Электронный трансформатор

Содержание
  1. Конструкция (виды) импульсных трансформаторов
  2. Схема линейного блока питания
  3. Благодарности
  4. Что это такое?
  5. Импульсный трансформатор в чем основные отличие от обычного
  6. Особенности конструкций
  7. Виды обмоток импульсных трансформаторов
  8. Спиральные
  9. Конические
  10. Цилиндрические
  11. Потери энергии
  12. Применяемые материалы
  13. Электротехническая сталь
  14. Пермаллой
  15. Ферриты
  16. Видео: Импульсный трансформатор
  17. Преимущества
  18. Особенности работы
  19. Требования к производству
  20. Область применения
  21. Процессы трансформации импульсов
  22. Сетевой выпрямитель напряжения: самая популярная конструкция
  23. Механизм действия и виды устройств
  24. Причины малого размера импульсного трансформатора
  25. Стабилизированный импульсный блок питания на SG3525 своими руками
  26. Стоимость трансформатора
  27. Пошаговая инструкция
  28. Что такое критерий осуществимости импульсного трансформатора
  29. Коррекция искажений формы импульса
  30. Поделиться ссылкой:
  31. Корректор коэффициента мощ­ности
  32. Порядок проверки исправности
  33. Как сделать импульсный блок питания своими руками
  34. Проверка
  35. Схема стабилизации напряжения: как работает
  36. Конструкция обмотки
  37. Видео по теме
  38. Мультивибраторы – генераторы импульсов
  39. Как намотать тороидальный трансформатор
  40. Заключение

Конструкция (виды) импульсных трансформаторов

В зависимости от формы сердечника и размещения на нем катушек, ИТ выпускаются в следующих конструктивных исполнениях:

На рисунках обозначены:

  • A — магнитопроводный контур, выполненный из марок трансформаторной стали, изготовленной по технологии холодного или горячего металлопроката (за исключением сердечника тороидальной формы, он изготавливается из феррита);
  • В — катушка из изолирующего материала
  • С — провода, создающие индуктивную связь.

Заметим, что электротехническая сталь содержит мало добавок кремния, поскольку он становится причиной потери мощности от воздействия вихревых токов на контур магнитопровода. В ИТ тороидального исполнения сердечник может производится из рулонной или ферримагнитной стали.

Пластины для набора электромагнитного сердечника подбираются толщиной в зависимости от частоты. С увеличением этого параметра необходимо устанавливать пластины меньшей толщины.

Схема линейного блока питания

Основные задачи любого промышленного БП заключаются в снижении переменного напряжения 220 В (230 В) до требуемой величины, затем его выпрямление, сглаживание и стабилизация.

Поэтому любая схема линейного бока питания обязательно содержат как минимум следующие элементы: трансформатор, выпрямитель, фильтр, узел стабилизации. Назначение каждого элемента было более полно рассказано здесь.

Схема линейного блока питания

Теперь, глядя на составляющие функциональной схемы линейного БП, давайте рассуждать, какие элементы приводят к росту его массы и веса. В качестве выпрямителя чаще служит диодный мост. Снизить его размеров не даст особого эффекта. Да и реализовать этот будет затруднительно.

Узел стабилизации может быть реализован по-разному. Поэтому на нем мы тоже сэкономить мало что сможем. Остаются только два элемента: фильтр и трансформатор. Фильтр представляет собой электролитический конденсатор большой емкости. Но изменение его параметров, как мы увидим далее, не позволит получить сколь-нибудь ощутимый выигрыш. Остается исследовать возможности способы минимизации трансформатора.

Основная задача его заключается в передаче мощности со стороны источника высокого на сторону низкого напряжения. При этом необходимо обеспечить гальваническую развязку высоковольтных с низковольтными цепями. Гальваническая развязка необходима для преимущественного большинства устройств по условиям безопасности, как персонала, так и низковольтного оборудования. А трансформатор, как никакой другой элемент выполняет эти и другие условия. При этом он имеет максимальный коэффициент полезного действия, достигающий 99 %. По этой причине ему до сих пор не могут найти альтернативу, за что приходится расплачиваться повышенной массой и размерами в целом БП.

Благодарности

Нельзя обойти благодарностью Рубена Ли, потрудившегося собрать столько замечательной информации о малогабаритных трансформаторах в одноименной книге. С.В. Куликов оказал большую помощь в объяснении устройства мультивибраторов, а инженеры П. Фичера и Р. Сколло из STMicroelectronics GROUP OF COMPANIES пояснили современное состояние отрасли, дав рекомендации по выбору транзисторов.

Что это такое?

Инвертор — это вторичный источник питания, который использует двойное преобразование входного переменного напряжения. Величина выходных параметров регулируется путем изменения длительности (ширины) импульсов и, в некоторых случаях, частоты их следования. Такой вид модуляции называется широтно-импульсным.

Импульсный трансформатор в чем основные отличие от обычного

У импульсного трансформатора (ИП) в отличии от обыкновенного силового трансформатора при одинаковой мощности намного меньше потерь и незначительные габаритные размеры полученные в следствии высокочастотного преобразования.

Основные отличия:

  1. Размер — импульсного трансформатора  обратно пропорционален его рабочей частоте.
  2. Работает трансформатор импульсный от обычного в другой частоте входного напряжения.

В настоящее время большинство блоков питания выполняют на импульсных трансформаторах. Здесь снижение затрат на производство, удешевление стоимости изделия, экономия размеров и веса.

Наиболее важной функцией импульсников является стабилизация напряжения выхода в рабочем режиме.

Другой областью их использования является защита от короткого замыкания на нагрузке при холостом ходе, и защита от чрезмерного возрастания напряжения, а также перегрева устройств.

Особенности конструкций

Основной особенностью конструкции импульсных трансформаторов является малое число витков. Наиболее экономичными стали тороидальные устройства, а менее экономными – бронестержневые. См. Виды магнитопроводов 

Цилиндрическая обмотка обладает свойством малой индуктивности рассеяния, имеет простую конструкцию и технологична в изготовлении. Расположение и число слоев может быть различным, так же, как и схемы их соединений.

Виды обмоток импульсных трансформаторов

Спиральные

Применяются для трансформаторов с наименьшей индуктивностью рассеяния. Их применение целесообразно при автотрансформаторном подключении. Намотка производится тонкой и широкой фольгой или лентой.

Конические

Предназначены для снижения индуктивного рассеяния с незначительным повышением емкости обмоток. Их особенностью является толщина изоляции слоев, которая прямо зависит от напряжения между витками первичной и вторичной обмотки. Толщина изоляции повышается от начала к концу обмоток по линейной зависимости.

Цилиндрические

Имеют низкую индуктивность рассеяния, хорошую технологичность и простую конструкцию.

Потери энергии

Важной проблемой при создании конструкции импульсных трансформаторов является снижение потерь энергии и повышение его КПД.

Потери складываются из:

  • Потери от гистерезиса.
  • Магнитной вязкости.
  • Некачественная изоляция.
  • Вихревые токи.

Кроме простого расчета потерь, для магнитопровода используют высоколегированные марки стали. Это позволяет уменьшить потери и приблизить форму петли гистерезиса к форме прямоугольника. Такие материалы предназначены для обеспечения значительных параметров индукции.

Вихревые токи искусственно разъединяют. А также применяют конструкции магнитных систем с наибольшей магнитной проницаемостью. Такими способами добиваются стабильных параметров вихревого тока в магнитопроводе.

Применяемые материалы

Вид магнитного материала значительно влияет на показатели качества и работу импульсного режима. Материал изготовления сердечника магнитопровода оценивается по значениям величин, которые определяют качество свойств:

  • Удельное сопротивление применяемых материалов прибора.
  • Индукция насыщения.
  • Возможность применения самых тонких листов стали или лент.
  • Коэрцитивная сила.

Электротехническая сталь

Импульсные трансформаторы предпочтительно оснащать магнитопроводами, изготовленными из электротехнической стали марок от 3405 до 3425, которые имеют наиболее высокие значения индукции насыщения и низкие параметры коэрцитивной силы, а также наибольшее значение величины прямоугольности формы петли гистерезисного цикла. Такой материал в настоящее время приобрел большую популярность.

Пермаллой

Этот материал является прецизионным сплавом, обладающим магнито-мягкими свойствами. Он чаще всего состоит из железа и никеля, с добавлением легирующих элементов.

Ферриты

Другим очень востребованным материалом для изготовления импульсных трансформаторов, а точнее, его сердечника являются ферритовые материалы. Они имеют малую длительность трансформируемых импульсов. Такие магнитопроводы обладают повышенным удельным сопротивлением и не имеют потерь от вихревых токов. Они применяются для импульсных трансформаторов с интервалом импульсов, который измеряется несколькими наносекундами.

Система обозначений и маркировки импульсных трансформаторов включает в себя следующие элементы:

  • Первый – буква – Т,
  • Второй – буква И (импульсный) или сочетание букв ИМ. Буква И соответствует трансформаторам с длительностью входного импульса от 0,5 до 100 мкс, а ИМ – от 0,02 до 100 мкс.
  • Третий – число порядковый номер разработки.

Например: обозначение ТИ-5 – трансформатор импульсный с длительностью входного импульса от 0,5 до 100 мкс, номер разработки 5

Видео: Импульсный трансформатор

Преимущества

Электронный трансформатор существенно меньше обычного и позволяет регулировать выходную мощность. Схема гибкая и легко реализует защиту от короткого замыкания. Побочным эффектом становится низкий уровень шума, отсутствует гудение типичного силового трансформатора (точнее, вибрация арматуры выше уровня восприятия человеческого слуха).

Особенности работы

Причина усложнения схемы состоит в следующем: чем выше частота переменного тока, тем меньший требуется трансформатора и тем ниже в нем потери. Вот почему импульсные БП намного меньше своих обычных собратьев.

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.

Область применения

По большей части указанные трансформаторы применяются в импульсных устройствах:

  • газовых лазерах;
  • триодных генераторах;
  • дифференцирующих модулях;
  • магнетотронах и др.

Виды трансформаторовВиды трансформаторов

Эти приборы используются в современном радиоэлектронном оборудовании, для источников питания импульсного типа, телевизорах, компьютерах и другой технике.

Ещё одна область использования устройств – в качестве защитных элементов при коротком замыкании в условиях холостого хода, чрезмерной нагрузке или избыточном нагреве.

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.

Электронный трансформатор

Простая схема электронного трансформатора.

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

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.

Схема выпрямителя

Такой сетевой выпрямитель напряжения заложен в работу всех блоков питания.

Механизм действия и виды устройств

Где применяется импульсный трансформаторРабота 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:

  • Особенности работы импульсных трансформаторовСпирали. 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.

Причины малого размера импульсного трансформатора

Нет чёткой границы между силовыми и импульсными трансформаторами. Просто с увеличением частоты сильно снижаются размеры обмотки и сердечника при прежней пропускаемой мощности. Впервые это осознал Тесла, желавший поднять частоту питания оборудования до 600-700 Гц, дабы сделать ток безопасным для человека. Однако с ростом частоты увеличиваются потери в сердечнике, а волна излучается в пространство, и кабель нуждается в экране. Первое объясняется утолщением петли гистерезиса цикла перемагничивания, что объясняется, как ни странно, текущими в шихтованном материале индукционными токами.

Трансформаторы в исходном виде пришли из сетей электроснабжения. В истории создание приборов приписывают Яблочкову, но, поблагодарив Ответы Мэйл.ру, хочется привести иной взгляд на вопрос:

  1. В 1831 году Майкл Фарадей изобрёл первый (тороидальный) трансформатор и на его основе проиллюстрировал действие закона электромагнитной индукции.
  2. После Майкла Фарадея трансформаторные конструкции упоминал Джозеф Генри, изобретатель электромагнитного реле. Оба не обратили внимание на преобразующие свойства прибора.
  3. В 1848 году Генрих Румкорф изобрёл катушку для получения дуги в искровом промежутке вторичной цепи. Фактически это оказался повышающий трансформатор. Подобные использовал Тесла.
  4. 30 ноября 1876 года Павел Яблочков создал стержневой трансформатор с соосными обмотками для целей, по которым прибор используется поныне.
  5. Джон и Эдуард Гопкинс в 1884 году создали трансформатор с замкнутым сердечником, повторив затею Фарадея. Несколькими годами позже Свинберн научил людей использовать для изоляции обмоток масло, чем повышался вольтаж.
  6. В 1928 году заработал Московский трансформаторный завод (позже – электрозавод).

А теперь увяжем описанное с электрическими сетями. К началу 80-х компания Эдисона уже занималась освещением, Тесла построил первый двухфазный двигатель переменного тока. Разгоревшаяся между ними вражда привела в 90-е годы к «войне токов». Вольтаж сетей начал непрерывно повышаться, пока не достиг 1,2 МВ в 1982 году на линии Экибастуз-Кокшетау. В ногу с упомянутыми достижениями шли трансформаторы, увеличиваясь в размерах.

В ходе «войны токов» Тесла обнаружил, что с повышением частоты вес трансформаторов снижается за счёт миниатюризации обмоток и сердечника. Что привело к созданию первых конструкций для высоких частот. Как известно, рассматриваемые события сопровождались рождением радиосвязи. Внедрение подобных технологий быстро привело к потребности создания сравнительно малогабаритных устройств. Импульсные трансформаторы пришли из радиотехники. К примеру, адаптеры мобильных устройств при формировании напряжений используют простейший амплитудный детектор.

Импульсные трансформаторы обычно сильно нагружены в отличие от сетевых. Подсчитано, что при напряжении 11 кВ поставщики энергии отдают ток 90 кА, а ламповый передатчик на 70 кВт – потребляет лишь 6. Из формулы мощности вычисляется, что сопротивление в первом случае составляет 0,1 Ома, во втором – 2 кОм. Эти значения определяют выходное сопротивление трансформатора. Большую роль играют масса и габариты. Потому промышленные образцы трансформаторов не годятся для электроники: назначение различается.

Стабилизированный импульсный блок питания на SG3525 своими руками

Рассмотрим пошагово, как сделать стабилизированный блок питания на микросхеме SG3525. Сразу поговорим о достоинствах данной схемы. Первое, самое важное — это стабилизация выходного напряжения. Также тут есть софт старт, защита от короткого замыкания и самозапит.

Схема SG3525 в руках

Технические элементы на плате SG3525

Для начала давайте рассмотрим схему устройства.

Схема блока питания на плате SG3525

Новички сразу же обратят внимание на 2 трансформатора. В схеме один из них силовой, а второй — для гальванической развязки.

Не стоит думать, что из-за этого схема усложнится. Наоборот все становится проще, безопаснее и дешевле. К примеру, если ставить на выходе микросхемы драйвер, то для нее нужна обвязка.

Элемент IR 2110 на схеме

Обвязка на схеме импульсного блока питания

Смотрим дальше. В данной схеме реализован микростарт и самозапит.

Микростарт и самозапит показаны на схеме импульсного блока питания

Это очень продуктивное решение, оно позволяет избавиться от потребности в дежурном блоке питания. И действительно, делать блок питания для блока питания не очень хорошая идея, а такое решение просто идеально.

Указание на элементы платы SG3525

Работает всё следующим образом: от постоянки заряжается конденсатор и когда его напряжение превысит заданный уровень, открывается данный блок и разряжает конденсатор на схему.

Открытие блока при превышении напряжения конденсатора

Схема разрядки конденсатора

Переход напряжения на новый блок

Перевод напряжения

Его энергии вполне достаточно для запуска микросхемы, а как только она запустилась, напряжение со вторичной обмотки начало питать саму микросхему. Также к микростарту необходимо добавить вот этот резистор по выходу, он служит нагрузкой.

Расположение дополнительного выходного резистора

Без этого резистора блок не запустится. Данный резистор для каждого напряжения свой и его необходимо рассчитать из таких соображений, что при номинальном выходном напряжении на нем рассеивался 1 Вт мощности.

Считаем сопротивление резистора:

R = U в квадрате/P

R = 24 в квадрате/1

R = 576/1 = 560 Ом.

Также на схеме есть софт старт. Реализован он с помощью вот этого конденсатора.

Конденсатор для софт старта

И защита по току, которая в случае короткого замыкания начнет сокращать ширину ШИМ.

Расположение защиты по току

Частота данного блока питания изменяется с помощью вот этого резистора и кондёра.

Резистор для смены частоты блока питания

Кондёр для регулировки частоты блока питания

Теперь поговорим о самом важном — стабилизации выходного напряжения. За нее отвечают вот эти элементы:

Элементы для стабилизации выходного напряжения

Как видим здесь установлены 2 стабилитрона. С их помощью можно получить любое напряжение на выходе.

Расчет стабилизации напряжения:

U вых = 2 + U стаб1 + U стаб2

U вых = 2 + 11 + 11 = 24В

Возможна погрешность +- 0.5 В.

Чтобы стабилизация работала корректно нужен запас по напряжению в трансформаторе, иначе при уменьшении входного напряжения микросхема попросту не сможет выдать нужного напряжения. Поэтому при расчете трансформатора следует нажать на вот эту кнопку и программа автоматом добавит вам напряжения на вторичной обмотке для запаса.

Кнопка для стабилизации выходов

Напряжение на вторичной обмотке

Теперь можно перейти к рассмотрению печатной платы. Как видим, тут все довольно таки компактно. Также видим место под трансформатор, он тороидальный. Без особых проблем его можно заменить на Ш-образный.

Графическое изображение печатной платы для блока питания

Оптрон и стабилитроны расположены возле микросхемы, а не на выходе.

Расположение оптрона и стабилитронов

Ну некуда их было поставить на выход. Если не нравится, сделайте свою разводку печатной платы.

Вы можете спросить, почему бы не увеличить плату и не сделать все нормально? Ответ следующий: сделано это с тем расчетом, чтобы дешевле было заказать плату на производстве, так как платы размером больше 100 кв. мм стоят гораздо дороже.

Ну а теперь настало время собрать схему. Тут все стандартно. Запаиваем без особых проблем. Наматываем трансформатор и устанавливаем.

Обратная сторона печатной платы для БП

Расположение конденсаторов на плате SG3525

Обратная сторона платы со спаянными элементами

Стоит также обратить внимание на отдельные важные моменты. К таким моментам относится входной дроссель. Его можно мотать на сердечнике проницаемостью 2000 НМ, размеры 20х13х7 мм.

Сердечник для дросселя зажат пальцами

Намотка дросселя на сердечник

Желательно развести обмотки на 2 части. Для изоляции используются обыкновенные пластмассовые стяжки. Мотаем проводом 0,8 мм. Количество витков каждой обмотки 10–13.

А теперь самая страшная часть схемы — ТГР.

Расположение элемента схемы ТГР

На самом деле он мотается не тяжелее чем дроссель. Берём кольцо с проницаемостью 2000 НМ (размеры такие же, как и у дросселя, можно меньше, это не критично) и мотаем в 3 жилы проводом МГТФ 20 витков.

Кольцо с проницаемостью 2000 НМ

Кольца-сердечники для намотки

Нет такого провода — не беда, можно и обыкновенным эмалированным с диаметром 0,4–0,6 мм.

Эмалированный провод для намотки

И все, ТГР готов.

Готовый ТГР в руках

Единственное где нужно быть внимательным, это при установке его на плату. Соблюдайте фазировку! Выходные обмотки включены встречно — это важно.

Расположение выходных обмоток

Следует также показать, что происходит на затворах транзисторов. Это для тех, у кого есть осциллограф.

Обустройство затворов транзисторов

График работы затворов транзисторов

Как видим довольно четкий сигнал. Он немного завален, но на работу это не влияет.

Ну вот и вся информация про блок. Первое включение желательно производить от низковольтного питания, отключив эту схему и подав 12В одновременно и на силу, и на управление.

Провода подключены к плате

Схема подачи напряжения

Проверяем напряжение на выходе. Если оно присутствует, то уже можно включать в сеть.

Показатель выходного напряжения

Для начала проверим выходное напряжение. Как видим блок рассчитан на напряжение 24В, но получилось чуть меньше из-за разброса стабилитронов.

Результат измерения выходного напряжения

Такая погрешность не критична.

Теперь давайте проверим самое главное — стабилизацию. Для этого возьмем лампу на 24В, мощностью 100Вт и подключим ее в нагрузку.

Подключение проводов к лампочке

Лампочка получает питание от самодельного блока

Как видим, напряжение не просело и блок выдержал без проблем. Можно нагрузить еще сильнее.

Горящие лампочки

Как видим результат тот же, напряжение стабильно. Также проверим защиту от короткого замыкания. Для этого выкручиваем резистор в верхнее положение и коротим выводы.

Защита от короткого замыкания

Как срабатывает защита от короткого замыкания

Имитация короткого замыкания

Ничего не взорвалось и блок себя спас. Ну а теперь, подстраивая номинал резистора, можно выбрать любой ток ограничения короткого замыкания под ваши нужды.

Печатную плату, схему и другие необходимые материалы можно скачать ниже.

Файлы для скачивания: impulsnyy-blok-pitaniya-na-sg3525.rar

Видео о данном импульсном блоке питания:

Мы рассмотрели ТОП-3 лучших схем импульсных блоков питания. На их основе можно собрать простой БП, приборы на TL494 и SG3525. Пошаговые фото и видео помогут вам разобраться во всех вопросах по монтажу.

Стоимость трансформатора

Цена на единицу продукции может колебаться от 50 до 700 рублей и выше, в зависимости от характеристик устройства. При покупке учитывается производитель изделия и размер приобретаемой партии. Наиболее дешево обойдётся продукция китайского производства, массово представленная на рынке.

Импульсные трансформаторы – устройства, без которых невозможно представить современную бытовую технику и промышленное производство. Эти аппараты обладают рядом преимуществ, по сравнению с аналогичным оборудованием, но в некоторых случаях сопутствующие недостатки не позволяют их использовать.

Пошаговая инструкция

Процесс изготовления импульсного БП выглядит так:

Фото 6

  • выполняют расчет изделия в онлайн-калькуляторе (публикуются на многих сайтах) или специальной программе. В зависимости от желаемых характеристик БП, ПО подберет параметры всех элементов: конденсаторов, транзисторов, дросселей и пр.;
  • закупают все радиодетали;
  • в пластине текстолита в соответствии со схемой и размерами элементов высверливают отверстия. Далеко не всегда удается добиться желаемых характеристик с первого раза, ввиду чего схему приходится дополнять компенсаторами и прочими элементами. Необходимо оставить для них место на плате;
  • на схеме выбирают точки входа, помеченные символами «АС», припаивают предохранитель и далее один за другим все элементы согласно схеме;
  • выполняют проверку.

Важно найти подходящую схему и правильно рассчитать параметры элементов.

Что такое критерий осуществимости импульсного трансформатора

Создание ИТ зависит от искажения изменяемого трансформатором импульса и параметров цепи трансформатора и самого ИТ. Уменьшение удлинения импульсного фронта пропорционально делает большое снижение величины напряжения на вершине импульса и в обратном порядке.

Нелинейные показатели сопротивления способствуют снижению искажений импульса по фронту и по величине, что крайне нежелательно. Искажения необходимо свети к минимуму, происходит это за счет снижения величины коэффициента рассеяния, решение подобного вопроса в выборе соответствующего ИТ с наименьшим коэффициентом рассеяния. Критерий осуществимости выводится при определении параметров цепи трансформатора. Желательно обладание трансформаторной цепью индуктивной реакцией.

Коррекция искажений формы импульса

Не всегда представляется возможным выбрать ИТ, чтобы искажение формы импульса не превышали пределов допустимых. В этом случае для коррекции формы импульса вводят корректирующие двухполюсники или демпфирующие фильтры, состоящие из низкоомных резисторов. Таким способом устраняется выброс напряжения по фронту. В этих целях возможно использование подавляющего диода, его полярность выбирается в соответствии с полярностью напряжению выброса на срезе импульса.

Импульсный трансформатор считается самым важным элементом электронной схемы и несет наибольшую ответственность за ее бесперебойную работу. Он отличается высочайшей надежностью и практически никогда не выходит из строя. Расчет трансформатора индивидуален для всех схем. Вторичная обмотка его обязательно должна быть замкнута на потребительскую нагрузку, ее разомкнутое состояние относится к опасному режиму. Действующие параметры и каскад напряжения находятся в полной зависимости от сборки трансформатора, что влияет на качество схемы радиоэлектронного устройства.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Корректор коэффициента мощ­ности

Устройство, именуемое корректором коэффициента мощ­ности (рис. 5), собрано на основе специализированной микро­схемы TOP202YA3 (фирма Power Integration) и обеспечивает коэффициент мощности не менее 0,95 при мощности нагрузки 65 Вт. Корректор приближает форму тока, потребляемую нагруз­кой, к синусоидальной.

Схема корректора мощности

Рис. 5. Схема корректора коэффициента мощности на микро­схеме TOP202YA3.

Максимальное напряжение на входе — 265 В. Средняя час­тота преобразователя — 100 кГц. КПД корректора — 0,95.

Порядок проверки исправности

Для проверки исправности импульсного трансформатора используется аналоговый или цифровой мультиметр. Цифровое устройство обладает преимуществами, благодаря удобству применения. Его не нужно дополнительно подстраивать, достаточно убедиться в наличии питания и целостности проводов подключения.

Аналоговый мультиметр настраивается следующим образом:

  • выбирается режим эксплуатации переключением в область минимальной величины сопротивления при измерении;
  • провода вставляются в контакты прибора и соприкасаются друг с другом;
  • специальной подстройкой стрелка выставляется на ноль;

Если совместить стрелку с нулём не получается, это говорит о проблемах с элементами питания, нуждающимися в замене.

Если трансформатор является составной частью некоторого аппарата, желательно отделить этот элемент от остальной конструкции, чтобы исключить воздействие сопутствующих помех при диагностике.

Проверка с помощью осцилографа:

Неисправность прибора может объясняться следующими проблемами:

  • повреждённым сердечником;
  • подгоревшими соединениями;
  • нарушением изоляции проводов, вызывающим короткое замыкание обмотки;
  • разрывом провода.

Кроме инструментальных измерений, необходимо обращать внимание на внешний вид аппарата. О неисправности может свидетельствовать подгоревшая обмотка, следы гари и соответствующий запах.

Как сделать импульсный блок питания своими руками

Инверторы, особенно мощные, имеют сложную схемотехнику и доступны для повторения только опытным радиолюбителям. Для самостоятельной сборки сетевых источников питания можно рекомендовать несложные маломощные схемы с использованием специализированных микросхем ШИМ-контроллеров. Такие ИМС имеют малое количество элементов обвязки и имеют отработанные типовые схемы включения, которые практически не требуют регулировки и настройки.

При работе с самодельными конструкциями или ремонте промышленных устройств необходимо помнить, что часть схемы всегда будет находиться под потенциалом сети, поэтому требуется соблюдать меры безопасности.

Проверка

Проверяют самодельный импульсный БП так:

  • подсоединяют выводы от микросхемы к лампе мощностью 40 Вт;
  • подключают устройство к сети. Лампа при этом слабо мигнет;
  • проверяют мультиметром соответствие выходного напряжения желаемому;
  • проверяют мультиметром импульс на затворах ключей;
  • замеряют напряжение постоянного тока на сглаживающих конденсаторах. В норме оно в 1,5 – 2 раза превышает переменное напряжение на диодном мосту.

При верном значении всех величин включают БП с полной нагрузкой.

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.

Простая схема стабилизации напряжения

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.

Схема импульсного блока питания

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.

Как работает оптопара

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

Схема стабилизации

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.

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.

Видео по теме

Как сделать простой импульсный блок питания своими руками:

Существует множество вариантов импульсных блоков питания. Представленные схемы достаточно надежны, выдают стабильное напряжение и одновременно доступны для изготовления любителем. Важно помнить об опасности работ с электричеством и не стесняться консультироваться со специалистами в сомнительных случаях.

Мультивибраторы – генераторы импульсов

Очевидно, что для снижения массы трансформатора и помещения его в столь малый корпус требуется повысить рабочую частоту с 50 Гц до ультразвука. Конкретное значение выбирает производитель. Мультивибратор из транзисторов позволяет задать любое значение, ограничиваемое лишь имеющейся на руках элементной базой. Часто электронные трансформаторы с корпусом из стали. Это экран, препятствующий излучению высокочастотной волны в пространство.

Структурно мультивибраторы относятся к усилителям класса D (хотя бы один элемент работает в импульсном режиме). Работа в ключевом режиме требует от транзисторов известного быстродействия. В запертом состоянии ток между коллектором и эмиттером близок к нулю. Импульсный режим вдобавок повышает КПД мультивибратора. Первые устройства указанного класса описаны Генри Абрахамом в журнале Annales de Physique за 1919 год. Считается, что устройство стало предшественником цифровой техники, годом спустя появился первый триггер Экклза-Джордана.

Мультивибраторы бывают управляемыми и неуправляемыми, но все – генераторы импульсов заданной частоты, близких по форме к прямоугольной. Нагрузкой им служит малогабаритный трансформатор. В первом случае допустимо менять скважность и прочие параметры, но электронный трансформатор обычно не предоставляет подобных сложных возможностей, иначе сильно увеличивается цена.

По теории мультивибратор допустимо построить на любом типе активных элементов, но по вполне понятной причине используются транзисторы. Специфические особенности работы достигаются за счёт внедрения цепи обратной связи ёмкостного или индуктивного типа (для смещения фазы), оба активных элемента по очереди управляют друг другом.

Большего размаха колебаний достигают, используя составные транзисторы: последовательно включённые по определённой схеме. На рисунке представлена схема, где RC-цепочка с заданной постоянной времени управляет парой транзисторов, формируя импульсы заданной частоты. Это типичный электронный трансформатор на 12 В для галогенных (газоразрядных) лампочек. Выпускаются номиналы 6 и 24 В, питаемые от промышленной сети 110 или 220 В. Принцип действия представленной схемы:

  1. Входное напряжение 220 В выпрямляется диодным мостом, производя заряд конденсатора. Эта входная цепочка задаёт частоту переключения диака. Ставя подстроечный конденсатор, возможно добиться эффекта диммирования лампочек.
  2. Диак открывается и заряжает RC-цепочку второго транзистора, провоцируя начало колебаний.
  3. Диод не даёт напряжению упасть окончательно, чтобы транзистор Т2 закрылся в конце периода.
  4. На точке насыщения сердечника дросселя обратной связи транзистор выключается.

Верхняя частота переключений ограничивается только конструкцией сердечника импульсного трансформатора и переходными характеристиками транзисторов. Типичная частота переключений составляет 35 кГц. Скважность импульсов задаётся RC-цепочками на базах транзисторов. На второй схеме представлен вариант реализации защиты от короткого замыкания. Неисправные галогенные лампочки, потребляющие слишком большой ток, становятся причиной перегрева транзисторов и выхода из строя. Полупроводниковые p-n-переходы необратимо теряют свойства.

При слишком высоком потреблении включается транзистор цепи защиты, RC элементы которой задерживают срабатывание транзистора Т1. Ситуация наблюдается при розжиге дуги. Холодный катод обнаруживает малое сопротивление и легко пропускает ток. По мере прогрева металлического электрода ток снижается, и транзисторы трансформатора выходят на нормальный режим. Этим продлевается срок службы изделия. По истечении времени задержки (задаётся через Rs и Cs) устройство пробует запуститься снова, и если ток не превышает заданного значения, схема входит в нормальный режим.

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.

Как намотать импульсный трансформатор

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.

Самодельный челнок для намотки трансформатора

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.

Намотка обмотки

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?

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...