Надежность импульсного лабораторного блока питания во многом зависит от того, насколько правильно выполнен расчет импульсного трансформатора. Небольшое отклонение его параметров от оптимальных для конкретного источника питания приводит к снижению КПД и ухудшению характеристик.
Порядок расчета импульсного 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=0,25x104U1/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 для импульсного блока питания 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 ).
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 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.
w1 = 0,25 · 104 · 141/105 · 0,25 · 0,49 ≈ 29
какой то не такой рассчет. Судя по калькулятору получается 284,8124393
Вопрос касаемо частоты работы, написано Частоту преобразования f выберем равной 10 в 5 степени кГц, т.е он будет по вашему работать на Мегагерцах что ли?Если честно, я такого феррита не встречал ещё, чтобы он мог работать в таком диапазоне частот. Исправьте, чтобы не вводить в заблуждение читающих. В целом статья не плохая.
Вы невнимательно прочли. В статье используются герцы (Гц). 10 в пятой степени это 100,000 Гц, или по другому 100 кГц. Нормальная частота для импульсника.
Поясните, что такое Р в расчёте So=p ·2,42 ÷ 4 = 4,5 см2
Эхх, надо было сделать расчёт не только для тороидального сердечника , но и для Ш-образного. Благо таковые имеются в любой аппаратуре и всегда лежат под рукой. Скажите пожалуйста, что изменить в расчётах, чтобы использовать Ш-образный ферритовый сердечник, вместо тороидального?
Напряжение насыщения, я так полагаю оно меняется от нуля до максимального значения по мере заряда-разряда конденсаторов и поэтому берется среднее значение? Или я чего-то недопонимаю.