Расчет трансформатора для мостовой схем

Как следует мотать первичную обмотку трансформатора?

Рис. 2 а) б) в) г) д)

Если используются кольца 2000НМ отечественного производителя, то для начала — посредством наждачной бумаги скругляем наружные острые грани до состояния, приведённого на Рис.2 а).

Далее на кольцо следует намотать термостойкую изоляционную прокладку (Рис.2 б). В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, или сантехническую фторопластовую ленту.

Для буржуйских колец фирмы EPCOS первые два пункта практической ценности не имеют.

Настало время намотать однослойную обмотку «виток к витку» (Рис.2 в). Обмотка должна быть равномерно распределена по периметру магнитопровода — это важно!

Если в закромах радиолюбительского хозяйства не завалялся обмоточный провод необходимого диаметра, то обмотку можно намотать сразу в два, или несколько проводов меньшего диаметра (Рис.2 г). Не забываем, что зависимость тока от диаметра квадратичная и если, к примеру, нам надо заменить провод диаметром 1мм, то это будет не два провода по 0,5мм, а четыре (или два провода по 0,7мм).

Ну и для завершения первичного процесса поверх первичной обмотки трансформатора наматываем межобмоточную прокладку — пару слоёв лакоткани или другой изолирующей ленты (Рис.2 д).

А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения.
Казалось бы, расчёты количества витков вторичной обмотки импульсного трансформатора настолько банальны и очевидны, что, как говаривал товарищ Мамин-Сибиряк — «яйца выеденного не стоят».
Да только вот опять — не складываются куличики в пирамидку, потому как далеко не каждый источник информации радует ожидаемым результатом. Поэтому для начала приведём формулу зависимости выходного напряжения от соотношения количества витков обмоток:
W1 (Uвх — Uдм1)/2 — Uнас ,
W2 (Uвых+Uдм2)
где Uвх — значение выпрямленного напряжения сети, равное 1,41×220≈310В,
Uдм1 — падение напряжения на входном диодном мосте ≈ 1В,
Uдм2 — падение напряжения на выходном диодном мосте ≈ 1В,
Uнас — напряжение насыщения на ключевом транзисторе ≈ 1,6В.
Подставив значения, получаем конечную формулу W2 = W1×(Uвых+1)/153.
Это формула верна для случаев, когда мы хотим получить расчётное значение выходного напряжения на холостом ходу.
Если же данный параметр нас интересует при максимальном токе нагрузки, то практика показывает, что количество витков вторичной обмотки следует увеличить на 10%.

Теперь, что касается диаметра провода вторичной обмотки трансформатора. Диаметр этот достаточно просто вычисляется по формуле:
D = 1,13×√ I / J ,
где I — ток обмотки, а J — параметр плотности тока, напрямую зависящий от мощности трансформатора и принимающий для кольцевых сердечников значения:
≈4,5 для мощностей до 50Вт; ≈4 для 50-150Вт; ≈3,25 для 150-300Вт и ≈2,75 для 300-1000Вт.

И в завершении приведу незамысловатый калькулятор для расчёта параметров вторичной обмотки импульсного трансформатора.

Точно так же, как и в случае с первичной обмоткой — вторичная должна быть как можно более равномерно распределена по периметру магнитопровода.

Количество вторичных обмоток ограничено только размерами магнитопровода. При этом суммарная величина снимаемых с обмоток мощностей не должна превышать расчётную мощность трансформатора.

При необходимости поиметь двуполярный источник питания, обе обмотки следует мотать одновременно, затем присовокупить начало одной обмотки к концу другой, а уже потом направить это соединение, в зависимости от личных пристрастий — к земле, средней точке, общей шине, корпусу, или совсем на худой конец — к GND-у.

Ну что ж, с трансформатором определились, пора озадачиться полным джентльменским набором настоящего мужчины — плавками с меховым гульфиком, а главное, непосредственно импульсным блоком питания, оснащённым такими значимыми прибамбасами, как устройства мягкого пуска и защиты от токовых перегрузок и КЗ.
Всё это хозяйство подробно опишем на странице Ссылка на страницу.

Источник

Мостовой импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, источник питания. Преимущества, недостатки, применение. Принцип работы. Примеры схем. Расчет

Как работает мостовой стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание принципа действия моста. Пошаговая инструкция по разработке и расчету (10+)

Мостовой импульсный преобразователь напряжения. Схемы. Расчет

Одним из вариантов развития идеи прямоходового преобразователя с исключением излишних скачков напряжения на силовых элементах, описанной здесь является мостовая схема.

У мостовой схемы есть одно преимущество, нехарактерное больше ни для одной топологии. В ней в некоторые моменты времени первичная обмотка трансформатора замкнута накоротко. Это позволяет сбрасывать накопленную в ней энергию в цепи питания не в момент запирания ключа, а подождать до момента перед самым открытием другого плеча. Это позволяет серьезно сократить потери на переключение, так как в момент отпирания через диод, шунтирующий силовой ключ, идет обратный ток, то есть напряжение на ключе близко к нулю.

Вашему вниманию подборки материалов:

Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Контуром S1 показано направление тока при открытом левом верхнем и правом нижнем ключах. После закрытия верхнего левого ключа, ток протекает по контуру S3, так как правый нижний ключ остается открытым (так его коммутирует контроллер). При этом напряжение на первичной обмотке практически равно нулю, она замкнута накоротко. Сброса накопленной энергии не происходит. Перед открытием правого верхнего ключа контроллер сначала закрывает правый нижний и ждет некоторое время. В это время ток идет по траектории S1, тем самым обеспечивая отпирание верхнего правого ключа при нулевом напряжении на нем.

В схеме исключено возникновение на силовых ключах напряжения больше питающего, так как обратные диоды немедленно отведут такое напряжение в цепи питания.

Коммутационные потери в этой схеме много меньше, чем в пушпульной. Зато потери в открытом состоянии ключей вдвое больше, так как ток протекает не через один, а сразу через два ключа, нагревая их оба.

Типичная схема мостового преобразователя

В этой схеме для контроля и ограничения тока применяется трансформатор тока. Это оправдано для мощных преобразователей. Обычно по мостовой схеме строятся именно мощные преобразователи, так что в основном используются токовые трансформаторы. Но если Вы захотите спроектировать относительно маломощный мостовой источник питания, то можно для контроля тока применить считывающий резистор. Тогда нужно соединить нижние ключи, подключить резистор и обратные диоды так, как это показано в пушпульной схеме. Дальше в форме расчета мы посчитаем сопротивление и мощность этого резистора (R7).

Схема может строиться на основе ШИМ — контроллера 1156ЕУ2 (D1). Кроме него в схеме применяются два драйвера полумоста (D3, D4), например, IR2184. Именно эти драйверы обеспечивают правильное (описанное выше) переключение транзисторов. Эти драйвера предназначены только для работы с полевыми транзисторами, так что биполярные транзисторы в этой схеме применяться не могут.

Применение

Мостовая схема лучше всего подходит для мощных источников питания с высоковольтным входом. На такой схеме строятся, например, большинство импульсных сварочных аппаратов.

У схемы два основных недостатка. Во-первых, высокие потери на проводимость при больших входных токах. Во-вторых, сложность, большое количество компонентов, а значит высокая стоимость.

Номиналы следующих элементов выбираются согласно рекомендациям производителя IR2184.

Резисторы R21, R22, R23, R24 20 Ом.

Конденсаторы C10, C11 1 мкФ, рассчитанные на напряжение питания драйверов.

Расчет

В целом расчет аналогичен расчету для пушпульной схемы. Так что я приведу только те формулы, которые отличаются.

Как и для пушпульной схемы, мы рекомендуем выбирать максимальный коэффициент заполнения около 80%

При расчете трансформатора формулы такие же, как в пушпульной схеме с учетом того, что в мостовой схеме одна первичная обмотка. Количество витков в ней равно количеству витков в одной из половинок пушпульного трансформатора, а толщина провода вдвое больше, так как средний ток через нее вдвое больше.

Силовые транзисторы

[Максимальное напряжение коллектор — эмиттер VT2, VT9, VT11, VT12, В] = [Максимальное входное напряжение, В]

Коррекция асимметрии

Для того, чтобы исключить одностороннее намагничивание сердечника трансформатора иногда включают последовательно с первичной обмоткой конденсатор. Это гарантирует отсутствие одностороннего намагничивания. Но с другой стороны конденсатор снижает максимальную мощность преобразователя. Для мощных схем потребуется конденсатор большой емкости, рассчитанный на большой ток. Другим решением является применение в сердечнике трансформатора небольшого зазора (0.025 — 0.05 мм). Такой зазор гарантирует саморазмагничивание.

[Емкость последовательного конденсатора, Ф] = 5 * [Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] * [Коэффициент трансформации] * [Максимальный коэффициент заполнения] / ([Минимальное входное напряжение, В] * [Частота работы контроллера D1, Гц])

Такой выбор емкости обеспечит изменение напряжения на нем в пределах 10% от минимального входного.

Конденсатор лучше выбирать рассчитанный на максимальное входное напряжение. Это обеспечит надежный запас.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Прямоходовый однотактный импульсный преобразователь напряжения, источн.
Как сконструировать прямоходовый импульсный преобразователь. В каких ситуациях о.

Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус.
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за.

Обратноходовый импульсный преобразователь напряжения, источник питания.
Как работает обратноходовый стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описани.

Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму.
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи.

Прямоходовый импульсный преобразователь напряжения. Выбор ключа — бипо.
Как сконструировать прямоходовый импульсный источник питания. Как выбрать мощные.

Понижающий импульсный источник питания. Обратная связь по напряжению. .
Шаг 4. Метод расчета цепей компенсации усилителя ошибки. Как применять полевые т.

Источник

Вам также может понравиться

Вес блока цилиндров ВАЗ 2110 8 клапанов: таблица и характеристики

Вес блока цилиндров ваз 2110 8 клапанов ВАЗ 2110 —

072

Головка цилиндра двигателя ВАЗ 2112 16 клапанов: особенности, ремонт и замена

Головка цилиндра двигатель ваз 2112 16 клапанов Головка

047

Иж Планета 5: характеристики диаметра цилиндра и хода поршня — подробный обзор

Иж планета 5 диаметр цилиндра ход поршня Иж Планета

051

Цилиндр экоролл 100 фольга: размеры 27х30 — купить по выгодной цене в интернет-магазине!

Цилиндр экоролл 100 фольга размеры 27 30 Цилиндр экоролл

080