Формула расчета импульсного трансформатора
Хочу предложить Вам упрощенный расчет импульсного трансформатора. Каждый, кто сталкивался с проблемой изготовления трансформаторов такого типа возникала трудность с самими расчетами. Привожу формулы для расчета трансформаторов такого типа, которыми пользуюсь большое количество времени.
Обозначение: K D x d x h Ш I 0 x B
Площадь сечения магнитопровода:
Площадь сечения окна магнитопровода:
Определим коэффициент заполнения γ .
где: t и , T – длительность и период импульса.
Для однотактных схем : γ = 0..0,5; γ max = 0,5;
для двухтактных схем : γ = 0..0,4; γ max = 0,45.
где: , — минимальное и максимальное напряжение на первичной обмотке.
Определим падение напряжения на ключевом транзисторе U кл .
где
— сопротивление открытого канала полевого транзистора;
— напряжение насыщения биполярного транзистора;
— падение напряжения на выпрямительном прямосмещенном диоде в выходной цепи (для диодов Шоттки = 0,5..0,6 V ). Для моста берется значение 2
Определим напряжение на первичной обмотке ИТ по формуле:
Определим коэффициент трансформации k и ток первичной обмотки трансформатора I 1 :
Выберем магнитопровод по габаритной и нагрузочной мощности с учетом КПД.
ηP габ = P н ; P габ = 2S с S 0 fBjσ;
f – минимальная рабочая частота;
j = 5 · 10 6 А/м 2 максимальная плотность тока в проводе;
B – магнитная индукция в магнитопроводе;
η — κξύ ффициент полезного действия ИТ;
Однотактный режим
B = 0,2 Тл (выбрано с запасом);
Выбираем магнитопровод по S с S 0 из справочника.
Рассчитаем обмотки ИТ.
Диаметр провода определим из условия: ;
(мм).
Вычислим величину немагнитного зазора g ( для однотактных схем ).
Требуемая индуктивность первичной обмотки:
величина немагнитного зазора будет:
(мм); S с = [см 2 ]; μ 0 = 4π∙10 -8 = 1,256637∙10 -7 .
Для Ш-образного магнитопровода между половинками устанавливается диэлектрическая прокладка, толщиной не более g/2 . Если она получается очень тонкая, то необходимо увеличить количество витков ω 1 и сделать пересчет.
В заключении, вычисляется коэффициент заполнения окна проводом и если он более 0,5 , то необходимо выбрать другой магнитопровод, следующий из габаритного ряда. Если он сильно отличается от первоначально заданного, то необходимо проверить выполнение условия для S с S 0 (см. п.5).
Расчёт импульсных трансформаторов
Автор: PLATON, dr-alex192@yandex.ru
Опубликовано 11.11.2014.
Создано при помощи КотоРед.
Хочу рассказать о расчёте импульсных трансформаторов т.к. в сети очень много методик, но все они какие – то отдалённые и примерные с какими то непонятными коэффициентами, числами, откуда они взялись никто не описывает а приводит конечный результат в итоге результат получается с большим отклонением!!
Начнём с того, что мы захотели разработать некое устройство, посчитали необходимую требуемую мощность на выходе, допустим она равна 250 Вт, далее необходимо выбрать магнитопровод обеспечивающий заданую мощность.
Для этого существует реальная формула для оценки входной габаритной мощности магнитного элемента:
- кф – коэффициент формы напряжения или тока: для синуса =1,11 для прямоугольника =1.
- Кзс – коэффициент заполнения геометрического сечения магнитопровода материалом феромагнетика Кзс = 0,6 – 0,95 и даётся в справочной литературе на магнитный элемент.
- Кок — коэффициент заполнения окна магнитопровода сечениями проводников, Кок =0,35.
- n0 – коэффициент показывающий какую часть катушки занимает первичная обмотка, для трансформаторов n0 = 0,5.
- Sc – сечение магнитопровода.
- Sок – сечение окна магнитопровода.
- J – плотность тока, при естественном охлаждении 3500000 А/м2, при принудительном 6000000 А/м2
- В – рабочая индукция магнитопровода.
- F — частота напряжения либо тока Гц.
И так по этой формуле мы оценим реальную габаритную мощность трансформатора и прикиним что можем выжать с этого сердечника!
Например:
Имеем трансформатор от компьютерного блока питания с параметрами.
Сечение магнитопровода Sс = 0,9 см2
Сечение окна Sок = 2,4 см2
Рабочая индукция В = 0,15 (ориентировочное значение)
Частота предпологаемой работы нашего устройства f = 50кГц.
Все величины в единицах СИ. Т.е. переводим всё в метры, амперы, герцы, и.т.д.
Получим:
Так сердечник оценили, идём дальше, теперь необходимо разобраться с витками и сечением провода.
Начнём с витков в первичной обмотки, для этого существует замечательная формула:
Все данные мы рассмотрели выше, кроме U1— это непосредственно напряжение на первичной обмотке.
Допустим строим полумостовой преобразователь, Еп = 24В, следовательно U1 = 12В т.к первичная обмотка будет подключена через ёмкостной делитель т.е 24/2.
Далее считаем.
Вторичная обмотка допустим имеет напряжение 50В.
Все значения округляем до целого числа!
Теперь посчитаем сечение проводников обмоток.
P1 – мощность необходимая нам на выходе и принятая ранее 250 Вт.
- Вторичной: (потерями пренебрежём)
При намотке трансформатора не забываем про вытеснение тока на поверхность проводника в зависимости от частоты и производим расщепление проводника (литцендрант) или используем фольгу.
- Формула для расчёта расщепленного проводника:
Теперь не трудно посчитать и диаметр провода и раскладку провода!
В этой статье я хотел коротко и доступно рассказать о расчёте импульсного трансформатора, с разъяснением основных коэффициентов, что откуда берётся.
Также не забываем, что для более качественного расчёта необходимо использовать справочные данные магнитного элемента.
В итоге хотелось сказать, что использую даную методику уже несколько лет для расчёта как низкочастотных так и ВЧ трансформаторов.
Используемая литература:
Обрусник В.П. Магнитные элементы электронных устройств: Учебное пособие. — Томск: ТУСУР 2006 — 154 с.
Сегодня я расскажу о процедуре расчета и намотки импульсного трансформатора, для блока питания на ir2153.
Моя задача стоит в следующем, нужен трансформатор c двумя вторичными обмотками, каждая из которых должна иметь отвод от середины. Значение напряжения на вторичных обмотках должно составить +-50В. Ток протекать будет 3А, что составит 300Вт.
Расчет импульсного трансформатора.
Для начала загружаем себе программу расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT и запускаем её.
Выбираем схему преобразования – полумостовая. Зависит от вашей схемы импульсного источника питания. В статье “Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт” схема преобразования –полумостовая.
Напряжение питания указываем постоянное. Минимальное = 266 Вольт, номинальное = 295 Вольт, максимальное = 325 Вольт.
Тип контроллера указываем ir2153, частоту генерации 50кГц.
Стабилизации выходов – нет.Принудительное охлаждение – нет.
Диаметр провода, указываем тот, который есть в наличии. У меня 0,85мм. Заметьте, указываем не сечение, а диаметр провода.
Указываем мощность каждой из вторичных обмоток, а также напряжение на них.Я указал 50В и мощность 150Вт в двух обмотках.
Схема выпрямления – двухполярная со средней точкой.
Указанные мною напряжения (50 Вольт) означают, что две вторичных обмотки, каждая из которых имеет отвод от середины, и после выпрямления, будет иметь +-50В относительно средней точки. Многие подумали бы, что указали 50В, значит, относительно ноля будет 25В в каждом плече, нет! Мы получим 50В вкаждом плече относительно среднего провода.
Далее выбираем параметры сердечника, в моем случае это “R” – тороидальный сердечник, с размерами 40-24-20 мм.
Нажимаем кнопочку “Рассчитать!”. В результате получаем количество витков и количество жил первичной и вторичной обмоток.
Намотка импульсного трансформатора.
Итак, вот мое колечко с размерами 40-24-20 мм.
Теперь его нужно изолировать каким-либо диэлектриком. Каждый выбирает свой диэлектрик, это может быть лакоткань, тряпочная изолента, стеклоткань и даже скотч, что лучше не использовать для намотки трансформаторов. Говорят скотч, разъедает эмаль провода, не могу подтвердить данный факт, но я нашел другой минус скотча. В случае перемотки, трансформатор тяжело разбирать, и весь провод становится в клею от скотча.
Я использую лавсановую ленту, которая не плавится как полиэтилен при высоких температурах. А где взять эту лавсановую ленту? Все просто, если есть обрубки экранированной витой пары, то разобрав её вы получите лавсановую пленочку шириной примерно 1,5см. Это самый идеальный вариант, диэлектрик получается красивым и качественным.
Скотчем подклеиваем лавсаночку к сердечнику и начинаем обматывать колечко, в пару слоев.
Далее мотаем первичку, в моем случае 33 витка проводом диаметра 0,85мм двумя жилами (это я перестраховался). Мотайте по часовой стрелке, как показано на картинке ниже.
Выводы первичной обмотки скручиваем и залуживаем.
Далее надеваем сверху несколько сантиметров термоусадки и подогреваем.
Следующим шагом вновь изолируем диэлектриком еще пару слоев.
Теперь начинаются самые "непонятки" и множество вопросов. Как мотать? Одним проводом или двумя? В один слой или в два слоя класть обмотку?
В ходе моего расчета я получил две вторичных обмотки с отводом от середины. Каждая обмотка содержит 13+13 витков.
Мотаем двумя жилами, в ту же сторону, как и первичную обмотку. В итоге получилось 4 вывода, два уходящих и два приходящих.
Теперь один из уходящих выводов соединяем с одним из приходящих выводов. Главное не запутаться, иначе получится, что вы соедините один и тот же провод, то есть замкнете одну из обмоток. И при запуске ваш импульсный источник питания сгорит.
Соединили начало одного провода с концом другого. Залудили. Надели термоусадку. Далее вновь обмотаем лавсановой пленкой.
Напомню, что мне нужно было две вторичных обмотки, если вам нужен трансформатор с одной вторичной обмоткой, то на этом этапе финиш. Вторую вторичную обмотку мотаем аналогично.
После чего сверху опять обматываем лавсановой пленкой, чтобы крайняя обмотка плотно прилегала и не разматывалась.
В результате получили вот такой аккуратный бублик.
Таким образом, можно рассчитать и намотать любой трансформатор, с двумя или одной вторичной обмоткой, с отводом или без отвода от середины.
Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT СКАЧАТЬ
Статья по перемотке импульсного трансформатора из БП ПК ПЕРЕЙТИ.
Отправить ответ