Изчисляване на трансформатор на феритен пръстен онлайн. Изчисляване на трансформатори на импулсни захранвания

Импулсните захранвания, които все по-често се срещат в радиолюбителската практика поради високата им ефективност, малките размери и тегло, обикновено изискват изчисляването на един или повече (според броя на етапите) трансформатори. Това е продиктувано от факта, че стойностите на броя на завоите и техния диаметър, дадени в литературата, често не съвпадат с желаните изходни данни на сглобения или проектиран източник на захранване или наличните феритни пръстени или транзистори на радиолюбителя не отговарят на дадените в схемата.
В литературата е даден опростен метод за изчисляване на трансформатори импулсни източницихранене. Общата процедура за изчисляване на превключващия захранващ трансформатор е следната:
1. Изчислете (в W) мощността, използвана от трансформатора
Фиг.=1,ЗРн, където Рн е мощността, консумирана от товара.
2. Изберете тороидална феритна магнитна сърцевина, която отговаря на условието Rgab> Фиг., където Rgab. - обща мощност на трансформатора, W, изчислена като:

Където D е външният диаметър на феритния пръстен, cm; d е вътрешният диаметър; h е височината на пръстена; f е работната честота на преобразувателя, Hz; Vmax - максималната стойност на индукцията (в тесла), която зависи от марката на ферита и се определя от справочника.
3. Като се има предвид напрежението на първичната намотка на трансформатора
U1 се определя със закръгляване нагоре
броят на неговите завои:

За полумостов преобразувател U1 = Upit / 2-UKENas, където Upit е захранващото напрежение на преобразувателя, UKENas е напрежението на насищане на колектора - емитер на транзистори VT1, VT2.
4. Определете максимален токпървична намотка (в A):

Където η е ефективността на трансформатора (обикновено 0,8).
5. Определете диаметъра на първичния проводник (в mm):

6. Намерете броя на завоите и диаметъра на проводника на изходната (вторична) намотка:

М.А. Шустов; „Практична схема. Преобразуватели на напрежение”; Алтекс-А, 2002г

Съдържание:

Широко използван в електрониката и електротехниката различни видоветрансформатори. Това прави възможно използването на електронни системи в много области на производство и стопанска дейност. Следователно, заедно с основните изчисления, голямо значениепридобива изчислението на импулсния трансформатор. Тези устройства са важни елементи, които се използват във всички вериги на съвременните захранвания.

Предназначение и работа на импулсен трансформатор

Импулсните трансформатори се използват в комуникационни системи и различни автоматични устройства. тях Главна функцияе да се промени амплитудата и полярността на импулсите. Основното условие за нормалната работа на тези устройства е минималното изкривяване на сигналите, които предават.

Принципът на действие на импулсния трансформатор е следният: когато постъпи на входа му правоъгълни импулсинапрежение с определена стойност, в първичната намотка има постепенно възникване електрически токи допълнително увеличаване на силата му. Това състояние от своя страна води до промяна магнитно полевъв вторичната намотка и външния вид електродвижеща сила. В този случай сигналът практически не се изкривява и малките загуби на ток не влияят на нищо.

Когато трансформаторът достигне проектната си мощност, задължително се появява отрицателната част на импулса. Неговото въздействие може да бъде минимално чрез инсталиране на обикновен диод във вторичната намотка. В резултат на това на това място импулсът също ще се доближи до правоъгълната конфигурация възможно най-близо.

Основната разлика между импулсен трансформатор и други подобни технически системиразглежда се неговият изключително ненаситен режим на работа. За производството на магнитната верига се използва специална сплав, която осигурява висока пропускателна способностмагнитно поле.

Изчисляване на изходните данни и избор на елементи на устройството

На първо място е необходимо да изберете правилно най-подходящата магнитна верига. Универсалните дизайни включват бронирани ядра с W-образна и чашовидна конфигурация. Задаването на необходимата празнина между частите на ядрото прави възможно използването им във всеки импулсни блоковехранене. Въпреки това, ако се сглоби полумостов преобразувател за издърпване, може да се откаже от конвенционална пръстеновидна магнитна верига. При изчисляване е необходимо да се вземе предвид външният диаметър на пръстена (D), вътрешният диаметър на пръстена (d) и височината на пръстена (H).


Има специални справочници за магнитни вериги, където размерите на пръстена са представени във формат KDxdxH.

Преди да изчислите импулсен трансформатор, е необходимо да получите определен набор от първоначални данни. Първо трябва да вземете решение за захранващото напрежение. Тук има някои трудности, във връзка с възможното. Следователно за изчисления се взема максималната стойност от 220 V + 10%, към която се прилагат специални коефициенти:

  • Стойността на амплитудата е: 242 V x 1,41 = 341,22 V.
  • Освен това 341,22 - 0,8 x 2 = 340 V минус спада на напрежението в токоизправителя.

Стойността на индукцията и честотата се определя с помощта на таблици:

1. Манган-цинкови ферити.

Настроики

Феритен клас

2. Никел-цинкови ферити.

Настроики

Феритен клас

Гранична честота при tgδ ≤ 0,1, MHz

Магнитна индукция B при Hm = 800 A / m, T

Намотка на импулсни трансформатори

При навиване на импулсни трансформатори е необходимо да се вземат предвид характеристиките на тези устройства. На първо място, трябва да обърнете внимание на равномерното разпределение на намотката по целия периметър на магнитната верига. В противен случай ще има значително намаляване на мощността на устройството, а в някои случаи - и неговата повреда.

В случай на навиване на жицата със собствените си ръце, се използва намотка "завой към завой", направена в един слой. Въз основа на такива технически спецификации, изчисляването на импулсния трансформатор също се извършва по отношение на определянето на необходимия брой завои. Диаметърът на проводника, използван за навиване, трябва да бъде избран по такъв начин, че целият проводник да пасне точно в един слой, а броят на завоите в този случай ще съвпадне с изчислените данни. Разликата между и резултатът, получен с помощта на формулата, може да бъде от 10 до 20%, което ви позволява да направите намотка, без да обръщате внимание на точния брой навивки.

За извършване на изчисления има формула: У = н(д - 10 С - 4 д) / д, при което Уе броят на навивките в първичната намотка, н- постоянна стойност, равна на 3,1416, д- вътрешен диаметър на пръстена на магнитната верига, С- дебелина на изолационното уплътнение, д- диаметър изолиран проводник. Максималната допустима грешка при изчисление е от -5 до +10% в зависимост от плътността на проводника.

Днес ще говоря за процедурата за изчисляване и навиване на импулсен трансформатор за захранване на ir2153.

Моята задача е следната, трябва ми трансформатор с две вторични намотки, всяка от които трябва да има кран от средата. Стойността на напрежението на вторичните намотки трябва да бъде + -50V. Токът ще тече 3А, което ще бъде 300W.

Изчисляване на импулсен трансформатор.

Първо изтеглете програмата за изчисляване на импулсния трансформатор и я стартирайте.

Избираме схемата за преобразуване - половин мост. Зависи от веригата на импулсното захранване. В статията схемата за преобразуване е половин мост.


Захранващото напрежение е настроено на постоянно. Минимум = 266 волта, номинален = 295 волта, максимум = 325 волта.


Посочваме типа контролер като ir2153, честотата на генериране е 50 kHz.


Стабилизация на изхода - не Принудително охлаждане - не.


Диаметърът на жицата, посочете този, който е наличен. Имам 0.85 мм. Имайте предвид, че ние посочваме не напречното сечение, а диаметъра на жицата.

Посочваме мощността на всяка от вторичните намотки, както и напрежението върху тях.Посочих 50V и мощност 150W в две намотки.


Схемата на коригиране е биполярна със средна точка.


Напреженията, които посочих (50 волта) означават, че двете вторични намотки, всяка от които има кран от средата, и след изправяне ще имат + -50V спрямо средната точка. Мнозина биха си помислили, че са посочили 50V, което означава, че спрямо нулата ще има 25V във всяко рамо, не! Ще получим 50 V във всеки крак по отношение на средния проводник.



Навиване на импулсен трансформатор.

И така, ето го моят пръстен с размери 40-24-20 мм.


Сега трябва да се изолира с някакъв вид диелектрик. Всеки избира своя диелектрик, може да бъде лакирана кърпа, парцалена лента, фибростъкло и дори самозалепваща лента, която е по-добре да не се използва за навиване на трансформатори. Казват, че лепящата лента разяжда емайла на жицата, не мога да потвърдя този факт, но открих друг недостатък на лепящата лента. В случай на пренавиване, трансформаторът е труден за разглобяване и целият проводник се покрива с тиксо.

Използвам майларна лента, която не се топи като полиетилена при високи температури. Къде мога да намеря тази панделка лавсан? Всичко е просто, ако има пънове от екранирана усукана двойка, тогава, като го разглобите, ще получите филм от лавсан с ширина около 1,5 см. Това е най-идеалният вариант, диелектрикът е красив и с високо качество.




Залепваме lavsanochka към сърцевината с лепяща лента и започваме да увиваме пръстена на няколко слоя.








Изводите на първичната намотка са усукани и калайдисани.







Следващата стъпка е отново да изолирате още няколко слоя с диелектрик.


Сега започват най-много "недоразумения" и много въпроси. Как да вятър? Една жица или две? Трябва ли да сложа намотката в един слой или в два?

В хода на моето изчисление получих две вторични намотки с кран от средата. Всяка намотка съдържа 13+13 навивки.

Навиваме с две ядра, в същата посока като първичната намотка. В резултат на това имаше 4 изхода, два изходящи и два входящи.


Сега свързваме един от изходящите изходи с един от входящите изходи. Основното нещо е да не се бъркате, в противен случай ще се окаже, че ще свържете един и същ проводник, тоест ще затворите една от намотките. И като тръгнеш ще ти изгори импулсното захранване.

Софтуер, предназначен за изчисляване на двутактови импулсни трансформатори, мостови и полумостови преобразуватели на захранващо напрежение.

От основните предимства на Lite-CalcIT, заслужава да се отбележи удобен и разбираем графичен интерфейс, контрол и отчитане на различни характеристики на разглежданите електромагнитни устройства, както и формирането на доста надеждни резултати.

Разглежданият софтуер дава възможност за изчисляване на диаметрите намотаващи се проводници(като се вземе предвид скин-ефектът - дълбочината на проникване на тока в проводника при определена честота), загубата на мощност в магнитната верига, броят на завъртанията в намотките на трансформатора и общата му мощност, магнетизиращият ток на първичната намотка и нейната индуктивност, прегряване на магнитната верига и много други. Важна характеристика Lite-CalcIT е възможност за избор на схема за коригиране и наличност различни опцииШИМ контролери: TL494, SG3525, IR2153 и други подобни. Има и два начина за охлаждане на трансформатора: принудително и естествено. Формата на сърцевината може да бъде тип E, ER, EI, ETD или R, освен това основата на сърцевината може да се допълва. Данните за продукти от други проби трябва да се въвеждат независимо в съответствие с документацията на производителя. Когато добавя ново ядро ​​към комбинираното поле, програмата автоматично добавя префикс на формата и име на материала към името му. Lite-CalcIT предлага изчисляване на до четири вторични намотки на един трансформатор, като за всяка вторична намотка, в съответствие с фигурите, е посочена собствена схема за коригиране. Когато показва резултатите от работата, този софтуер предоставя не само диаметрите на проводниците, но и колко нишки трябва да бъдат навити с тези проводници. При наличие на двуполюсно захранване със средна точка, броят на оборотите за всяко рамо ще бъде посочен чрез знака "+".

Има подсказки за отделни резултати от изчисления и полета за въвеждане. Освен това, ако редица параметри надхвърлят разумните граници (например нагряване на ядрото), тогава този софтуер ще предупреди потребителя за това и независимо ще ограничи редица зададени стойности. Всички данни от предишното изчисление се запазват при рестартиране на програмата.

Този софтуер е опростена версия на програмата ExcellentIT и е подходящ за тези, които не искат да се забъркват с огромен брой различни специфични параметри (които се приемат като средни по подразбиране). Това обаче води до по-голяма грешка в изчислението. Основните разлики от пълна версия- невъзможността да се изчисли индуктивността на изходния индуктор, както и да се запазят, заредят и отпечатат резултатите от работата. Когато работите с Lite-CalcIT, не трябва да забравяте, че диаметърът на жицата върху лака ще бъде по-голям от диаметъра на входа върху медта.

Авторът на този софтуер е местният програмист Владимир Денисенко, който живее в град Псков. В допълнение към ExcellentIT и Lite-CalcIT, той написа няколко други програми за определяне на компонентите на намотката на различни устройства: Booster (заточена за изчисляване на понижаване и покачване превключващи регулатори), Напред (предни преобразувателни трансформатори с единичен край) и Flyback (индукторно-ходови преобразувателни трансформатори). Авторът следва желанията на потребителите и непрекъснато усъвършенства горния софтуер. Неговите програми придобиха популярност не само в страните от бившия СССР, но и в чужбина.

Програмата Lite-CalcIT се разпространява абсолютно безплатно. Не се изисква инсталиране по време на монтажа.

Езикът на интерфейса на разглеждания калкулатор на импулсен трансформатор е руски.

Размерът на програмата е по-малък от 1 MB. Платформа за работа Операционна система Microsoft Windows XP, Vista и 7 (работоспособността е тествана на 32-битови и 64-битови). Lite-CalcIT също функционира под Linux, когато се изпълнява под Wine.

Изтегли: (изтегляния: 953)

Разпределение на програмата:Безплатно

Дадени са образци на вериги за преобразуване и коригиране. На някои полета за въвеждане на програмата и на някои резултати от изчисления, които се нуждаят от коментари, има подсказки.

Повече за програмата

1. Основната работа в програмата се извършва в групата "Оптимизация".
Автоматичното изчисление се прилага, когато е избрано различно ядро ​​или когато всички входни данни (извън групата за оптимизация) се променят, за да се осигури отправна точка за оптимизиране на данните за намотката на трансформатора.

2. В групата "Оптимизация", когато променяте стойностите с помощта на стрелките, стартирането на оптимизацията започва автоматично.
Но ако новата стойност е въведена "ръчно", тогава трябва да започнете оптимизацията с този бутон.

3. За PWM контролерите се задава честота, равна на половината от честотата на главния осцилатор на чипа. Импулсите на главния осцилатор се подават към изходите на свой ред, така че честотата на всеки изход (и на трансформатора) е 2 пъти по-ниска от честотата на главния осцилатор.
Микросхемите IR2153 и подобните на това семейство микросхеми не са PWM контролери и честотата на техните изходи е равна на честотата на главния осцилатор.
Не залагайте на висока честота. При висока честота се увеличават загубите при превключване в транзисторите и диодите. Освен това при висока честота, поради малкия брой навивки, токът на намагнитване е твърде голям, което води до голям ток празен ходи следователно ниска ефективност.


4. Коефициентът на запълване на прозореца характеризира каква част от прозореца на сърцевината ще заема медта на всички намотки.

5. Плътността на тока зависи от условията на охлаждане и от размерите на сърцевината.
При свободно охлаждане трябва да се избере 4 - 6 A/mm2.
По време на вентилация плътността на тока може да бъде избрана повече, до 8 - 10 A / mm2.
Големите плътности на тока съответстват на малки ядра.
При принудително охлаждане допустимата плътност на тока зависи от интензивността на охлаждане.

6. Ако е избрана стабилизация на изходните напрежения, тогава първият изход е главен. И е необходимо да му присвоите мощността с най-висока консумация.
Останалите изходи се преброяват първо.
За реална стабилизация на всички изходи трябва да се използва групов стабилизиращ дросел.

7. При еднополярно изправяне, въпреки по-голямата консумация на мед, изправителната верига със средна точка има предимството, тъй като загубите на два диода ще бъдат 2 пъти по-малко, отколкото на четири диода в мостова верига.

8. За правилната работа на индуктора в токоизправителя след диодите не трябва да има кондензатори пред индуктора! Дори малка деноминация.

9. За броя на завоите на намотките в резултатите от изчислението има подсказки с броя на слоевете, заети от намотката.

10. На броя на проводниците в намотките в резултатите от изчислението се поставят подсказки с плътността на тока в намотката.