Как перемотать трансформатор от компьютерного блока питания: Как перемотать трансформатор из блока питания ПК

Содержание

Как перемотать трансформатор из блока питания ПК

Перед тем как начать перемотку трансформатора, его нужно разобрать. О простом методе разборки импульсного трансформатора из блока питания ПК можно прочитать тут.

Итак, разобрали трансформатор. Далее нужно нам разобраться для чего или подо что мы будем перематывать импульсный трансформатор.

Можно перемотать трансформатор для самого блока питания ПК, делается это для того, чтобы повысить выходное напряжение, при переделке БП ПК в регулируемый. В данном случае можно первичную обмотку оставить родной. Чаще всего, первичная обмотка импульсных трансформаторов из БП ПК разделена на две части. То есть, сначала мотается половина первичной обмотки, потом мотаются вторичные обмотки и сверху мотается вторая половина первичной обмотки. Так же, первичные полуобмотки могут иметь экран, в виде медной фольги.

Так вот, разматывая родные вторичные обмотки, можно посчитать количество витков, далее перемотать вторичную обмотку уже на несколько витков больше и восстановить верхнюю половину первичной обмотки. Тем самым мы сэкономим лакированный провод.

Лично я при переделке блоков питания ПК в регулируемый перематываю первичную и вторичную обмотки с нуля, пересчитывая их в программе Lite-CalcIT. При новом расчете следует учесть тот факт, что частота ШИМ у блоков питания ПК 30-36 кГц.

Приведу пример расчета и намотки импульсного трансформатора на сердечнике от БП ПК.

Скачиваем и запускаем программу Lite-CalcIT. Вбиваем нужные нам напряжения и диаметры обмоточных проводов. Также указываем схему преобразования и схему выпрямления. Частота преобразования в моем случае 50 кГц, если трансформатор рассчитывается для переделки БП ПК в регулируемый, то следует указать частоту преобразования 30 кГц, иначе из-за малого количества витков, сердечник войдет в насыщение и по первичной обмотке начнет протекать очень большой ток холостого хода.

Вторичных обмотки будет две, с отводом от середины. Номинальное напряжение указывается для одной обмотки. В моем расчете номинальное напряжение стоит 32 Вольта, это значит, что после выпрямления, относительно среднего вывода мы получим +32 Вольта и -32 Вольта. Так как я рассчитываю трансформатор под импульсный источник питания УНЧ, то мне нужно двухполярное питание +-32 Вольта, соответственно схема выпрямления указана двухполярной, со средней точкой.

Если рассчитывать трансформатор под переделку БП ПК, то ничего в программе менять не нужно, за исключением частоты (30 кГц), то есть будем иметь также две вторичных обмотки. Единственное, что изменится, это схема выпрямления, она будет однополярная со средней точкой.

Далее указываем габариты и другие параметры сердечника, добытого из БП ПК.

Ничего в расчете сложного нет. В ходе него я получил следующие параметры:

– Число витков первичной обмотки 38;

-Число витков вторичной обмотки 10+10 двумя жилами указанного провода.

Начинаем мотать транс.

38 Витков первичной обмотки в один слой не влезут на мой каркас, поэтому мотать буду в два слоя по 18 витков.

Подпаиваем к контакту провод и мотаем 18 витков, один к другому. Если смотреть на каркас сверху, то мотаю по часовой стрелке все обмотки.

Далее кладу слой изоляции. Изоляцию использую, какая есть, либо лавсановая пленка из ненужных обрезков витой пары, либо скотч.

После чего, не меняя направления, мотаем к основанию каркаса еще 18 витков, один к другому. Припаиваем контакт.

Кладем изоляцию. Все, первичка готова.

Пример намотки первичной обмотки на частоту 30 кГц.

По расчетам я получил количество витков первичной обмотки, равное 48. В первый слой я положил 35 витков.

Далее слой изоляции и остальные 13 витков, равномерно расположенных по всей длине каркаса.

Изолируем первичную обмотку от вторичной.

P.S. Если в один слой не влезает расчетное количество витков, то можно разделить на две равные половины, или мотать в один слой такое количество витков, которое влезет на всю длину каркаса. Остальное количество витков, которое не влезло, распределяем равномерно по всей длине каркаса сердечника.

Мотаем вторичную обмотку импульсного трансформатора.

Подпаиваем два провода к выводу нашего транса от БП ПК.

Мотаем в ту же сторону, что и первичную обмотку (в моем случае по часовой стрелке), 10 витков.

Оставляем хвост и изолируем.

Далее подпаиваем еще два провода к другим контактам.

Мотаем еще 10 витков, но уже в противоположную сторону предыдущей обмотки.

Оставляем хвост.

Теперь давайте разберемся, если нам отвод от середины не был бы нужен, то мы мотали бы от основания до верха по часовой стрелке 10 витков, потом слой изоляции, и далее в том же направлении еще 10 витков до основания каркаса.

В принципе можно и с отводом от середины так мотать, кому как удобней короче.

P.S. Обмотки должны быть намотаны, как можно симметрично и равномерно распределены по каркасу. Если полуобмотки получаться несимметричными, то будет разное напряжение в плечах.

Едем дальше. Опять изолируем вторичку, хотя крайнюю обмотку можно не изолировать, так лучше проходит охлаждение трансформатора.

Косу, которая получилась, перед скручиванием необходимо зачистить от лака. Далее скрутить и залудить. При желании можно надеть термоусадку.

Перемотка импульсного трансформатора: пошаговая инструкция, как научиться

Трансформатор представляет собой преобразователь переменного напряжения или же гальванической развязки. Благодаря устройству исходное напряжение преобразуется в конечное, которое требуется для работы конкретного электроприбора. Ведь для каждого электрического прибора требуется определенное напряжение. К примеру, если оно большое, прибор может сгореть, а низкое, то он не сможет работать. В каких случаях требуется перемотка конкретного импульсного трансформатора, и для чего она нужна?

Как правильно разобрать

Несмотря на то, что с виду трансформатор кажется сложным устройством, его разборка достаточно проста в исполнении. Главная задача в данном случае, это удаление поверхностной оболочки, состоящей из ферритового магнитопровода.

Для этого требуется подогреть феррит до 300^{С и расшатывая имеющиеся половинки вытянуть их из каркаса. Делать это нужно быстро, чтобы размягченный клей не успел застыть. Такую процедуру нужно производить обязательно в перчатках. Далее потребуется:}

откусить кусачками прикрепленные медные обмотки;
размотать проволоку до самого основания;
устранить на каркасе оставшиеся кусочки обмотки.

Всего несколько шагов и каркас трансформатора полностью очищен. Главная сложность заключается в разогреве ферритовой оболочки. Но в данном случае можно воспользоваться несколькими советами. Например, использовать строительный фен, паяльную станцию или же подогреть на сковородке.

Определение назначения перемотки

В случае, когда причиной поломки, к примеру, компьютерного оборудования стал выход из строя трансформатор, то можно произвести его перемотку, а не покупать новый компьютер. Основанием для осуществления перемотки могут быть:

имеющееся число витков не соответствует установленным нормам;
при осуществлении монтажа были допущены ошибки;
в ходе эксплуатации нарушались обозначенные правила;
допущены дефекты непосредственно при заводском изготовлении оборудования.

Чтобы проверить работу трансформатора, следует разобрать блок питания и осмотреть устройство, нет ли на нем видимых повреждений.

Если таковых нет, то стоит проверить первичную и вторичную обмотку.

Методика и пример расчета

Одним из простых способов произвести расчет относительно намотки проводки на импульсный трансформатор считается использование специальных программ. Благодаря чему, можно выяснить сколько витков нужно будет сделать, и какие материалы лучше для этого использовать. К примеру, можно привести такой расчет:

Если за основу брать частоту преобразования 50кГц, это в том случае, когда трансформатор будет переделываться для БП ПК, то в программе нужно отметить показатели в значении 30кГц.
Затем требуется обозначить габариты, и соответственно параметры сердечника.

Согласно данным программы, то получается число витков должно составить 38 для первой обмотки. Что касается второй обмотки, то число витков составит 10+10 двумя жилами обозначенного провода. Также следует сказать, что в случае, если основа трансформатора небольшая и число витков не помещается в один слой, то можно сделать наматывание провода в два слоя, но по одинаковому количеству витков. В непременном порядке их нужно будет изолировать от вторичной намотки.

Не менее важным параметром считается то, что нужно учитывать количество наматываемого провода. То есть, когда наматывается второй слой, количество провода увеличивается, поэтому не стоит откусывать указанный в расчете метраж.

<div id="yandex_rtb_4" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744136-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744136-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_4",blockId:rtbBlockID,pageNumber:4,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_4").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_4");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

Как правильно мотать

Перед тем, как начать мотать трансформатор следует помнить, что эта работа кропотливая, если работа будет производиться вручную. Все дело в том, что витки должны плотно прилегать друг другу. Наилучшим вариантом будет использование при помощи примитивного прибора, который можно сделать самостоятельно. Также нужно сказать, что наматывать провод нужно исключительно на основе расчетов. То есть, точное количество витков непосредственно в одном слое.

Каждый слой должен быть отделен от следующего ряда витков специальной изоляционной лентой. Если таковой нет, то можно использовать тонкую, но плотную бумагу.

К примеру, можно использовать кальку. Зачастую обмотка составляет три слоя, и каждый из них должен быть изолирован друг от друга. По окончанию процесса намотки выводы проводки нужно качественно припаять.

Важно знать! Используемый изоляционный материал должен быть не только плотным, но важно чтобы он не имел повреждений. Обусловлено это тем, чтобы исключить вероятность замыкания.

Выбор сердечника

Что касается выбора сердечника, то с целью экономии можно использовать старый. Если требуется использовать новый, то он должен быть изготовлен из соответствующего материала. К примеру, для персонального компьютера подойдут сердечники на основе аморфных магнитных сплавов.

Намотка первичной обмотки

Изначально нужно подготовить все соответствующие материалы. Это каркас трансформатора, провод требуемого диаметра и изоляционный материал. Начинать обмотку следует с самого края сердцевины, желательно наматывание осуществлять по часовой стрелке. Витки должны быть ровными и плотно прилегающими друг к другу. Не должно быть никаких зазоров. Не стоит забывать производить соответственную изоляцию между слоями.

Намотка вторичной обмотки

Вторичная намотка осуществляется по тому же принципу, что и первичная. По окончанию намотки непременно нужно оставить хвостик провода, который необходимо заизолировать. После требуется припаять его к соответствующим контактам.

Важно знать! Витки первого слоя требуется отделять между собой одним слоем изоляционного материала, который промазывается клеем.

Между первичным и вторичным слоем намотки следует сделать изолирование не менее чем из 4-5 слоев. Таким образом можно избежать пробоев и соответственно короткого замыкания в переделанном трансформаторе.

Завершение и проверка

После того, как была выполнена намотка провода и проведены изоляционные работы в непременном порядке нужно произвести проверку. Важно это сделать до того, как начнет засыхать клей. Данная процедура проводится для проверки собранного трансформатора.

Одним из способов считается использование омметра. Обозначенным прибором можно установить целостность проводника, проверка осуществляется между выводами одной обмотки. Нужно напомнить о мерах безопасности, то есть произвести отключение всех концов импульсного трансформатора.
Чтобы выполнить проверку на вероятность межвиткового замыкания, то следует использовать вольтметр. В данном случае трансформатор должен быть подключен к напряжению. В случае, если слышно потрескивание или устройство искриться, то нужно срочно отключить его.

Также проверку можно производить амперметром. Замеры требуется осуществлять в первичной и вторичной обмотках. Значения должны показывать не меньше номинального.

Советы и рекомендации

Перед тем, как производить перемотку импульсного трансформатора нужно учесть некоторые нюансы. Главными из них считаются:

Если трансформатор издает гул, то это не является причиной неисправности. В некоторых специфических устройствах, это считается нормальным.
В случае возникновения искр или треска, то это явная неисправность.
Работа обмоток может изменяться не из-за наличия неисправностей, а при банальной загрязненности устройства. Исправить это можно зачисткой контактов.

В качестве рекомендации нужно сказать, что запрещается подсоединять к обмоткам постоянное напряжение, поскольку используемый провод для обмотки просто оплавится. Важно перед началом перемотки произвести соответствующие замеры, которые позволят выполнить работу качественно. Научиться этому достаточно просто, но нужно быть аккуратным и выполнять все обозначенные рекомендации.

пошаговая инструкция. Приспособление для намотки

Намотка трансформатора своими руками сама по себе является несложной процедурой, однако требует существенных подготовительных работ. Некоторые люди, занимающиеся изготовлением различной радиоаппаратуры или силовых инструментов, имеют потребности в трансформаторах под конкретные нужды. Поскольку не всегда возможно приобретение определенного трансформатора под конкретные случаи, то многие наматывают их самостоятельно. Те, кто в первый раз изготавливает трансформатор своими руками, часто не могут решить проблемы, связанные с правильностью расчета, подбора всех деталей и технологии обмотки. Важно понимать, что собрать и намотать повышающий трансформатор и понижающий трансформатор – не одно и то же.

Основные части конструкции трансформатора.

Также существенно отличается и намотка тороидального устройства. Поскольку большая часть радиолюбителей или мастеров, которым требуется создать трансформирующее устройство для нужд своего силового оборудования, не всегда имеют соответствующие знания и навыки о том, как изготовить трансформирующее устройство, поэтому данный материал ориентирован именно на эту категорию людей.

Подготовка к намотке

Схема намотки сварочного трансформатора.

Первым делом необходимо произвести правильный расчет трансформатора. Следует вычислить нагрузку на трансформатор. Она вычисляется суммированием всех подключенных устройств (двигателей, передатчиков и т.д.), которые будут запитаны от трансформатора. Например, на радиостанции имеется 3 канала с мощностью 15, 10 и 15 Ватт. Суммарная мощность будет равна 15+10+15 = 40 Ватт. Далее берут поправку на КПД схемы. Так большинство передатчиков имеют КПД около 70% (точнее будет в описании конкретной схемы), поэтому такой объект следует запитать не 40 Вт, а 40/0,7 = 57,15 Вт. Стоит отметить, что и трансформатор имеет свой КПД. Обычно КПД трансформатора составляет 95-97 %, однако следует взять поправку на самоделку и принять КПД равном 85-90% (выбирается самостоятельно). Таким образом, требуемая мощность увеличивается: 57,15/0,9 = 63,5 Вт. Стандартно трансформаторы такой мощности весят около 1,2-1,5 кг.

Далее определяются с входными и выходными напряжениями. Для примера возьмем понижающий трансформатор с напряжениями 220 В входное и 12 В выходное, частота стандартная (50 Гц). Определяют количество витков. Так, на одной обмотке их количество равно 220*0,73 = 161 виток (округляется в большую сторону до целого числа), а на нижней 12*0,73 = 9 витков.

После определения количества витков приступают к определению диаметра провода. Для этого необходимо знать протекающий ток и плотность тока. Для установок до 1 кВт плотность тока выбирают в пределах 1,5 – 3 А/мм 2. сам ток примерно рассчитывают, исходя из мощности. Так, максимальный ток для выбранного примера будет составлять около 0,5-1,5 А. Поскольку трансформатор будет работать максимум со 100Вт нагрузки с естественным воздушным охлаждением, то плотность тока принимаем равной около 2 А/мм 2. Исходя из этих данных, определяем сечение провода 1/2 = 0,5 мм 2. В принципе сечения достаточно для выбора проводника, однако иногда требуется и диаметр. Поскольку сечение находится по формуле pd 2 /2, то диаметр равен корню из 2*0,5/3,14 = 0,56 мм.

Таким же образом находят сечение и диаметр второй обмотки (или, если их больше, то всех остальных).

Материалы для намотки

Намотка трансформатора требует тщательного подбора используемых материалов. Так, важное значение имеют практически все детали. Понадобятся:

Схема непрерывной обмотки трансформатора.

Каркас трансформатора. Он необходим для изолирования сердечника от обмоток, также он удерживает катушки обмоток. Его изготовление осуществляется из прочного диэлектрического материала, который обязательно должен быть довольно тонким, чтобы на занимать место в интервалах («окно») сердечника. Часто для этих целей применяют специальные картонки, текстолит, фибры и др. Он должен иметь толщину минимально 0,5 м, а максимально 2 мм. Каркас необходимо приклеивать, для этого применяют обычные клеи для столярных работ (нитроклеи). Формы и габариты каркасов определяются формами и размерами сердечника. При этом высота каркаса должна быть чуть больше высоты пластин (высоты обмотки). Для определения его габаритов необходимо произвести предварительные замеры пластин и прикинуть примерно высоту обмотки.

Сердечник. В качестве сердечника применяют магнитопровод. Лучше всего для этого подойдут пластины из разобранного трансформатора, поскольку они изготовлены из специальных сплавов и уже рассчитаны на определенное количество витков. Наиболее распространенная форма магнитопровода напоминает букву «Ш». При этом его можно вырезать из различных заготовок, имеющихся в наличии. Чтобы определиться с размерами, необходимо предварительно намотать провода обмоток. К обмотке, которая имеет наибольшее количество витков определяют длину и ширину пластин сердечника. Для этого берется длина обмотки + 2-5 см, и ширина обмотки + 1-3 см. Таким образом происходит примерное определение размеров сердечника.
Провод. Здесь рассматривается обмоточный и провода для выводов. Лучшим выбором для намотки катушек трансформирующего устройства считаются медные провода с эмалевой изоляцией (типа «ПЭЛ»/«ПЭ»), этих проводов достаточно для намотки не только трансформаторов для радиолюбительских нужд, но и для силовых трансформаторов (например, для сварочного). Они имеют широкий выбор сечений, что позволяет приобрести провод нужного сечения. Провода, которые выводятся от катушек, должны иметь большее сечение и изоляцию из ПВХ или резины. Часто применяют провода серии «ПВ» с сечением от 0,5 мм 2. Рекомендуется брать на вывод провода с изоляцией разных цветов (чтобы не было путаницы при подключении).
Подкладки изоляционные. Они необходимы для увеличения изоляции провода обмотки. Обычно в качестве прокладок применяется плотная и тонкая бумага (хорошо подходит калька), которую укладывают между рядами. При этом бумага должна быть целостной, без обрывов и проколов. Также такой бумагой оборачивают обмотки после того, как все они готовы.

Способы ускорения процесса

Схема самодельного приспособления для обмотки трансформаторов.

Многие радиолюбители часто имеют специальные примитивные устройства для осуществления намотки обмоток. Пример: примитивный станок для намотки обмоток представляет собой стол (часто подставку), на котором установлены бруски с вращающейся продольной осью. Длина оси выбирается в 1,5-2 раза больше длины каркаса катушек трансформирующего устройства (берется максимальная длина), на одном из выходов из брусков ось должна иметь ручку для вращения.

На ось надевается катушечный каркас, который стопорится с двух сторон ограничительными шпильками (они не дают каркасу перемещаться вдоль оси).

Далее на катушку закрепляется обмоточный провод с одного из концов и осуществляется намотка путем вращения ручки оси. Такая примитивная конструкция существенно ускорит намотку обмоток и сделает ее более точной.

Процесс намотки обмоток

Намотка трансформатора заключается в намотке обмоток. Для этого провод, который планируется использовать для обмоток, наматывается на любую катушку туго (для упрощения процесса). Далее сама катушка устанавливается либо на приспособление, указанное выше, либо наматывается «вручную» (это сложно и неудобно). После этого на катушке обмотки закрепляется конец обмоточного провода, к которому припаивают выводной провод (это можно сделать как вначале, так и в конце операции). Далее начинают вращение катушки.

При этом катушка не должна никуда смещаться, а провод должен иметь сильное натяжение для плотной укладки.

Намотка витков провода продольно должна производиться так, чтобы витки прилегали друг к другу максимально плотно. После того, как был намотан первый ряд витков по длине, его обматывают специальной изоляционной бумагой в несколько слоев, после чего наматывают следующий ряд витков. При этом ряды должны плотно прилегать друг к другу.

В процессе намотки следует контролировать количество витков и остановиться после намотки нужного количества. Важно, чтобы считались полные витки, не учитывая расход провода (т.е. второй ряд витков требует большего количество провода, однако наматывают количество витков).

Выбор бензиновых пил определяется несколькими критериями. Одним из них является шаг цепи бензопилы. Этот параметр определяет возможности оборудования скорость распиловки материалов и должен соответствовать мощности двигателя, только в этом случае удастся продлить срок эксплуатации инструмента и сократить удельный расход ГСМ.

При длительном использовании бензопилы ее отдельные узлы могут выходить из строя. Чаще всего необходим ремонт масляного насоса бензопилы. Обусловлено это тем, что в процессе пиления образуется большое количество стружки, которая может попадать в рабочий механизм.

К наступлению зимы можно попробовать сделать снегоуборщик из бензопилы своими руками. Это избавит мужчину от монотонного труда с использованием лопаты и ускорит процесс очистки в несколько раз.

Трансформатор представляет собой агрегат, предназначенный для передачи электроэнергии с измененными показателями по сети к конечному потребителю. Это оборудование отличается определенной схемой. Трансформаторы могут понижать или повышать напряжение.

Со временем сердечнику может потребоваться перемотка. В этом случае радиолюбитель сталкивается с вопросом, как намотать трансформатор. Этот процесс занимает достаточно много времени и требует концентрации внимания. Однако сложного ничего в перемотке контура нет. Для этого существует пошаговая инструкция.

Конструкция

Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции. Он может иметь различную конструкцию магнитопривода. Однако одной из самых распространенных является тороидальная катушка. Ее конструкция была изобретена еще Фарадеем. Чтобы понимать, как намотать тороидальный трансформатор или прибор любой другой конструкции, необходимо изначально рассмотреть конструкцию его катушки.

Тороидальные устройства преобразуют переменное напряжение одной мощности в другую. Бывают однофазные и трехфазные конструкции. Они состоят из нескольких элементов. В состав конструкции входит сердечник из ферромагнитной стали. Есть резиновая прокладка, первичная, вторичная намотка, а также изоляция между ними.

Обмотка имеет экран. Изоляционным материалом покрыт и сердечник. Также применяется предохранитель, крепежные элементы. Чтобы соединить обмотки в единую систему, применяется магнитопривод.

Приспособление для намотки

Тороидальные трансформаторы могут быть разных видов. Это необходимо учитывать в процессе создания контура. Намотать трансформатор 220/220. 12/220 или прочие разновидности можно при помощи специального инструмента.

Чтобы упростить процесс, можно изготовить особый аппарат. Он состоит из деревянных стоек, которые скреплены между собой металлическим прутом. Он имеет форму рукояти. Этот вертел поможет быстро намотать контуры. Прутик должен быть не толще 1 см. Он будет пронизывать каркас насквозь. При помощи дрели выполнить этот процесс будет проще.

Дрель крепится на плоскости стола. Она будет находиться параллельно. Рукоять должна свободно вращаться. Прут вставляется в патрон дрели. Перед этим на металлический штырь нужно надеть колодку с каркасом будущего трансформатора. Прут может иметь резьбу. Этот вариант считается предпочтительнее. Колодку можно будет зажать с обеих сторон при помощи гайки, текстолитовыми пластинами или дощечками из дерева.

Другие инструменты

Чтобы намотать трансформатор 12/220, импульсный, ферритовый или прочие разновидности конструкций, необходимо подготовить еще несколько инструментов. Вместо представленной выше конструкции можно воспользоваться индуктором от телефона, устройством для перемотки пленки, машиной для шпули с ниткой. Вариантов существует множество. Они должны обеспечить плавность, равномерность процесса.

Также потребуется подготовить прибор для размотки. По своему принципу подобное оборудование похоже на представленные выше устройства. Однако при обратном процессе можно производить вращение без ручки.

Чтобы не считать число витков самостоятельно, следует приобрести специальный прибор. Он будет учитывать количество витков на катушке. Для этих целей может подойти обыкновенный водяной счетчик или велосипедный спидометр. При помощи гибкого валика выбранный прибор учета соединяется с наматывающим оборудованием. Можно сосчитать количество витков катушки устно.

Чтобы понять, как намотать импульсный трансформатор, необходимо произвести расчеты. Если же осуществляется перемотка уже существующей катушки, можно просто запомнить изначальное количество ее витков и приобрести провод идентичного сечения. В этом случае без расчетов можно обойтись.

Но если требуется создать новый трансформатор, нужно определить количество и тип материалов. Например, для устройства с рабочей нагрузкой от 12 до 220 В потребуется аппарат от 90 до 150 Вт мощностью. Взять магнитопривод можно, например, из старого телевизора. Сечение проводника определяется в соответствии с мощностью агрегата.

Количество витков катушек определяется для 1В. Этот показатель приравнивается к 50 Гц. Первичная (П) и вторичная (В) обмотки рассчитываются так:

П = 12 х 50/10 = 60 витков.
В = 220 х 50/10 = 1100 витков.

Чтобы определить в них токи, применяется следующая формула:

Полученный результат необходимо учесть при выборе материалов для создания нового прибора.

Изоляция слоев

Чтобы намотать ферритовый трансформатор или другую разновидность приборов, необходимо изучить еще один нюанс. Между определенными слоями проводников следует устанавливать изоляционные материалы. Чаще всего для этого применяется конденсатная или кабельная бумага. Все необходимые материалы можно приобрести в специализированных магазинах. Бумага должна обладать достаточной плотностью, быть ровной без просветов или отверстий.

Между отдельными катушками изоляционные слои создаются из более прочных материалов. Чаще всего применяется лакоткань. Ее с обеих сторон обкладывают бумагой. Это необходимо еще и для выравнивания поверхности перед проведением намотки. Если лакоткань найти не удалось, вместо нее можно использовать сложенную в несколько слоев бумагу.

Бумагу режут на полоски, ширина которых должна быть больше, чем контур. Они должны выходить за края обмотки на 3-4 мм. Лишний материал будет подворачиваться вверх. Это позволит хорошо защитить края катушки.

Чтобы понять, как правильно намотать трансформатор. следует уделить внимание каждой детали этого процесса. Подготовив изоляцию, провод и инструмент, следует сделать каркас. Для этого можно взять картон. Внутренняя часть каркаса должна быть больше стержня сердечника.

Для О-образного магнитопривода необходимо подготовить 2 катушки. Для сердечника Ш-образной формы потребуется один контур. В первом варианте круглый сердечник необходимо покрыть изоляционным слоем. Только после этого приступают к намотке.

Если же магнитопривод будет Ш-образный, каркас выкраивают из гильзы. Из картона вырезаются щетки. Катушку в этом случае необходимо будет завернуть в компактную коробку. Щетки надеваются на гильзы. Подготовив каркас, можно приступать к намотке проводника.

Пошаговая инструкция намотки

Намотать трансформатор своими руками будет достаточно просто. Для этого катушку с проводом следует установить в оборудовании для размотки. С нее будет снят старый провод. Каркас будущего трансформатора нужно поставить в оборудование для намотки. Далее можно производить вращательные движения. Они должны быть размеренные, без рывков.

В процессе такой процедуры провод со старой катушки будет перемещен на новый каркас. Между проводом и поверхностью стола расстояние должно составлять не менее 20 см. Это позволит положить руку и фиксировать кабель.

На стол нужно заранее выложить все необходимые инструменты и оборудование. Под рукой должна быть бумага изоляционная, ножницы, наждачная бумага, паяльник (включенный в сеть), ручка или карандаш. Одной рукой необходимо поворачивать ручку устройства для наматывания, а второй – проводник фиксировать. Нужно чтобы витки укладывались равномерно, ровно.

Рассматривая пошаговую инструкцию, как намотать трансформатор. следует уделить внимание последующим операциям. После укладывания проводника каркас потребуется заизолировать. Сквозь его отверстие необходимо продеть конец провода, выведенный из контура. Фиксация будет временной.

Опытные радиолюбители рекомендуют перед проведением намотки сначала потренироваться. Когда получится накладывать витки ровно, можно приступать к работе. Угол натяжения и провода должны быть постоянными. Каждый следующий слой не требуется мотать до упора. Иначе проводник может соскользнуть с предназначенного для него места.

В процессе наматывания витков нужно установить счетчик на нулевую отметку. Если же его нет, нужно проговаривать количество поворотов проволоки вслух. При этом следует максимально сконцентрироваться, чтобы не сбиться со счета.

Изоляцию нужно будет прижать кольцом из мягкой резины или клеем. Каждый последующий слой будет на 1-2 витка меньше, чем предыдущий.

Процесс соединения

Рассматривая, как намотать трансформатор. необходимо изучить процесс соединения проводов. Если при наматывании жила оборвется, следует произвести процесс спайки. Эта процедура может потребоваться и в том случае, если изначально предполагается создавать контур из нескольких отдельных кусков проволоки. Спайку выполняют в соответствии с толщиной провода.

Для проволоки толщиной до 0,3 мм необходимо очистить концы на 1,5 см. Затем их можно просто скрутить и спаять при помощи соответствующего инструмента. Если же жила толстая (более 0,3 мм), можно спаять концы напрямую. Скручивание в этом случае не потребуется.

Если же провод очень тонкий (менее 0,2 мм), его можно сварить. Их скручивают без проведения процедуры зачистки. Место соединения подносят в пламя зажигалки или спиртовки. В месте соединения должен появиться наплыв из металла. Место соединения проводов нужно обязательно изолировать лакотканью или бумагой.

Изучив процедуру, как намотать трансформатор, следует учесть еще несколько рекомендаций. Количество витков тонкого проводника может достигать несколько тысяч. В этом случае лучше использовать специальное счетное оборудование. Обмотку защищают сверху бумагой. Для толстого проводника наружная защита не требуется.

Чтобы оценить надежность изоляции, необходимо поочередно касаться выведенным проводником каждого выхода сетевых контуров. Процедуру проверки нужно выполнять очень осторожно. Следует исключить вероятность удара током.

Рассмотрев пошаговую инструкцию намотки трансформатора, можно отремонтировать старый или создать новый прибор. При четком следовании всем ее пунктам удается создать надежный, долговечный агрегат.

Никогда не делайте этого в церкви! Если вы не уверены относительно того, правильно ведете себя в церкви или нет, то, вероятно, поступаете все же не так, как положено. Вот список ужасных.

Непростительные ошибки в фильмах, которых вы, вероятно, никогда не замечали Наверное, найдется очень мало людей, которые бы не любили смотреть фильмы. Однако даже в лучшем кино встречаются ошибки, которые могут заметить зрител.

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют. Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети.

9 знаменитых женщин, которые влюблялись в женщин Проявление интереса не к противоположному полу не является чем-то необычным. Вы вряд ли сможете удивить или потрясти кого-то, если признаетесь в том.

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

Произошла ошибка; возможно, лента недоступна. Повторите попытку позже.

Перемотка трансформатора своими руками — дело нехитрое, но трудоемкое. Если он проверен в работе и известны все его параметры, как перемотать трансформатор — проблем нет. Сложнее, когда нашли в гараже старый агрегат. Как рассчитать обмотку трансформатора, придется напрячься. Можно и в сеть включить: сгорит — туда ему и дорога, все равно придется делать новый расчет и перемотку трансформатора своими руками, хотя провод мог бы и пригодиться. Только сначала надо прозвонить обмотки на обрыв и на замыкание на «железо», найти первичку. Она наматывается первой, и ее выводы ближе к сердечнику.
Не хотите рисковать — начнем разбирать этот старый агрегат. Перед разборкой замерьте площадь окна Н с *с и сечение (назовем его Q c ) стержня, на котором сидят обмотки. На Рис. 1 и 2 это стержень Сm . Площадь его сечения равна произведению ширины пластины на толщину всех пластин.

Определим мощность трансформатора. Я использую формулы, по которым когда-то учился. Они меня не подводили.
Для броневого трансформатора (Рис. 1) S 1бр = f(Q c /k) 2 ;
для стержневого типа (Рис. 2) S 1ст = 2f(Q c /k) 2 ;
где S 1бр и S 1ст — полная мощность трансформаторов броневого типа и стержневого соответственно, ВА; k — постоянная для воздушных трансформаторов (6-8), f — частота тока, Гц.
Для наглядности расчетов возьму «железо» от балды. Например, стержневого типа с сечением стержня Q c = 2*4 = 8см 2 .
Первичная мощность S 1ст = 2*50(8/7) 2 = 100*1,30 = 130ВА .
Что выдаст вторичка? Принимая во внимание потери, обусловленные кпд трансформатора (Таблица 1. ), находим полную мощность вторичной обмотки S 2ст = S 1ст *кпд = 130*0,91 = 118ВА .
Это мощность, из которой будем выжимать все соки. Сделаем зарядное устройство для 12-вольтовых аккумуляторов. Выходное напряжение должно быть порядка 16V. Почему не 14V, как требует зарядка? Когда подключится диодный мост, на выходе вольта 2 потеряется, и чтобы не навешивать массу электролитических конденсаторов для компенсации. лучше подстраховаться. По радиолюбительской формуле определяем число витков на 1V:
w o = 50/Q c ; w o = 50/8 = 6,25 .
На 16V требуется 6,25*16 = 100 витков. Учитывая потери, рекомендуется увеличить число витков на 5-10%. Получаем вторичную обмотку w 2 = 100*1,1 = 111 витков.
Находим число витков первичной обмотки: w 1 = w o *220 = 6,25*220 = 1375 витков.
Выбираем проволоку для намотки. Если хотим взять с аппарата максимальную мощность, посмотрим, какой ток получим. При 16V предельный ток вторичной обмотки I 2 = S 2ст /U 2 = 118/16 = 7,3A .
Для зарядки аккумулятора 65 А*ч нужен ток 6,5А, значит, наш ток в 7,3А справится.
Ток первичной обмотки I 1 = S 1ст /U 1 = 130/220 = 0,6A .
Определяем сечение провода первичной обмотки: s 1 = I 1 /пл.т. = 0,6/2,3 = 0,261мм 2 .
Сечение провода вторичной обмотки: s 2 = I 2 /пл.т. = 7,3/2,3 = 3,17мм 2 .
пл.т. — плотность тока из таблицы 1. Я взял 2,3 потому, что наш трансформатор больше 100Вт, но меньше 250Вт.
По таблице 2. выбираем проволоку для первичной обмотки диаметром 0,6мм (c изоляцией 0,64мм), для вторичной — 2мм (с изоляцией 2,065мм). Влезем ли с нашей перемоткой в окно?
Площадь окна Н с *с в моем трансформаторе по приблизительным подсчетам должна быть порядка 2000мм 2. Площадь, занимаемая первичной обмоткой: (0,64мм) 2 *1375витков = 563мм 2 ; вторичной: (2,065мм) 2 *111витков = 473мм 2 . Общая площадь — 1036мм 2. Кажется, влезли — мотаем.
Напоследок несколько советов:
1. Витки должны быть плотными, без зазоров и прослаблений. Иначе при их вибрации во время работы будет стираться лаковая изоляция: межвитковое замыкание неминуемо. Для гарантии обмотку можно искупать в лаковой ванне.
2. Перед сборкой «железа» пластины тщательно очистить наждачкой от старого лака, чтобы плотнее прилегали друг к другу во избежание дребезжания трансформатора.
3. Как перемотать трансформатор, если нет провода, соответствующего расчетам? Можно взять меньший, но при этом снизить ток вторичной обмотки. Ток имеющегося провода определяется исходя из наших формул. Например, для провода сечением 0,159мм 2 I 2 = 0,159*пл.т. Обмотка с толстым проводом может не поместиться в окно, еще раз просчитайте площадь заполнения. Если не хватило провода — добавьте, место спайки делайте не внутри, а выведите наружу.
4.Если провод на вторичку тонкий, а хочется взять большой ток, намотайте этим проводом две одинаковые вторички. Только не перепутайте начало и конец обмоток. соединять начало с началом, конец с концом. Можно сразу намотать двойным проводом, но это ювелирная работа, ведь витки должны ложиться ровно и плотно, чтоб трансформатор меньше гудел.
5. Изолируйте первичную обмотку от вторичной лакотканью, чтобы при нарушении изоляции не пощупать 220V.
6. При сборке пластин, если есть необходимость, использовать только деревянный инструмент.
7. Если хотите узнать число витков первички или вторички в исправном трансформаторе, намотайте поверх обмоток витков 10 провода, замерьте на его выводах напряжение. Например, на этих 10 витках напряжение 2V. На 1V приходится 5 витков. Значит, на 220V намотано 1100 витков. А чтобы получить, например, 24V, надо намотать: 5вит.*24V = 120 витков.
Теперь знаете, как перемотать трансформатор своими руками?

Таблица 1.

Трансформатор переводится с латинского как «превращатель», «преобразователь». Это электромагнитное устройство статического типа, предназначенное для преобразования переменного напряжения или электрического тока. Основу любого трансформатора составляет замкнутый магнитопровод, который иногда называют сердечником. На сердечник наматываются обмотки, которых может быть 2−3 и более в зависимости от вида трансформатора. Когда на первичной обмотке возникает переменное напряжение, внутри сердечника возбуждается магнитный ток. Он, в свою очередь, вызывает на остальных обмотках токовое переменное напряжение с точно такой же частотой.

Обмотки различаются между собой количеством витков, что определяет коэффициент изменения величины напряжения. Иными словами, если вторичная обмотка имеет в своём составе в два раза меньше витков, то на ней возникает переменное напряжение по величине в два раза меньшее, чем на обмотке первичной. Но мощность тока при этом не меняется. Это делает возможным работу с токами большой силы при относительно небольшом напряжении.

В зависимости от формы магнитопровода различают три вида трансформаторов:

Материалы пластин

Сердечники для трансформаторов изготавливают либо из металла, либо из феррита. Феррит, или ферромагнетик, — это железо с особым строением кристаллической решётки. Применение феррита увеличивает КПД трансформатора. Поэтому чаще всего сердечник трансформатора изготавливается именно из феррита. Существует несколько способов изготовления сердечника:

Из наборных металлических пластин.
Из намотанной металлической ленты.
В виде отлитого из металла монолита.

Любой трансформатор может работать как в повышающем, так и в понижающем режиме. Поэтому условно все трансформаторы делятся на две большие группы. Повышающие: на выходе напряжение больше, чем на входе. Например, было 12 В, стало 220 В. Понижающие: на выходе напряжение ниже, чем на входе. Было 220, а стало 12 вольта. Но в зависимости от того, на какую обмотку подаётся первичное напряжение, можно превратить в повышающий, который 10 А превратит в 100 А.

Тороидальный трансформатор своими руками

Тороидальный трансформатор, или просто тор, чаще всего изготавливают в домашних условиях в качестве главной детали для домашнего сварочного аппарата и не только. По сути, это самый распространённый вариант трансформатора, впервые изготовленный ещё Фарадеем в 1831 году.

Преимущества и недостатки тора

Тор обладает несомненными достоинствами по сравнению с другими видами:

Простейший тор состоит из двух обмоток на своём кольцевидном сердечнике. Первичная обмотка соединяется с источником электрического тока, вторичная идёт к потребителю электроэнергии. Посредством магнитопровода происходит объединение обмоток и усиление их индукции. Когда включается питание, в обмотке первичной возникает переменный магнитный поток. Соединяясь со вторичной обмоткой, этот поток порождает в ней электромагнитную силу. Величина этой силы зависит от количества намотанных витков. Изменяя число витков, можно преобразовывать любое напряжение.

Расчет мощности тороидального трансформатора

Изготовление сварочного тороидального трансформатора в домашних условиях начинается с расчёта его мощности. Основным параметром будущего тора является ток, который будет подаваться на сварочные электроды. Чаще всего для бытовых нужд вполне достаточно электродов диаметром 2−5 мм. Соответственно, для таких электродов мощность тока должна быть в пределах 110−140 А.

Мощность будущего трансформатора рассчитывается по следующей формуле:

U — напряжение холостого хода

I — сила тока

cos f — коэффициент мощности, равный 0.8

n — коэффициент полезного действия, равный 0.7

Далее расчётная величина мощности с помощью соответствующей таблицы сверяется с размером площади сечения сердечника. Для домашних сварочных трансформаторов это значение, как правило, равно 20−70 кв. см в зависимости от конкретной модели.

После этого с помощью следующей таблицы подбирается количество витков провода по отношению к площади сечения сердечника. Закономерность простая: чем больше площадь сечения магнитопровода, тем меньшее количество витков наматывается на катушку. Непосредственное количество витков вычисляется по следующей формуле:

U — напряжение тока на первичной обмотке.

I — ток вторичной обмотки, или сварочный ток.

S — площадь сечения магнитопровода.

Количество витков на вторичной обмотке вычисляется по следующей формуле:

Тороидальный сердечник

Тороидальные трансформаторы имеют достаточно сложный сердечник. Лучше всего его изготавливать из специальной трансформаторной стали (сплав железа с кремнием) в виде стальной ленты. Лента предварительно свёртывается в габаритный рулон. Такой рулон, по сути, уже имеет форму тора.

Где взять готовый сердечник? Неплохой тороидальный сердечник можно обнаружить на старом лабораторном автотрансформаторе. В этом случае будет необходимо размотать старые обмотки и намотать новые на уже готовый сердечник. Перемотка трансформатора своими руками ничем не отличается от намотки нового трансформатора.

Особенности намотки тора

Первичная обмотка осуществляется медным проводом в стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции. Ни в коем случае нельзя использовать провода в резиновой изоляции. Для силы тока на первичной обмотке в 25 А наматывающийся провод должен иметь сечение 5−7 мм. На вторичной необходимо использовать провод значительно большего сечения — 30−40 мм. Это необходимо ввиду того, что на вторичной обмотке будет протекать ток значительно большей силы — 120−150 А. В обоих случаях изоляция провода должна быть термостойкой.

Для того чтобы правильно перемотать и собрать самодельный трансформатор, необходимо понимать некоторые детали процесса его работы. Нужно грамотно осуществлять намотку проводов. Первичная обмотка производится с помощью провода меньшего сечения, а количество самих витков здесь значительно больше, это приводит к тому, что первичная обмотка испытывает очень большие нагрузки и, как следствие, может очень сильно греться в процессе работы. Поэтому укладка первичной обмотки должна производиться особенно тщательно.

В процессе намотки каждый намотанный слой необходимо изолировать. Для этого используют либо специальную лакоткань, либо строительный скотч. Предварительно изоляционный материал нарезается на полоски шириной 1−2 см. Изоляцию укладывают таким образом, что внутренняя часть обмотки покрывается двойным слоем, а внешняя, соответственно, одним слоем. После этого весь изоляционный слой обмазывается толстым слоем клея ПВА. Клей в этом случае несёт двойную функцию. Он укрепляет изоляцию, превращая её в единый монолит, а также значительно уменьшает звук гудения трансформатора во время работы.

Приспособления для намотки

Намотка тора — сложный процесс, занимающий много времени. Для того чтобы как-то его облегчить, используют специальные приспособления для намотки.

Так называемый вилочный челнок. Предварительно на него наматывается необходимое количество провода, и затем посредством челночных движений производят последовательную намотку провода на сердечник трансформатора. Этот способ годится лишь в том случае, если наматываемый провод достаточно тонок и гибок, а внутренний диаметр тора настолько велик, что позволяет свободно протаскивать челнок. При этом намотка происходит достаточно медленно, поэтому если необходимо намотать большое количество витков, то придётся потратить на это очень много времени.
Второй способ более продвинутый и требует для своего осуществления специального оборудования. Но зато с его помощью можно намотать трансформатор практически любого размера и с очень большой скоростью. При этом качество намотки будет очень высоким. Приспособление называется «размыкаемый обод». Суть процесса состоит в следующем: намоточный обод аппарата вставляется в отверстие тора. После этого намоточный обод замыкается в единое кольцо. Затем на него наматывается необходимое количество обмоточной проволоки. И в заключение намоточный провод сматывается с обода аппарата на катушку тора. Такой станок можно изготовить в домашних условиях. Его чертежи находятся в свободном доступе в Интернете.

Разбираем трансформатор от микроволновой печи

Обычно трансформатор микроволновки содержит три обмотки. Самая многочисленная, намотанная самым тонким проводом – это повышающая, вторичная, на выходе у которой 2000-2500 В.

Она нам не нужна, мы ее удалим. Вторая обмотка, более толстая, с меньшим количеством проволоки по сравнению с вторичкой – это сетевая обмотка на 220 В. Ещё, между этими двумя массивными обмотками, есть самая маленькая, которая состоит из нескольких витков провода. Это низковольтовая обмотка примерно на 6-15 В, выдающее напряжение на накал магнетрона.

Срезаем швы магнитопровода

Необходимо спилить швы, удерживающие между собой «Ш»-образные пластины и «I»-образные. Швы китайского производителя на так крепки как кажутся. Спилить их можно болгаркой или вообще расколоть зубилом с молоткам. Я использовал болгарку, это гуманный способ.

Снимаем катушки

Снимаем все катушки. Если они очень крепко засели – постучите аккуратно резиновым молотком. Нам пригодиться только обмотка на 220 В, остальные удаляем. Ставим обратно первичную обмотку на 220 В и помещаем её вниз «Ш»-образного сердечника.

Расчет вторичной обмотки

Теперь нам необходимо рассчитать количество витков вторичной обмотки.

Для этого нужно узнать коэффициент трансформации. Обычно, в таких трансформаторах он равен единице, следовательно один виток провода будет выдавать один вольт. Но это не всегда так и нужно это перепроверить.
Берем любой провод и наматываем 10 витков провода на сердечник. Затем собираем сердечник и зажимаем его струбциной, чтобы он не развалился. Обязательно через предохранитель подаем 220 В на первичную обмотку. А в это время замеряем напряжение на выходе 10 -ти витковой обмотки. В теории должно быть 10 В. Если нет, значит коэффициент трансформации не такой как обычно и вам нужно производить расчеты для вычисления напряжения для вашей обмотки. Все это не сложно, математика пятый класс.
У меня имеется в наличии два трансформатора. Один я буду делать на 500 В, другой на 36 В. Вы же можете сделать на любое другое напряжение.

Намотка катушки трансформатора на 500 В

Коэффициент трансформации у моего экземпляра один к одному. И чтобы намотать обмотку на 500 В мне нужно соответственно сделать 500 витков провода на катушке.

Берем провод.

Конечно не такой, а смотанный на барабане. Прикидываем силу тока и объем катушки. Из этих значений выбираем диаметр провода.

Вот такое простенькое приспособление я собрал для намотки катушки. Сам сердечник из дерева, боковины из оргстекла. Закрепить его можно на дрель или шуруповерт.

Намотал, собрал, подключил. Замеряю выходное напряжение, почти попал – 513 В, что для меня приемлемо.

Трансформатор на 36 В

Обмотку на 36 В можно намотать и вручную, взяв соответствующий провод. Чтобы одеть и распрямить обмотку на сердечнике можно использовать такие клинья, смотрите фото.

После того как обмотка вся натянется, в образовавшиеся отверстия, после снятия клиньев положите плотно спрессованную бумагу. Это мой примитивный способ. Обмотку потом рекомендую пропитать эпоксидкой, иначе будет сильно гудеть.

Работа над ошибками

Я перемотал обмотку, чтобы сделать её более плотной и мощной. Для этого я намотал её двойным проводом, вместо одного толстого.

В конце я их соединю.

После того как все обмотки закреплены, пришло время собрать сердечник трансформатора. Для этого закрепляем всю конструкцию струбциной и свариваем дуговой сваркой те же места что и были раньше. Делать толстый шов не нужно, все должно выглядеть как и было.
Далее, для моего выпрямителя мне понадобятся:

Я буду нагружать выпрямитель на 20 А, естественно диодный мост нужно установить на радиатор.
Так же, если вы будете использовать металлический корпус как и я, то не забудьте его заземлить.

О безопасности

Будьте осторожный при подключении трансформатора, никогда не торопитесь и все дважды проверяйте. Подключайте трансформатор только через предохранитель, чтобы избежать возможного замыкания цепи. Не дотрагивайтесь до токоведущих частей во время работы трансформатора.
Также при обработке металла обязательно будьте внимательны и используйте средства защиты органов зрения.
Помните, что все действия вы делаете на свой страх и риск!
Всего доброго!

!
В этой статье речь пойдет о том, как правильно мотать импульсный трансформатор.

Автор YouTube канала «Open Frime TV» Роман, не так давно собирал импульсный блок питания на микросхеме IR2153, а сейчас он расскажет, как самостоятельно намотать импульсный трансформатор для самодельного блока питания.

Так уж сложилось, что первый намотанный автором трансформатор был на ферритовом кольце, и после этого он уже не мог мотать на ш-образных, и на то есть несколько причин. Первое – это относительно небольшое место намотки ш-образных сердечников, а у тороидальных же можно растянуть по всему кольцу. И отсюда появляется вторая проблема, если намотали много витков, то потом закрыть половинки сердечника сложно.

Еще одно, при одинаковых размерах ферритовое кольцо имеет большую мощность, чем ш-образный сердечник. Вот к примеру, несколько сердечников. Ш-образный может выдать мощность 150-180Вт, а примерно такой же по размеру тороид может выдать 250Вт.

Для сравнения, вот еще один тороид, который всего на 1 см больше предыдущего, а этот уже может выдать 600Вт мощности.

Автор надеется, что приведенные им доводы были весьма вескими, и советует переходить на намотку трансформаторов на тороидальные сердечники. Ну а теперь собственно переходим к намотке. Для этого нам понадобится сердечник. Они бывают разных типов. Вот такие, еще производства СССР и вот такие сделанные в Китае:

Можно использовать как те, так и другие. У сердечников, изготовленных в Советском Союзе должна быть маркировка 2000НМ, а при выборе китайских необходимо следить за проницаемостью, она должна быть в районе 2000-2200.

С этим разобрались, идем дальше. Как видим, китайские сердечники уже покрыты краской и по сути можно мотать прямо на сердечник без изоляции.

Но тогда провод будет скользить по поверхности. Если вас, как и автора такое не устраивает, то для изоляции можно использовать вот такую желтую высоковольтную майларовую ленту:

Или же можно использовать вот такой термоскотч:

Применять в данном случае классическую синюю изоленту крайне нежелательно, так как при нагреве она сильно задерживает тепло. Перед изготовлением трансформатора вы уже знаете какое напряжение и мощность он должен выдать. Вот и автор придумал себе следующее техническое задание: необходимо намотать трансформатор на 24В, мощностью 80Вт для будущего проекта паяльной станции.

С расчетами нам поможет следующая программа:

Ссылку на нее автор оставил в описании под видеороликом (ссылка ИСТОЧНИК в конце статьи). В программе водим необходимое значение. Если делаете импульсный блок питания по схеме автора, то просто повторяете действия как на экране (более подробно это показано в видеоролике автора внизу страницы).

Отличия будут в нескольких параметрах. Первое – это частота.

Она зависит от номинала вот этого резистора:

Посчитать ее можно в онлайн калькуляторе. Сюда достаточно забить номинал конденсатора и резистора. На выходе получим частоту.

Также у вас будут свои выходные напряжения и диаметры проводов.

Когда разобрались с данными приступаем к выбору сердечника. Если у вас есть в наличие сердечники, то замеряем их размер с помощью линейки или штангенциркуля, а потом ищем в программе такой же типоразмер. Когда указали свой сердечник, программа покажет габаритную мощность, и вы уже понимаете подходит он или нужно искать новый.

Если в наличии нет сердечников, то просто начните перебирать разные размеры. Таким образом находим нужный сердечник, а потом остается только купить его в магазине. Надеюсь, вам стал понятен принцип выбора сердечников. У автора в наличии были сердечники с минимальной мощностью 250Вт, их можно спокойно использовать. Да, будет небольшой перерасход материала, но это не страшно, лучше большая мощность, чем меньшая.

Автор решил использовать сердечник с заведомо большей мощности, потому что на нем будет нагляднее видно процесс намотки. Когда ввели все данные в программу, нажимаем кнопку «рассчитать», и получаем необходимые параметры для намотки.

Как вы помните, нам нужно получить напряжение 24В на выходе, но по расчетам получается 26В. В таком случае можно изменять частоту и искать такое значение, при котором на выходе будет нужное напряжение. Вместе с изменением частоты изменяются и параметры обмотки. Вот к примеру, мы нашли частоту 38кГц, при которой на выходе получаем напряжение ровно 24В. Переходим в онлайн калькулятор, и изменяя номинал резистора, находим значение, при котором будет нужная частота в 38кГц, а потом уже непосредственно при запайке резистора на плату, на нем выставляем нужный номинал.

Можно переходить к намотке. Изолируем сердечник.

Теперь можно мотать первичную обмотку, но на глаз равномерно распределить будет сложно, поэтому сделаем разметку.

Нам понадобится листик и транспортир. Делаем 2 диаметра: внутренний и наружный. Ставим точку отсчета и с помощью транспортира делим нашу разметку на то количество, сколько нужно витков. Потом вырезаем ее, и с помощью скотча приклеиваем на сердечник.

Далее нужно отмотать необходимую длину провода для намотки. Сделать это можно зная длину одного витка, а также количество витков. Замеряем один виток и умножаем на количество, а также добавляем 5% из-за того, что провод ложится не виток к витку, а немного растянуто, а еще и выводы необходимо сделать.

Когда узнали длину провода, отматываем его, отрезаем и можно мотать. Для этого автор пользуется вот таким приспособлением:

На него наматывается провод и потом спокойно продевая его в сердечник производится намотка строго по разметке. Для крепления витков можно использовать суперклей.

Теперь осталось подпаять многожильный провод к первички и заизолировать тем же термоскотчем.

Вот и все – первичка готова, приступаем к изготовлению вторички. Направление намотки первички и вторички может не совпадать – это неважно. Процедура намотки вторички практически не отличается от намотки первичной обмотки, такая же разметка, витков правда меньше, но процесс идентичен.

А теперь самое важное. Вот здесь путается большинство людей, это то, как сделать среднюю точку. Итак, сейчас автор продемонстрирует это максимально наглядно. Вот мы намотали одну половину вторички – это будет средней точкой.

Подготовка к намотке

После определения количества витков приступают к определению диаметра провода. Для этого необходимо знать протекающий ток и плотность тока. Для установок до 1 кВт плотность тока выбирают в пределах 1,5 — 3 А/мм 2 , сам ток примерно рассчитывают, исходя из мощности. Так, максимальный ток для выбранного примера будет составлять около 0,5-1,5 А. Поскольку трансформатор будет работать максимум со 100Вт нагрузки с естественным воздушным охлаждением, то плотность тока принимаем равной около 2 А/мм 2 . Исходя из этих данных, определяем сечение провода 1/2 = 0,5 мм 2 . В принципе сечения достаточно для выбора проводника, однако иногда требуется и диаметр. Поскольку сечение находится по формуле pd 2 /2, то диаметр равен корню из 2*0,5/3,14 = 0,56 мм.

Таким же образом находят сечение и диаметр второй обмотки (или, если их больше, то всех остальных).

Материалы для намотки

Каркас трансформатора. Он необходим для изолирования сердечника от обмоток, также он удерживает катушки обмоток. Его изготовление осуществляется из прочного диэлектрического материала, который обязательно должен быть довольно тонким, чтобы на занимать место в интервалах («окно») сердечника. Часто для этих целей применяют специальные картонки, текстолит, фибры и др. Он должен иметь толщину минимально 0,5 м, а максимально 2 мм. Каркас необходимо приклеивать, для этого применяют обычные клеи для столярных работ (нитроклеи). Формы и габариты каркасов определяются формами и размерами сердечника. При этом высота каркаса должна быть чуть больше высоты пластин (высоты обмотки). Для определения его габаритов необходимо произвести предварительные замеры пластин и прикинуть примерно высоту обмотки.
Сердечник. В качестве сердечника применяют магнитопровод. Лучше всего для этого подойдут пластины из разобранного трансформатора, поскольку они изготовлены из специальных сплавов и уже рассчитаны на определенное количество витков. Наиболее распространенная форма магнитопровода напоминает букву «Ш». При этом его можно вырезать из различных заготовок, имеющихся в наличии. Чтобы определиться с размерами, необходимо предварительно намотать провода обмоток. К обмотке, которая имеет наибольшее количество витков определяют длину и ширину пластин сердечника. Для этого берется длина обмотки + 2-5 см, и ширина обмотки + 1-3 см. Таким образом происходит примерное определение размеров сердечника.
Провод. Здесь рассматривается обмоточный и провода для выводов. Лучшим выбором для намотки катушек трансформирующего устройства считаются медные провода с эмалевой изоляцией (типа «ПЭЛ»/«ПЭ»), этих проводов достаточно для намотки не только трансформаторов для радиолюбительских нужд, но и для силовых трансформаторов (например, для сварочного). Они имеют широкий выбор сечений, что позволяет приобрести провод нужного сечения. Провода, которые выводятся от катушек, должны иметь большее сечение и изоляцию из ПВХ или резины. Часто применяют провода серии «ПВ» с сечением от 0,5 мм 2 . Рекомендуется брать на вывод провода с изоляцией разных цветов (чтобы не было путаницы при подключении).
Подкладки изоляционные. Они необходимы для увеличения изоляции провода обмотки. Обычно в качестве прокладок применяется плотная и тонкая бумага (хорошо подходит калька), которую укладывают между рядами. При этом бумага должна быть целостной, без обрывов и проколов. Также такой бумагой оборачивают обмотки после того, как все они готовы.

Способы ускорения процесса

Процесс намотки обмоток

При этом катушка не должна никуда смещаться, а провод должен иметь сильное натяжение для плотной укладки.

Намотка импульсного трансформатора своими руками

Приветствую, Самоделкины!
В этой статье речь пойдет о том, как правильно мотать импульсный трансформатор.

Автор YouTube канала «Open Frime TV» Роман, не так давно собирал импульсный блок питания на микросхеме IR2153, а сейчас он расскажет, как самостоятельно намотать импульсный трансформатор для самодельного блока питания.

Да, вы можете сказать, что обратной стороной медали будет распространенность таких сердечников в блоках питания компьютера, но вы попробуйте сначала разберите нормально сердечник, не сломав его. Хотя уже было экспериментально доказано, что поломанный сердечник после склейки работает так же, как и новый, но душе спокойнее, когда используется цельный феррит.

Еще одно, при одинаковых размерах ферритовое кольцо имеет большую мощность, чем ш-образный сердечник. Вот к примеру, несколько сердечников. Ш-образный может выдать мощность 150-180Вт, а примерно такой же по размеру тороид может выдать 250Вт.

Для сравнения, вот еще один тороид, который всего на 1 см больше предыдущего, а этот уже может выдать 600Вт мощности.

Автор надеется, что приведенные им доводы были весьма вескими, и советует переходить на намотку трансформаторов на тороидальные сердечники. Ну а теперь собственно переходим к намотке. Для этого нам понадобится сердечник. Они бывают разных типов.

Вот такие, еще производства СССР и вот такие сделанные в Китае:

Можно использовать как те, так и другие. У сердечников, изготовленных в Советском Союзе должна быть маркировка 2000НМ, а при выборе китайских необходимо следить за проницаемостью, она должна быть в районе 2000-2200.

С этим разобрались, идем дальше. Как видим, китайские сердечники уже покрыты краской и по сути можно мотать прямо на сердечник без изоляции.

Но тогда провод будет скользить по поверхности. Если вас, как и автора такое не устраивает, то для изоляции можно использовать вот такую желтую высоковольтную майларовую ленту:

Или же можно использовать вот такой термоскотч:

Применять в данном случае классическую синюю изоленту крайне нежелательно, так как при нагреве она сильно задерживает тепло. Перед изготовлением трансформатора вы уже знаете какое напряжение и мощность он должен выдать. Вот и автор придумал себе следующее техническое задание: необходимо намотать трансформатор на 24В, мощностью 80Вт для будущего проекта паяльной станции.

С расчетами нам поможет следующая программа:

Ссылку на нее автор оставил в описании под видеороликом (ссылка ИСТОЧНИК в конце статьи). В программе водим необходимое значение. Если делаете импульсный блок питания по схеме автора, то просто повторяете действия как на экране (более подробно это показано в видеоролике автора внизу страницы).

Отличия будут в нескольких параметрах. Первое – это частота.

Она зависит от номинала вот этого резистора:

Посчитать ее можно в онлайн калькуляторе. Сюда достаточно забить номинал конденсатора и резистора. На выходе получим частоту.

Также у вас будут свои выходные напряжения и диаметры проводов.

Когда разобрались с данными приступаем к выбору сердечника. Если у вас есть в наличие сердечники, то замеряем их размер с помощью линейки или штангенциркуля, а потом ищем в программе такой же типоразмер. Когда указали свой сердечник, программа покажет габаритную мощность, и вы уже понимаете подходит он или нужно искать новый.

Переходим в онлайн калькулятор, и изменяя номинал резистора, находим значение, при котором будет нужная частота в 38кГц, а потом уже непосредственно при запайке резистора на плату, на нем выставляем нужный номинал.

Можно переходить к намотке. Изолируем сердечник.

Теперь можно мотать первичную обмотку, но на глаз равномерно распределить будет сложно, поэтому сделаем разметку. Нам понадобится листик и транспортир. Делаем 2 диаметра: внутренний и наружный. Ставим точку отсчета и с помощью транспортира делим нашу разметку на то количество, сколько нужно витков. Потом вырезаем ее, и с помощью скотча приклеиваем на сердечник.

Далее нужно отмотать необходимую длину провода для намотки. Сделать это можно зная длину одного витка, а также количество витков. Замеряем один виток и умножаем на количество, а также добавляем 5% из-за того, что провод ложится не виток к витку, а немного растянуто, а еще и выводы необходимо сделать.

На него наматывается провод и потом спокойно продевая его в сердечник производится намотка строго по разметке. Для крепления витков можно использовать суперклей.

Теперь осталось подпаять многожильный провод к первички и заизолировать тем же термоскотчем.

Вот и все – первичка готова, приступаем к изготовлению вторички. Направление намотки первички и вторички может не совпадать – это неважно. Процедура намотки вторички практически не отличается от намотки первичной обмотки, такая же разметка, витков правда меньше, но процесс идентичен.

А теперь самое важное. Вот здесь путается большинство людей, это то, как сделать среднюю точку. Итак, сейчас автор продемонстрирует это максимально наглядно. Вот мы намотали одну половину вторички – это будет средней точкой.

Автор намеренно не разрезает провод, а делаю вот такую петельку. Теперь же продолжаем намотку. Провод ложем виток к витку к прошлой обмотке, при этом сохраняя направление намотки.

Теперь мы имеем 3 вывода. Там, где по одному проводу – это начало и конец обмотки, а петелька – средняя точка.

Тут все предельно ясно. Если нужно мотать в несколько слоев, то можно сразу мотать двумя жилами, и повторить ту же операцию с петелькой. После намотки вторички изолируем ее и на этом изготовление трансформатора завершено. Можно еще капроновыми нитками пройтись по всей длине и укрепить обмотки, но это уже на ваше усмотрение.

Теперь можно протестировать наш самодельный трансформатор. Для этого воспользуемся вот такой платой.

Подпаяли трансформатор к плате, и производим замер выходного напряжения.

Как видим оно совпадает с расчетным. Теперь можно подключить нашу электронную нагрузку и посмотреть, как держит мощность трансформатор.

Как видим, при увеличении мощности просадка напряжения есть, правда незначительная. Ну и напоследок проверим защиту от короткого замыкания.

Как видим все отлично, блок справляется.

Ну а на этом все.

Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

По следам публикации – переделка ATX-блока питания » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

Прислал Станислав, staskaaa[at]gmail.com

Добрый день! Спасибо за интересный и познавательный сайт.
Повторил переделку по статье Алексея Старому компьютерному БП – новую жизнь в аудио!

У меня проявилась проблема с запуском, блок не входил в автогенерацию. Частично помогла установка RC-цепочки, как было предложено в комментариях.

Но полностью проблема решилась перемоткой трансформатора управления.
Об этом ниже. Цель моей переделки источника питания – питание двигателя подачи проволоки сварочного полуавтомата. Так как был нужен источник на 5-20 Вольт, стабилизированный и с регулировкой, то выбор пал на БП от компьютера. Благо уже был опыт переделки оного в зарядник аккумуляторов с ограничением тока и напряжения. Использован блок питания CODEGEN на 300 Ватт.

Так как в наличию был только блок ATX с паленой дежуркой (обрыв обмотки трансформатора), решил запустит ATX-блок, как AT – с автогенерацией.

Простая добавка резистор 330 кОм между базой и коллектором эффекта не дала – блок не запускался. Немного помогла установка дополнительного диода и конденсатора для форсированного запуска, как в старых АТ блоках (нашел в книжке про ремонт АТ блоков, схема на запуск 1).

Но блок запускался не стабильно. Добиться стабильного запуска помогла перемотка трансформатора управления. Достаточно добавить 1 виток к согласующей обмотке, благо она на наружнем слое катушки. Просто срезал изоляцию, смотал старую обмотку и намотал 3-и витка вместо 2-х, использовал провод МГТФ.

Еще на выходе повешен резистор 60 Ом, 10 ватт, для уверенного запуска.

Теперь блок запускается стабильно.

—
Станислав

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Ремонт импульсного блока питания энергосберегающей лампочки

Техническая информация: → Из сгоревшей энергосберегающей лампы изготовить блок питания

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

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

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

Оглавление

Вступление.
Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.
Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?
Импульсный трансформатор для блока питания.
Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.
Блок питания мощностью 20 Ватт.
Блок питания мощностью 100 ватт
Выпрямитель.
Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?
Как наладить импульсный блок питания?
Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

Вступление.

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

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

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

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

Наверх

Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.

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

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

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

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

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

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

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

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

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

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

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

Импульсный трансформатор для блока питания.

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

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

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

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.

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

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

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

Блок питания мощностью 20 Ватт.

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

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

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

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

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

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

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

Наверх

Блок питания мощностью 100 Ватт.

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

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

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

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

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

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

На чертеже изображено соединение транзистора с радиатором охлаждения в разрезе.

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

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

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

Наверх

Выпрямитель.

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

Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

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

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

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

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

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

Наверх

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

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

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

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

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

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

Будьте осторожны, берегитесь ожога!

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

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

Как наладить импульсный блок питания?

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

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

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

Материал с сайта oldoctober.com/ru/

Намотка трансформатора для импульсного источника питания

В процессе изготовления блока питания наткнулся на практически полное отсутствие информации о том как наматывать импульсный трансформатор: по часовой или против часовой стрелки, обмотки должны быть намотаны в одну сторону или в разные? В этой статье привожу свои умозаключения по этому поводу.

Надеюсь представленная здесь информация будет полезна.

Так как это мой персональный блог, то позволю себе сделать лирическое отступление и рассказать о своих страданиях в данной области, несмотря на то, что один мой коллега как-то заметил: «Никого не интересует как ты сделал это. Главное — результат!».

Захотел я как-то собрать импульсный блок питания. Схему взял с радиокота. За схему автору спасибо!

Мотивировался простотой и подробностью описания схемы — вплоть до изображения намотки трансформатора. Однако как показала практика, и этого оказалось недостаточно…

К моему большому сожалению с первого раза схема не заработала должным образом — напряжение на выходе скакало от 3 до 5 вольт. После непродолжительных мучений взорвалась управляющая микросхема. Причем взорвалась буквально, отлетел кусок пластикового корпуса и были видны её «мозги». Эта неудача меня не огорчила, а наоборот прибавила решительности довести дело до ума. Купив новую микросхему и намотав, на всякий случай, новый трансформатор, я повторил эксперимент. В результате на выходе напряжение отсутствовало вовсе. После перепроверки схемы я обнаружил, что не правильно впаял оптопару. Заменив на всякий случай оптопару и впаяв её правильно я подал сетевое напряжение на вход… и снова пиротехнический эффект. Микросхема снова показала свои внутренности. От досады я сгреб все в ящик стола на несколько дней. Но идея сделать этот блок питания не покинула меня.

После длительных размышлений над смыслом бытия и о том в чем могла быть ошибка я пришел к выводу — что-то не так с трансформатором. Было решено избавиться от цепи BIAS (обозначена красным на схеме), чтобы еще упростить схему, а также понять как все-таки нужно наматывать трансформатор. В результате появились такие картинки (см. ниже).

Начнем с рассмотрения первичной обмотки трансформатора.

Для упрощения рассмотрим один виток первичной обмотки. Точкой обозначено начало обмотки. Обмотку мы наматываем против часовой стрелки (можно и по часовой стрелке, никто не запрещает, но в этом случае, как мы увидим далее, вторичную тоже нужно будет мотать по часовой стрелке). На схеме блока питания более положительный потенциал подключен к концу первичной обмотки (на рисунке обозначен как “+”), а более отрицательный потенциал к началу обмотки (“-” на схеме). Из курса средней или высшей школы (в моем случае высшей, т.к. физику я начал учить только в институте) мы помним, что движущиеся электрические заряды создают магнитное поле, причем направление линий индукции магнитного поля определяется правилом буравчика. Эти линии на рисунке изображены элипсами со стрелочками. Суммарное магнитное поле проходит как бы от наблюдателя, через плоскость монитора и выходит с обратной стороны. В школе нас учили обозначать вектор крестиком (Х), если мы смотрим на него сзади и точкой, если смотрим на него спереди. Таким образом обозначен суммарный вектор магнитной индукции В в центре одиночного витка.

С первичной обмоткой разобрались. А теперь, товарищи, взгляните на вторичную обмотку. Согласно правилу Ленца, в замкнутом контуре, помещенном во внешнее магнитное поле (в данном случае созданном первичной обмоткой) возникает ток, направление которого стремиться ослабить внешнее поле. Точнее внешнее поле ослабляет не сам ток, а магнитное поле, которое он создает. Это поле вторичной обмотки обозначено на рисунке маленькими элипсами. Как видно, его направление противоположно магнитному полю первичной обмотки. Это поле, согласно школьным правилам отмечено жирной точкой в центре витка. Для упрощения рисунка часть силовых линий магнитного поля В была удалена. А теперь вопрос: каким должно быть направление тока во вторичной оботке, чтобы создать магнитное поле такого направления?.. Правильно, ток должен идти от начала вторичной обмотке к ее концу, т.е. на начале обмотки у нас более положительный потенциал (+), а на конце — минус. Теперь смотрим на схему блока питания. Действительно, «плюс» выходного напряжения начинается с начала вторичной обмотки, а «минус» — с конца.

Желающие могут потренироваться в рисовании силовых линий магнитного поля. Лично я ими исписал несколько тетрадных листов:)

Из всего выше сказанного следует, что обе обмотки трансформатора следует мотать против часовой стрелки. Собственно автор схемы это и изобразил на рисунке. После подробного анализа мне стало ясно почему это так, а не иначе.

Ну и в качестве завершения истории… Разобравшись с этой кухней я заново спаял схему. На этот раз навесным монтажем и без цепи BIAS. Какова же была моя радость когда я у видел на дисплее мультиметра заветные 5.44В 🙂 Думаю многим из нас знакомо это чувство.

Рассуждения представленные здесь ни в коем случае не претендуют на то чтобы быть единственно правильными. Возможно в чем-то они упрощены, но мне они показались весьма логичными, т.к. направление токов и магнитных полей полностью согласуются. А в качестве вознаграждения за проделанный труд я получил работоспособную схему. В будущем планирую повторить опыт с несколькими вторичными обмотками трансформатора. Всем спасибо за внимание!

P.S. В качестве дополнения представляю несколько полезных ссылок на которые я наткнулся в процессе исследования данной проблемы.
Намотка импульсного трансформатора

Эксперимент по перемотке трансформатора: 6 шагов (с изображениями)

Поскольку это схема «много обмоток параллельно», теперь остается только намотать остальные катушки. Довольно скучная и утомительная работа по любым стандартам! Мне действительно удалось уместить на сердечник 8 обмоток.

Я сфотографировал вторую обмотку, чтобы вы могли видеть, где я делал точку на каждом десятом витке. Я сделал это из-за множества отвлекающих факторов, из-за которых я терял счет! По крайней мере, с точками у меня есть запись того, до чего я недавно подошел.

Я пытался начинать каждую обмотку с того места, где заканчивался предыдущий, чтобы сохранить его ровным, однако этот план начал терпеть неудачу только на третьей обмотке, и мне просто приходилось заполнять лишние промежутки, когда я мог.

Я проверил каждую обмотку, используя частично собранный сердечник, чтобы убедиться, что каждая из них выдает одинаковое напряжение. Это действительно важно, несоответствие приведет к потерям и перегреву! Хорошо поработал, почти все обмотки требовали регулировки.

Я соединил все концы начала обмотки и концы обмотки вместе и соединил их с подвесными выводами. Я использовал кусочки карты от исходных обмоток, чтобы безопасно отделить паяные соединения от катушек, прежде чем обернуть все это трансформаторной лентой.

Вы можете посмотреть, как работает карта. Сначала широкую деталь для защиты обмоток. Далее более узкий кусок. Концы обмоток зацепляются за нее, так что, если провода натянуты, они прижимаются к карте, а не к обмотке. Наконец, снова широкий кусок, чтобы изолировать его снаружи.

Соберите сердечник так же, как и изначально, вставив E с разных сторон.

Вставьте 3-ю и 2-ю последнюю деталь таким же образом, затем вы можете вставить последнюю деталь между ними, а не напротив шпульки. Возможно, вам придется немного подпилить края, чтобы он вошел. У меня была такая плотная посадка, что я в конечном итоге забил одну из частей I другим способом, чтобы открыть зазор, вытащив ее, когда последняя часть была частично … Я впрыснул средство для чистки переключателей в качестве смазки, чтобы помочь делу.

Вставьте части I, затем ударьте по ним молотком. Вы не хотите видеть промежутков между краями букв “Е” и “И.”.

Вот и все. Вы можете увидеть трансформатор, подключенный к нагрузке 100 Ом. При подключенной полной нагрузке 2А напряжение упало примерно до 23,5 вольт, что, хотя и не идеально, но вполне соответствует моим потребностям. Еще пара витков на обмотку было бы неплохо. Нагрузка (паяльник) становится красивой и горячей, а пластинки трансформатора нагреваются – я подозреваю, что из-за потерь в железе увеличились из-за разборки и повторной сборки, но обмотка остается красивой и прохладной – именно то, что нужно!

Вы также можете видеть, что шпулька достаточно заполнена.Я был безумно оптимистичен по поводу того, сколько витков уместится! Если бы это была одинарная обмотка, то сумма, на которую я рассчитывал, могла быть более реалистичной.

Как спроектировать собственный трансформатор для цепей питания SMPS

Создание эффективной цепи источника питания – не менее трудная задача. Те, кто уже работал со схемами SMPS, легко согласятся, что конструкция обратного трансформатора играет жизненно важную роль в разработке эффективной схемы источника питания. В большинстве случаев эти трансформаторы недоступны в продаже с теми же параметрами, которые подходят для нашей конструкции.Итак, в этом руководстве по проектированию трансформатора мы узнаем, как построить собственный трансформатор в соответствии с требованиями нашей схемы. Обратите внимание, что это руководство охватывает только теорию, используя которую позже в другом руководстве мы построим схему SMPS 5V 2A с трансформатором ручной работы, как показано на изображении выше для практического применения. Если вы совершенно не знакомы с трансформатором, прочтите, пожалуйста, статью «Основы работы с трансформатором», чтобы лучше понять процесс.

Детали трансформатора ИИП

Конструкция трансформатора ИИП имеет различные части трансформатора , которые непосредственно отвечают за работу трансформатора.Детали , присутствующие в трансформаторе , объясняются ниже, мы узнаем важность каждой части и то, как ее следует выбирать для вашей конструкции трансформатора. Эти части в большинстве случаев остаются неизменными и для других типов трансформаторов.

Ядро

SMPS – импульсный блок питания. Свойства трансформатора SMPS сильно зависят от частоты, на которой они работают. Высокая частота переключения открывает возможности выбора трансформаторов SMPS меньшего размера, чем высокочастотные, в трансформаторах SMPS используются ферритовые сердечники .

Конструкция сердечника трансформатора – самая важная вещь в конструкции трансформатора ИИП. Сердечник имеет другой тип A _L (коэффициент индуктивности сердечника без зазоров) в зависимости от материала сердечника, размера сердечника и типа сердечника. Популярный тип материала сердечника – это N67, N87, N27, N26, PC47, PC95 и т. Д. Кроме того, производитель ферритовых сердечников предоставляет подробные параметры в таблице данных, которые будут полезны при выборе сердечника для вашего трансформатора.

Вот, например, даташит популярного ядра EE25.

На изображении выше представлено описание сердечника EE25 из материала PC47 от широко известного производителя сердечников TDK. Каждый бит информации будет необходим для конструкции трансформатора. Однако сердечники имеют прямую зависимость от выходной мощности, поэтому для ИИП разной мощности требуются сердечники разной формы и размера.

Вот список ядер в зависимости от мощности. Список основан на конструкции 0-100 Вт. Источник списка взят из документации Power Integration .Эта таблица будет полезна для выбора правильного сердечника для вашей конструкции трансформатора на основе его номинальной мощности.

Максимальная выходная мощность	Ферритовые сердечники для конструкции TIW	Ферритовые сердечники для конструкции с маржинальной обмоткой
0-10 Вт	EPC17, EFD15, EE16, EI16, EF15, E187, EE19, EI19	EEL16, EF20, EEL19, EPC25, EFD25
10-20Вт	EE19, EI19, EPC19, EF20, EFD20, EE22, EI22	EEL19, EPC25, EFD25, EF25
20-30 Вт	EPC25, EFD25, E24 / 25, EI25, EF25, EI28	EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28
30-50 Вт	EI28, EF30, EI30, ETD29, EER28	EI30, ETD29, EER28, EER28L, EER35
50-70Вт	EER28L, ETD34, EI35, EER35	EER28L, ETD34, EER35, ETD39
70-100 Вт	EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28	EER35, ETD39, EER40, E21

Здесь термин TIW означает Конструкция провода с тройной изоляцией . Сердечники E являются наиболее популярными и широко используются в трансформаторах SMPS. Однако сердечники E имеют несколько корпусов, таких как EE, EI, EFD, ER и т. Д. Все они выглядят как буква «E», но центральная часть различна для каждого вещества. Распространенные типы сердечников E показаны ниже с помощью изображений.

EE Core

EI Core

ER Ядро

Ядро EFD

Шпулька

Бобина – это корпус сердечников и обмоток .Катушка имеет эффективную ширину, которая важна для расчета диаметра проволоки и конструкции трансформатора. Мало того, на катушке трансформатора есть отметка , пунктирная , которая предоставляет информацию о первичных обмотках. Обычно используемая бобина трансформатора EE16 показана ниже

Первичная обмотка

Обмотка трансформатора SMPS будет иметь первичную обмотку и минимум одну вторичную обмотку, в зависимости от конструкции она может иметь больше вторичной обмотки или вспомогательной обмотки.Первичная обмотка – это первая и самая внутренняя обмотка трансформатора. Он напрямую подключен к первичной обмотке SMPS. Обычно количество обмоток на первичной стороне больше, чем на других обмотках трансформатора. Найти первичную обмотку трансформатора несложно; нужно просто проверить точечную сторону трансформатора для первичной обмотки. Как правило, он расположен на стороне высокого напряжения MOSFET .

На схеме SMPS вы можете заметить высокое напряжение постоянного тока от высоковольтного конденсатора, подключенного к первичной стороне трансформатора, а другой конец подключен к драйверу питания (вывод стока внутреннего МОП-транзистора) или с отдельным стоком высокого напряжения полевого МОП-транзистора. штырь.

Вторичная обмотка

Вторичная обмотка преобразует напряжение и ток на первичной стороне до требуемого значения. Обнаружение вторичного выхода является немного сложным, поскольку в некоторых схемах SMPS трансформатор обычно имеет несколько вторичных выходов . Однако выходная сторона или сторона низкого напряжения цепи SMPS обычно подключена ко вторичной обмотке. Одна сторона вторичной обмотки – это постоянный ток, заземление, а другая сторона подключена к выходному диоду.

Как уже говорилось, трансформатор SMPS может иметь несколько выходов. Поэтому трансформатор SMPS может также иметь несколько вторичных обмоток.

Вспомогательные обмотки

Существуют различные типы конструкции SMPS, в которых схеме драйвера требуется дополнительный источник напряжения для питания микросхемы драйвера . Вспомогательная обмотка используется для подачи этого дополнительного напряжения на схему драйвера. Например, если ваша ИС драйвера работает от 12 В, то трансформатор SMPS будет иметь вспомогательную выходную обмотку, которая может использоваться для питания этой ИС.

Изоляционная лента

Трансформаторы не имеют электрического соединения между разными обмотками. Поэтому перед намоткой различных обмоток необходимо намотать изоляционные ленты на обмотки для разделения. Типичные полиэфирные барьерные ленты используются с разной шириной для разных типов бобин. Толщина лент должна составлять 1-2 мил для обеспечения изоляции.

Этапы проектирования трансформатора:

Теперь, когда мы знаем основные элементы трансформатора, мы можем выполнить следующие шаги, чтобы спроектировать собственный трансформатор

Шаг 1 : Найдите нужное ядро для желаемого результата.Выберите правильные ядра, перечисленные в предыдущем разделе.

Шаг 2 : Определение первичных и вторичных витков.

Первичный и вторичный витки взаимосвязаны и зависят от других параметров. Расчетная формула трансформатора для расчета первичной и вторичной обмоток:

Где,
N _p – первичные витки,

N _с – вторичные витки,

Вмин – минимальное входное напряжение,

Vds – напряжение сток-исток Power Mosfet,

Vo – выходное напряжение

Vd – прямое падение напряжения на выходных диодах

И Dmax – это максимальный рабочий цикл.

Следовательно, первичный и вторичный витки соединены между собой и имеют коэффициент витков . Из приведенного выше расчета можно установить соотношение, и, таким образом, выбрав вторичные витки, можно узнать первичные витки. Хорошей практикой является использование 1 витков на выходное напряжение вторичной обмотки.

Шаг 3: Следующий этап – определение индуктивности первичной обмотки трансформатора. Это можно рассчитать по следующей формуле:

Где,

P ₀ – выходная мощность,

z – коэффициент распределения потерь,

n – КПД,

f _с – частота переключения,

I _p – пиковый первичный ток,

K _RP – отношение пульсаций тока к пиковому значению.

Шаг 4: Следующий этап – определить эффективную индуктивность желаемого сердечника с зазором.

На изображении выше показано, что такое сердечник с зазором. Зазоры – это метод уменьшения индуктивности первичной обмотки сердечника до желаемого значения. Производители ядер предоставляют сердечник с зазором для желаемого рейтинга A _LG. Если значение недоступно, можно добавить проставки между сердечниками или отшлифовать его, чтобы получить желаемое значение.

Шаг 5: Следующим шагом является определение диаметра первичного и вторичного проводов. Диаметр первичных проводов в миллиметрах

Где BW _E – эффективная ширина бобины, а N _p – количество витков первичной обмотки.

Диаметр вторичных проводов в миллиметрах –

BW _E – эффективная ширина бобины, N _S – количество вторичных витков, а M – поля с обеих сторон.Провода необходимо преобразовать в стандарт AWG или SWG.

Для вторичного проводника больше 26 AWG недопустимо из-за увеличения скин-эффекта . В этом случае можно построить параллельные провода. При параллельной намотке проводов это означает, что когда для вторичной стороны необходимо намотать более двух проводов, диаметр каждого провода может соответствовать фактическому значению одиночного провода для облегчения намотки через вторичную сторону трансформатора. Вот почему вы можете встретить трансформаторы с двумя проводами на одной катушке.

Это все о разработке трансформатора SMPS. Из-за критической сложности, связанной с проектированием, программное обеспечение для проектирования SMPS, такое как PI Expert для интеграции питания или Viper от ST, предоставляет инструменты и превосходные инструменты для изменения и настройки трансформатора SMPS по мере необходимости. Чтобы получить более практическое представление, вы можете проверить это руководство по проектированию SMPS 5 В 2 А, где мы использовали PI Expert для создания собственного трансформатора, используя пункты, обсужденные до сих пор.

Надеюсь, вы поняли руководство и получили удовольствие от изучения чего-то нового. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь оставлять их в разделе комментариев или размещать их на форумах для более быстрого ответа.

Еще одно преобразование импульсного источника питания

DIY Импульсный источник постоянного тока

Итак, вот история: мне нужен был какой-то источник тока 1А +, может быть, 1,5А, точно не более 2А.

Вы предложите мне использовать настольный блок питания в режиме ограничения тока. Но расходные материалы для верхней скамейки тяжелые и дорогие. Более того, я не хочу носить его на поле, против элементов, и в большинстве случаев я не хочу оставлять его без присмотра.

Исследования

Я начал искать альтернативы, зная, что компьютерные блоки питания дешевы, легки и доступны. Так почему бы не преобразовать один из них в текущий источник? Не должно быть так сложно.

С другой стороны, блок питания компьютера имеет резервное напряжение 5 В, которое я могу использовать для питания дополнительных схем. Как насчет того, чтобы поставить Arduino с маленьким дисплеем? !! Может быть позже.

А пока начинаю искать схемы блоков питания.Нашел кого-то еще, выполняющего преобразование с регулируемым напряжением и током, затем составил план по изменению схемы TL494 …
Затем я нашел старый компьютерный корпус:

добыл припасы,

Начал с очистки блока питания, зачистил провода, чтобы он работал, и… получил сюрприз: № 494. В центре блока есть микросхема DIP16 с маркировкой 2003:

Нет проблем, все просто: я найду таблицу и спроектирую новую конверсию…

Нет такой удачи.Не удалось найти в инете даташит на 2003 год. Расстроился и обратился к другому блоку питания, который у меня лежал, надеясь, что новый основан на 494. Я открыл блок, он был 494, пока все хорошо. Некоторые дымчатые следы напомнили мне, почему я его не использовал … также казалось, что я использовал его как источник компонентов, так что … я был более разочарован.

Опыт форумов

Вернулся в Интернет за помощью и нашел несколько дешевых старых блоков питания на продажу и некоторых других ребят, модифицирующих блоки питания ATX.
Сейчас покупка выглядит поражением, поэтому я решил отложить ее и поискать чью-то еще возможность преобразования на постоянный ток (в центре внимания, конечно, микросхема 2003 года).

Могущественный Интернет предоставил 2 типа решений:

“ Вы можете настроить LM317 в конфигурации с постоянным током. »- не вентилятор из-за низкой эффективности
« Я не советую возиться с этими 400-ваттными блоками питания, если вы точно не знаете, что делаете… Джон. ”- определенно не фанат, также не уверен в том, что делал…

Поблагодарив Джона за его совет, я перешел к результатам поиска, отличным от английского.

Эврика момент

И я нашел на diodnik.com статью «Сделай сам»: какой-то парень модифицировал SMPS на базе чипа 2003 года и любезно поделился подробностями.

Спасибо, парень, что забыл подписать свою работу.

Это был великий момент, еврика момент. Наконец появилась надежда, свет поднимался над горизонтом.Счастье было удвоено, когда открылась веб-страница с опцией на английском языке, на которой отображается русский текст. Это как в кино, когда все русские говорят по-английски с акцентом, только в этот раз все было наоборот.

Я переводил статью с помощью своего ~~большую часть времени~~ иногда отсталый друг: translate. google.com
Вот результат: оригинал 2003 года translated.pdf

Перевод выполнен, теперь я вернулся к своему проекту … запустил программу CAD и нарисовал схему:

После этого я заказал некоторые компоненты, затем я понял, что есть ситуация, когда что-то может пойти не так, действительно неправильно: нет нагрузки или загрузка R слишком большая.
Итак, я начал придумывать решение этой новой проблемы … Затем заказал дополнительные компоненты … Да, в это время я также задавался вопросом, действительно ли лабораторный источник питания настолько дорог, и да, я пришел к выводу, что нельзя ставить цену на удовольствие, так что фанк лабораторные принадлежности, я переделываю старый хлам.

Шаг 1

Первый шаг в моддинге – отказ от мода. Просто простой тест, чтобы увидеть, начну ли я с чего-нибудь функционального: заменить конденсаторы, которые, казалось, высохли (они выглядели на удивление хорошо по сравнению с беспорядком на плате), включили питание и…. да конечно THR задул… что за жизнь без веселья !?

При замене термистора возникли вопросы:

какой термистор был? (SCK 082) нашел что-то для его замены… вроде как
что вызывает отказ термистора? подозреваемый №1: новые колпачки – выглядят нормально; Следующие (я имею в виду, что близко) – диоды – посмотрите нормально, вытащили один, измерили нормально и… Я достаточно туп, чтобы не знать кодов диодов, и достаточно любопытен, чтобы задать вопрос Google: LH 3A05.Результат не выглядел однозначным, но я нашел некоторую информацию о том, что это диод 3A @ 50V. Я нормально отношусь к 3А, но 50В ??? !!! поэтому я вернулся и заказал новые компоненты: P600K 6A @ 800V (он не работал с тем, что на нем было установлено, поэтому я просто взял молоток побольше)

(позднее редактирование) Друг сказал мне, что у него есть блок питания ATX 2003 года, а диоды – Lh5A05… так что, возможно, в оригиналах не было 50 В. Пожалуйста, помогите, если у вас есть техническое описание…

Воткнул плату и замерил напряжение на крышках: показалось правильным. Замерил вспомогательные 5В… все хорошо.

Шаг 2

Давайте займемся модом: первая фаза – очистка платы от нежелательных компонентов. Это подразумевает огромный риск снятия полезных компонентов, но упрощает схему, освобождает место на плате для новых деталей, необходимых для дополнительной функциональности: одним из таких примеров является резистор для измерения тока, который устанавливается на радиаторе в пространстве. пары диодов TO220:

Вот чистая доска:

Шаг 3

После очистки я приступил к третьему шагу: подделке результатов.Итак, как указано в примере 78L12 + 3 руп. Снова мне было любопытно посмотреть, как выглядит сигнал… плохой. Плохой сигнал, плохие новости. Был значительный шум, ниже 13 В. Итак, быстрое решение: добавление одного диода и конденсатора.

Первый конденсатор, несколько десятков нФ, оказался слишком маленьким, когда сеть была подключена к микросхеме 2003 года, поэтому я откопал старый электролитический 4,7 мкФ… измеренный как 7,8 мкФ… хорошо, я куплю новый мультиметр позже. Теперь напряжение остается правильным, а крышка остается.

Шаг 4

Обратная связь… позвольте мне еще раз представить схему:

Я перешел на резистор 2R2 с большей мощностью (точнее, HS25), повторно использовал R40 и добавил потенциометр на 50 кОм, который пришел на замену R60. Котел был настроен на целевое значение подаваемого тока 1,7 А.

Шаг 5

Последний мод: защита от перенапряжения. Почему? Помните воображаемую ситуацию без нагрузки или R загрузка слишком большая? В этом случае выходное напряжение поднимется выше 16 В фильтрующего колпачка бывшей выходной линии 12 В.А вот выходной цоколь и диоды это нехорошо.
Согласно ST, диоды STPR1020 рассчитаны на 200 В, поэтому они остались там, и я заменил оригинальный конденсатор на 16 В на конденсатор на 35 В. Таким образом, мы защищены от максимума 25 В, которого я ожидаю от источника питания.

Защита будет использовать возможности мониторинга 2003 года. Для этого я планирую подавать часть выходного напряжения выше 12 В на вывод 6, заставляя его подниматься выше номинального значения и таким образом вызывая остановку питания.Давайте посмотрим на схему:

При равном Rs защита сработает при 2x (12 В + 0,7) = 25,5 В. Это слишком много … Кроме того, нам нужно отслеживать эквивалентное сопротивление 6 кОм делителя напряжения, используемого для имитации 5 В и 3 В 3. Для пары 1k3 и 2k2 сигнал тревоги должен звучать при выходном напряжении около 24 В. Однако значение будет немного другим из-за тока, который будет идти на входы 2003 года и допусков резисторов. Прошу прощения за то, что у меня нет изображений с этого этапа мода, я был пойман в процессе и забыл сделать снимки.

Проверка защиты

А теперь давайте проверим: мультиметр последовательно включил ампер и фиктивную нагрузку 4R7, включил питание… и все прошло нормально. Новый блок питания выдает 1,7 А.
Сработает ли защита? Проверьте это, отсоединив один из выводов мультиметра и… нет. Выходное напряжение достигает 29 В и остается на этом уровне. Что-то пошло не так … да, я пропустил внутреннюю выходную нагрузку 78L12:

А теперь как исправить !? Методом проб и ошибок. Я вынул резистор 1 кОм, заменил его потенциометром 1 кОм, который я подключал не к выходному напряжению, а к лабораторному источнику питания.Процедура выглядит следующим образом: я запускаю модифицированный источник питания с нагрузкой 4R7, затем подключаю лабораторный источник питания к входу потенциометра и повышаю напряжение до тех пор, пока не сработает защита от перенапряжения; затем измените значение банка и перезапустите процедуру.

После этого я настраивал значение потенциометра до тех пор, пока не был доволен напряжением, которое сработало срабатыванием защиты, затем я снял горшок, я измерил его значение, чтобы я мог заменить его некоторыми резисторами с фиксированным значением.

Новый модифицированный компьютерный ИИП сейчас проходит испытание на перенапряжение. Вроде все работает.

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА !!

Вот так выглядит модификация:

DIY Импульсный источник постоянного тока – конец.

Позднее редактирование: похоже, Тайвань Semi производит диоды 2A05 с номиналом 2A при 600 В. Находятся ли оба модуля 3A05 и 4A05 в сегменте 600 В?
Более позднее редактирование: также похоже, что Тайваньская компания Semi производит диоды 6A05 на 6 А при 50 В? Я сдаюсь. Если у кого-то есть таблица данных для 3A05, найденная в SMPS, поделитесь информацией.

Не совсем 101 Использование для блока питания ATX

Блок питания для ПК был стандартом для мусорных ящиков в течение последних двух десятилетий и, вероятно, будет оставаться таковым в обозримом будущем. Продукт, который часто создается по очень высоким стандартам и который прослужит годы безупречной службы, но имеет срок службы всего несколько лет, поскольку ПК, частью которого он является, устаревает. За десятилетия он превратился из оригинального ПК и AT в ATX, поставляя постоянно расширяющийся диапазон шин напряжения с возрастающими уровнями мощности. На протяжении многих лет было несколько различных редакций стандарта блоков питания ATX, но все они имеют один и тот же базовый форм-фактор.

Значит, куча расходных материалов ATX, вероятно, попадет в жизнь довольно многих читателей. Большинство из них, вероятно, будут старыми и устаревшими версиями, мало пригодными для современных материнских плат, так что вот они. Не достаточно маленький, чтобы игнорировать, но Слишком хорошо, чтобы выбросить . Мы собираемся взглянуть на них, попытаться выяснить, какие полезные части они содержат, и посмотрим, как они используются в нескольких проектах.Возможно, это послужит вдохновением, если вы один из тех читателей, у которых куча читателей ищет какую-то цель.

Что внутри коробки?

Типичная схема блока питания ATX с использованием TL494. Форум Dianyuan.com [общественное достояние], через Wikimedia Commons. Источники питания ATX следуют строго определенному стандарту, поэтому неудивительно, что многие из них имеют очень похожие схемы внутри, даже если они поступают от разных производителей. Есть множество интегральных схем, которые вы найдете в шоу, чьи спецификации часто дают вам полную схему блока питания ATX, но, поскольку их схемы часто очень похожи, мы показываем вам одну из самых распространенных.

TL494 – это импульсный контроллер источника питания, разработанный для работы в различных конфигурациях и производимый несколькими производителями полупроводников.

Основная работа импульсного блока питания довольно проста, а блоки питания ATX имеют очень мало отклонений от нормы. Есть сетевой выпрямитель и фильтр, пара высоковольтных силовых транзисторов, которые переключают результирующий постоянный ток с частотой несколько десятков кГц в трансформатор с ферритовым сердечником, выход которого выпрямляется до низкого напряжения постоянного тока.TL494 производит выборку выходного напряжения и выдает сигнал переключения ШИМ, который подается на базы или затворы силовых транзисторов через управляющий трансформатор. Также будет резервный источник питания 5 В с использованием другого небольшого трансформатора и схема «power good», чтобы сообщить материнской плате, что блок питания готов, и активировать питание на внешнем входе.

Типичный интерьер блока питания ATX

Легенда:

A: мостовой выпрямитель

B: конденсаторы входного фильтра, между B и C – радиатор для высоковольтных транзисторов

C: трансформатор, между C и D – радиатор для низковольтных выпрямителей

D: змеевик выходного фильтра

E: конденсаторы выходного фильтра

Алан Лифтинг [PD], через Wikimedia Commons.

Эти расходные материалы немного необычны для эпохи компонентов для поверхностного монтажа, поскольку большинство из них, которые вы найдете в ящике для мусора, по-прежнему имеют сквозную конструкцию. Это делает их подходящими целями для электронного мусорщика, так как детали легче извлекать в целости и сохранности. Стоит уделить время тому, чтобы взглянуть на компоненты, которые вы найдете, и предложить им несколько вариантов использования.

Детали, детали, детали

Наиболее очевидными при демонтаже одной из этих коробок являются металлический корпус, разъем IEC, выключатель питания и вентилятор.Вам не нужно объяснять, как их можно использовать повторно, если вы не возражаете против сверления стали, а корпус вашего проекта, очевидно, представляет собой блок питания для ПК, тогда это очень надежные корпуса. То же самое касается жгута проводов материнской платы и разъемов питания дисков, удобного источника соединительных проводов среднего размера.

Если вы посмотрите на компоненты на печатной плате, многие из них являются стандартными дискретными. Да, мы все когда-то убирали резистор на 10 кОм, но, если не считать нескольких высоковольтных конденсаторов в целом, это не особо повод для беспокойства.Так что же стоит поднять на этой доске?

Просто подборка магнитов и сердечников блока питания ATX.

На плате блока питания ATX в изобилии присутствует магнитное поле. Тороидальные дроссели и ферритовые катушки, используемые в фильтрах, а также в различных трансформаторах с ферритовым сердечником. Трансформаторы наматываются для определенной цели, поэтому, если у вас не хватит терпения перемотать их, они могут принести мало пользы, но дроссели имеют большее применение. Это не экзотические ВЧ-ферриты, а более утилитарные сердечники из железной пыли, хотя они все еще могут найти широкое применение там, где требуется дроссель.Я даже использовал их в качестве сердечников для коаксиальных балунов, когда их цель – просто остановить утечку радиочастотного сигнала в фидере, их плохие радиочастотные характеристики являются преимуществом. С точки зрения радиочастот также стоит отметить, что эти дроссели также являются удобным источником большого количества эмалированных медных проводов большого сечения для других ваших катушек индуктивности.

Полупроводники в блоке питания ATX включают некоторые специальные компоненты, но для них все еще есть альтернативные применения. На стороне высокого напряжения есть набор высоковольтных диодов и тех переключающих транзисторов, которые являются плодородным источником деталей, если вы собираете вместе высоковольтные инверторы. На стороне низкого напряжения отдельно от TL494 или другого чипа контроллера вы найдете некоторые высокие выпрямителей и более один регулятор трехтерминального 78XX серии, если вам повезет, а также во многих случаях регулируемой опорное напряжения на TL431. Вы также можете найти различные радиаторы, которые пригодятся в других проектах.

Используй, не ломай!

Как видите, блок питания ATX может содержать некоторые полезные компоненты. Но поскольку их почти безграничный запас, не стоит ломать один, если вам не нужны детали, так что же делать с целым?

Проект довольно симпатичного настольного блока питания, который мы рассмотрели еще в 2010 году.

Ответ довольно прост: как насчет использования его в качестве настольного источника питания? Эти источники питания не являются самыми тихими и регулируемыми в мире, но у них есть то преимущество, что они предоставляют несколько полезных шин при значительных уровнях тока. Требуется небольшая модификация, чтобы использовать его таким образом, одна из линий является линией разрешения, которая удерживается на высоком уровне. Потяните контакт 16 до низкого уровня (обычно это зеленый провод), и питание включится. На Hackaday.io есть множество проектов, показывающих, как это удалось другим, и быстрый поиск в OSH Park обнаружит ряд прорывных печатных плат, подобных этой.

Если фиксированного напряжения недостаточно, существует множество проектов настольных блоков питания ATX, подобных изображенному на фотографии, оснащенным регулируемыми регуляторами LM317 на линиях 12 В для обеспечения регулируемого выхода. Это не единственный способ, которым это может быть достигнуто, TL494 можно легко превратить в регулируемый регулятор с простой модификацией. Стандартные предупреждения и отказ от ответственности относятся к опасностям, связанным с работой с сетевым и высоковольтным оборудованием, если вы будете следовать этому маршруту.

Конечно, использование блока питания в качестве источника питания очень полезно, но вряд ли это новаторский подход, даже если иногда требуется взлом оборудования.Как насчет другого использования одного? Одна область, для которой, например, может подойти источник питания, способный производить большие токи, – это сварка. Важно отметить, что под сваркой мы не имеем в виду сварку, из которой можно делать корабли или даже автомобили, но это не единственное место, где вы найдете сварщика (этот точечный сварщик, использующий только корпус ATX поставка – прекрасный проект, но в данном контексте не считается). В прошлом году, например, мы рассмотрели источник питания ATX, используемый с графитовым электродом для сварки термопар, что обеспечило значительную экономию по сравнению с коммерческими альтернативами.И на этом возможности блоков питания ATX в металлообработке не исчерпываются, вы найдете людей, использующих их для пайки сопротивлением в сообществе производителей моделей.

Итак, у вас все еще есть эта куча металлических кирпичей под скамейкой от всех старых компьютеров, которые попадались вам на пути, но, если повезет, после прочтения этого у вас появится немного вдохновения, которое может помочь вам что-то с ними сделать. . Что бы вы ни делали, обязательно поделитесь этим с нами на Hackaday.io и не забудьте отправить нам ссылку!

Как рассчитать трансформаторы с ферритовым сердечником

Расчет ферритового трансформатора – это процесс, в котором инженеры оценивают различные характеристики обмотки и размер сердечника трансформатора, используя феррит в качестве материала сердечника. Это помогает им создать идеально оптимизированный трансформатор для конкретного приложения.

В сообщении представлено подробное объяснение того, как рассчитать и спроектировать индивидуальные трансформаторы с ферритовым сердечником. Содержимое легко понять и может быть очень удобно для инженеров, работающих в области силовой электроники и производящих инверторы SMPS.

Почему ферритовый сердечник используется в высокочастотных преобразователях

Вы, возможно, часто задавались вопросом о причине использования ферритовых сердечников во всех современных импульсных источниках питания или преобразователях SMPS.Верно, он предназначен для достижения более высокой эффективности и компактности по сравнению с источниками питания с железным сердечником, но было бы интересно узнать, как ферритовые сердечники позволяют нам достичь такой высокой степени эффективности и компактности?

Это связано с тем, что в трансформаторах с железным сердечником железный материал имеет гораздо более низкую магнитную проницаемость, чем ферритовый материал. Напротив, ферритовые сердечники обладают очень высокой магнитной проницаемостью.

Это означает, что под воздействием магнитного поля ферритовый материал может достигать очень высокой степени намагничивания, лучше, чем все другие формы магнитных материалов.

Более высокая магнитная проницаемость означает меньшее количество вихревых токов и меньшие коммутационные потери. Магнитный материал обычно имеет тенденцию генерировать вихревой ток в ответ на повышение частоты магнитного поля.

По мере увеличения частоты вихревой ток также увеличивается, вызывая нагрев материала и увеличение импеданса катушки, что приводит к дополнительным коммутационным потерям.

Ферритовые сердечники благодаря своей высокой магнитной проницаемости могут более эффективно работать на более высоких частотах благодаря меньшим вихревым токам и меньшим коммутационным потерям.

Теперь вы можете подумать, почему бы не использовать более низкую частоту, поскольку это, наоборот, помогло бы уменьшить вихревые токи? Это кажется верным, однако более низкая частота также означала бы увеличение количества витков для того же трансформатора.

Поскольку более высокие частоты допускают пропорционально меньшее количество витков, трансформатор становится меньше, легче и дешевле. Вот почему SMPS использует высокую частоту.

Топология инвертора

В инверторах с импульсным режимом обычно используются два типа топологии: двухтактная и полный мост.Двухтактный использует центральный ответвитель для первичной обмотки, в то время как полный мост состоит из одной обмотки как для первичной, так и для вторичной обмотки.

На самом деле обе топологии имеют двухтактный характер. В обоих вариантах на обмотку подается непрерывно переключаемый обратный и прямой переменный ток от полевых МОП-транзисторов, колеблющийся с заданной высокой частотой, имитируя двухтактное действие.

Единственное принципиальное различие между ними заключается в том, что первичная сторона трансформатора с центральным ответвлением имеет в 2 раза больше витков, чем у полномостового трансформатора.

Как рассчитать трансформатор инвертора с ферритовым сердечником

Расчет трансформатора с ферритовым сердечником на самом деле довольно прост, если у вас есть все указанные параметры.

Для простоты мы попытаемся решить формулу на примере настройки, скажем, для трансформатора на 250 Вт.

Источником питания будет аккумулятор на 12 В. Частота переключения трансформатора будет 50 кГц, что является типичным значением для большинства инверторов SMPS. Предположим, что на выходе будет 310 В, что обычно является пиковым значением 220 В (среднеквадратичное значение).

Здесь 310 В будет после выпрямления через мостовой выпрямитель с быстрым восстановлением и LC-фильтры. Выбираем ядро как ETD39.

Как мы все знаем, когда используется батарея 12 В, ее напряжение никогда не бывает постоянным. При полной зарядке это значение составляет около 13 В, которое продолжает падать по мере того, как нагрузка инвертора потребляет энергию, пока, наконец, батарея не разрядится до минимального предела, который обычно составляет 10,5 В. Поэтому для наших расчетов мы будем рассматривать 10,5 В в качестве значения питания для V _{дюйм (мин)}.

Первичные витки

Стандартная формула для расчета числа витков первичной обмотки приведена ниже:

Н _{(первичный)} = В _{дюйм (номинальный)} x 10 ⁸/4 x f x B _max x A _c

Здесь N _{(первичный)} относится к номерам первичных витков. Поскольку в нашем примере мы выбрали двухтактную топологию с центральным ответвлением, полученный результат будет составлять половину от общего количества необходимых витков.

Vin _(ном.) = Среднее входное напряжение. Поскольку наше среднее напряжение батареи составляет 12 В, возьмем Vin _(ном.) = 12.
f = 50 кГц или 50 000 Гц. Это предпочтительная частота переключения, выбранная нами.
B _max = максимальная плотность потока в гауссах. В этом примере мы предположим, что B _max находится в диапазоне от 1300G до 2000G. Это стандартное значение для сердечников трансформаторов на основе феррита.В этом примере давайте установим 1500G. Таким образом, мы имеем B _max = 1500. Более высокие значения B _max не рекомендуются, так как это может привести к достижению трансформатором точки насыщения. И наоборот, более низкие значения B _max могут привести к недоиспользованию активной зоны.
A _c = Эффективная площадь поперечного сечения в см ². Эту информацию можно получить из паспортов ферритовых сердечников. Вы также можете найти A _c, представленный как A _e.Для выбранного сердечника с номером ETD39 эффективная площадь поперечного сечения, указанная в листе технических данных, составляет 125 мм ². Это равно 1,25 см ². Следовательно, A _c = 1,25 для ETD39.

Приведенные выше цифры дают нам значения всех параметров, необходимых для расчета витков первичной обмотки нашего инверторного трансформатора SMPS. Следовательно, подставляя соответствующие значения в приведенную выше формулу, получаем:

N _{(первичный)} = V _{дюйм (номинальный)} x 10 ⁸/4 x f x B _макс x A _c

N _{(первичный)} = 12 x 10 ⁸/4 x 50000 x 1500 x 1. 2

N _{(первичный)} = 3,2

Поскольку 3,2 – это дробное значение, которое может быть трудно реализовать на практике, мы округлим его до трех оборотов. Однако, прежде чем окончательно определить это значение, мы должны выяснить, является ли значение B _max все еще совместимым и находится ли оно в допустимом диапазоне для этого нового округленного значения 3.

Потому что уменьшение количества витков вызовет пропорциональное увеличение B _max, поэтому становится обязательной проверить, находится ли увеличенное значение B _max в пределах допустимого диапазона для наших 3 витков первичной обмотки.

Проверка счетчика B _max путем подстановки следующих существующих значений получаем:
Vin _(nom) = 12, f = 50000, N _pri = 3, A _c = 1,25

B _макс = V _{дюйм (ном. )} x 10 ⁸/4 x f x N _{(первичный)} x A _c

B _макс = 12 x 10 ⁸/4 x 50000 x 3 x 1.25

B _max = 1600

Как видно, новое значение B _max для N _(pri) = 3 витка выглядит нормально и находится в пределах допустимого диапазона. Это также означает, что, если в любой момент вам захочется изменить количество витков N _{(первичный)}, вы должны убедиться, что оно соответствует новому значению B _max.

Напротив, можно сначала определить B _max для желаемого числа витков первичной обмотки, а затем отрегулировать число витков до этого значения, соответствующим образом изменив другие переменные в формуле.

Обороты вторичной обмотки

Теперь мы знаем, как рассчитать первичную обмотку ферритового инверторного трансформатора SMPS, пришло время взглянуть на другую сторону, то есть на вторичную обмотку трансформатора.

Поскольку пиковое значение должно быть 310 В для вторичной обмотки, мы хотели бы, чтобы значение сохранялось для всего диапазона напряжения батареи, начиная с 13 В до 10,5 В.

Без сомнения, нам придется использовать систему обратной связи для поддержания постоянный уровень выходного напряжения для противодействия низкому напряжению батареи или возрастающим колебаниям тока нагрузки.

Но для этого должен быть некоторый верхний запас или запас для облегчения этого автоматического управления. Запас +20 В выглядит достаточно хорошо, поэтому мы выбираем максимальное пиковое выходное напряжение как 310 + 20 = 330 В.

Это также означает, что трансформатор должен быть рассчитан на выход 310 В при минимальном напряжении батареи 10,5.

Для управления с обратной связью мы обычно используем саморегулирующуюся схему ШИМ, которая увеличивает ширину импульса при низком заряде батареи или высокой нагрузке и пропорционально сужает ее при отсутствии нагрузки или при оптимальном состоянии батареи.

Это означает, что при низком уровне заряда батареи ШИМ должен автоматически настраиваться на максимальный рабочий цикл для поддержания предусмотренного выхода 310 В. Можно предположить, что этот максимальный ШИМ составляет 98% от общего рабочего цикла.

Зазор 2% оставлен на мертвое время. Мертвое время – это нулевой интервал напряжения между каждой частотой полупериода, в течение которого полевые МОП-транзисторы или определенные силовые устройства остаются полностью отключенными. Это гарантирует гарантированную безопасность и предотвращает прострождение полевых МОП-транзисторов в переходные периоды двухтактных циклов.

Следовательно, входное питание будет минимальным, когда напряжение батареи достигнет минимального уровня, то есть, когда В _в = В _{в (мин)} = 10,5 В. Это приведет к тому, что рабочий цикл будет максимум 98%.

Приведенные выше данные можно использовать для расчета среднего напряжения (среднеквадратичное значение постоянного тока), необходимого для того, чтобы первичная сторона трансформатора генерировала 310 В на вторичной, при минимальном уровне заряда батареи 10,5 В. Для этого мы умножаем 98% на 10,5. , как показано ниже:

0.98 x 10,5 В = 10,29 В, это номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора.

Теперь мы знаем максимальное вторичное напряжение, которое составляет 330 В, и мы также знаем первичное напряжение, которое составляет 10,29 В. Это позволяет нам получить соотношение двух сторон как: 330: 10,29 = 32,1.

Так как соотношение номинальных напряжений равно 32,1, передаточное число также должно быть в том же формате.

Значение, x: 3 = 32,1, где x = вторичные витки, 3 = первичные витки.

Решив это, мы можем быстро получить вторичное количество витков

Следовательно, вторичные витки = 96.3.

Рисунок 96.3 – это количество витков вторичной обмотки, которое нам нужно для предлагаемого ферритового инверторного трансформатора, который мы проектируем. Как указывалось ранее, поскольку дробные значения трудно реализовать на практике, мы округляем его до 96 оборотов.

На этом наши расчеты завершены, и я надеюсь, что все читатели, должно быть, поняли, как просто рассчитать ферритовый трансформатор для конкретной схемы инвертора SMPS.

Расчет вспомогательной обмотки

Вспомогательная обмотка – это дополнительная обмотка, которая может потребоваться пользователю для некоторой внешней реализации.

Допустим, помимо 330 В на вторичной обмотке, вам нужна еще одна обмотка для получения 33 В для светодиодной лампы. Сначала мы рассчитаем соотношение витков вторичной обмотки : вспомогательное относительно номинала вторичной обмотки 310 В. Формула:

N _A = V _sec / (V _aux + V _d)

N _A = вторичный: вспомогательный коэффициент, В _сек = вторичное регулируемое выпрямленное напряжение, В _aux = вспомогательное напряжение, В _d = значение прямого падения диода для выпрямительного диода.Поскольку нам нужен высокоскоростной диод, мы будем использовать выпрямитель Шоттки с V _d = 0,5 В

Решение дает нам:

N _A = 310 / (33 + 0,5) = 9,25, давайте округлим его. выкл на 9.

Теперь давайте вычислим количество витков, необходимых для вспомогательной обмотки, мы получим это, применив формулу:

N _aux = N _sec / N _A

Где N _aux = вспомогательные витки, N _сек = вторичные витки, N _A = вспомогательное передаточное число.

Из наших предыдущих результатов мы имеем N _сек = 96 и N _A = 9, подставив их в приведенную выше формулу, мы получим:

N _aux = 96/9 = 10,66, округление дает нам 11 ходов. Таким образом, для получения 33 В нам потребуется 11 витков на вторичной стороне.

Таким образом, вы можете выбрать размер вспомогательной обмотки по своему усмотрению.

Заключение

В этом посте мы узнали, как рассчитать и спроектировать инверторные трансформаторы на основе ферритового сердечника, выполнив следующие шаги:

Расчет первичных витков
Расчет вторичных витков
Определить и подтвердить B _max
Определите максимальное вторичное напряжение для ШИМ-управления с обратной связью
Найдите передаточное отношение первичной вторичной обмотки
Рассчитайте количество витков вторичной обмотки
Рассчитайте количество витков вспомогательной обмотки

Используя вышеупомянутые формулы и расчеты, заинтересованный пользователь может легко спроектировать индивидуальный Инвертор на основе ферритового сердечника для применения в импульсных источниках питания.

Для вопросов и сомнений, пожалуйста, используйте поле для комментариев ниже, я постараюсь решить не раньше

Более подробную информацию можно найти по этой ссылке:

Как рассчитать импульсные источники питания

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Что такое трансформатор постоянного напряжения

Превосходная защита от скачков напряжения и электрического шума:

Самая лучшая защита мощности обеспечивается трансформатором особого типа, известным как трансформатор постоянного напряжения ( Вариатор). Обеспечивая непревзойденную надежность и характеристики кондиционирования, пики и электрические шумы нейтрализуются с затуханием до 75 дБ.

Кроме того, входная (или первичная) и выходная (или вторичная) обмотки трансформатора физически разделены. Это разделение, известное как гальваническая развязка, гарантирует отсутствие прямого соединения между источником питания и нагрузкой.

А Таким образом, вариатор обеспечивает непроницаемый барьер для скачков и высокочастотных электрических шумов. Этот барьер также работает в обратном режиме, чтобы «шумная» нагрузка не загрязняла саму сеть.

Как это работает?

более детально ”

Несмотря на простую концепцию, Вариатор очень сложно объяснить, поэтому некоторые эксперты по электронике называют его волшебством.Фактически цель состоит в том, чтобы поддерживать насыщение железного сердечника вторичной обмотки, что поддерживает постоянное напряжение на выходной обмотке.

Первичная обмотка должна быть ненасыщенной, чтобы предотвратить недопустимо высокие потери.

Этот эффект достигается двумя способами.

Во-первых, две магнитные цепи разделены, но связаны между собой, что позволяет передавать энергию от первичного к вторичному.

Во-вторых, вторичная цепь имеет преднамеренно введенную индуктивность и подключена к резонирующему конденсатору.Этот LC-контур настроен так, чтобы резонировать на желаемой частоте трансформатора.

В результате вторичная часть трансформатора работает в режиме насыщения, а выходное напряжение остается постоянным.

Превосходная защита от провисания, перенапряжения и сбоев:

Падения и скачки напряжения в сети автоматически корректируются Вариатор.

При столкновении с экстремальным скачком напряжения, таким как локальный удар молнии, стабилизатор питания будет обеспечивать низкое сопротивление сети для защиты как самого себя, так и любых подключенных нагрузок.

Автоматическая генерация синусоидальной волны:

, использующий технологию феррорезонансного трансформатора, означает, что каждый стабилизатор мощности всегда будет генерировать чистую стабильную синусоидальную волну даже при питании от загрязненной сети или источника прямоугольной формы.

A = ВХОД

B = ВЫХОД

НЕТ движущихся частей, НЕТ электроники ТОЛЬКО магнитное волшебство

Драйвер Perfect Switched Mode Power Supply (SMPS):

Технология феррорезонансного трансформатора обеспечивает подъем плеча формы волны – CVT – самый удобный способ управлять импульсным блоком питания.Уменьшение скачков напряжения на входе продлевает срок службы и удлиняется время проводимости. В дополнение Вариатор CVT обеспечивает гармоническую буферизацию и улучшенную защиту емкостного конденсатора от неизбежных микроперерывов питания, которые возникают при защитном переключении сети.

Трансформаторы постоянного напряжения не заботятся об окружающей среде

В отличие от некоторых чувствительных электронных стабилизаторов a Вариатор работает в очень большой диапазон условий. Стандартные агрегаты могут работать при постоянной температуре 40 ° C, при этом 50 ° C не проблема в течение коротких периодов времени, поочередно специальная конструкция может выдерживать температуру 70 ° C.Бесступенчатые трансмиссии будут работать при температуре минус 40 ° C, хотя выделяемое при их работе тепло означает, что трансформатор скоро станет теплым на ощупь.

Защита от перегрузки

CVT разработан для обеспечения перегрузки в 150%, при перегрузке около 200% форма выходного сигнала сжимается почти до 0 В, БЕЗ ВРЕДА CVT, прямое короткое замыкание в течение длительного времени не является проблемой для CVT, как только короткое замыкание будет удалено, он продолжит подавать полезную мощность.

Изображение удержания осциллографа

Нечто напрасное: пока присутствует не менее 30% от нормального напряжения питания, правильно выбранный CVT может обеспечить достаточную мощность для вашей критической нагрузки.

сквозное изображение

Подавление синфазного шума

Серийное ослабление шума в моде

Постановление

Выход в пределах 5% от нуля до полной нагрузки

Превосходное регулирование выходной мощности при низких нагрузках или высоких входных напряжениях

Выходная мощность остается в пределах 5% от нуля до полной нагрузки, если требуется более жесткое регулирование, можно найти компромисс.При нагрузке 50% регулировка составляет около 3%. Между нулевой и легкой нагрузкой (3%) наблюдается наибольшее падение мощности, поэтому постоянная небольшая нагрузка еще больше улучшает регулирование. Событие полной или нулевой нагрузки может вызвать кратковременное изменение на 8%, но Вариатор оседает за пару циклов.

Стабилизация

Выходной сигнал остается в пределах 3% при размахе входа 15% при половинной нагрузке. Выходной сигнал 3% может быть достигнут при размахе входа примерно 30%

Выход в пределах 3% для номинального входа +/- 15% Еще более широкие колебания входного сигнала при нагрузках ниже номинальных

Регламент вне спецификации

Комбинированная стабильность и регулировка составляет 8%, опять же, улучшения могут быть достигнуты за счет уменьшения нагрузки.Выход в пределах 8% для нулевой и полной нагрузки и номинального входа +/- 20%

Коэффициент мощности

Все блоки имеют коэффициент мощности источника питания, который зависит от выходной нагрузки.

CVT будет управлять широким диапазоном нагрузок с коэффициентом мощности (+/- 0,75)

Будут обнаружены небольшие изменения выходного напряжения по сравнению с настройкой с резистивной нагрузкой.

Выход изменяется с частотой входа

Изменение частоты на 1% дает 1. 5% изменение выходного напряжения

Фазовый сдвиг

Имеется небольшой сдвиг фазы по Вариатор с изменением нагрузки

Выходной синусоидальный сигнал с любого входа, включая прямоугольный.

Вот фактические формы сигналов осциллографа, показывающие чудо регенерации синусоидальной волны, выполняемое вариатором. Это приложение показывает входной прямоугольный сигнал с большим содержанием гармоник (THD около 30%) и несколькими пиками и другими проблемами.Форма выходного сигнала – идеальная синусоида. Поскольку резонансный контур вариатора регенерирует форму волны, все входные сигналы могут поглощаться и выводиться как идеальная синусоида.

Вход

Выход

Крупный план осциллограммы

Трансформатор постоянного напряжения (CVT) как это работает?

Введение

Стабилизация переменного тока может быть достигнута с помощью простого магнитного устройства, не имеющего движущихся частей.

Это процесс получения постоянного переменного напряжения из переменного напряжения переменного тока с использованием насыщаемых реакторов. Последний может быть включен в специальный трансформатор магнитного насыщения, создаваемый в части магнитопровода.

Расположение обмоток и конструкция одного такого трансформатора постоянного напряжения показаны на схеме:

Сердечник представляет собой трехлепестковую оболочку с магнитным трактом утечки, разделяющим пространство обмотки.В пространстве верхней обмотки находится первичная и компенсирующая обмотки, а в пространстве нижней обмотки находится вторичная обмотка, к которой подключен конденсатор. Увеличивающееся напряжение, приложенное к первичной обмотке, вызывает увеличение магнитного потока в основной магнитной цепи, а вторичное напряжение увеличивается пропорционально этому напряжению. Увеличение магнитного потока приводит к увеличению реактивного сопротивления утечки вторичной обмотки, и это приближается к значению, которое резонирует с конденсатором, подключенным к ней. Когда достигается состояние резонанса, вторичный ток быстро растет, насыщая нижние части магнитной цепи. Поток, создаваемый первичной обмоткой, отклоняется через магнитный шунт, и дальнейшее увеличение первичного напряжения вызывает небольшое изменение вторичной ЭДС. Он увеличивается очень медленно, и это компенсируется ЭДС, индуцированной в компенсирующей обмотке на верхней части сердечника, которая последовательно подключена против вторичной обмотки.

Таким образом, как только вторичная обмотка приведена в резонанс, выходное напряжение вторичной и компенсационной обмоток остается постоянным, и именно в этих условиях используется трансформатор.

Преимущество этой формы стабилизации заключается в том, что она может применяться к источникам питания нагревателя в дополнение к любым источникам HT, полученным из него. Однако из-за несинусоидальной формы сигнала показания, снятые с помощью обычных счетчиков выпрямительного типа, могут быть ошибочными.

Компенсирующая обмотка создает небольшое напряжение, которое используется для «понижения» выходного напряжения.

Для получения синусоидальной формы сигнала добавляется дополнительная обмотка, соединенная через магнитный зазор.Эта дополнительная «нейтрализующая» обмотка может быть устроена так, чтобы обеспечивать подходящее количество 3-й и 5-й гармоник, которые при суммировании с выходной «прямоугольной» волной, приведенной выше, приводят к синусоиде.

Также показана эквивалентная схема первого члена:

Трансформатор постоянного напряжения (CVT) обеспечивает молниезащиту

Введение

При ударе молнии рассеивается огромное количество энергии. Если удар каким-либо образом будет прямым или близким к прямому, то большинство пораженных веществ будет испаряться локально.Системы распределения электроэнергии имеют специальные изолирующие устройства для ограничения воздействия ударов молнии на воздушные провода. Однако воздушные линии могут улавливать серьезные переходные процессы, которые приведут к выходу из строя чувствительной электроники, если «шип» полностью попадет в оборудование.

Молния

Типичный удар молнии дает форму волны с передним фронтом около 1,2 мкСм, а после 50 мкСм напряжение упадет до половины своего пикового значения. Доступно специальное испытательное оборудование, которое генерирует форму волны 8/20 мкСм, которая представляет эффект молнии, если напряжение составляет 6 кВ и импеданс источника менее 2 Ом.Еще один популярный тест основан на форме 10/350, которая используется в телекоммуникационных приложениях.

Обычно не принято во внимание, что офисная и домашняя распределительная электропроводка обычно “вспыхивает” при напряжении около 6 кВ, что ограничивает ожидаемое напряжение от местных ударов молнии.

Типичный “удар” может иметь около 200 000 ампер, которые при приложении к заземленному проводнику вызовут огромное повышение местного потенциала земли. Этот эффект может привести к переносу довольно большого количества энергии по местной заземляющей проводке.Этой проблеме нужно уделить особое внимание. Видеть Проводка ИКТ и соображения.

Пуленепробиваемая

Аванс Бесступенчатые трансмиссии, специально разработанные для защиты компьютеров, обеспечивают один из наиболее эффективных барьеров от поражения молнией. В CVT имеет магнитную цепь, сопротивление которой при подаче высокого напряжения становится очень низким.

Если устройство правильно установлено с предохранителем или автоматическим выключателем, то CVT сработает предохранитель / прерыватель до того, как повреждающая энергия попадет на защищаемое электронное оборудование.

Это означает, что компьютер или другое оборудование может быть случайно выключено, но оно будет защищено от образовавшейся в результате удара молнии энергии. Такие всплески энергии относительно обычны.

Единственное, что требуется от пользователя, – это заменить предохранитель или сбросить автоматический выключатель и продолжить использование оборудования.

Если удар имеет достаточную мощность, чтобы повредить входящую распределительную проводку из-за прямого удара, может произойти что угодно.

12 шагов для проектирования трансформаторов SMPS: Группа Талема

Разработка магнитных компонентов для SMPS может быть сложной задачей из-за растущих требований к современной электронике. Выполнение этих 12 шагов может помочь инженерам справиться с трудностями и обеспечить успешный проект.

Для проектирования магнитных компонентов ИИП необходимы следующие параметры:

Диапазон входного напряжения
Выходное напряжение
Выходная мощность или выходной ток
Частота переключения
Рабочий режим
Максимальный рабочий цикл IC
Требования безопасности
Температура окружающей среды
Требования к размерам

Шаг 1: Выбор ядра

Сделайте предварительный выбор ядра, исходя из требований к питанию приложения, топологии коммутации и частоты.Ферритовые сердечники – лучший выбор для высокочастотных приложений. Для работы на частотах ниже 500 кГц большинство разработчиков будут использовать материал сердечника с проницаемостью от 2000 до 2500. Проницаемость значительно изменяется с повышением температуры и рабочей плотностью потока. В общем, это не повлияет на работу преобразователя, если сердечник не близок к насыщению, поскольку индуктивность (которая управляет режимом работы) в первую очередь определяется воздушным зазором. Однако повышение температуры и рабочая плотность потока будут влиять на потери в сердечнике, и это необходимо учитывать для обеспечения надежной работы.

Форма сердечника

Форма сердечника и конфигурация окна важны для конструкции высокочастотного трансформатора, чтобы минимизировать потери. Область окна намотки должна быть как можно шире, чтобы максимально увеличить ширину намотки и минимизировать количество слоев. Это минимизирует сопротивление обмотки переменного тока.

Сердечники EFD и EPC используются, когда требуется низкий профиль.
EE и EF – хороший выбор и обычно используются как с вертикальными, так и с горизонтальными шпульками (вертикальные шпульки хороши, когда место для установки ограничено).
Сердечники ETD и EER обычно больше, но имеют большую площадь обмотки, что делает их особенно хорошими для конструкций с более высокой мощностью и схемами с несколькими выходами.
Ядра PQ дороже, но занимают немного меньше места на печатной плате и требуют меньше витков, чем ядра E.
Для трансформатора с запасом намотки потребуется больший размер сердечника, чем для трансформатора с тройной изоляцией, чтобы оставить место для полей.

Размер сердечника

Есть много переменных, участвующих в оценке подходящего размера керна.

Один из способов выбрать подходящий сердечник – это обратиться к руководству по выбору сердечника производителя.
Произведение площади сердечника ( W, _a A _c ), полученное путем умножения площади поперечного сечения сердечника на площадь окна, доступного для намотки, широко используется для первоначальной оценки размера сердечника для данного приложения.
Возможности обработки мощности ядра не масштабируются линейно с произведением площади или объемом ядра. Трансформатор большего размера должен работать с более низкой удельной мощностью, потому что площадь поверхности, рассеивающая тепло, не увеличивается пропорционально объему, производящему тепло.

В таблице ниже представлен обзор типов сердечников в зависимости от пропускной способности мощности:

EI60, EE50, EE60, EER49

Уровень выходной мощности (Вт)	Рекомендуемые типы сердечников
0–10	EFD15, EF16, EE19, EFD20, EFD25
10–20	EE19, EFD20, EF20, EI22, EFD25
20–30	EI25, EFD25, EFD30, ETD29, EER28 (L)
30–50	EI28, EER28 (L), ETD29, EFD30, EER35
–70	EER28L, ETD34, EER35, ETD39
70–100	ETD34, EER35, ETD39, EER40
100–150	EI50, EE40, EER42
150–200
200–500	ETD44, ETD49, E55
> 500	ETD59, E65, E70, E80

W _a A _c Соотношение / выходная мощность получается по формуле:

K _f = форм-фактор; для прямоугольной формы K _f = 4
K _u = коэффициент использования окна
J = плотность тока
B _max = рабочая плотность потока
F = частота переключения
P _o = выходная мощность

Шаг 2: значение произведения вольт-времени (V-µSec)

Определите значение V-T на основе максимально допустимого рабочего цикла и частоты

Шаг 3: Первичные витки

Определите минимальное количество витков первичной обмотки, необходимое для поддержки наихудшего значения V-T .

Примечание: B <0,3 Тл для феррита

Шаг 4: Передаточное число

Расчет отношения витков вторичной / первичной обмоток

Примечание: падение диода В _d = 0,5-1 В

Шаг 5: Вторичные витки

Выберите точное количество витков первичной и вторичной обмоток для использования на основе N _p и N _s / N _p .

Шаг 6: Первичная индуктивность

Рассчитайте требуемую индуктивность первичной обмотки:

В таблице ниже приведены типичные значения КПД:

Топология	Диапазон эффективности (η)
Обратный ход	> 70%
Вперед	> 85%
Push-Pull	> 90%
Полумост	> 90%
Полный мост	> 90%

Шаг 7: Воздушный зазор

Трансформатор наименьшего размера и самой низкой стоимости достигается за счет полного использования сердечника.В конкретном приложении оптимальное использование сердечника связано с определенной оптимальной длиной зазора сердечника.

Зазор сердечника определяется количеством витков первичной обмотки и характеристиками индуктивности. Разработчик проверит, достаточно ли зазора для предотвращения насыщения сердечника.

Примечание. Для топологий двухтактного, прямого, полумостового и полного мостового преобразователя воздушный зазор обычно не требуется, так как это фактически действие трансформатора.

Шаг 8: Размер провода

После определения всех витков обмотки необходимо правильно выбрать размер провода, чтобы минимизировать потери проводимости обмотки и индуктивность рассеяния.Потери в обмотке зависят от действующего значения тока, длины и ширины провода, а также от конструкции трансформатора.

Размер провода можно определить по среднеквадратичному току обмотки.
Потери в обмотке зависят от величины сопротивления провода.
Сопротивление складывается из сопротивления постоянному току и сопротивления переменному току. На низких частотах R _DC >> R _AC, R _AC можно эффективно игнорировать.
На высоких частотах может потребоваться использовать многожильный / литцовый провод или фольгу, чтобы минимизировать сопротивление переменному току.
Из-за скин-эффекта и эффекта близости проводника диаметр провода / жилы должен быть меньше 2 * Δ _d ( Δ _d = глубина скин-эффекта)
Принять плотность тока обычно составляет 3–6 А / мм ² .

Шаг 9: Коэффициент заполнения

Коэффициент заполнения означает площадь намотки на всю площадь окна сердечника (должно быть <1). Для первоначальных проектов рекомендуется использовать коэффициент заполнения не более 50%.Для трансформаторов с высокой удельной мощностью и несколькими выходами этот коэффициент, возможно, потребуется дополнительно уменьшить.

После определения размеров проводов необходимо проверить, может ли площадь окна с выбранным сердечником вместить рассчитанные обмотки. Площадь окна, требуемая для каждой обмотки, должна быть рассчитана соответственно и сложена вместе, также следует учитывать площадь межобмоточной изоляции, бобину и промежутки между витками.
Исходя из этих соображений, общая требуемая площадь окна затем сравнивается с доступной площадью окна выбранного ядра. Если требуемая площадь окна больше, чем выбранная, необходимо либо уменьшить размер провода, либо выбрать жилу большего размера. Конечно, уменьшение диаметра провода увеличивает потери в меди в трансформаторе.

Шаг 10: потеря сердечника

В трансформаторе потери в сердечнике зависят от напряжения, приложенного к первичной обмотке.В катушке индуктивности это функция переменного тока, подаваемого через катушку индуктивности. В любом случае для оценки потерь в сердечнике необходимо определить уровень рабочей плотности потока. Зная частоту и уровень B, потери в сердечнике можно оценить по кривым потерь материала в сердечнике.

Шаг 11: потеря меди

В трансформаторе потери в меди зависят от сопротивлений переменного и постоянного тока.

Шаг 12: Повышение температуры

Повышение температуры важно для общей надежности цепи.Пребывание ниже заданной температуры гарантирует, что изоляция проводов находится в рабочем состоянии, что близлежащие активные компоненты не выходят за пределы своей номинальной температуры и что общие температурные требования соблюдены. Может произойти тепловой разгон, в результате чего сердечник нагреется до температуры Кюри, что приведет к потере всех магнитных свойств и катастрофическому отказу. Общие потери измеряются в ваттах, а площадь поверхности – в см ².

Конструкция трансформатора

Конструкция трансформатора сильно влияет на индуктивность рассеяния первичной обмотки.Индуктивность утечки приводит к скачку напряжения при выключении полупроводникового переключателя, поэтому минимизация индуктивности рассеяния приведет к более низкому скачку напряжения и снижению или даже отсутствию потребности в демпфирующей цепи на первичной обмотке.

Для минимизации индуктивности рассеяния используются следующие методы:

Обмотки трансформатора всегда должны быть концентрическими, то есть друг над другом, чтобы обеспечить максимальное сцепление, по этой причине не следует использовать разделенные и многосекционные катушки.
Использование разделенной первичной обмотки, когда первый слой обмотки является самой внутренней обмоткой, а второй слой наматывается снаружи.
В трансформаторе с несколькими выходами вторичная обмотка с наивысшей выходной мощностью должна располагаться ближе всего к первичной для наилучшего соединения и наименьшей утечки.
Вторичные обмотки, состоящие всего из нескольких витков, должны быть расположены по ширине окна бобины, а не группироваться вместе, чтобы максимизировать связь с первичной обмоткой.Использование нескольких параллельных жил провода является дополнительным методом увеличения коэффициента заполнения и соединения обмотки с помощью нескольких витков
Чтобы минимизировать индуктивность рассеяния и при этом соответствовать требованиям изоляции, при проектировании обмоток используйте провода с тройной изоляцией и минимальное количество слоев ленты.

Конструкция с намоткой по краю или конструкция с тройной изоляцией используется для соответствия международным стандартам безопасности.

Экранирование трансформатора: Использование магнитной ленты (медного экрана) вокруг всего трансформатора обеспечит защиту от излучения по окружности для вихревых токов в трансформаторе.Этот экран представляет собой просто заземленную петлю из медной фольги вокруг всей сборки. Использование этого метода требует тщательного рассмотрения требований к изоляции, а также вопросов утечки и зазоров.

Вакуумная пропитка: Высокопроизводительные приложения, такие как военные, аэрокосмические, медицинские и высоковольтные, часто требуют дополнительного уровня защиты и изоляции. Вакуумная пропитка эпоксидными смолами и / или лаками может обеспечить такой высокий уровень производительности и долговечности.

См. Другие сообщения блога из категории «Переключенный режим»

Бхувана Мадхайян – инженер по дизайну и разработке в Talema India.