансформатор постоянного тока – это более сложный прибор, состоящий из динамомашины и двигателя. В этом случае первичный ток вырабатывается двигатель, а вторичный – динамомашиной, которая приводится в движение тем же электродвигателем. Нередко встречается ситуация, когда трансформатор постоянного тока представляет собой двигатель и динамомомашину, соединенные между собой одним металлическим каркасом. Делается это для экономии материала, а также для повышение качества работы прибора.

Преимущества импульсного трансформатора

Он имеет небольшие габариты, более стабилен в работе, дает качественное напряжение и независящее от параметров исходной синусоиды.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания на входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. 

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность. Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц. Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Схемы импульсных блоков питания

Схема импульсного блока питания содержит пять обязательных блоков плюс обратная связь.

Вариант импульсного источника питания с выходным напряжением 5 В и 12 В и разной полярности

Входной фильтр

Схема простейшего входного фильтра

Конденсаторы используются специальные — X-типа. Икс-конденсаторы были разработаны специально для этих целей. Они выдерживают мгновенные киловольтные всплески напряжения (до 2,5 кВ), гася тем самым помехи между фазой и нейтралью (противофазные помехи). Дроссель — это ферритовый сердечник с намотанными лакированными медными проводами. В нем наводятся токи, нейтрализующие токи помех.

Приведенная выше схема входного фильтра для импульсного источника питания не устраняет помехи, которые возникают между фазой и землей (корпусом) или между нейтралью и корпусом. Для их нейтрализации в схему добавляют два конденсатора Y-типа (которые выдерживают скачки напряжения до 5 кВ). Специальная конструкция Y-конденсатора гарантирует обрыв цепи, а не короткое замыкание, в случае выхода его из строя.

Оба типа конденсаторов (X и Y), который ставят во входных фильтрах, выполняют из специальных негорючих материалов, так как они могут греться до очень высоких температур и могут стать причиной пожара. Именно в этом, да еще в конструктивных особенностях кроется причина их высокой стоимости (по сравнению с обычными).

Схема для компенсации всех типов помех

Но для корректной работы этой схемы необходимо рабочее заземление. Его надо подключить к корпусу блока питания. Без заземления, корпус блока питания будет находиться под напряжением около 110 В. Ток будет очень маленьким, но прикосновения будут ощутимы.

Сетевой выпрямитель и сглаживающий фильтр

Как уже сказано выше, выпрямитель проводит предварительное выпрямление синусоиды. Если установлен один диод, он отсекает нижние (отрицательные) полуволны.

Сравнение однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя. 

В самом простом случае выпрямитель — диод Шоттки, но может использоваться и диодный мост с параллельно подключенным конденсатором. Для диодных мостов часто применяют обычные диоды типа 1N4007, но лучше все-таки устанавливать все те же диоды Шоттки. Они «быстрее», так что можно получить лучше результаты на выходе.

Несколько схем фильтров разной степени сложности

Один диод ставят в блоках питания к недорогой технике. На его выходе напряжение имеет вид идущих с некоторыми промежутками положительных полуволн. На выходе диодного моста пульсации намного ниже, так что такой выпрямитель ставят для более требовательных к питанию приборов. Пульсирующее напряжение с выхода диода/диодного моста подается на конденсатор (он должен быть рассчитан на напряжение 270-400 В), который из полуволн делает «зубчики». Тут уже получаем более-менее стабильное постоянное напряжение.

Инвертор или блок ключей

На следующем блоке выпрямленное напряжение преобразуется в импульсы. Частота импульсов высокая — от 10 до 50 кГц. Есть два способа реализации этих блоков: при помощи микросхем, на основе автогенератора (блокинг-генератора).

Еще одна блок-схема ИИП

Во втором случае используется пара транзисторов, которые включаются попеременно, формируя на выходе последовательность импульсов. Частота переключений задается генератором. Такие схемы встречаются и сейчас, но большинство реализуется на микросхемах.

Пример схемы инвертора на транзисторах

Если есть микросхема, зачем городить огород из нескольких десятков деталей. Тем более, что требуемый тип микросхем широко распространен и стоит немного. Это так называемые ШИМ-контроллеры ( TL494, UC384х, Dh421,  TL431, IR2151, IR2153 и др).  К этим микросхемам надо добавить всего-лишь пару полевых транзисторов и несколько мелких деталей и получим требуемый инвертор.

Схема ИИП с ШИМ контроллером для обратноходового и полумостового преобразователей

ШИМ-контроллер отлично встраивается в любой тип схем. Он совместим с обратноходовыми, полумостовыми и мостовыми схемами выпрямителей. Естественно, отличается количество элементов, но все они простые и доступные.В обратноходовых схемах транзисторы должны быть рассчитаны на более высокое напряжение, чем подается на вход.

Устройство импульсного источника напряжения с ШИМ контроллером и двухтактным и мостовым выпрямителем

По полумостовым схемам построены импульсные блоки питания в осветительных приборах, в энергосберегающих и светодиодных лампах, электронный балласт для люминисцентных ламп (ЭПРА). Мостовые схемы применяют в более мощных блоках. Например, в сварочных инверторах.

Есть и более «серьезные» контроллеры, которые параллельно с работой, проверяют параметры входного и выходного напряжения и, при неисправностях, просто блокируют свою работу. Так как в импульсном блоке питания этот компонент, обычно, самый дорогой, это очень неплохо. Заменив неисправные детали (обычно резисторы или конденсаторы), получаем рабочий агрегат.

Силовой трансформатор

Узел трансформатора на блоке питания является одним из самых стабильных. В этом блоке содержится небольшая группа элементов которая нейтрализует выброс тока, который возникает на обмотках трансформатора при смене полярностей.

Эта группа называется «снаббер».

Рассматриваемый блок обведен красным, а снаббер — зеленым

Трансформатор — один из самых надежных элементов. В нем очень редко возникают проблемы. Он может повредиться при пробое инвертора. В этом случае через обмотку течет слишком высокий ток, который и выводит из строя трансформатор.

Схема блока силового трансформатора для ИИП

Работает все это следующим образом:

• На первом такте работы импульсного источника питания открыт ключ ВТ1 (полевой транзистор с индуцированным каналом n-типа). Ток течет через первичную обмотку трансформатора, заряд накапливается в сердечнике.
• На втором такте ключ закрывается, ток течет во вторичной обмотке через диод VD2.
• При переключении на первичной обмотке возникает выброс, который вызван неидеальностью деталей. Тут в работу вступает снаббер. Его задача поглотить этот выброс, так как напряжение может быть достаточно большим и может повредить ключевой транзистор, что приведет к неработоспособности схемы. Ток выброса течет через первичную обмотку трансформатора, диод VD1, через сопротивление R1 и емкость C2.
• Далее полярность снова меняется, вступает в работу ключ ВТ1.

Номиналы выбираются исходя из параметров трансформатора. Подбор сложный, так что описывать его не имеет смысла. И еще: не во всех схемах есть снаббер, но его наличие увеличивает надежность и стабильность работы импульсного источника питания.

Несколько слов о диодах, которые используют в снабберах. Это может быть обычный диод, подобранный по параметрам, но более надежны схемы со стабилитроном. Еще может быть вариант без резистора и емкости, но с включенным навстречу супрессором (на схеме ниже).

 

Супрессор — это защитный диод, принцип работы похож на стабилитрон, вот только выравнивается импульсный ток и рассеиваемая мощность. Может быть несимметричный и симметричным.

Выходной выпрямитель и фильтр, стабилизатор

Наиболее простой и дешевый способ стабилизации используется в дешевых блоках питания — обратная связь на пассивных элементах. На схеме ниже, это два резистора R6 и R7, подключенные к вспомогательной обмотке силового трансформатора. Не слишком надежно, потому что есть влияние между обмотками, но просто и недорого.

Простой способ стабилизации

Второй вариант стабилизатора выходного напряжения сделан на стабилизаторе VD9 и оптроне HL1. Выходное напряжение складывается из падения на стабилитроне и напряжения на оптроне. Это чуть более надежная схема для ИИП средней мощности.

Стабилизация выхода ИИП при помощи стабилитрона и оптрона

Наиболее стабильные выходные показатели имеют схемы ИИП со стабилизатором  TL431.

TL431 — интегральная схема трёхвыводного регулируемого параллельного стабилизатора напряжения с улучшенной температурной стабильностью. С внешним делителем TL431 способна стабилизировать напряжения от 2,5 до 36 В при токах до 100 мА.

ИБП с использованием микросхемы TL431 более сложные, но надежные. В таких схемах может быть подстроечный переменный резистор, который позволяет изменять выходное напряжение в небольших пределах. Обычно подстройка составляет не более 20%, так как в противном случае схема может быть нестабильной.

Схема со стабильным напряжением на выходе

Если подстройка выходного напряжения не нужна, лучше подстроечный резистор заменить обычным, так как переменные менее надежны.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 5 чел.
Средний рейтинг: 4 из 5.

Ремонт импульсного блока питания энергосберегающей лампочки

Техническая информация: → Из сгоревшей энергосберегающей лампы изготовить блок питания
 

В этой публикации размещен материал для ремонта или изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.

Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить за короткое. На изготовление 100-ваттного блока питания может понадобится до нескольких часов.

Построить блок питания будет несложно, умеющим паять. И несомненно, это сделать несложно, чем найти низкочастотный подходящий для изготовления трансформатор нужной мощности и перемотать его вторичные обмотки под нужное напряжение.

Оглавление

1. Вступление.
2. Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.
3. Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?
4. Импульсный трансформатор для блока питания.
5. Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.
6. Блок питания мощностью 20 Ватт.
7. Блок питания мощностью 100 ватт
8. Выпрямитель.
9. Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?
10. Как наладить импульсный блок питания?
11. Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

Вступление.

В последнее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.

В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку приходится выбрасывать.

Однако электронный балласт такой лампочки, это практически готовый импульсный Блок Питания (БП). Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного БП, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.

В последнее же время, радиолюбители порой испытывают трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самодельных конструкций. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования необходимый по диаметру медные провода, да и массо — габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не особо радует. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных КЛЛ, то экономия составит определенную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Наверх

Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.

Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания необходимо установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно будет удалить.

А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе КЛЛ с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Мощность блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, при его использовании.

Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя из состава блока лампы.

В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.

Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания.

Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше.

Здесь подробно рассказано, как произвести самые простые расчёты импульсного трансформатора, а так же, как его правильно намотать… чтобы не пришлось подсчитывать витки.

Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.

Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе БП, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мальниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

Блок питания мощностью 20 Ватт.

Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.

 

На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.
Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!

 

Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.

 

Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.

 

Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.
Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60ºC, а транзисторов – 42ºC. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.

 

На картинке действующая модель БП.
Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт. Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц. Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц Температура трансформатора – 60ºС Температура транзисторов – 42ºС

 

Наверх

Блок питания мощностью 100 Ватт.

Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.

Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.
Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.

Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз.1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз бо’льшие предельно-допустимые токи.
Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.

Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.

Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.

Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!

На чертеже изображено соединение транзистора с радиатором охлаждения в разрезе.

1. Винт М2,5.
2. Шайба М2,5.
3. Шайба изоляционная М2,5 – стеклотекстолит, текстолит, гетинакс.
4. Корпус транзистора.
5. Прокладка – отрезок трубки (кембрика).
6. Прокладка – слюда, керамика, фторопласт и т.д.
7. Радиатор охлаждения.

А это действующий стоваттный импульсный блок питания.
Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.

Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.
Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.
Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.
Температура транзисторов – 75ºC.
Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см².
Температура дросселя TV1 – 45ºC.
TV2 – 2000НМ (Ø28 х Ø16 х 9мм)

Наверх

Выпрямитель.

Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.

Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

1. Мостовая схема.
2. Схема с нулевой точкой.

Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.

Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.
Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.

Пример.
Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ват.
100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)
Если же применить мостовой выпрямитель, да ещё и обычные диоды, то рассеиваемая на диодах мощность может достигнуть 32 Ватт или даже больше.
100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).
Обратите внимание на это, когда будете проектировать блок питания, чтобы потом не искать, куда исчезла половина мощности.

 

В низковольтных выпрямителях лучше использовать именно схему с нулевой точкой. Тем более что при ручной намотке можно просто намотать обмотку в два провода. Кроме этого, мощные импульсные диоды недёшевы.

Наверх

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

Для наладки импульсных блоков питания обычно используют вот такую схему включения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя при нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирают близкой к мощности испытываемого импульсного БП.
При работе импульсного БП на холостом ходу или при небольшой нагрузке, сопротивление нити какала лампы невелико и оно не влияет на работу блока. Когда же, по каким-либо причинам, ток ключевых транзисторов возрастает, спираль лампы накаливается и её сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасной величины.

На этом чертеже изображена схема стенда для тестирования и наладки импульсных БП, отвечающая нормам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она снабжена разделительным трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку исследуемого ИБП от осветительной сети. Выключатель SA2 позволяет блокировать лампу, когда блок питания отдаёт большую мощность.

 

А это уже изображение реального стенда для ремонта и наладки импульсных БП, который я изготовил много лет назад по схеме, расположенной выше.

Важной операцией при тестировании БП является испытание на эквиваленте нагрузки. В качестве нагрузки удобно использовать мощные резисторы типа ПЭВ, ППБ, ПСБ и т.д. Эти «стекло-керамические» резисторы легко найти на радиорынке по зелёной раскраске. Красные цифры – рассеиваемая мощность.

Из опыта известно, что мощности эквивалента нагрузки почему-то всегда не хватает. Перечисленные же выше резисторы могут ограниченное время рассеивать мощность в два-три раза превышающую номинальную. Когда БП включается на длительное время для проверки теплового режима, а мощность эквивалента нагрузки недостаточна, то резисторы можно просто опустить в воду.

Будьте осторожны, берегитесь ожога!

Нагрузочные резисторы этого типа могут нагреться до температуры в несколько сотен градусов без каких-либо внешних проявлений!

То есть, ни дыма, ни изменения окраски Вы не заметите и можете попытаться тронуть резистор пальцами.
Наверх

Как наладить импульсный блок питания?

Собственно, блок питания, собранный на основе исправного электронного балласта, особой наладки не требует.
Его нужно подключить к эквиваленту нагрузки и убедиться, что БП способен отдать расчетную мощность.
Во время прогона под максимальной нагрузкой, нужно проследить за динамикой роста температуры транзисторов и трансформатора. Если слишком сильно греется трансформатор, то нужно, либо увеличить сечение провода, либо увеличить габаритную мощность магнитопровода, либо и то и другое.
Если сильно греются транзисторы, то нужно установить их на радиаторы.
Если в качестве импульсного трансформатора используется домотанный дроссель от КЛЛ, а его температура превышает 60… 65ºС, то нужно уменьшить мощность нагрузки.
Не рекомендуется доводить температуру трансформатора выше 60… 65ºС, а транзисторов выше 80… 85ºС.
Наверх

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

R0 – ограничивает пиковый ток, протекающий через диоды выпрямителя, в момент включения. В КЛЛ также часто выполняет функцию предохранителя.
VD1… VD4 – мостовой выпрямитель.
L0, C0 – фильтр питания.
R1, C1, VD2, VD8 – цепь запуска преобразователя.
Работает узел запуска следующим образом. Конденсатор C1 заряжается от источника через резистор R1. Когда напряжения на конденсаторе C1 достигает напряжения пробоя динистора VD2, динистор отпирается сам и отпирает транзистор VT2, вызывая автоколебания. После возникновения генерации, прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD8 и отрицательный потенциал надёжно запирает динистор VD2.
R2, C11, C8 – облегчают запуск преобразователя.
R7, R8 – улучшают запирание транзисторов.
R5, R6 – ограничивают ток баз транзисторов.
R3, R4 – предотвращают насыщение транзисторов и исполняют роль предохранителей при пробое транзисторов.
VD7, VD6 – защищают транзисторы от обратного напряжения.
TV1 – трансформатор обратной связи.
L5 – балластный дроссель.
C4, C6 – разделительные конденсаторы, на которых напряжение питания делится пополам.
TV2 – импульсный трансформатор.
VD14, VD15 – импульсные диоды.
C9, C10 – конденсаторы фильтра.
Наверх

Материал с сайта oldoctober.com/ru/

Импульсный трансформатор

Одним из основных элементов импульсных источников питания является импульсный трансформатор. Особенность работы данного вида трансформатора заключается в том, что на вход подается периодическая последовательность импульсов одной полярности, содержащие постоянную составляющую тока.

В следствии чего, происходит непрерывное подмагничивание сердечника. Рассмотрим более детально работу импульсного трансформатора. Схема включения трансформатора изображена на рисунке 1 (а).

На рисунке 1 (б) приведены временные зависимости тока, напряжения и индукции во вторичной обмотке от напряжения на первичной обмотке:

Рисунок 1. Схема включения (а) и временные диаграммы (б) импульсного трансформатора.

Так как напряжение на входе имеет прямоугольную форму е(t) и период следования импульсов больше чем их длительность, то при положительном напряжении (интервал t_u )  индукция магнитного поля возрастает.

А когда напряжение на входе отсутствует (интервал (T−t_u)), индукция спадает по экспоненциальному закону. Скорость уменьшения и увеличения индукции сердечника трансформатора характеризуется постоянной времени, которая рассчитывается по формуле:

Индукция изменяется от максимального значения B_m до значения остаточной индукции B_r.

Данный процесс проиллюстрирован на рисунке 2. Рабочая точка на петле гистерезиса перемещается по частному циклу перемагничивания, что ведет к возрастанию минимально необходимых габаритов сердечника.

Рисунок 2. Перемещение рабочей точки в сердечнике импульсного трансформатора.

Следует обратить внимание, что напряжение на вторичной обмотке трансформатора U₂ содержит отрицательный выброс в следствии накопленной сердечником энергии, что обеспечивается током намагничивания i_μ.

Это линейный ток, который добавляется к импульсному току нагрузки. В результате чего импульсы входного тока (первичной обмотки) имеют форму трапеции.

Напряжение во вторичной обмотке рассчитывается по формуле:

где ψ – потокосцепление, s – сечение магнитопровода.

Так как производная от изменения постоянного тока в первичной обмотке при выбранных условиях имеет постоянное значение, то индукция сердечника импульсного трансформатора возрастает по линейному закону.

Это позволяет нам заменить производную разностью начальных и конечных значений временного интервала. Тогда предыдущая формула будет иметь следующий вид:

где Δt = t_u — длительность входного импульса напряжения

Немного видоизменим формулу, заменив Δt длительностью импульса t_u и умножим обе части формулы на эту величину:

Данное выражение описывает площадь импульса напряжения, передаваемого во вторичную обмотку, что является основной характеристикой импульсного трансформатора. Она зависит напрямую от перепада индукции, чем больше ΔB, тем больше площадь и соответственно тем лучше.

Величина ΔB определяется индуктивностью первичной обмотки, которая зависит от площади сечения сердечника, его магнитной проницаемости и количества витков провода:

Значительно влияет на индуктивность трансформатора магнитная проницаемость. Исходя из чего, при проектировании трансформатора выбирают магнитный материал с линейным участком кривой намагничивания, а также с наибольшим значением μ_а.

Выбранный магнитный материал должен обладать минимальным значением остаточной индукции В_r. В случае, если магнитный материал и тип обмотки не подходят, форма импульса значительно искажается, что негативно отражается на характеристиках трансформатора и приводит к появлению шумов в аппаратуре.

Из магнитных материалов для изготовления импульсных трансформаторов используются тонкие ленты трансформаторных сталей или пермаллой с малым коэффициентом прямоугольности:

В высокочастотных импульсных трансформаторах применяются ферритовые сердечники, так как они имеют малые динамические потери. 

<< Предыдущая  Следующая >>

что это такое и где его применяют

Импульсным трансформатором называется важная деталь, широко применяемая практически во всех радиоэлектронных приборах. Это телевизоры, мониторы компьютеров, все цифровые и аналоговые устройства. Трансформатор обеспечивает передачу импульсных сигналов. Вывод по сравнению с поданной на входе формой получается с минимальным искажением. В основном работают с прямоугольными импульсами.
В статье разобраны главные принципы работы импульсных трансформаторов, приведены характеристики и различия в их устройстве. В качестве бонуса в конце статье читатель найдет видео c наглядным разбором устройства и книгу Вдовина С. С. «Проектирование импульсных трансформаторов». Интересующие подробности можно уточнить в комментариях, эксперты ответят на любые ваши вопросы.

Общие конструктивные схемы и классификация

Импульсные трансформаторы отличаются многообразием конструктивного исполнения. Это обусловлено их применением в широком диапазоне энергий, мощностей, напряжений, длительностей импульсов, различиями в назначении и условиях эксплуатации.
Тем не менее, несмотря на это многообразие, все конструктивные схемы ИТ можно свести к четырем основным: стержневой, броневой, бронестержневой и тороидальный. Таким образом, по конструктивным признакам ИТ можно классифицировать следующим образом:

• стержневые;
• броневые;
• бронестержневые;
• тороидальные.

Форма поперечного сечения МС у них может быть прямоугольной или круговой. Характерная конструктивная особенность ИТ – относительно малое число витков в его обмотках. По этой причине объем проводниковых материалов обмоток ИТ намного меньше объема МС и в качестве обобщающего технико-экономического показателя конструкции ИТ естественно принимать объем его МС.

Классификация импульсных трансформаторов по виду сердечника и катушек.

Если принять такой показатель качества, то так как не все конструкции в этом отношении равноценны, ведь в каждой из них эффективно используется только та часть объема МС, которая заключена внутри обмоток, внешние части МС, т.е. ярма, служат только для проведения рабочего магнитного потока ИТ, а поперечное сечение постоянно по длине, то эффективность использования МС можно охарактеризовать коэффициентом использования длины λ = h/l, где под высотой обмотки h понимается суммарная высота катушек.

Максимальные значения этого коэффициента составляют: для тороидальной МС – 0.95; для стержневой – 0.6; для броневой и бронестержневой – 0.3. Таким образом, наиболее экономичны ИТ тороидального типа, относительно экономичны – стержневого и менее всего экономичны – броневого и бронестержневого.

Если учесть, что конструктивно и технологически стержневые, броневые и бронестержневые ИТ примерно равноценны, то следует вывод о целесообразности применения тороидальных и стержневых МС в ИТ, особенно мощных, отличающихся большим объемом МС.

Коэффициент использования длины МС можно повысить, увеличив высоту стержня или диаметр МС. Однако такие вытянутые в высоту или увеличенного диаметра конструкции имеют большие габариты, менее прочны, нетехнологичны, для них характерен повышенный расход проводниковых материалов, потери мощности в обмотках, искажения трансформированных импульсов и другие недостатки.

Тем, кому будет интересно почитать, материал в тему: малоизвестные факты о двигателях постоянного тока.

Однако наиболее важно то, что высшие функциональные показатели достигаются в конструкциях ИТ с максимальной большой площадью сечения и минимальной длиной МС. В связи с этим коэффициент использования длины МС является показателем относительным и характеризует только степень конструктивного совершенства ИТ.

Схема подключения импульсных трансформаторов.

Облегчает классификацию следующее соображение. Характерным признаком класса напряжения является тип и конструкция главной изоляции ИТ, в сильной степени определяющая собой и конструкцию ИТ в целом.

Так, в ИТ на напряжение до 20 кВ удается применять сухую изоляцию из слоистых диэлектриков, в некоторых случаях – воздушную при нормальном давлении.

Поэтому, несмотря на определенную условность, целесообразно ввести такую классификацию по классу напряжения, чтобы значения напряжения отражало и конструктивные особенности изоляции, т.е. в следующем виде:

• ИТ класса напряжения до 20 кВ;
• ИТ класса напряжения до 100 кВ;
• ИТ класса напряжения свыше 100 кВ.

В интервале напряжений 20-100 кВ обычно применяют бумажно-масляную или бумажно-пленочно-масляную изоляцию. При напряжении более 100 кВ лучшие результаты дает применение чисто масляной изоляции.

Процессы трансформации импульсов

Одним из основных элементов импульсных источников питания является импульсный трансформатор. Особенность работы данного вида трансформатора заключается в том, что на вход подается периодическая последовательность импульсов одной полярности, содержащие постоянную составляющую тока.

Принцип действия импульсного преобразователя напряжения полностью идентичен работе любого другого трансформатора, то есть к обмотке первичной катушки индуктивности подается входное напряжение Uвх, которое в полном соответствии с законом электромагнитной индукции преобразовывается на обмотке вторичной катушки в напряжение выхода Uвых с измененными параметрами.

Коэффициент трансформации напряжения определяется соотношением витков намотки импульсного трансформатора для каждой катушки. Однако в отличие от обычных трансформаторов, работающих с синусоидальными гармониками стандартной частоты 50 Гц, на вход ИТ подаются импульсы длительность несколько десятков мкс, что соответствует частотам в пределах десятков кГц.

Простая схема электронного трансформатора.

Обычно это электромагнитные сигналы после выпрямления переменного сетевого тока по полумостовым, мостовым или другим схемам, используемым в электронных преобразователях напряжения.

 

 

Особенности конструкции

Сердечники импульсных преобразователей имеют тороидальную или Ш-образную форму. При выполнении намотки импульсного трансформатора своими руками мастера предпочитают кольцевую (тороидальную) конфигурацию магнитопровода, поскольку для него не нужно специально готовить каркас и приспособление под намотку. Для изготовления сердечников используются материалы с повышенной магнитной проницаемостью типа:

• ферритов;
• трансформаторной кремнистой стали;
• пермаллоя.

Ферритовые кольцевые сердечники широко распространены, дешевы и доступны. Обозначение изделия выполняется по типу К Dxdxh, где К – сокращение от слова «кольцо», D, d и h – соответственно, размеры внешнего и внутреннего диаметров кольца, высоты кольца. Размеры обозначают в мм, например, К 28×16х9.
На ферритовом основании наматываются первичная и вторичная обмотки.

Интересный материал в тему: Что нужно знать о трансформаторах тока.

Ключевой особенностью конструкции является намотка первичной обмотки против часовой стрелки, вторичной – только по часовой. При изменении направления намоток мощность устройства значительно уменьшается. Обмотки наматываются с обеих сторон кольца, на внутренней стороне – с малым числом витков, на внешней – с большим количеством витков.

Для снижения индуктивности рассеивания считают необходимым наматывать двуслойно одну обмотку, а между ее слоями помещать другую обмотку. Иногда обмотки мотают двумя проводами одновременно, тогда провода витков одной обмотки располагаются между проводами витков другой.

Как проверить устройство

После сборки ИТ, его проверяют. Методик, как проверить собранный собственноручно или приобретенный импульсный трансформатор, предостаточно. Для проверки собирают схемы с использованием частотных генераторов, осциллографов, мультиметров и других приборов, которые не только подтверждают работоспособность ИТ.

Они выполняют его тестирование в различных частотных диапазонах. В импульсном трансформаторе не допускается разомкнутое состояние вторичной обмотки, такой режим относится к категории небезопасных режимов.

Как проверить импульсный трансформатор.

Также должны иметь минимальную индуктивность рассеивания, динамическую емкость и сопротивление; быть достаточно прочными механически.

Он должен обладать виброустойчивостью и выдерживать воздействие значительных электродинамических сил, возникающих как в нормальном режиме работы, так и, особенно, при коротких замыканиях цепи нагрузки.

Требования высокой электрической прочности и минимальной индуктивности рассеяния взаимно противоречивы. Так как для увеличения электрической прочности необходимо увеличивать толщину и изоляции, в то время как для уменьшения индуктивности рассеяния требуется уменьшать толщину.

Изоляция проводов и обмоток

Обмотки ИТ должны удовлетворять следующим основным требованиям: быть достаточно электрически прочными, изоляция обмоток должна выдерживать без повреждений длительное воздействие номинальных рабочих напряжений и кратковременное воздействие повышенных напряжений в возможных аварийных ситуациях.

Уменьшение емкости обмоток, в свою очередь, находится в противоречии с требованием минимальной индуктивности рассеяния. Однако в большинстве случаев уменьшение индуктивности рассеяния является более важной задачей, чем уменьшения емкости.

По этим причинам размеры изоляционных промежутков обычно доводят до возможного минимума, определяемого необходимой электрической прочностью обмоток. Уменьшить емкость стремятся применением изоляционных материалов с возможно меньшей диэлектрической проницаемостью, а также за счет конструктивных факторов.

Итак, главные требования к изоляционным материалам состоят в малой диэлектрической проницаемости и пригодности для режимов с высокой напряженностью электрического поля. При больших токах и длительности импульса применяют провода более экономичного прямоугольного сечения или тонкие и широкие медные шины из фольги, иногда из нескольких слоев, проложенных изоляцией.

Лучшие материалы для устройства

Практика конструирования ИТ показала, что лучшими изоляционными материалами, наиболее полно удовлетворяющим перечисленным требованиям, являются трансформаторное масло, кабельная и трансформаторная бумага, пропитанная трансформаторным маслом, электрокартон, пленки из фторопласта, чередующиеся со слоями бумаги, органическое стекло.

В качестве несущих элементов конструкции – бумажно-бакелитовые трубки и цилиндры, сборные каркасы из органического стекла. Фторопластмассовые пленки следует применять лишь в таких ИТ, у которых температура обмоток может превышать 95ºС.

Недостаток пленок в том, что по ним в продольном направлении легко развивается поверхностный разряд. Органическое стекло широко применяется в ИТ вследствие высоких изоляционных свойств и возможности механической обработки.

При напряжениях 100 кВ целесообразна изоляция в виде чистого трансформаторного масла. В отличие от слоистой чисто масляная изоляция в высокой степени однородна по свойствам. Это позволяет в конструкциях с ослабленным краевым эффектом практически полностью использовать высокие электроизоляционные свойства трансформаторного масла.

Масляная изоляция имеет и другие важные достоинства. Трансформаторное масло обладает хорошей текучестью и может свободно конвектировать в пространстве между обмотками и МС. Следствием этого, а также высокой теплоемкости масла является хороший отвод теплоты от обмоток и МС.

Диэлектрическая проницаемость трансформаторного масла примерно в два раза меньше, чем у изоляционной бумаги и электрокартона. Это позволяет во столько же раз уменьшить емкость обмоток ИТ. Важным эксплутационным достоинством масляной изоляции является также ее восстанавливаемость после кратковременных аварийных состояний (единичный пробой или искрение).

Легко осуществима также и замена масла при регламентных работах. Таким образом, при большой мощности и напряжении масляная изоляция является наиболее целесообразным типом изоляции в ИТ. Однако ее применение возможно только в специально разработанных конструкциях, в которых, обеспечена свободная циркуляция масла и отсутствуют пути для распространения поверхностного разряда.

Интересный материал для ознакомления: что такое трехфазный двигатель и как он работает.

Конструкция обмотки

Обмотки ИТ отличаются относительно небольшим числом витков. Однако напряжения на обмотках обычно измеряются десятками и сотнями киловольт, вследствие чего напряжение, приходящиеся на один виток обмотки (витковое напряжение), может составлять единицы, а в мощных ИТ – даже десятки киловольт.

Поэтому при конструировании обмоток ИТ приходится уделять особое внимание межвитковой изоляции обмоток. Для обеспечения требуемой электрической прочности межвитковой изоляции в обмотках ИТ используют провода с усиленной изоляцией, в основном марок ПЭВ-2, ПБ, ПБУ. Провода круглого сечения ПЭВ-2 обычно применяют в ИТ малой и средней мощности, а также во вторичных обмотках мощных высоковольтных ИТ.

Провода прямоугольного сечения ПБ, ПБУ, способны выдерживать межобмоточное напряжение 10 кВ, применяют в первичных обмотках ИТ средней мощности и в обеих обмотках весьма мощных ИТ.
В целом, рассматривая обмотки мощных высоковольтных ИТ, необходимо отметить следующее. Принципиальная необходимость малоискаженной трансформации весьма коротких импульсов вынуждает конструировать ИТ с очень малой индуктивностью рассеяния и емкостью обмоток.

Следовательно, с минимальным размером обмоток, в частности с минимальными размерами изоляционных промежутков. Для лучшего понимания предмета рекомендуем посмотреть видеоролик о том, как разобрать импульсный трансформатор.

Как намотать тороидальный трансформатор

При помощи наждачной бумаги стачиваем острые грани. Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку. Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.

Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным. Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.

При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок. Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.

Аккуратно наматываем изолирующую ленту на кольцо так, чтобы каждый очередной виток перехлёстывал предыдущий с наружной стороны кольца. Изоляция снаружи кольца становится двухслойной, а внутри – четырёх-пятислойной.

Для намотки первичной обмотки нам понадобится челнок. Его можно легко изготовить из двух отрезков толстой медной проволоки. Если для какой-либо обмотки используется провод диаметром менее 0,5мм, то выводы лучше изготовить из многожильного провода. Припаиваем к началу первичной обмотки отрезок многожильного изолированного провода.

Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05-0,1 мм. Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения. Те же самые операции проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз закрепляем место соединения х/б нитками. Чтобы натяжение нити не ослабло во время завязывания узла, крепим концы нити каплей расплавленной канифоли.

Если для обмотки используется провод толще 0,5мм, то выводы можно сделать этим же проводом. На концы нужно надеть отрезки полихлорвиниловой или другой трубки (кембрика). Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или другой изолирующей ленты.

Это межобмоточная прокладка необходима для надёжной изоляции вторичных цепей блока питания от осветительной сети. Если используется провод диаметром более 1-го миллиметра, то неплохо в качестве прокладки использовать киперную ленту.

Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно. На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.

Заключение

Надеемся, теперь вам полностью понятен принцип работы трехфазных асинхронных двигателей. Для лучшего понимания вопроса предлагаем скачать книгу Вдовина С. С. “Проектирование-импульсных-трансформаторов”.

Вся самая новая информация по этой теме, а также по теме металлоискателей, размещена также в нашей группе в социальной сети «Вконтакте». Чтобы подписаться на групу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В нашей группе можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков.

В завершение объемной статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.expertelektrik.ru

www.stoom.ru

www.topref.ru

www.sdelaitak24.ru

Предыдущая

ТрансформаторыЧто нужно знать о трансформаторах тока

Следующая

ТрансформаторыКак устроен силовой трансформатор и где его применяют?

принцип действия прибора, показатели, влияющие на работу

Современные электронные и электрические приборы имеют достаточно сложное устройство. Их эффективную и бесперебойную работу обеспечивает большое количество составляющих. Одной из них является импульсный трансформатор, принцип работы которого основывается на активном преобразовании электрического тока.

Основная функция

Устройства, работа которых зависит от электрического тока, часто оснащаются импульсными трансформаторами (ИТ). Делается это для того, чтобы обеспечить защиту от короткого замыкания, слишком высокого напряжения, исходящего от сети, и перегревания корпуса электроприборов. Импульсный трансформатор, установленный внутрь блока питания, преобразует напряжение таким образом, что импульс, получаемый на выходе, имеет минимум искажения. Степень преобразования выходного импульса зависит от технических характеристик ИТ.

Использование подобного трансформирующего устройства даёт возможность существенно уменьшить вес, размер и цену приборов, в которых он устанавливается.

Он присутствует как в технике, используемой в быту (цветных телевизорах, компьютерных мониторах), так и в специальном оборудовании, в основе которого заложено действие импульса (газовых лазерах, магнетронах, триодных генераторах, дифференцирующих трансформаторах).

Требования к производству

Процесс создания импульсного трансформатора проходит с чётким соблюдением определённых требований. Требования, которым должен соответствовать ИТ, делятся на:Технико-экономические. К ним относится вес, габариты, стоимость. Также важно, чтобы для изготовления прибора применялись доступные исходные материалы и производственные технологии. Эта категория требований является весьма условной, так как включённые в неё параметры могут легко изменяться в зависимости от разных факторов. К примеру, в качестве исходных материалов могут выступать проводники, диэлектрики разного типа, которые в дальнейшем могут по-разному повлиять на вес, размер или стоимость готового трансформатора.

• Эксплуатационные. Определяют степень надёжности исходного сырья, его термостойкость, устойчивость к климатическим факторам и механическим повреждениям. Важным эксплуатационным требованием является обязательная проверка трансформатора на возможность работать в аварийном режиме.

Основные показатели работы ИТ, такие как напряжение, мощность и форма импульса, контролируются функциональными требованиями. Именно от того, насколько точно они будут соблюдены, зависит, как долго и с какой эффективностью импульсный трансформатор будет выполнять свою функцию.

В ходе изготовления сердечника может быть использован разный материал. Наиболее часто в качестве исходного сырья выступает:

• Электротехническая сталь.
• Феррит.
• Пермаллой.

Самым лучшим сырьём для производства трансформаторных сердечников считается альсифер. Он является достаточно редким материалом, поэтому альсиферовые сердечники встречаются довольно редко.

Механизм действия и виды устройств

Работа импульсного трансформатора обеспечивается за счёт пары катушек, соединённых магнитоводом и имеющих обмотку различной конфигурации. Количество витков на обмотке определяет мощность электрической энергии, получаемой на выходе.

Первичный контур обмотки принимает на себя однополярные импульсные сигналы. На ней же определяются импульсы с коротким временным интервалом, имеющие прямоугольную форму. Затем эти же импульсы находят отражение на вторичной обмотке. Принцип отражения является основным в работе всех ИТ.

Трансформаторы могут иметь различное устройство. Одна из отличительных особенностей конструкции — типы обмотки. В зависимости от неё выделяют следующие разновидности прибора:

• тороидальный,
• стержневой,
• броневой,
• бронестержневой.

Внутри этих трансформаторов может быть использована разная обмотка. Катушки могут иметь форму:

• Спирали. В качестве основного материала используется фольга. Спиральные катушки характеризуются минимальной индуктивностью рассеивания, чаще всего устанавливаются в автотрансформаторы.
• Цилиндра. Такая катушка отличается простотой формы и низким показателем индуктивности.
• Конуса. Такая форма получается из-за разной толщины контуров, возрастающей от начала к концу.

Виды и формы обмоток оказывают непосредственное влияние на технические и эксплуатационные параметры ИТ, такие как напряжение, габаритная мощность, размеры и вес.

На каждом трансформаторе присутствует специальная маркировка, содержащая сведения о его разновидности и типе установленной катушки.

Расчёт показателей

Импульсный трансформатор не только выпускается на производстве, но и создаётся самостоятельно. Чтобы изготовленное своими руками устройство выполняло свои функции без ошибок и сбоев, потребуется предварительно рассчитать:

• площадь сердечника (в его поперечном сечении),
• минимальное число витков обмотки,
• диаметр сечения проводов для контуров,

Определив значение основных параметров, не составит труда узнать габаритную мощность ИТ. Верные расчёты помогут создать импульсный трансформатор, который при относительно небольшом весе будет обладать высоким коэффициентом полезного действия, расширенным диапазоном напряжения. При этом затраты на самостоятельное изготовление устройства будут очень небольшими.

Как работают импульсные блоки питания: 7 правил

Домашний мастер часто сталкивается с поломками сложной бытовой техники из-за отказов ее электрической схемы. Не всегда удается сразу выполнить такой ремонт. Часто требуются знания про импульсные блоки питания, принципы работы их составных частей.

Такие работники популярны, всегда востребованы, заслуживают уважения. Однако не все так сложно в этом вопросе, как кажется на первый взгляд.

Я выделил 7 правил, по которым работает любой ИБП, постарался объяснить их простыми словами для новичков. А что получилось — оценивайте сами.

Содержание статьи

Блоки питания — это электротехнические устройства, которые изменяют характеристики промышленной электроэнергии до уровня параметров, необходимых для работы конечных механизмов.

Они подразделяются на трансформаторные и импульсные изделия.

Силовой трансформатор понижает входное напряжение и одновременно обеспечивает гальваническую развязку между электрической энергией первичной и вторичной цепи.

Трансформаторные модули тратят значительную часть мощности на электромагнитные преобразования и нагрев, имеют повышенные габариты, вес.

Импульсные блоки питания: как работает структурная схема и взаимодействуют ее части — краткое пояснение

Правило №1 всех ИБП: чем выше рабочая частота, тем лучше. Преобразование электроэнергии выполняется не на промышленных 50 герц, а на более высоких сигналах в пределах 1÷100кГц.

За счет этого снижаются потери и общий вес всех элементов, но усложняется технология. Принципы работы импульсного блока питания помогает понять его структурная схема.

Показываю ее составные части прямоугольниками, связи стрелками, а форму выходного сигнала из каждого блока — мнемонической фигурой преобразованного напряжения (темно синий цвет сверху).

Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду. Одновременно он отделяет из нее все посторонние помехи.

Очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель со сглаживающим фильтром. Он превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.

Следующим этапом начинается работа инвертора. Он из постоянного стабилизированного сигнала формирует высокочастотные колебания уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы.

Преобразованная в подобный вид электрическая энергия поступает на силовой высокочастотный трансформатор, который, как и обычный аналоговый, видоизменяет ее на пониженное напряжение с увеличенным током.

После силового трансформатора наступает очередь работы выходного выпрямителя.

Заключительным звеном работает сглаживающий выходной фильтр. После него на блок управления бытового прибора поступает стабилизированное напряжение постоянной величины.

Качество работы импульсного блока поддерживается за счет создания в рабочем состоянии обратной связи, реализованной в блоке управления инвертора. Она компенсирует все посадки и броски напряжения, вызываемые колебаниями входной величины или коммутациями нагрузок.

Пример монтажа деталей показан на фотографии платы импульсного блока питания ниже.

Сетевой выпрямитель имеет в своем составе предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, набор дросселей, конденсаторы развязки со статикой.

Накопительная емкость сглаживает пульсации.

Генератор инвертора на основе силового ключевого транзистора
в комплекте с импульсным трансформатором выдает напряжение на выходной
выпрямитель с диодами, конденсаторами и дросселями.

Оптопара в узле обратной связи обеспечивает оптическую развязку электрических сигналов.

Разберем все эти части подробнее.

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Правило №2: у качественных ИБП в конструкции блока должен работать надежный фильтр в/ч сигналов.

Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

Причины появления помех в бытовой сети:

• апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
• работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
• последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение.

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией.

Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

Сетевой выпрямитель напряжения: самая популярная конструкция

Правило №3: после выхода с фильтра напряжение подается на схему выпрямителя, состоящего в базовой версии из диодного моста и электролитического конденсатора.

В ходе электрического преобразования форма синусоиды, состоящая из полуволн противоположных знаков, вначале меняется на сигнал положительного направления после диодной сборки, а затем эти пульсации сглаживаются до практически постоянной амплитудной величины 311 вольт.

Такой сетевой выпрямитель напряжения заложен в работу всех блоков питания.

Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

Правило №4: выпрямленный сигнал подвергается широтно-импульсной модуляции на силовом ключе под управлением ШИМ контроллера.

Силовой ключ выполняется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективной трансформации в/ч импульсов до 100 килогерц конструкцию магнитопровода делают из альсифера или ферритов.

На обмотку трансформатора от цепей управления через в/ч транзистор поступают импульсы сигналов в несколько десятков килогерц.

Прямоугольные импульсы тока подаются по времени, чередуются с паузами, обозначаются единицей (1) и нулем (0).

Продолжительность протекания импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. И наоборот.

ШИМ контроллер отслеживает величину подключенной нагрузки на выходе импульсного блока питания. По ее значению он вырабатывает импульсы, кратковременно открывающие силовой транзистор.

Если подключенная к ИБП мощность начинает возрастать, то схема управления увеличивает длительность импульсов управления, а когда она снижается, то — уменьшает.

За счет работы этой конструкции производится стабилизация напряжения на выходе блока в строго определенном диапазоне.

Импульсный трансформатор: принцип работы одного импульса в 2 такта

Правило №5: импульсный трансформатор для блока питания передает каждый ШИМ импульс за счет двух преобразований электромагнитной энергии.

Во время преобразования электрической энергии в магнитную и обратно в электрическую с пониженным напряжением обеспечивается гальваническое разделение первичных входных цепей с вторичной выходной схемой.

Каждый ШИМ импульс тока, поступающий при кратковременном открытии силового транзистора, протекает по замкнутой цепи первичной обмотки трансформатора.

Его энергия расходуется:

1. вначале на намагничивание сердечника магнитопровода;
2. затем на его размагничивание с протеканием тока по вторичной обмотке и дополнительной подзарядкой конденсатора.

По этому принципу каждый ШИМ импульс из первичной сети подзаряжает накопительный конденсатор.

Генераторы ИБП могут работать по простой однотактной или более сложной двухтактной технологии построения.

Однотактная схема импульсного блока питания: состав и принцип работы

На стороне 220 расположены: предохранитель, выпрямительный диодный мост, сглаживающий конденсатор, биполярный транзистор, цепочки колебательного контура и коллекторного тока, а также обмотки импульсного трансформатора.

Однотактная схема импульсного блока питания создается для передачи мощности 10÷50 ватт, не более. По ней изготавливают зарядные устройства мобильных телефонов, планшетов и других цифровых гаджетов.

В выходной цепочке трансформатора используется выпрямительный диод Д7. Он может быть включен в прямом направлении, как показано на картинке, или обратно, что важно учитывать.

При прямом включении импульсный трансформатор накапливает индуктивную энергию и передает ее в выходную цепь к подключенной нагрузке с задержкой по времени.

Если диод включен обратно, то трансформация энергии из первичной схемы во вторичную цепь происходит во время закрытого состояния транзистора.

Однотактная схема ИБП отмечается простотой конструкции, но большими амплитудами напряжения, приложенными к виткам первичной обмотки импульсного трансформатора.

Их защита осуществляется дополнительными цепочками из
резисторов R2÷R4 и конденсаторов С2, С3.

Двухтактная схема импульсного блока питания: 3 варианта исполнения

Более высокий КПД и пониженные потери мощности являются неоспоримыми преимуществами этих ИБП по сравнению с однотактными моделями.

Простейший вариант исполнения двухполупериодной методики показан на картинке.

Если в нее дополнительно подключить два диода и один сглаживающий конденсатор, то на этом же трансформаторе получается двухполярная схема.

Она распространена в усилителях мощности, работает по обратноходовому принципу. В ней через каждую емкость протекают меньшие токи, обеспечивающие повышенный ресурс конденсаторов при эксплуатации.

Продлить ресурс работы электролитических конденсаторов в ИБП можно заменой одного большой мощности несколькими составными. Ток будет распределяться по всем, что вызовет меньший нагрев. А отвод тепла с каждого отдельного происходит лучше.

Прямоходовая схема блока питания имеет в своей конструкции дроссель, который выполняет функцию накопления энергии. Для этого два диода направляют поступающие импульсы ШИМ на его вход в одной полярности.

Дроссель этих устройств изготавливается большими габаритами и устанавливается отдельно внутри платы ИБП. Он дополняет работу накопительного конденсатора.

Это наглядно видно по верхней форме сигнала, показанного осциллограммой выпрямления одного и того же блока без дросселя и с ним.

Прямоходовая схема используется в мощных блоках питания, например, внутри компьютера.

В ней выпрямлением тока занимаются диоды Шоттки. Их применяют за счет:

• уменьшенного падения напряжения на прямом включении;
• и повышенного быстродействия во время обработки высокочастотных импульсов.

3 схемы силовых каскадов двухтактных ИБП

По порядку сложности их исполнения генераторы выполняют по:

• полумостовому;
• мостовому;
• или пушпульному принципу построения выходного каскада.

Полумостовая схема импульсного блока питания: обзор

Конденсаторы С1, С2 собраны последовательно емкостным делителем. На него и переходы коллектор-эмиттер транзисторов Т1, Т2 подается напряжение постоянного питания.

К средней точке емкостного делителя и транзисторов подключена первичная обмотка трансформатора Тр2. С ее вторичной обмотки снимается выходное напряжение генератора, которое пропорционально входному сигналу ТР1, трансформируемому на базы Т1 и Т2.

Полумостовая схема ИБП работает для нагрузок от нескольких ватт до киловатт. Ее недостатком является возможность повреждения элементов при перегрузках, что требует использования сложных защит.

Мостовая схема импульсного блока питания: краткое пояснение

Вместо емкостного делителя предыдущей технологии здесь работают транзисторы T3 и T4. Они попарно открываются совместно с Т1 и Т2: (пара Т1-Т4), (пара Т2-Т3).

Напряжение переходов эмиттер-коллектор у закрытых транзисторов не выше величины питающего напряжения, а на обмотке w1 ТР3 оно возрастает до значения U пит. За счет этого увеличивается величина КПД.

Мостовая схема сложна в наладке из-за трудностей с настройкой цепей управления транзисторов Т1÷Т4.

Пушпульная схема: важные особенности

Первичная обмотка выходного ТР2 имеет средний вывод, на который подается плюсовой потенциал источника питания, а его минус — на среднюю точку вторичной обмотки Т1.

Во время прохождения одного полупериода колебания работает один из транзисторов Т1 или Т2 и соответствующая ему часть полуобмотки трансформатора.

Здесь создается самый высокий КПД, малые пульсации и низкие помехи. Амплитудное значение импульсного напряжения на любой половине обмотки w1 ТР2 достигает величины U пит.

К напряжению перехода коллектор-эмиттер каждого транзистора добавляется ЭДС самоиндукции, и оно возрастает до 2U пит. Поэтому Т1 и Т2 надо подбирать на 600÷700 вольт.

Пушпульная схема ключевого каскада пользуется большей популярностью. Она применяется в наиболее мощных преобразователях.

Выходной выпрямитель: самое популярное устройство

Правило №6: сигнал, поступающий с выхода ИБП, выпрямляется и сглаживается.

Простейшая схема выпрямителя, состоящая из диода и накапливающего конденсатора, показана картинкой ниже.

Она может дорабатываться подключением дополнительных конденсаторов, дросселей, элементов фильтров.

Схема стабилизации напряжения: как работает

Правило №7: оптимальные условия для работы нагрузки при изменяющихся условиях эксплуатации обеспечивает принцип стабилизации вторичного напряжения.

Самая примитивная схема стабилизации выходного напряжения создается на дополнительной обмотке импульсного трансформатора.

С нее снимается напряжение и подается для корректировки величины сигнала первичной обмотки.

Лучшая стабилизация создается за счет контроля выходного сигнала с вторичной обмотки и отделения его гальванической связи через оптопару.

В ней используется светодиод, через который проходит ток, пропорциональный значению выходного напряжения. Его свечение воспринимается фототранзистором, который посылает соответствующий электрический сигнал на схему управления генератора ключевого каскада.

Повысить качество стабилизации выходного напряжения позволяет последовательное дополнение к оптопаре стабилитрона, как показано на примере микросхемы TL431 на картинке ниже.

Для закрепления материала в памяти рекомендую посмотреть видеоролик владельца Паяльник TV, который хорошо объясняет информацию про импульсные блоки питания: принципы работы на примере конкретной модели.

Надеюсь, что моя статья поможет вам выполнить ремонт ИБП своими руками за 7 шагов, которые я изложил в другой статье.

Задавайте возникшие вопросы в разделе комментариев, высказывайте свое мнение. Его будет полезно знать другим людям.

Строительство, виды и использование

Импульсный трансформатор также известен как триггерный трансформатор, трансформатор управления затвором, трансформатор затвора, сигнальный трансформатор (или) широкополосный трансформатор в некоторых приложениях, a. Основная функция этого трансформатора — передавать импульсы напряжения между обмотками и нагрузкой. Эти трансформаторы используются для гальванической развязки (передачи сигналов), схем управления малой мощностью и основных компонентов, используемых в мощных импульсных источниках питания. Используя этот трансформатор, можно изменять амплитуду импульса напряжения; полярность импульса можно инвертировать, соединяя различные каскады в импульсном усилителе и развязывающем трансформаторе.

Что такое импульсный трансформатор?

Определение: Трансформатор, улучшенный для генерации электрических импульсов с высокой скоростью, а также стабильной амплитудой, известен как импульсный трансформатор. Они регулярно используются при передаче цифровой информации, а также в транзисторах, в основном в схемах управления затвором.
Идеальный трансформатор должен иметь гальваническую развязку и распределенную емкость. Для защиты цепи емкость с низкой связью также жизненно важна для защиты цепи.

импульсный трансформатор

Типы сигналов импульсных трансформаторов варьируются от дополнительных логических приводов до линий передачи. Эти трансформаторы работают с меньшими порогами мощности. Некоторые такие трансформаторы служат как широкополосные трансформаторы. Для типов трансформаторов с цифровой передачей данных они улучшены, чтобы уменьшить искажения сигнала.

Соответствие сигнала и частотный диапазон можно определить по внешним характеристикам, таким как межобмоточная емкость, индивидуальная емкость каждой обмотки, а также сопротивление.

Негативные эффекты этих функций приведут к спаду, перерегулированию, обратному ходу и времени спада, а также к задержке подъема. Таким образом, импульсные трансформаторы проектируются на основе индуктивности, рабочей частоты, классов мощности, номинального напряжения, размера, диапазона частот, сопротивления и емкости обмотки.

Типы импульсных трансформаторов

Эти трансформаторы делятся на два типа, например:

• Силовой импульсный трансформатор
• Трансформатор импульсных сигналов

1).Силовой импульсный трансформатор

Эти трансформаторы изменяют напряжение с уровня мощности (одна конфигурация уровня / фазы) на другой. Конфигурации этих трансформаторов доступны в однофазном или трехфазном исполнении и различаются в зависимости от способа подключения обмотки.

2). Сигнальный импульсный трансформатор

Эти трансформаторы представляют собой один из видов импульсных трансформаторов, в которых используется электромагнитная индукция для передачи информации одной цепи в другую. Они регулярно используются для повышения или понижения напряжения в силовом трансформаторе с одной поверхности на другую.Используя сигнальные трансформаторы, нет. передаточного числа обмоток решает изменить напряжение.

Эти трансформаторы содержат сердечники с низкими потерями, предназначенные для работы на высоких частотах. Паразитные элементы, такие как емкость обмотки и индуктивность рассеяния, можно уменьшить, разработав конфигурацию обмотки, чтобы можно было улучшить связь.

Технические характеристики

Эти трансформаторы в основном включают технические характеристики, такие как частота повторения, рабочий цикл, ширина импульса, диапазон, напряжение ввода / вывода, ток, частота и физические размеры, такие как длина (L), ширина (W) и высота (H).

Частота следования импульсов стандартная №. импульсов за каждую единицу времени в конкретный период. Ширина импульса — это период между первичным и последним случаями, когда мгновенная амплитуда достигает определенной доли пиковой амплитуды импульса.

Строительство

Конструкция трансформатора тороидальной формы показана ниже. Основная задача этого трансформатора — генерировать импульс для полупроводниковых устройств, а также обеспечивать электрическую изоляцию.

Конструкция импульсного трансформатора

На рисунке выше показан трансформатор тороидальной формы. Он включает в себя две обмотки: первичную и вторичную. Каждая обмотка включает в себя равное количество оборотов, поэтому любая из них может работать как первичная, иначе вторичная.

Импульс на тиристор может подаваться через 1: 1, иначе импульсный трансформатор 1: 1: 1, а импульс на непрерывный тиристор может подаваться через трехобмоточный трансформатор. На приведенном выше рисунке резистор (R) должен останавливать ток удержания кремниевого управляемого выпрямителя.Основная функция диода в схеме — избежать реверсивного тока затвора. Импульсный трансформатор 1: 1: 1 в основном используется для создания импульса для непрерывного тиристора.

Эта конструкция трансформатора обсуждалась выше. После завершения проектирования КПД трансформатора должен быть высоким. Индуктивность первичной обмотки трансформатора должна быть высокой для уменьшения тока намагничивания. Постоянный ток подается через главную обмотку трансформатора, чтобы избежать насыщения сердечника.Между обмотками должна быть изоляция, чтобы защитить обмотку от насыщения. Требуется фиксированная связь между двумя обмотками. Паразитный сигнал дает полосу во время межфазной емкости на высокой частоте.

Преимущества и недостатки импульсного трансформатора

К достоинствам этого трансформатора можно отнести следующее.

• Малый размер
• Стоимость меньше
• Работает на высокой частоте
• Высокое напряжение изоляции

К недостаткам данного трансформатора можно отнести следующее.

• На низкой частоте первичная и вторичная формы сигналов отличаются друг от друга.
• Ток насыщения сердечника можно уменьшить за счет постоянного тока через первичную обмотку.

Импульсный трансформатор использует

• Использование этого трансформатора включает следующее.
• Сигнальные импульсные трансформаторы применяются в телекоммуникационных, цифровых схемах
• Силовые импульсные трансформаторы используются для изоляции силовых цепей от цепи управления.
• Высоковольтные импульсные трансформаторы используются в радиолокационных устройствах и в системах импульсного питания.
• Силовая электроника
• Радары
• Цифровая электроника
• Связь

Таким образом, речь идет об импульсном трансформаторе, который используется для оцифровки компьютеров, измерительных устройств, а также для импульсной связи. Некоторые виды трансформаторов используются в сфере электроснабжения, чтобы сделать частую границу между низковольтным управлением схемами и высоковольтными затворами в силовых полупроводниках.Вот вам вопрос, каковы принципы работы импульсного трансформатора ?

Трансформаторы | Импульсные трансформаторы | DigiKey

Bulk

МОДУЛЬ XFRMR LAN 10 / 100B-TX SMD

$ 2,52000

2,497 — Немедленно

Bel Fuse Inc. -1460-2-ND 507-1460-1-ND 507-1460-6-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

LAN 10/100 Base-T

350 мкГн

—

Передатчик 1CT: 1CT, Приемник 1CT: 1CT

Поверхностный монтаж

0.485 дюймов x 0,285 дюйма (12,32 x 7,24 мм)

0,225 дюйма (5,72 мм)

-40 ° C ~ 85 ° C

$ 2,93000

8,3803 — Немедленно

EPCOS — TDK Electronics

EPCOS — TDK Electronics

1

495-4025-2-ND 495-4025-1-ND 495-4025-6-ND

— 9010

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

LAN 10/100 Base-T

350µH

—

1CT: 1CT

Крепление на поверхность

0.500 дюймов x 0,272 дюйма (12,70 мм x 6,90 мм)

0,230 дюйма (5,85 мм)

-40 ° C ~ 85 ° C

$ 3,67000

1,861 — сразу 9

EPCOS — TDK Electronics

EPCOS — TDK Electronics

1

495-4454-2-ND 495-4454-1-ND 495-4454-6-ND

EP

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Gate Drive

350µH

25.8VµS

1: 1

Поверхностный монтаж

0,264 дюйма (длина) x 0,240 дюйма (ширина) (6,70 мм x 6,10 мм)

0,213 дюйма (5,40 мм)

-40 ° C ~ 125 ° C

XFRMR 5V 7W 253UH POE EP10 SMD

$ 3.86000

2,518 — Немедленно

Питание импульсной электроники

Импульсное питание электроники

1 1982-1-ND 553-1982-6-ND

EP10

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Изоляция и интерфейс данных (Инкапсулированный)

253 мкГн

—

1: 0.125: 0.208

Поверхностный монтаж

0,515 дюйма x 0,600 дюйма (13,08 мм x 15,24 мм)

0,451 дюйма (11,45 мм)

-40 ° C ~ 125 ° C

TRANSF. ПРИВОД ДВОЙНЫХ ВОРОТ 650 ОМ

$ 15,33000

837 — Немедленно 382 — Заводской

Triad Magnetics

Triad Magnetics

123

Active

Gate Drive

680µH

540VµS

1: 1: 1

Сквозное отверстие

1.100 дюймов x 1,040 дюйма (27,94 мм x 26,42 мм)

1.200 дюймов (30,48 мм)

-40 ° C ~ 80 ° C

ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ CS 8401,2: 8411

$ 5,38000

300 — Немедленно

Newava Technology Inc.

Newava Technology Inc.

1

470-1007-ND

—

225 мкГн

—

—

Сквозное отверстие

0.385 x 0,650 дюйма (9,78 x 16,51 мм)

0,250 дюйма (6,35 мм)

—

МОДУЛЬ DL GIGABIT ETHER LAN 48P

272000

Сеть импульсной электроники

Сеть импульсной электроники

1

553-1431-5-ND

—

Трубка

Активный

LAN 1000 Base-T —

1CT: 1CT

Поверхностный монтаж

1.095 x 0,480 дюйма (27,81 x 12,19 мм)

7,49 мм (0,295 дюйма)

-40 ° C ~ 85 ° C

XFRMR MODUL 1PORT POE 1: 1 10/100

$ 4.87000

981 — Немедленно

Сеть импульсной электроники

Сеть импульсной электроники

1

1840-1071-2-ND 1840-1071-1-ND 1840-1071-1-ND 1840-1071-1-ND 1071-6-ND

Star Magnetics ™

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Изоляция и интерфейс передачи данных (инкапсулированный)

—

— 90

—

1: 1

Поверхностный монтаж

0.500 дюймов x 0,280 дюйма (12,70 мм x 7,11 мм)

0,245 дюйма (6,22 мм)

-40 ° C ~ 85 ° C

PULSE XFMR 1CT: 1CT TX 1CT: 1CT RX

$ 7,43000

4,189 — Немедленно

Сеть импульсной электроники

Сеть импульсной электроники

1

553-3319-2-ND -10002-553-33 3319-6-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

LAN 10/100/1000 Base-T

350µH

—

1CT: Передатчик 1CT, 1CT: Приемник 1CT

Крепление на поверхность

0.715 дюймов x 0,595 дюймов (18,16 x 15,11 мм)

0,260 дюйма (6,60 мм)

0 ° C ~ 70 ° C

PULSE XFMR 1CT: 1CT TX 1CT: 1CT RX

$ 4.87000

375 — Немедленно

Импульсная электронная сеть

Импульсная электронная сеть

1

553-2198-ND

93-2198-ND

93102

Активный

LAN Base-T

350 мкГн

—

1CT: Передатчик 1CT, 1CT: Приемник 1CT

Поверхностный монтаж

1.110 дюймов x 0,608 дюймов (28,19 x 15,44 мм)

0,225 дюйма (5,72 мм)

0 ° C ~ 70 ° C

ИНТЕРФЕЙС МОДУЛЯ 1CT: 2.4CT SMD

$ 14,5

179 — Немедленно

Импульсная электронная сеть

Импульсная электронная сеть

1

553-3917-5-ND

—

108 Трубка

Active

(Двойной)

1.2mH

—

1CT: Передатчик 2.4CT, 1CT: Приемник 1CT

Крепление на поверхность

0,690 дюйма Д x 0,480 дюйма Ш (17,53 мм x 12,20 мм)

0,227 дюйма (5,76 мм)

-40 ° C ~ 85 ° C

PULSE XFMR 1CT: 1CT TX 1CT: 1CT RX

$ 5,15000

600 — Немедленно

Сеть импульсной электроники

7,13

9011,23

Elektron

Elektron

Würrth

732-749302011TR-ND

732-749302011CT-ND

732-749302011DKR-ND

SP32 595-0003 ND

9015 M 9015 9015 9015 9015 9015 1

1840-1054-2-ND 1840-1054-1-ND 1840-1054-6-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi -Reel®

Active

LAN 10/100 Base-T

350 мкГн

—

Передатчик 1CT: 1CT, приемник 1CT: 1CT

Поверхностный монтаж

0.500 дюймов x 0,358 дюйма (12,70 мм x 9,09 мм)

0,236 дюйма (5,99 мм)

0 ° C ~ 70 ° C

XFRMR 1CS: 1CS FOR ECHELON / NEURON

$ 7,48000

475 — Немедленно

Сеть импульсной электроники

Сеть импульсной электроники

1

553-3846-2-ND 553-3846-1-ND -60003 -6000 -ND

—

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Изоляция и интерфейс передачи данных (инкапсулированный)

3.5mH

—

1CS: 1CS

Поверхностный монтаж

0,475 дюйма x 0,475 дюйма (12,06 мм x 12,06 мм)

0,340 дюйма (8,64 мм)

-40 ° C ~ 85 ° C

XFRMR T3 / DS3 / E3 / STS-1 1: 2CT SMD

$ 6,30000

165 — Немедленно

Сеть импульсной электроники

Сеть импульсной электроники 1

-1159-5-ND

—

Трубка

Активная

T3 / E3 (одинарная)

40 мкГн

—

1: 2CT

Крепление на поверхность

0.300 дюймов x 0,275 дюйма (7,62 мм x 7,00 мм)

0,250 дюйма (6,35 мм)

-40 ° C ~ 85 ° C

МОДУЛЬ XFMR CMC AECQ BATT MNGT

125 — Немедленно

Импульсная электронная сеть

Импульсная электронная сеть

1

1840-1028-5-ND

—

Актив 650 мкГн

—

1: 1

Поверхностный монтаж

0.455 дюймов x 0,375 дюйма (11,56 мм x 9,53 мм)

0,225 дюйма (5,72 мм)

—

XFRMR T1 / E1 / CEPT / ISDN-PRI 1: 2CT

470 — Немедленно

Импульсная электронная сеть

Импульсная электронная сеть

1

553-1571-5-ND

—

108 Трубка

(Четыре)

1.2 мГн, 1,2 мГн

—

Передатчик 1: 2CT, 1CT: 2 Приемник

Крепление на поверхность

1,125 дюйма x 0,485 дюйма (28,58 мм x 12,32 мм)

0,230 дюйма (5,84 мм)

0 ° C ~ 70 ° C

ДИСКРЕТНЫЙ ETHERNET MAGNETICS DUAL

$ 18,81000

350 — Немедленно

TE Connectivity AMP Connectivity

Разъемы AMP

Разъемы AMP

-ND A145154CT-ND A145154DKR-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®53

— Активный —

—

Крепление на поверхность

—

—

-40 ° C ~ 105 ° C

TRANSF MOD 2.5G 4CH 60 Вт POE

$ 15.95000

223 — Немедленно

Сеть импульсной электроники

Сеть импульсной электроники

1

1840-1312-5

Active

Общего назначения

150 мкГн

—

1: 1

Поверхностный монтаж

0,715 дюйма Д x 0,480 дюйма Ш (18,16 мм x 12,20 мм)

0,260 дюйма (6.60 мм)

—

XFRMR 1: 4.5: 4.5: 1 2MH SMD

$ 2,59000

3928 — Немедленно

WE-STST

Лента и катушка (TR) Digi Cut Tape (CT2 )

Активный

—

2 мГн

—

1: 4.5: 4,5: 1

Поверхностный монтаж

0,185 дюйма x 0,127 дюйма (4,70 мм x 3,22 мм)

0,114 дюйма (2,90 мм)

-40 ° C ~ 105 ° C

POE PWR OVER ETHERNET EP13 CORE

3,68000 $

1,997 — Непосредственно

Трансформатор сигнала

Трансформатор сигнала

1

SPoE

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT)

Active

Power over Ethernet (PoE)

127µH

—

1: 0.3

Поверхностный монтаж

—

—

-40 ° C ~ 125 ° C

GATE DRIVE TRANSFORMER PTH 3: 1: 1

$ 7.25000

VACUUMSCHMELZE

VACUUMSCHMELZE

1

2258-T60403D4721X007-ND

—

Сквозное отверстие

0.701 x 0,669 дюйма (17,80 x 17,00 мм)

13,50 мм (0,531 дюйма)

-25 ° C ~ 85 ° C

XFRMR PULSE 1: 1 120UH SMD

$ 1,46000

1,676 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-74930100TR-ND -700 732-74930100TR-ND -7 ND 732-74930K

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

—

120µH

—

1: 1

Крепление на поверхность 0.185 дюймов x 0,127 дюйма (4,70 мм x 3,22 мм)

0,114 дюйма (2,90 мм)

-40 ° C ~ 105 ° C

LAN SGL 1000B XFMR & CMC & AUTO 24PI $ 495 — Немедленно Abracon LLC Abracon LLC 1 Non-Stock 535-15140-2-ND 535-15140-1-ND 535-15140-1-ND 935-15140-1-ND 6-ND — Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel® Active LAN 10/100/1000 Base-T 350µH — 1CT: 1CT Крепление на поверхность — 0.225 дюймов (5,72 мм) 0 ° C ~ 70 ° C $ 4,35000 798 — Немедленно Bourns Inc. 118-SM43001ELTR-ND 118-SM43001ELCT-ND 118-SM43001ELDKR-ND SM Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) 9000® LAN 10G Base-T 120 мкГн — — Поверхностный монтаж 0.650 дюймов x 0,406 дюймов (16,50 мм x 10,30 мм) 0,161 дюйма (4,10 мм) 0 ° C ~ 85 ° C XFRMR LAN ISOL 1CT: 1.414CT 10B-T $ 4.44000 598 — Немедленно Сеть импульсной электроники Сеть импульсной электроники 1 553-2098-2-ND 553-2098-12000 553-2098 9-ND 9-ND -6-ND — Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel® Active Изоляция и интерфейс передачи данных (инкапсулированный) 140µH — 1КТ: 1.Передатчик 414CT, 1CT: Приемник 1CT Крепление на поверхность 0,500 дюйма (длина) x 0,285 дюйма (ширина) (12,70 мм x 7,24 мм) 0,210 дюйма (5,33 мм) 0 ° C ~ 70 ° C Эквивалентная схема импульсного трансформатора. Context 1 … LP первичная индуктивность, индуктивность LL и емкость CD являются соответствующими переменными в конструкции импульсного трансформатора. Эти элементы могут быть связаны с геометрическими величинами трансформатора. и характеристику материала сердечника по эквивалентной схеме (см. рис.3), устанавливая, таким образом, компромисс между этими параметрами. Следовательно, максимальный КПД в процентах достигается согласно … Контекст 2 … Эквивалентная схема импульсного трансформатора На рисунке 3 показана эквивалентная схема импульсного трансформатора, используемого в этой работе. V P (t) и v S (t) — это электрические напряжения в первичной и вторичной цепях соответственно. … Контекст 3 … электрические напряжения в первичных и вторичных цепях соответственно.I P (t) и i S (t) — электрические токи в первичной и вторичной цепях, NP и NS — количество первичных и вторичных витков, M — взаимная индуктивность, R 1 — сопротивление первичной обмотки, а LS — вторичная индуктивность. Элементы схемы, показанные на рис. 3, рассчитываются на основе геометрических величин трансформатора, диэлектрической проницаемости изоляционного материала и эффективной проницаемости сердечника e в соответствии с … Context 4 … Величины t r и D r даны в секундах и процентах соответственно. С другой стороны, поскольку L L, C D и L P зависят от геометрических величин катушки и сердечника, время нарастания и спад импульса можно улучшить, используя соответствующую схему обмотки [1,3]. Чтобы исследовать влияние L L и C D, схема на рис. 3 была смоделирована с использованием подхода переменных состояния и алгоритма Рунге-Кутта четвертого порядка [2]. Результаты показаны на рис. 5 для рассчитанных и измеренных L L и C D соответственно.Пунктирная линия представляет первичный импульс, пунктирная линия относится к вторичному импульсу, рассчитанному с использованием (4) — (6), а сплошная линия — вторичный … Импульсный трансформатор — Обзор Трансформатор, который обрабатывает напряжения и токи в форме импульса, называется импульсным трансформатором. Импульсный трансформатор в основном используется в схемах силовой электроники в качестве разделительного трансформатора для изоляции источника и нагрузки. Он также используется в телевидении, радарах, цифровых компьютерах и т. Д. Основные функции импульсного трансформатора следующие: 1) Для изменения амплитуды импульса напряжения 2) Для изменения полярности импульса 3) Для подключения различных каскадов импульсного усилителя 4) В качестве изолирующего трансформатора Здесь следует отметить, что коэффициент трансформации развязывающего трансформатора составляет 1: 1.Сердечник импульсного трансформатора изготовлен из феррита. Входное напряжение импульсного трансформатора снятого с производства, как показано на рисунке ниже. Самым и основным требованием к такому трансформатору является то, что он должен как можно точнее воспроизводить входное напряжение от первичной до вторичной. На рисунке выше показан прямоугольный импульс входного напряжения на входных клеммах. Импульс с варьируется от долей микросекунды до 25 микросекунд. Обычно проходит достаточно времени, прежде чем следующий импульс поступит на входные клеммы.Форму выходного напряжения можно определить с помощью эквивалентной схемы импульсного трансформатора. Типичная форма выходного напряжения показана на рисунке ниже. На рисунке ниже также показаны параметры импульса, что необходимо отметить. Время нарастания здесь — временной интервал, необходимый для повышения выходного сигнала с 0,1 до 0,9 от его окончательного значения. Отклик трансформатора на плоскую верхнюю часть импульса входного напряжения можно определить с помощью низкочастотной эквивалентной схемы.Выходное напряжение, кажется, наклоняется вниз или падает во время длительности импульса. Выходное напряжение не может быть плоским, поскольку это означает, что через трансформатор проходит постоянный ток, что невозможно. Падение импульса выходного напряжения можно минимизировать, используя высокую намагничивающую индуктивность трансформатора. Опять же, когда входной импульс равен нулю, выходной импульс не уменьшается до нуля мгновенно из-за магнитной энергии, накопленной в индуктивности трансформатора, а скорее существует некоторое определенное время спада или затухания для достижения импульса выходного напряжения до нулевого значения. Вы можете прочитать Concept of Transformer Action Импульсные трансформаторы довольно малы по размеру. Чтобы свести к минимуму индуктивность рассеяния, имеется несколько участков первичной и вторичной обмоток, но для обеспечения высокого реактивного сопротивления намагничивания его сердечник изготовлен либо из феррита, либо из сплавов с высокой проницаемостью, таких как пермаллой. 4 преимущества использования высоковольтного импульсного трансформатора Импульсный трансформатор является одним из наиболее широко используемых заказных трансформаторов в различных областях промышленности, которые предназначены для выдерживания высоких нагрузок для распределения мощности.Они способны передавать большую мощность, чем обычный передатчик того же размера, и могут работать на высоких частотах. Вот четыре основные причины, по которым промышленные предприятия должны рассмотреть возможность использования импульсных трансформаторов. Способность передавать высокую энергию Основное преимущество нестандартных трансформаторов — это возможность заставить более мелкие компоненты работать больше. Высокая энергия может эффективно передаваться с коротким временем нарастания и большой шириной импульса в импульсном трансформаторе.Высокая магнитная проницаемость ферритового сердечника помогает снизить индуктивность рассеяния. Высокое сопротивление напряжению делает его практичным для крупномасштабных операций. Другие обмотки Импульсные трансформаторы с более чем двумя обмотками используют одновременно несколько транзисторов. Это помогает ограничить фазовые сдвиги или задержки. Меньшее количество оборотов означает меньшее сопротивление и большую мощность. Предотвращает блуждающие токи Импульсные трансформаторы имеют гальваническую развязку между обмотками, предотвращающую прохождение паразитных токов.Это также позволяет первичной цепи управления и вторичной цепи управления использовать разные потенциалы. Гальваническая развязка находится в диапазоне от 4 кВ для небольших трансформаторов до 200 кВ для машин очень большой мощности. Обеспечивает изоляцию и контроль Абразивные смолы в импульсных трансформаторах помогают контролировать электрическое сопротивление или любые вибрации внутри трансформатора. Они являются частью процесса, известного как вакуумная заливка, при котором используются термореактивные пластмассы или гель силиконового каучука.Компаунд для заливки обеспечивает изоляцию и уменьшает занимаемое пространство за счет большей эффективности. Заключение Изготовленные на заказ трансформаторы, такие как импульсные трансформаторы, позволяют повысить энергоэффективность во многих отраслях промышленности, таких как коммунальные и телекоммуникационные компании. Для повышения или понижения мощности до определенных уровней требуются импульсные трансформаторы. Ключом к индивидуальным проектам является твердая изоляция, которая защищает трансформатор от повреждений из-за чрезмерного напряжения. Международный союз компонентов Allied Components International специализируется на разработке и производстве широкого спектра стандартных магнитных компонентов и модулей, таких как индукторы для микросхем, магнитные индукторы и трансформаторы на заказ. Мы стремимся предоставлять нашим клиентам продукцию высокого качества, обеспечивать своевременные поставки и предлагать конкурентоспособные цены. Мы — растущее предприятие в магнитной промышленности с более чем 20-летним опытом. Импульсные трансформаторы — Компонент УТК Техническое описание Импульсные трансформаторы UTK, обычно используемые для управления полупроводниками, такими как тиристоры и симисторы, могут передавать прямоугольную волну или импульс с очень коротким временем нарастания и спада без заметного искажения формы волны. В таких приложениях они обеспечивают как пусковой импульс на затвор полупроводника, так и изоляцию между схемой управления малой мощностью и силовыми полупроводниками в соответствии с международными стандартами безопасности трансформаторов. Импульсные трансформаторы УТК имеют следующие характеристики. Компактная конструкция. Они заполнены вакуумом и заключены в пластиковую коробку из самозатухающего материала UL94-HB, подходящего для применения на печатных платах высокой плотности. Доступность в стандартном температурном диапазоне (0 + 80 °) или расширенном диапазоне Безопасная и надежная гальваническая изоляция Превосходная магнитная связь между первичной и вторичной обмотками, обеспечивающая высокую точность передачи импульса с наименьшим временем распространения и низкий ток намагничивания. Передача высоких мгновенных значений мощности Высокая устойчивость к шумам и помехам благодаря низкой емкости связи между первичной и вторичной обмотками. Низкие потери. Максимальное рабочее напряжение до 1кВ. Испытания на электрическую прочность проводятся в соответствии с международными стандартами EN61558 и EN60950. Доступен широкий спектр стандартных продуктов для управления устройствами малой и большой мощности.Для удовлетворения конкретных требований ЮТК Компонент может разрабатывать специальные продукты в соответствии с потребностями клиентов. UTK Component тщательно контролирует производство в процессе и в конце, обеспечивая качество и надежность продукта. Проведенные испытания включают: Визуальный осмотр Распиновка и проверка полярности Значение эталонных параметров (n, Lp, Ld, Ck, Rp, Rs) Диэлектрическая прочность Справочные параметры Соотношение витков n Отношение витков первичной обмотки к вторичной. Область времени напряжения ∫udt Время напряжения Интеграл на вторичной обмотке или область времени напряжения. В случае подачи униполярного импульса на первичную обмотку, udt показывает максимально допустимое значение интеграла вторичного напряжения, чтобы избежать насыщения магнитопровода. Выражается в В мкс. Время нарастания Ts Интервал времени, рассчитанный по нарастающей кривой вторичного сигнала, между 10% и 90% пикового значения, с резистивной нагрузкой, равной Rn, и управляющим напряжением 12 В с рабочим циклом 50%.Этот параметр в основном связан с качеством магнитной связи между первичной и вторичной обмотками и со значением индуктивности рассеяния Ld. Пиковый ток Ip Максимально допустимый вторичный ток Сопротивление нагрузки Rn Номинальное сопротивление нагрузке Индуктивность Lp Номинальное значение индуктивности первичной обмотки. Максимальное отклонение от номинала (допуск) составляет + \ — 30%.Измерено измерителем LCR на первичной обмотке (температура окружающей среды 25 ° C, частота 10 кГц, UAC привода, среднеквадратичное значение = 250 мВ). Емкость связи Ck Емкость связи между первичной и вторичной обмотками, в зависимости от электрической связи катушек. Низкие значения Ck обеспечивают высокий уровень помехоустойчивости цепи зажигания, предотвращая передачу всплесков напряжения или высокочастотной помеховой связи на вторичную обмотку и предотвращая ложное срабатывание. Измерено измерителем LCR между первичной и вторичной обмотками с закороченными обеими обмотками (частота 10 кГц, UAC привода, среднеквадратичное значение = 250 мВ). Сопротивление обмотки Rp, Rs Сопротивление, измеренное измерителем LCR на первичной и вторичной обмотках. Insight — Принцип работы импульсных трансформаторов Мы привыкли использовать трансформаторы в приложениях со ступенчатым изменением напряжения и обеспечивать изоляцию выходных цепей от нагрузок и переходных процессов, влияющих на вход. Эти трансформаторы отлично работают в большинстве сценариев, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, таких как зарядное устройство для мобильного телефона, адаптер постоянного тока, понижающий трансформатор на ближайшем распределительном столбе и т. Д.Но когда дело доходит до приложений, где требуются прямоугольные импульсные сигналы, обычные трансформаторы выдают искаженный сигнал. Следовательно, для таких приложений, как цифровая связь, вспышки фотокамер, радарные системы и другие области, где требуется импульсная форма относительно высокого напряжения, требуются специальные типы трансформаторов, «импульсные трансформаторы». Импульсные трансформаторы имеют небольшие размеры и обеспечивают все желаемые качества, ожидаемые от трансформаторов, предназначенных для обработки прямоугольных импульсов.Давайте исследуем структуру одного такого импульсного трансформатора и попытаемся выяснить, чем он отличается от обычных трансформаторов. Рис.1: Стандартный импульсный трансформатор Наружный кожух НАРУЖНЫЙ КОРПУС Представленный здесь трансформатор в пластиковом корпусе имеет две вторичные обмотки и одну первичную обмотку. Коэффициент трансформации обычно указывается на упаковке трансформатора. В данном случае это «1: 1: 1», как указано в передней части трансформатора.Часто требуется несколько вторичных катушек для обеспечения нескольких выходных портов трансформатору. В зависимости от предполагаемого применения импульсный трансформатор может иметь конфигурацию 1: 1, как в простом трансформаторе для соединения входа с одним выходом, конфигурация 1: 1: 1, часто используемая для включения двух тиристоров в обратной параллельной конфигурации, или даже конфигурация 1: 1: 1: 1, также известная как обратный трансформатор. Вторичные обмотки электрически изолированы друг от друга для обеспечения минимальной индуктивности рассеяния и других побочных эффектов связи между вторичными катушками. Рис. 2: Изображение, показывающее внешний корпус импульсного трансформатора При виде сбоку трансформатор выглядит как миниатюрный спутник, так как у него 6 ножек. Из этих 6 ветвей 2 подключены к первичной обмотке, а остальные 4 представляют две пары вторичных катушек. Оболочка плотно прилегает к трансформатору через толстый слой эпоксидной смолы, защищая трансформатор от внешних воздействий и механических рывков.При снятии оболочки раскрывается плотная пластиковая упаковка. Это полупрозрачный слой, намекающий на его внутренние составляющие. Слой эпоксидной смолы также помогает надежно удерживать ножки на своих местах, чтобы минимизировать паразитные потери и случайные колебания на выходных портах вторичных катушек из-за короткого замыкания или сцепления. На изображении ниже показан вид трансформатора после снятия пластикового кожуха. Рис. 3: Изображение, показывающее боковой вид импульсного трансформатора Трансформатор Фиг.4: Внутренний вид импульсного трансформатора Соскоб эпоксидной смолы с трансформатора показывает настоящий трансформатор. На изображении выше мы можем мельком увидеть почти все: катушки, раму, ножки, ламинат и эпоксидную смолу. Конструктивные особенности Рис. 5: Изображение, показывающее конструктивные особенности импульсного трансформатора Именно на этом уровне возникают существенные конструктивные различия между обычным трансформатором и поверхностью импульсного трансформатора.Первое и главное отличие — способ намотки катушек на раму. В большинстве обычных трансформаторов используется обмотка «сердечника», где обмотки находятся снаружи, а корпус — внутри. В импульсных трансформаторах используется обмотка «кожухового типа», в которой корпус окружает обмотки. Этот тип конструкции имеет такие характеристики, как пониженная восприимчивость к вихревым токам и потерям на утечку потока, более высокое напряжение и способность выдерживать короткое замыкание. Трансформаторы на основе оболочки механически более прочны, чем трансформаторы с сердечником.Первичная и вторичная обмотки намотаны друг на друга, поэтому их нельзя распознать, пока катушки не будут разрезаны. Каждый слой отделен от другого слоем изолятора. Возможны и другие конструкции намотки, например, когда обмотки наматываются бок о бок в стопку блинов. Когда в первичной катушке подаются импульсы, аналогичное напряжение индуцируется во вторичных катушках из-за магнитной связи и взаимной индукции. Еще одним желаемым свойством трансформаторов, используемых с прямоугольными импульсами, являются быстрые и повторяющиеся циклы намагничивания-размагничивания.Чем круче петля гистерезиса, тем лучше. Следовательно, импульсные трансформаторы должны иметь прямоугольную петлю гистерезиса, чтобы удовлетворить такое требование. В отличие от трансформаторов аналоговых сигналов, в импульсных трансформаторах не может быть среднего состояния намагничивания. Чтобы выполнить это требование, в конструкцию включены значительные улучшения. Число витков в импульсных трансформаторах меньше, чем у аналоговых сигналов, поэтому потери паразитной индуктивности невелики. Емкость между первичной и вторичной обмотками также меньше в импульсных трансформаторах.Материал, используемый в раме, должен иметь высокую проницаемость с большим значением индуктивности, чтобы обеспечить быстрое намагничивание / размагничивание. Это накладывает ограничение на использование обычного материала, такого как кремниевая сталь, которая обычно используется в обычных аналоговых трансформаторах, используемых в импульсных трансформаторах. Эти свойства делают импульсный трансформатор достаточно способным минимизировать потери на искажения при передаче входных прямоугольных сигналов. Рис. 6: Схематическое изображение, показывающее различные слои импульсного трансформатора Для трансформаторов с оболочкой рама имеет плоскую форму «8».Эта форма достигается за счет наложения двух рамок в форме буквы «E» с зеркальной симметрией. Катушки легче наматывать на центральную ножку E-образной рамы по сравнению с 8-образной рамой, что сокращает время, необходимое для изготовления таких трансформаторов. Ниже показан набор ламинированных рам (слева) и единой рамной конструкции (справа), которая обычно изготавливается из микрометалла на основе пермаллоя или феррита. Эти материалы обладают очень высокой магнитной проницаемостью и, следовательно, высокими значениями индуктивности. структура электрически изолирована от других слоем краски / масла, чтобы максимизировать площадь поверхности, тем самым минимизируя потери на вихревые токи. Рис.7: Набор рамок Рис. 8: Изображения, демонстрирующие увеличенный вид рамок в форме буквы «E» Клеммные соединения Рис.9: Изображения, показывающие более близкий вид клеммных соединений Ноги трансформатора показаны на изображениях выше. Их кладут на изолятор, чтобы предотвратить контакт с корпусом трансформатора, и на них наматываются выводы обмоток.Чтобы обеспечить максимальную целостность соединения между ножками и выводами проводов, некоторые сегменты намотанных проводов припаяны к ножкам, как показано на изображении выше (справа). Для любого типичного импульсного трансформатора выходная мощность зависит от входа от источника, количества витков, длительности импульса и максимального напряжения, с которым он может работать. Импульсные трансформаторы малой мощности используются в цифровых коммуникационных и логических схемах для передачи «сигналов», в то время как трансформаторы средней мощности используются в таких приложениях, как вспышки фотокамер.Применения импульсных трансформаторов большой мощности включают запуск симисторов и тиристоров. Версии с более высокой мощностью используются в радиолокаторах, ускорителях частиц и т. Д. ]]> ]]> Из рубрики: Insight С тегами: импульсный, импульсный трансформатор, трансформатор, обмотка . Похожие записи 31.08.2023 0 Микросхема 358: подробный обзор, применение и характеристики операционного усилителя 30.08.2023 0 Радиозвонок схема. Радиозвонок своими руками: схемы, устройство и монтаж беспроводного дверного звонка 29.08.2023 0 Электросхема ваз 2105 инжектор. Электросхема ВАЗ 2105: особенности, устройство и основные неисправности Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт