Что такое импульсный трансформатор: Импульсный трансформатор: принцип работы, расчет

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.

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?

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: 4 чел.
Средний рейтинг: 4 из 5.

Импульсный трансформатор

Государственное автономное учреждение Курганской области СОДЕЙСТВИЕ детскому отдыху

Импульсный трансформатор применяют для модификации импульсов напряжения. Одно из основных требований, предъявляемых к импульсным трансформаторам – минимальное искажение формы передаваемого сигнала, происходящее из-за влияния потоков рассеяния, емкостных связей между обмотками и витками, вихревых токов. Популярной моделью импульсного трансформатора является Трансформатор ТСЗИ-2.5 380/220В. Купить данную модель ТСЗИ-2.5 Вы сможете в Интернет магазине ВСК “Электромотор”. Трансформаторы ОСТ не очень популярны на Украинском рынке. Одну из самых популярных моделей Вы сможете купить на этом сайте. Ссылка ведет в Интернет магазин компании ВКФ “Электромотор”. Обмотки делят на: Главные — это обмотки трансформатора, к которым подводится энергия преобразуемого либо от каких отводится энергия переменного тока. Обмотки выполняют из меди. Сердечник трансорматора выполнен из трансформаторной стали. Регулирующие — при низком токе обмотки и никак не очень широком спектре регулировки, в обмотке имеют все шансы существовать учтены отводы для регулировки коэффициента модификации напряжения. Есть 3 главных метода соединения фазовых обмоток всякой стороны трёхфазного трансформатора: Y-соединение, так именуемой соединение звездой, где все 3 обмотки объединены совместно одним концом всякой из обмоток в одной точке, именуемой нейтральной точкой либо звездой D-соединение, так называемое дельта-слияние, либо соединение треугольником, где 3 фазных обмотки объединены преемственно и образуют перстень (либо треугольник) Z-соединение, так называемое слияние зигзагом. Запасные — обмотки, уготованные, к примеру, для питания сети личных дел с мощностью значительно наименьшей, нежели номинальная емкость трансформатора, для компенсации второй гармонической магнитного поля, подмагничивания магнитной системы неизменным током, и т. п. Магнитная система – это так называемый магнитопровод трансформатора. Выполне из специальной трансформаторной стали. Данная мталь порублена на плостины, которые плотно соединены в сердечник трансформатора. магнитопровод. Это такая система, по которой замыкается магнитный поток, служащая основанием для крепления обмоток и других элементов аппарата Трансформатор ОМП имеет магнитную систему, которая в вполне подобранном виде вместе со всеми узлами и составными частями, служащими для скрепления отдельных частей в единичную систему, именуется остовом трансформатора.

ГОСТ 18630-73 Трансформаторы импульсные. Основные параметры, ГОСТ от 19 апреля 1973 года №18630-73

ГОСТ 18630-73

Группа Э02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА СССР

ТРАНСФОРМАТОРЫ ИМПУЛЬСНЫЕ

Основные параметры

Puise transformers. Basis parameters

Срок действия с 01.07.1974
до 01.07.1979*
______________________________
* Ограничение срока действия снято
постановлением Госстандарта СССР от 30.03.84
N 1143 (ИУС N 7, 1984 год). – Примечание “КОДЕКС”.

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 19 апреля 1973 г. N 971

1. Настоящий стандарт распространяется на вновь разрабатываемые и модернизируемые импульсные трансформаторы напряжением до 220 В и устанавливает ряд значений коэффициентов трансформации, а также допускаемые сочетания значений максимального входного напряжения с произведением длительности импульса на входное импульсное напряжение.

2. Значение коэффициентов трансформации (отношения меньшего числа витков обмотки к большему числу витков) должны выбираться из следующего ряда: 0,010; 0,020; 0,050; 0,063; 0,080; 0,100; 0,125; 0,167; 0,200; 0,250; 0,280; 0,335; 0,400; 0,500; 0,600; 0,630; 0,670; 0,710; 0,750; 0,800; 0,850; 0,900; 0,950; 1,000.

3. Допускаемые сочетания* максимального входного напряжения с произведением длительности импульса на входное импульсное напряжение должны соответствовать значениям, указанным в таблице.
________________
* В таблице отмечены знаком “+”.

Макси- мальное входное напря- жение, В

Произведение длительности импульса на входное импульсное напряжение, мкс/ В

0,006

0,012

0,025

0,050

0,100

0,200

0,400

0,800

1,600

3,150

6,300

12,500

25,000

50,000

100,000

200,000

400,000

800,000

1600,000

3150,000

6300,000

12500,000

3

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

6

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

12

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

24

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

48

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

110

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

220

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Примечание. Произведения длительности импульса на входное импульсное напряжение заданы при 10%-ном спаде вершины импульса и при условии согласования нагрузок (согласования внутреннего сопротивления генератора с сопротивлением нагрузки на трансформатор, пересчитанным для первичной цепи).

Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1973

★ Импульсный трансформатор – импульсная техника .. Информац

                                     

2. Эквивалентная схема.

(Equivalent circuit)

Трансформация фронта импульса с малыми искажениями достигается при малых значениях индуктивности рассеяния и распределенной емкости трансформатора, которые уменьшаются с уменьшением числа витков обмоток и сечения магнитопровода ИТ. В то же время для трансформации вершины импульса с небольшого снижения, должны стремиться к увеличению индуктивности намагничивания трансформатора увеличивается с увеличением числа раздел витков и сечения магнитопровода.

Удовлетворение многообразных потребностей в расчете потребуется найти компромиссное решение. оно должно быть принято в зависимости от значения определенного набора требований.

Расчеты основываются на приблизительной эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами. индуктивный эффект и потери в проводах обмоток могут быть учтены с помощью известной Т-образной схеме замещения.

Параметры схемы:

L μ {\свойства стиль отображения значение L_{\му }} – индуктивности намагничивания трансформатора, учитывающая сохранения энергии в основном потоке взаимной индукции магнитопровода при приложении напряжения к первичной обмотке. С потоком в сердечнике связан ток намагничивания, протекающий в первичной обмотке,

L s 1 (Л ы 1), L s 2 (Л с 2) {\свойства стиль отображения значение L_{С1},L_{С2}} – индуктивности рассеяния обмоток, с учетом сохранения энергии в потоке рассеяния, связанного с потоком в обмотках от тока нагрузки,

R 1 (Р 1), R 2 (Р 2) {\свойства стиль отображения значение Г_{1},Г_{2}} – кабель сопротивления обмоток с учетом потерь при протекании по ним тока нагрузки

R B (Р) {\свойства стиль отображения значение R_{B}} (Г_{Б}}) – эквивалентное сопротивление, учитывающее потери энергии в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи.

Вместе с накопителем энергии в магнитных полях, а также потери в проводах обмоток необходимо учесть хранения энергии в электрическом поле между обмоткой и магнитопроводом и между слоями обмоток. учет этой энергии производят введением трех емкостей, образующих П-образную структуру: C 1 (С 1) {\свойства стиль отображения значение C_{1}} (Когда{1}}) – емкость первичной обмотки, C 2 (С 2) {\свойства стиль отображения значение C_{2}} (Когда{2}}) – емкость вторичной обмотки, C 1 (С 1), 2 {\свойства стиль отображения значение C_{1.2}} (Когда{1.2}}) – емкость между обмотками.

В результате эквивалентная схема дана уравнением высокого порядка, что затрудняет анализ в общем виде:

Однако, без существенных ошибок, мы можем упростить схему, если иметь в виду следующее:

1. ток намагничивания обычно составляет небольшую часть тока нагрузки и поэтому можно пренебречь его воздействием на магнитный поток рассеяния. это позволяет перейти от Т-образной схеме индуктивной ветви Г-образной схемы.

2. так как электрическая энергия пропорциональна квадрату напряжения, то основная ее часть хранится в обмотке высшего напряжения. поэтому П-образная схема емкостных элементов замещается одной эквивалентной емкостью, подключенной параллельно обмотке высшего напряжения.

3. число витков обмоток ИТ мало и, следовательно, можно пренебречь при расчетах наиболее важных электрических характеристик сопротивлением обмоток, полагая R 1 = R 2 = 0 (Р 1 = Р 2 = 0) {\свойства стиль отображения значение R_{1}=R_{2}=0} (Г_{1}=Г_{2}=0}). сопротивление обмоток учитывается при определении потерь.

В результате этих упрощений, передняя анализируется на основе эквивалентной схемы 2-го порядка с сосредоточенными индуктивностью и емкостью, определяемой из соображений энергии:

Хотя она удобна для математического описания, но не отражает в полной мере процессы, происходящие при передаче импульса, так как предполагается, что большая часть электрической энергии, запасенной в паразитной емкости в катушке, тем выше напряжение.

Между тем, использование такой схемы является неприемлемым, когда соизмеримость дается емкостей обмоток, которая включает в себя паразитные емкости нагрузки и генератора, так как нельзя отдать предпочтение ни одному из танков. кроме того, при резком различии с учетом тары, когда, казалось бы, можно ограничиться одним из них, возможно формирование фронта с паразитных колебаний, наложенных на фронте, а не на нем. таких колебаний следует избегать, например, при модуляции мощных магнетронных генераторов. но схемы 2-го чтобы не только определить условия их появления, но даже исключает само их существование. В работах вышеупомянутых авторов, этот тип искажения фронта прямоугольного импульса отсутствует. поэтому мы должны по крайней мере рассмотреть разделение емкостей обмоток, индуктивности рассеяния и. следовательно, предпочтительнее рассматривать эквивалентную схему 3-го того, как это сделано в работе:

L {\свойства стиль отображения значение L} – это индуктивность утечки,

R {\свойства стиль отображения значение R} – сопротивление обмоток, включающее приведенное сопротивление вторичной обмотки,

R i (Р) {\свойства стиль отображения значение R_{i}} (Г_{я}}) – сопротивление генератора импульсов,

C 1 (С 1) {\свойства стиль отображения значение C_{1}} (Когда{1}}) – эквивалентная емкость первичной обмотки, включающая выходную емкость генератора,

C 2 (С 2) {\свойства стиль отображения значение C_{2}} (Когда{2}}) – эквивалентна данной емкости вторичной обмотки включает в себя паразитные емкости нагрузки.

Импульсные трансформаторы серии ALT (TDK) для LAN коннекторов

В последнее время LAN коннекторы стали обычным явлением не только в компьютерах и IT технологиях, но также в ТВ, аудио-видео технике и многих других потребительских изделиях.

Одним из ключевых компонентов, используемых в LAN интерфейсах, являются импульсные трансформаторы. Такой трансформатор должен передавать импульсный сигнал на высоких скоростях и служить изоляцией между входом и выходом. Для оптимального выполнения данных функций компания TDK разработала новый трансформатор в SMD исполнении, изготовленный с применением полностью автоматической намотки. Обычные трансформаторы, производимые при помощи ручной и полуавтоматической намотки, имеют множество недостатков, наиболее существенным из которых является большой разброс ключевых параметров. Изготовленные с применением полностью автоматизированной намотки, трансформаторы ALT имеют идентичные характеристики с минимальным допуском и являются образцовыми изделиями в своем классе.

Стандарт Ethernet, в настоящее время являющийся основным для LAN, появился в начале 80-х годов в США. Изначально он использовался для научных и профессиональных IT применений. Однако в результате появления и развития персональных компьютеров LAN стал активно использоваться для связи между ними, что привело к бурному росту рынка. Соединение нескольких локальных сетей, находящихся на значительном расстоянии друг от друга получило название WAN (wide area network), в то время как соединение между несколькими компьютерами или аудио-видео устройствами сохранило за собой название LAN. В отличие от беспроводных сетей Ethernet LAN требует соединения через кабель, однако имеет большую надежность и более высокую скорость передачи данных.

Существуют различные вариации Ethernet, отличающиеся по типу кабельного соединения и скорости передачи данных. Они имеют обозначения, соответствующие стандарту и скорости передачи данных: 100BASE-T, 1000BASE-T и др., где цифра обозначает скорость передачи данных, а буква – тип кабеля (например Т*- различные типы витой пары, а SX, LX, SR и некоторые другие – оптоволокно).

Устройства, использующие LAN соединение, снабжены встроенным адаптером, который позволяет им подключаться к сети через кабель. Подобным образом устроены, например, материнские платы современных компьютеров. LAN порт, внешне напоминающий телефонную розетку, получил название RJ45. Обычно путь сигнала в устройствах с LAN интерфейсом выглядит следующим образом: фильтрующий дроссель –> LAN трансформатор –> трансивер. Вместе с тем, широкое распространение на рынке получили LAN модули с интегрированными фильтром, трансформатором и разъемом RJ45.

Импульсные трансформаторы были разработаны специально для передачи импульсного сигнала. В отличие от трансформатора напряжения, они не выполняют функций, связанных с питанием, и могут иметь весьма компактные размеры, позволяющие встроить их в модуль. Обычно импульсный трансформатор имеет достаточно простую конструкцию, представляя собой тороидальный сердечник с первичной и вторичной обмотками. Тем не менее, несмотря на кажущуюся простоту конструкции достичь требуемых параметров при производстве импульсного трансформатора не так легко. Этому мешают сложности при автоматизации тороидальной намотки и выборе подходящего материала, влияющие на конечный результат и препятствующие стандартизации изделий.

По сравнению с трансформаторами, выполненными на сердечниках с зазором, тороидальные трансформаторы имеют значительно меньший показатель рассеяния магнитного потока, что положительно сказывается на их характеристиках. Однако тороидальная конструкция в большинстве случаев требует применения ручной намотки, что влечет за собой разброс параметров и несоответствие их начальной спецификации. Таким образом, если в дизайн конечного изделия изначально заложено использование тороидального трансформатора, то полное соответствие спецификации становится труднодостижимым или влечет за собой существенное удорожание изделия, вызванное отбраковкой, неизбежной при использовании ручной намотки.

При производстве трансформаторов серии ALT, разработанных инженерами компании TDK, использовались существенно новые подходы к дизайну и производству LAN трансформаторов. Новая конструкция с применением DR-образных сердечников (так называемых “гантелей”) позволяет стандартизировать изделие и применить автоматическую намотку. По аналогии с SMD фильтрами автоматическая намотка производится на DR-образный сердечник, после чего к ней приклеивается сердечник конфигурации “пластина” (plate core), придавая трансформатору законченный вид. Помимо автоматизации намотки и стандартизации изделия подобный подход позволяет создать трансформатор с SMD исполнением, что крайне сложно реализовать при намотке на тороидальный сердечник.

Коэффициент электромагнитной связи обмоток в идеальном случае должен равняться 1 (или 100%), однако в реальности существование потока рассеяния и некоторые другие факторы снижают его величину. В этой связи, ключевым аспектом при разработке трансформатора является достижение коэффициента электромагнитной связи обмоток, близкого к 1 (100%). Одной из важнейших причин возникновения потока рассеяния является зазор в сердечнике. Поток рассеяния в свою очередь влечет за собой появления индуктивности рассеяния, отрицательно влияющей на параметры трансформатора. Благодаря разработке нового сердечника, пригодного для автоматической намотки, разработчики компании TDK смогли сократить размер зазора на стыке между “гантелью” и “пластиной” почти вдвое по сравнению с аналогичными решениями на тороидальных сердечниках, что позволило существенно уменьшить поток рассеяния.

Другим важным параметром, отрицательно влияющим на коэффициент электромагнитной связи обмоток, является межвитковая емкость. Межвитковая емкость является разновидностью паразитной емкости, возникающей между витками катушки под действием разности потенциалов. Именно действие разности потенциалов превращает соседние витки катушки в электроды конденсатора, напрямую способствуя возникновению емкостей между ними. Еще одной разновидностью паразитной емкости в трансформаторах является межобмоточная емкость, возникающая между первичной и вторичной обмотками.

Уменьшение паразитных емкостей является сложной задачей, поскольку влечет за собой увеличение потока рассеяния.

Поскольку импульсный сигнал покрывает широкий частотный диапазон, критически важным является выбор материала сердечника, способного предотвратить искажение формы импульса. Например, импульсный трансформатор, соответствующий стандарту 100BASE-T Ethernet, должен иметь индуктивность 350 мкГн при подмагничивании постоянным током в 8А. Данные особенности стандарта 100BASE-T Ethernet предъявляют повышенные требования к характеристикам ферритового материала при постоянном токе, так как кривая намагничивания остается линейной даже под воздействием подмагничивающего поля (искажение формы импульса происходит вместе с искривлением кривой намагничивания). Поэтому для производства качественного LAN трансформатора необходим материал, обладающий высокими параметрами магнитной проницаемости и индукции насыщения на всем диапазоне рабочих температур LAN.

Используя внушительный опыт работы с ферромагнетиками, специалисты компании TDK разработали новый материал, оптимизированный для применения в импульсных трансформаторах. Химический состав и молекулярная структура данного материала были пересмотрены для достижения наилучших параметров при работе в сетях LAN. В результате появился новый материал, используемый при производстве трансформаторов семейства ALT, соответствующий стандартам высокоскоростных сетей LAN нового поколения. Трансформаторы серии ALT имеют высокую надежность и характеристики, удовлетворяющие требованиям для импульсных трансформаторов, при работе в сетях LAN. Их важным преимуществом перед конкурентами являются SMD монтаж и автоматизированная намотка, которые сложно реализовать при тороидальном исполнении. Кроме того, как видно на рисунке ниже, форма импульса при использовании трансформаторов ALT, не отличается от формы импульса в тороидальном трансформаторе, обладающем существенно большими габаритами и, следовательно, более высокой стоимостью.

Кроме процесса намотки, TDK также автоматизировала термокомпрессионную сварку провода и электродов. Это является существенным шагом вперед по сравнению с тороидальными LAN трансформаторами, требующими ручной пайки, позволяя достичь высокой повторяемости параметров.

Импульсные трансформаторы обычно встраиваются в так называемые LAN модули, включающие в себя также фильтр и другие компоненты. В этом случае намотка и пайка трансформатора осуществляются вручную во время его установки в модуль, что увеличивает его габаритные размеры и себестоимость. Применение SMD трансформаторов серии ALT позволяет осуществить их монтаж на стадии пайки оплавлением, заметно упростив тем самым производственный процесс. Другим важным преимуществом трансформаторов ALT перед тороидальным аналогами является их компактный размер. При дискретной установке на плату в паре с фильтром серии ACM совокупный размер установочной площадки будет на 40-60% меньше по сравнению с LAN модулем.

Несмотря на широкое распространение беспроводных сетей, проводные соединения имеют очевидные преимущества, в частности, такие как высокая скорость передачи данных, устойчивость к помехам, высокая надежность. Ключевым компонентом в сети LAN является импульсный трансформатор, обладающий улучшенными характеристиками и соответствующий стандартам Ethernet нового поколения. Серверы, роутеры и прочее оборудование для хранения и передачи большого объема данных требуют высоких скоростей и особой надежности, в то время как для компьютеров, ноутбуков, цифровых телевизоров, ТВ приставок, игровых консолей и прочих изделий основным достоинством является компактный размер. Для промышленных применений важным преимуществом является широкий диапазон рабочих температур. Благодаря своим улучшенным характеристиками трансформаторы серии ALT подходят для применения во всех указанных выше сегментах: от промышленного оборудования до телевизоров и приставок. Высокоскоростные сети следующего поколения, использующие проводные соединения наряду с беспроводными, предъявляют особо высокие требования к элементной базе. Благодаря разработке нового материала, использованию сердечника другой конфигурации, автоматизации намотки и оптимизации других производственных процессов, компании TDK удалось создать компактный SMD трансформатор, соответствующий всем этим требованиям.

 

Конструкция, типы и применение

Импульсный трансформатор также известен как триггерный трансформатор, трансформатор привода затвора, трансформатор затвора, сигнальный трансформатор (или) широкополосный трансформатор в некоторых приложениях, a. Основная функция этого трансформатора – передача импульсов 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.

Отрицательные 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 подразделяются на два типа, например:

• Силовой импульсный трансформатор
• Сигнальный импульсный трансформатор

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.

Конструкция

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

конструкция импульсного трансформатора

На приведенном выше рисунке показан трансформатор в тороидальной форме. 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, в противном случае 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 обратного 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.

Импульсный трансформатор Преимущества и недостатки

Преимущества этого трансформатора включают следующее.

• Малый размер
• Меньшая стоимость
• Работает на высокой частоте
• Высокое напряжение изоляции

К недостаткам этого 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

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

Таким образом, речь идет об импульсном трансформаторе, который используется для оцифровки компьютеров, измерения 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 ?

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 квадратные, импульсные Как и в случае с сигналами, 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 обмоток, чтобы обеспечить несколько 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, предохраняя 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

Рис.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 различных слоев 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.

]]> ]]> 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, хранящейся в индуктивности трансформатора, а есть 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 из феррита или сплавов с высокой проницаемостью, таких как пермаллой.

Импульсный трансформатор [Энциклопедия электромагнетизма]

Полезная страница? Поддержите нас! Все, что нам нужно, это всего за 0,10 $ в месяц.Давай…

Маломощные импульсные трансформаторы используются для управления переключающими элементами, такими как силовые полупроводники (транзисторы, тиристоры, симисторы и т. Д.), Которые подключены к другому уровню напряжения, и прямое управление невозможно из-за неблагоприятной разности потенциалов или последствий для безопасности. В таких приложениях также используется название трансформатор привода затвора . ^{Различие основано в основном на фактическом назначении трансформатора, где трансформатор используется для непосредственного управления затвором транзистора, он упоминается как «трансформатор управления затвором», если используется только как средство передачи прямоугольных сигналов напряжения, то как «импульсный трансформатор».}

Однако в общем смысле «импульсный трансформатор» – это любой трансформатор, способный передавать импульсы напряжения (часто прямоугольные) с адекватной точностью сигнала. ^{Такие требования, как сердечник с высокой магнитной проницаемостью, низкая индуктивность рассеяния, низкая межобмоточная емкость и т. Д., Также являются общими для силовых трансформаторов в нескольких импульсных источниках питания. Поэтому трансформаторы сверхвысокой мощности (мощностью МВт или даже TW) можно назвать «импульсными трансформаторами».}

Как и большинство трансформаторов, импульсные трансформаторы могут одновременно использовать несколько функций: точность импульсов, преобразование уровня напряжения, согласование импеданса, гальваническую развязку, изоляцию постоянного тока и т. Д.

Технические требования

Технические требования всегда специфичны для конкретного приложения, поэтому невозможно получить универсальную конфигурацию. Однако есть особенности, которые подходят для большинства реализаций, и некоторые из них приведены в качестве примеров ниже.

Гальваническая развязка

Импульсный трансформатор обычно имеет гальваническую развязку между обмотками. Это позволяет первичной управляющей цепи работать с электрическим потенциалом, отличным от вторичной управляемой цепи.Изоляция может быть очень высокой, например 4 кВ для малых электронных трансформаторов. ^{Это особенно актуально для приложений с очень большой мощностью, в которых выходное напряжение может достигать 200 кВ.}

Гальваническая развязка также позволяет удовлетворить требования безопасности, если одна часть цепи небезопасна для прикосновения из-за опасности более высокого напряжения, даже если в течение короткого периода времени (например, если путь тока нарушен последовательно с индуктивностью).

Импульсное преобразование

Для приложений управления затвором обычно требуется прямоугольный импульс напряжения с быстрыми нарастающими и спадающими фронтами.Полоса частот должна быть достаточно высокой для данного приложения, чтобы задержка передачи сигнала была достаточно небольшой и не было серьезных искажений сигнала.

Ширина полосы частот и точность сигнала в основном определяются неидеальными и паразитными параметрами трансформатора: межобмоточной емкостью, собственной емкостью каждой обмотки, эквивалентным сопротивлением и т. Д.

Комбинация этих параметров может вызвать ряд эффектов на преобразованный импульс: выброс, спад, обратный ход, время нарастания и время спада, которые проявляются как нежелательные искажения сигнала.

Импульсный трансформатор хорошего качества должен иметь низкую индуктивность рассеяния и распределенную емкость, а также высокую индуктивность холостого хода.

Преобразованный импульс будет только худшей копией входного импульса. Таким образом, если схема управления производит неидеальный импульс, форма импульса будет страдать от дополнительных искажений.

Соотношение обмоток и витков

В большинстве приложений с низким энергопотреблением отношение витков составляет около единицы 1: 1 (или аналогично 1: 2).Только тогда, когда уровень сигнала должен быть изменен на другое напряжение, будет использоваться значительно другое соотношение витков, как это имеет место для большинства трансформаторов в прямых преобразователях (малой или высокой мощности).

Импульсный трансформатор может иметь более двух обмоток, которые могут использоваться, например, для одновременного управления несколькими транзисторами, так что любые фазовые сдвиги или задержки между сигналами сводятся к минимуму.

Многообмоточный импульсный трансформатор на тороидальном сердечнике для специального применения

Импульсные трансформаторы: качественный трансформатор и электроника

Импульсные трансформаторы: качественный трансформатор и электроника

Поддержка критически важного бизнеса во время пандемии COVID-19.Чтобы связаться с нами, нажмите здесь.

1. Дом
3. Импульсные трансформаторы

Эти трансформаторы соответствуют требованиям NRTL UL 506 и 1561. Узнайте больше о наших сертификатах по нажав здесь: Подробнее о сертификаты Отмена

Напишите нам

Отправьте нам электронное письмо с вашими требованиями, чтобы начать работу.Вы также всегда можете позвонить нам по телефону +1 408-263-8444

.

Конфигурации сборки и возможности

Электрические характеристики

от 50 Вт до 8 Вт

до 50 кВ (среднекв.)

Конфигурации терминала

Медная шина

Фурнитура из кремниевой бронзы

Клеммная колодка

Совместимость с кольцевым наконечником

Конфигурации с защитой от прикосновения

Чехлы Lexan

Опции

Ширина импульса

Частота следования импульсов

Сбросить ток

Корпус

Трансформатор с водяным охлаждением

Примеры импульсных трансформаторов

Импульсный трансформатор 15 кВА

Ширина импульса = 2 мкс

Частота следования импульсов = 360PPS

Первичное напряжение = 340 В

Рабочий ток = 3.5А

Напряжение вторичной обмотки = 2,400 В

Вторичный ток = 215A пик.

Импульсный трансформатор 10 мГи

Ширина импульса = 4 мкс

Частота следования импульсов = 360PPS

Рабочий ток = 3,5 А

7.Импульсный трансформатор 2 МВт

Ширина импульса = 450 мкс

Частота следования импульсов = 60PPS макс.

Первичное напряжение = 8,5 кВ, пиковое значение

Рабочий ток = 850 А, пик.

Вторичное напряжение = 35 кВ, пиковое значение

Вторичный ток = 215A пик.

^© 2021 Quality Transformer and Electronics, Inc.

Что такое импульсный трансформатор?

Импульсные трансформаторы – это трансформаторы, которые проводят и направляют электрические токи в импульсном ритме, поднимаясь и падая волнами с постоянной амплитудой. Эти пульсирующие волны иногда также называют прямоугольными импульсами из-за их формы вверх-вниз при нанесении на карту; они больше похожи на прямоугольники, чем на холмы импульсов от таких вещей, как, например, человеческое сердце. Большинство трансформаторов, используемых для питания таких объектов, как городские сети и стандартные электрические устройства, обеспечивают более или менее постоянный или равномерный ток.Пульсирующие прямоугольные волны обычно не используются в этих сценариях, но есть несколько ситуаций, в которых они идеальны, если не требуются. К ним относятся определенные телекоммуникационные схемы и ситуации цифровой логики, а также некоторые ситуации освещения, такие как вспышки фотокамер в сложном фотооборудовании. Некоторые радиолокационные системы тоже используют их. Обычно существует два основных типа сигналов, а именно сигнал и мощность . У каждого свой темп, но обычно они имеют очень низкий допуск по распределенной емкости и индуктивности рассеяния, а также высокую индуктивность холостого хода.Сборка любого типа импульсного трансформатора обычно является довольно сложной задачей, но сборочные комплекты доступны во многих местах для мастеров-самоделок или любителей электроники.

Основное назначение

Как правило, трансформаторы проводят электричество и фильтруют сигналы к различным станциям управляемым расчетным способом.Импульсные трансформаторы ничем не отличаются, но их отличает способ регулирования выходной мощности. Прямоугольные электрические импульсы имеют быстрое время спада и нарастания и необходимы для приложений, которые включают такие вещи, как переключающие элементы или требуемый сброс энергии. Самые маленькие модели часто бывают очень маленькими и используются в портативной электронике и многих цифровых приложениях. Трансформаторы большего размера часто необходимы, помимо прочего, для управления потоком в мощных полупроводниках.

Типы сигналов

Размер устройства и, как следствие, общая конструкция трансформатора определяют его функции.Существует два основных типа импульсных трансформаторов: сигнальные и силовые. Типы сигналов, которые представляют собой трансформаторы меньшего размера, работают с относительно низкими уровнями мощности и выдают серию импульсов или импульсных сигналов. Они используются в ситуациях, когда требуется всего несколько вольт на несколько микросекунд, например, в телекоммуникационных цепях и приложениях с цифровой логикой. Даже в некоторых осветительных приборах используются небольшие импульсные трансформаторы.

Модели Power Pulse

Другой основной тип импульсного трансформатора – это силовой импульсный трансформатор.Эти устройства требуют низких емкостей связи, что критично для защиты цепей на первичной стороне от высокомощных переходных процессов от электрической нагрузки. Модели Power также нуждаются в высоком пробивном напряжении и сопротивлении изоляции для эффективной работы. Они должны иметь адекватную переходную характеристику, чтобы сохранять прямоугольную форму импульса, поскольку импульсы с менее чем оптимальным временем нарастания и спада имеют тенденцию вызывать коммутационные потери в большинстве силовых полупроводников.

В таких устройствах, как контроллеры для вспышек фотокамер или другие схемы управления питанием, часто используется так называемый импульсный трансформатор средней мощности.Более крупные модели используются в отрасли распределения электроэнергии, где они облегчают взаимодействие между цепями низкого напряжения и затворами высокого напряжения, используемыми в силовых полупроводниках. Некоторые специальные версии используются в радиолокационных системах и других приложениях, требующих импульсов большой мощности.

Высоковольтные трансформаторы

Существуют также устройства, аналогичные по функциям обычному импульсному трансформатору, и они называются высоковольтными импульсными трансформаторами.В отличие от традиционных трансформаторов, эти трансформаторы имеют открытую конструкцию и обычно используются в изоляционном масле высокого напряжения. Типичное импульсное выходное напряжение составляет от 100 до 500 киловольт. Длительность импульса может варьироваться от 0,25 микросекунды до 50 микросекунд.

Сборочные комплекты и другие инструменты оптимизации

Сборки для этих трансформаторов включают в себя полный комплект инструментов и оборудования, которые могут оптимизировать работу любого трансформаторного устройства.Помимо импульсного трансформатора, блок обычно включает в себя датчик тока и напряжения, байпасные конденсаторы и трансформатор нагревателя. Отводная сеть, розетка клистрона и система водяного охлаждения также являются частью сборки. Все эти компоненты являются частью схемы, которая поддерживает постоянную передачу импульсов и низкий уровень искажений. Конкретные измерения для каждой сборки, такие как количество киловольт, мегаватт и длительность импульса в микросекундах, указаны на веб-сайте компании или на этикетке продукта.

Таблицы данных, руководства и цены на импульсный трансформатор Avtech AVX-R5

Трансформатор инвертирования полярности AVX-R5 предназначен для использования с высоковольтными генераторами импульсов Avtech.Время нарастания трансформатора составляет менее 5 нс, и он может обрабатывать импульсные напряжения до 700 В и шириной до 5 мкс (или 10 мкс, если напряжение ограничено до 500 В).

Самая последняя информация об импульсном трансформаторе AVX-R5 доступна здесь:

Цены – США и Канада

Стандартные цены для США / Канады указаны ниже. Мы также можем предоставить вам официальное ценовое предложение.

Базовая модель	P / N	Цена	Банкноты
Импульсный трансформатор	AVX-R5	$ 2573	Базовая модель.
Дополнительная документация
Предоставить сертификат соответствия	-CC1	$ 101	Вариант.
Предоставьте установленную этикетку в формате IUID	-ID1	$ 101	Вариант. Только этикетка. Не включает регистрацию данных. Записывает код CAGE производителя, серийный номер прибора и номер модели.
Разные опции
Гнездовые соединители SMA вместо гнездовых соединителей BNC	-SMA	$ 0	Вариант.
Способ доставки
Доставка в США или Канаду на счет Avtech FedEx Priority		$ 0	Включено в базовую цену.
Доставка по всему миру на счет клиента FedEx или UPS		$ 0	Исключая Австрию, Китай, Чешскую и Словацкую Республики, Германию, Индию, Японию, Корею, Швейцарию, Тайвань и Турцию. Проконсультируйтесь с вашим местным представителем о ценах.
Доставка по всему миру, на счет Avtech FedEx Priority		Свяжитесь с Avtech, чтобы узнать цену.	Без учета вышеуказанных стран.
Доставка по всему миру с использованием экспедитора, указанного клиентом		Свяжитесь с Avtech, чтобы узнать цену.	Без учета вышеуказанных стран. Не рекомендуется. Из-за повышенной вероятности повреждения при транспортировке опция -ATA3 (сверхмощный транспортировочный кейс ATA) является обязательной для моделей -PS, -C и -B.

Эти цены указаны в долларах США и применимы только к заказам, размещенным непосредственно в Avtech из США и США. Канада.Цены реселлеров могут быть выше. Для университетов Северной Америки действует академическая скидка 5%. Заказы не подлежат отмене и возврату.

Нажмите здесь, чтобы получить дополнительную информацию об условиях прайс-листа, способы доставки, информация о гарантии и ремонте.

Цены – Международные

Клиенты в Австрия, Китай, Чешская и Словацкая Республики, Франция, Германия, Индия, Япония, Корея, Швейцария, Тайвань и индюк следует связаться с их местным представителем для уточнения цены.Международные цены будут несколько выше, чем цены в США / Канаде, указанные выше, в зависимости от по местным требованиям к документации, таможенным и транспортным процедурам и другим нормативным вопросам (например, европейская директива WEEE).

Клиентам из других стран следует обращаться в нашу Канадская штаб-квартира непосредственно для ценообразование. Avtech может осуществлять международную доставку через FedEx (предпочтительно), UPS, DHL или Bax Global.

Нажмите здесь, чтобы получить дополнительную информацию об условиях прайс-листа, способы доставки, информация о гарантии и ремонте.

Чтобы сформировать действительный номер модели:

AVX-R5
+ (другие возможные варианты: -CC1, -ID1, -SMA)

Некоторые параметры могут быть доступны не для всех форматов (см. Таблицу выше), а некоторые комбинации параметров могут быть недоступны вместе. Подробности см. В листе данных.

Наш онлайн-инструмент проверки номера модели может использоваться для проверки номеров моделей.