Joyta.ru

Надежность импульсного блока питания во многом зависит от того, насколько правильно выполнен расчет трансформатора. Небольшое отклонение его параметров от оптимальных для конкретного источника питания приводит к снижению КПД и ухудшению характеристик.

Для начала, нужно рассчитать используемую мощность трансформатора

Рисп = 1,3 Рн (Рн – мощность, потребляемая нагрузкой). Далее, задавшись габаритной мощностью Ргаб, которая должная удовлетворять условию Ргаб ≥ Рисп, необходимо подобрать подходящий тороидальный ферритовый магнитопровод. Параметры магнитопровода связаны с Ргаб соотношением Ргаб = ScS0fBmax/150, Вт.

Здесь f – частота преобразования напряжения, Гц; Sc = (D-d)h/2 – площадь сечения магнитопровода, см2 (D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры, h – высота кольца, см); S0 = p d2/4 – площадь окна магнитопровода, см2; Bmax – максимальное значение индукции (в тесла), которое зависит от марки феррита и может быть определено по справочнику, содержащему сведения о ферромагнитных материалах.

После этого зная напряжение на первичной обмотке трансформатора U1, находят число витков w1=0,25Ч 104U1/fBmaxSc.

Для преобразователя (см. рисунок) U1 = Uпит/2- Uкэ нас, где Uпит – напряжение питания преобразователя, а Uкэ нас – напряжение насыщения коллектор – эмиттер транзисторов VT1, VT2.

Рассчитанное значение w1 нужно округлить в большую сторону (во избежание насыщения магнитопровода).

Далее необходимо определить максимальный ток (в амперах) первичной обмотки: I1 max = Pн/h U1 (h – КПД преобразователя, обычно 0,8) и диаметр (в миллиметрах ее провода: d1 = 0,6√I 1 max.

Затем находят число витков вторичной обмотки трансформатора: w2 = w1U2/U1 и диаметр провода: d2 = 0,6√I2 (U2 и I2 – соответственно напряжение и ток вторичной обмотки).

Теперь для закрепления пройденного материала рассмотрим расчет трансформатора на конкретном примере.

Рассчитаем высокочастотный трансформатор блока питания стереофонического усилителя [ 3] , имеющего следующие выходные напряжения и токи: U2 = (25+25) В, I2 = 3 A, U3 = 20 В, I3 = 1 A, U4 = 10 В, I4 = 3 А.

Мощность нагрузки Pн = 200 Вт.

Используемая мощность этого трансформатора Рисп = 1,3 · 200 = 260 Вт. Частоту преобразования f выберем равной 105 Гц. В качестве магнитопровода используем кольцо типоразмера К38х24х7 из феррита марки 2000НН (Вmax = 0.25 T [ 2] ). Определим площадь сечения Sc = (3,8 – 2,4) · 0,7/2 = 0,49 см2 и площадь окна выбранного магнитопровода So=p ·2,42/4 = 4,5 см2, рассчитаем габаритную мощность трансформатора Ргаб=0,49·4,5·105·0,25/150= = 367 Вт. Условие Ргаб ≥ Рисп выполняется.

Теперь определим напряжение на первичной обмотке трансформатора и ее число витков: U1 = (285/2) – 1,6 = 141 В; w1 = 0,25 · 104 · 141/105 · 0,25 · 0,49 ≈ 29. Для исключения насыщения магнитопровода выбираем w1 = 30.

Далее рассчитаем максимальный ток в первичной обмотке и диаметр провода: Imax = 200/0,8 · 141 = 1,75 A; d1 = 0,6√1,75 = 0,8 мм..

И в заключении этого определяем число витков и диаметр провода выходных обмоток: w2 = 30 · 25/141 = 5; d2 = 0,6√3 = 1 мм; w3 = 30 · 20/141 = 4; d3 = 0,6√1 = 0,6 мм; w4 = 30 · 10/141 = 2; d4 = 0,6√3 = 1 мм.