Transformateur électronique

Transformateur électronique - le nom de la tension d'alimentation du convertisseur de puissance ordinaire de 220 V à 12. Il est possible qu'il y aura également d'autres dénominations. 12 VAC est largement utilisé à des fins d'éclairage, à condition que la popularité de l'appareil. dispositif de transformateur est appelé une alternative simple pour transformateur de puissance 220 V.

Merci

Vous ne pouvez pas vous déplacer grâce à Ruben Lee, pris la peine de recueillir autant d'informations sur les merveilleux petits transformateurs dans le même livre. SV Kulikov a été d'une grande aide pour expliquer le dispositif et les ingénieurs P. multivibrateurs Fichera et R. Skoll de STMicroelectronics GROUPE D'ENTREPRISES a expliqué l'état actuel de l'industrie, ce qui donne des conseils sur le choix des transistors.

avantages

Transformateur électronique est extrêmement faible et peut régler la puissance de sortie. Le système est flexible et facile à mettre en œuvre une protection de court-circuit. Un effet secondaire devient faible bruit, aucun transformateur de puissance typique buzz (plus précisément, les appareils de vibration au-dessus de l'audition humaine).

Le nom et le dispositif interne

Transformateur électronique se compose essentiellement d'un transformateur compact, et un certain nombre de transistors. En fait, cela est fortement la commutation d'alimentation simplifié. Au lieu de la génératrice d'un travail simple multivibrateur IC d'une paire de transistors bipolaires. la tension de sortie filtrée ne sont plus nécessaires, le pilote est capable de lampes à décharge basse tension de tension indépendamment lisse. Aucune touche de thyristor et de puissance, des transistors de puissance et sont donc le générateur de tension à haute fréquence. Marche à suivre:

1. Le pont de diodes redresse la tension filtrable étrangle partiellement.
2. flux pulsant alimente les transistors qui sont inclus dans le régime multivibrateur.
3. Avec le signal de sortie du générateur d'impulsions à haute fréquence est appliqué à un transformateur de petite taille.

L'astuce consiste à créer des transistors qui peuvent être alimentés d'une tension élevée. Si le générateur est un circuit intégré (une impulsion est présent dans chaque bloc d'alimentation), les fabricants ne sont pas très intrigués par deux interrupteurs de puissance. Pour comprendre les travaux transformateur électronique doivent être des principes sur lesquels repose la miniaturisation des équipements.

Les raisons de la faible taille du transformateur d'impulsions

Il n'y a pas de frontière nette entre la puissance et les transformateurs impulsions. De même que la fréquence augmente considérablement réduits et les dimensions du noyau d'enroulement à la même puissance sautées. Ce fut d'abord réalisé Tesla, qui voulait augmenter la fréquence de l'équipement d'alimentation à 600-700 Hz, afin de rendre le coffre-fort courant pour l'homme. Cependant, avec une fréquence croissante augmentation de la perte de base, et l'onde rayonnée dans l'espace, et doit être affiché le câble. Le premier est dû à un épaississement de la boucle d'hystérésis du cycle de retournement de l'aimantation, en raison, curieusement, le courant dans le matériau stratifié par des courants d'induction.

Les transformateurs sous sa forme originale provenaient du réseau d'électricité. Dans l'histoire de la création d'instruments crédités Yablochkov mais remerciant les réponses Meyl.ru, je veux donner un autre point de vue sur la question:

1. En 1831, Michael Faraday a inventé le premier transformateur (toroïdal) et basée sur elle montre l'effet de la loi de l'induction électromagnétique.
2. Après la conception du transformateur Michael Faraday mentionné Joseph Henry, l'inventeur du relais électromagnétique. Les deux ne pas prêter attention aux propriétés de transformation du dispositif.
3. En 1848, Henry Ruhmkorff inventé la bobine de l'arc dans l'éclateur du circuit secondaire. En fait, il est avéré être un transformateur élévateur. Une telle utilisation de Tesla.
4. 30 novembre 1876 Paul créée transformateur à noyau Yablochkov avec des enroulements concentriques pour le but pour lequel l'instrument est utilisé à ce jour.
5. John Hopkins et Edward en 1884 ont créé un transformateur avec un noyau fermé, en répétant risque de Faraday. Quelques années plus tard Swinburne a enseigné aux gens à utiliser pour l'enroulement d'huile d'isolation à la tension accrue.
6. En 1928, il a obtenu l'usine de transformateurs de Moscou (plus tard - Elektrozavod).

Maintenant uvyazhem décrit les réseaux électriques. Au début des années 80, l'entreprise déjà engagée dans l'éclairage Edison, Tesla construit le premier moteur à courant alternatif en deux phases. Ont éclaté entre eux l'inimitié a donné lieu à 90 ans à la « guerre des courants ». les réseaux de tension ont commencé à augmenter de façon continue jusqu'à ce qu'elle atteigne 1,2 MW en 1982 sur la ligne Ekibastuz-Kokshetau. Garder le rythme des réalisations ci-dessus étaient des transformateurs, augmentation de la taille.

Dans les « courants de guerre » Tesla a découvert que avec l'augmentation des transformateurs de fréquence poids diminue en raison de la miniaturisation des enroulements et le noyau. Ce qui a conduit à la création des premiers modèles pour les hautes fréquences. Comme vous le savez, les événements ont été accompagnés par la naissance de la radio. L'introduction de ces technologies a rapidement conduit à la nécessité de créer un dispositifs relativement petite taille. Transformateurs d'impulsions sont venus de la radio. Par exemple, les adaptateurs de terminaux mobiles utilisent un simple détecteur d'amplitude à des tensions de formation.

Les transformateurs d'impulsions sont généralement très chargés, par opposition au réseau. On estime que, à une tension de 11 kV distribution d'énergie courant donné 90 kA, et la lampe de l'émetteur 70 kW - ne consomme que 6. la puissance est calculé à partir de la formule que dans le premier cas, la résistance est de 0,1 Ohm, dans le second - 2 ohms. Ces valeurs définissent l'impédance de sortie du transformateur. Ils jouent un grand poids et les dimensions de la pièce. Parce que les dessins industriels transformateurs ne sont pas adaptés pour l'électronique: la nomination varie.

Matériaux de petits transformateurs

déterminants

Ces facteurs ont conduit à la recherche et à la création de nouveaux matériaux:

• L'acier (à froid) orienté structure de domaine.
• isolant polymère (y compris la laque).
• radiofréquence de cuivre pur.
• Résine dépourvue de solvants agressifs.
• en acier électrique agents dopants.
• Permalloy ou autre ferrite avec un fort coefficient de perméabilité magnétique.

Merci à ces réalisations de la chimie, la physique et de la technologie, il est devenu possible d'atteindre certains objectifs:

1. Réduire la taille des transformateurs connectés.
2. Pour réduire le volume occupé par une partie à haute tension.
3. Créer des filtres avec des fronts montants et descendants tranchants de la caractéristique amplitude-fréquence.
4. Les transformateurs d'apparence, spécialement conçus pour transmettre un signal d'impulsion sans perte.
5. Augmenter le spectre de transmission à micro-ondes.

Les deux derniers éléments montrent un lien direct. Les arêtes vives du signal d'impulsions provoquent le fait - une partie importante du spectre se trouve dans la zone de haute fréquence. Et un transformateur conventionnel serait partie découpée, en déformant le lissage de forme, avec une perte simultanée de l'énergie. Au milieu des années 50 les gens se demandaient pourquoi les transformateurs d'impulsions ne sont pas construits à l'image du pouvoir. Après tous les graphiques connus, des tables, des formules de calcul de la section centrale, facteur de puissance, tension. motifs:

1. La gamme de fréquences. L'efficacité du transformateur à la fréquence de fonctionnement inférieure est déterminée par l'inductance de la marche au ralenti, dans la partie supérieure - la capacité d'auto distribuée. Ces effets parasites provoquent la puissance de fuite, ce qui réduit considérablement l'efficacité. Sur ces paramètres dépend: du nombre de spires de l'enroulement, la taille du noyau, des enroulements de croisement, type d'isolant et d'autres. Transformateur haute fréquence est fait dans le respect des nuances, de transmettre la plage souhaitée avec des pertes minimales.
2. Les circuits électroniques des principaux paramètres pris en compte et réactance de la résistance des enroulements. allant parfois porter atteinte à des caractéristiques de poids et de la taille afin d'obtenir un bon taux de transfert. La conception est très dépendante de l'impédance de destination et le circuit. Prédire, comme dans le cas des transformateurs de puissance, il est difficile.

Dans le transformateur d'impulsions souvent blindé noyau coaxial avec des enroulements filetés à travers la fenêtre. Cela permet à un flux magnétique de transfert maximum. partie Yoke ferme les lignes de champ, les pertes d'énergie sont minimes. Double tige de diluant de paroi latérale, le flux est divisé en deux parties ici circulant autour de l'extérieur de la bobine. Périodiquement noyau du boudin est plus approprié pour un usage particulier. Ensuite, le champ magnétique circule dans le carré, et les enroulements sont placés sur des côtés opposés d'un matériau ferromagnétique. Le noyau est habituellement une intégrale, bout à bout, et pour habiller les moitiés d'accueil de la bobine afin de simplifier le processus du processus d'assemblage. Boîtier d'exécution et de protection des facteurs climatiques définies (humidité, température), les restrictions de taille, désignation de tension.

LONGTEMPS ne pouvait pas comprendre pourquoi les études en laboratoire des pertes dans le retournement de l'aimantation du noyau ne coïncide pas avec les données réelles à des fréquences élevées. Il est apparu, le dispositif de mesure des caractéristiques produit un champ constant (par augmentation de l'efficacité) et le verrouillage de l'apparition de courants induits. Ce dernier devient la cause des écarts. courants induits affectent directement la largeur de la boucle d'hystérésis. Aujourd'hui, les matériaux électriques utilisés à faible coercivité pour la fabrication de noyaux. perte maximale observée lorsque la boucle magnétique de saturation, elle est limitée à la puissance d'émission par l'intermédiaire d'un transformateur d'impulsions:

1. Augmentation des pertes actives sur les enroulements.
2. Petit efficacité.

La forme de la boucle d'hystérésis est fonction du matériau choisi. Aujourd'hui, il est connu des alliages avec une caractéristique rectangulaire. De telles qualités exceptionnelles vous permettent de créer des amplificateurs magnétiques. La puissance transmise à la base, porte une ombre à jet prononcé pour des raisons évidentes. La partie active exprime les pertes en matériau stratifié. composant réactif est directement dépendante de la perméabilité magnétique. acier laminé à froid est généralement utilisé pour les hautes fréquences, et le laminage à chaud d'acier détecte une quantité de l'impureté de silicium et est utilisé pour la fréquence commerciale de 50 à 60 Hz. des plaques d'épaisseur (selon la modification des paramètres et des courants d'induction) diminue avec l'augmentation de la fréquence.

En conséquence, la perte de base est faible pour les petits transformateurs. La principale contribution est la résistance ohmique des enroulements. Dans les transformateurs de puissance chiffres sont d'une ampleur comparable. résistance ohmique, limitée où le conducteur section minimale. On pense à maintenir la taille spécifiée, parce que est défini de façon rigide la taille du noyau. Ces deux facteurs contradictoires déterminent la faisabilité économique et la pertinence de la conception choisie.

Brève description des alliages de base

Choix du matériau du noyau est déterminée par la fréquence et la partie inductive de l'impédance de charge. Acier laminé à froid est utilisé lorsque le composant réactif est élevé, ou il est nécessaire d'un courant constant de passer à travers l'enroulement. Dans d'autres situations observées alliage de nickel correspondant à grande perméabilité magnétique, mais une densité de flux admissible inférieure.

Acier, allié au silicium, a les plus mauvais indicateurs, mais pas cher. Il a une force coercitive de 0,5 Oe à la perméabilité magnétique maximale de 8500 et une densité de flux de 12 milliers de Gauss. Il est utilisé dans les transformateurs basse fréquence de petite taille (y compris la gamme audible).

acier électrique laminés à froid montre une bien meilleure performance en raison du domaine axé sur la structure. A égale perméabilité coercitivité augmente au nombre de quatre à la densité de flux maximum de 17 milliers de Gauss. Il sert de noyau de transformateur de puissance moyenne.

alliage de ferronickel de 50%, caractérisé force coercitive proche de zéro. Cela minimise la perte de la boucle d'hystérésis (sur le renversement). A faible densité de flux magnétique admissible de matériau (10 000 gauss), caractérisé perméabilité étonnante (jusqu'à 50 000). Bonne résistance aux courants d'induction basse fréquence appliquées aux transformateurs de petite taille large bande.

alliage de ferronickel de 50% avec la structure des domaines orientés est utilisé dans un mode de saturation. En comparaison avec le matériau précédent, caractérisé par des temps accrus et une moitié de la densité de flux magnétique maximale.

Permalloy (alliage de nickel à haute teneur) est caractérisé par une perméabilité magnétique élevée dans les centaines de milliers d'unités. Il fonctionne à une faible densité de flux magnétique, ce qui rend son utilisation dans les transformateurs de petite taille.

Un acier composite de ferrite et sont particulièrement utiles dans les transformateurs et inductances avec une faible perte de bande RF. caractéristiques de fabrication permettent de créer un noyau solide de forme quelconque, avec un matériau à faible température de Curie (propriétés magnétiques). Ferro vents de ceinture et ainsi sert à créer un des noyaux d'une seule pièce, en particulier une forme toroïdale. qualités inhabituelles permettent de mettre en pratique le concept d'une boucle d'hystérésis rectangulaire.

enroulements

Considérée section de noyau acceptable 0.645 km. mm à 1 ampère. Cela permet une première approximation de déterminer la quantité de cuivre. Le rodage est effectué sur les conditions de température, les paramètres électriques du transformateur, y compris une capacité (cm. Fig.). De plus dépend fortement des caractéristiques technologiques. Par exemple, un fil émaillé de calibre 30 enroulé manuellement le facteur de linéarité est de 97%, l'assemblage automatisé réduit le paramètre de 80%. La même construction a des caractéristiques en fonction du site de fabrication de produits.

Densité d'emballage augmente naturellement avec le calibre diminue. Dans la section trouvée calcule la longueur d'enroulement moyen pour déterminer sa résistance. Fin du fil est habituellement soudé à une conclusion. La principale exigence - une faible résistance de contact ohmique. Épais noyau à haute puissance est difficile à vent, si la fin n'est pas fixé. Comme isolants sont utilisés:

1. Les matières organiques: soie, résine, coton, peinture, papier électrique. Ceci est le premier type d'isolation, entré dans la vie quotidienne de Sir Joseph Henry. température supérieure est considérée comme 105 degrés Celsius.
2. La seconde classe comprend la composition de verre, de céramique et de résine. En général, les matériaux plus chers prédécesseurs. La limite supérieure de 130 degrés Celsius.
3. Les polymères synthétiques de divers types. Avantageusement, le composé de silicium. Leur caractéristique est considérée comme une grande résistance à la chaleur. Cela comprend la céramique de silicate. La limite supérieure de 200 degrés Celsius.

Les classes de différence limitée principalement des températures de fonctionnement. Et à l'intérieur - le classement est effectué sur les caractéristiques individuelles. Par exemple, le verre prend évidemment moins de place que l'amiante, et même avec de la soie. Les céramiques sont souvent enveloppe recouvre la seconde couche d'un autre matériau sur le dessus de la résine est un empilement dense.

La différence essentielle apparaît lorsque les dimensions sont d'une importance primordiale. Cette avantageusement des sources d'énergie 400 et 800 Hz sont utilisés dans l'aviation. Appliquez ensuite les matériaux de la deuxième classe, même si le coût va plus. Transformateur électronique des ménages est souvent moins cher isolation. Cela est dû à faible consommation d'énergie et de réduire les prix. En conséquence, l'air parvient à réduire l'approvisionnement en énergie 30-50%.

De cela, il est maintenant facile de comprendre pourquoi les transformateurs nationaux les plus chers (de l'équipement commun) limite de température de fonctionnement spécifiée de 135 degrés Celsius (a permis une brève élévation au-dessus de ce qui précède seuil). Il se trouve à une seconde, une moyenne de la valeur du groupe. Inscription regardant fusible intégré dans l'enroulement, à l'intérieur ou un lecteur magnétoscope.

au début des années cinquante options pour les petits transformateurs doivent être mesurés à nouveau. Obtenu pour les tensions de réseau industrielles ne sont pas bonnes en raison de la différence de fréquence. Les matériaux du premier groupe ne permettent pas d'isoler un fil qualitativement à 50 Hz. Le petit espace restant ne couvre pas la résine, l'enroulement de démarrage (étincelles de décharge corona). Pour vérifier le test de résistance d'isolement est réalisée pendant une longue haute tension.

Pionniers conditions d'essai définies comme suit. Supposons un échantillon est prélevé de la section de conducteur de fil de cuivre de 0,5 mm. On remarque que le premier groupe isolé objet de matériaux commence à susciter a 1.250 V. Ensuite, la tension d'essai réduite à 20-30% du seuil est atteint. précision de fabrication varie entre les entreprises, dans chaque cas, un test de décharge à effet corona.

pont de diodes

redresseur pleine onde utilisée dans les transformateurs électroniques, sont discutés dans la revue par un pont de diodes. Cette partie du circuit convertit la tension d'entrée alternative à une unipolaire. Parfois, le filtre est placé pour lisser les fluctuations. Les potentiels de sortie de différence du pont de diodes est utilisée pour alimenter le circuit push-pull - transistor multivibrateur.

Multivibrateurs - les générateurs d'impulsions

De toute évidence, un transformateur pour réduire le poids et le placer dans un petit boîtier nécessite d'augmenter la fréquence de fonctionnement de 50 Hz à ultrasons. Une valeur spécifique choisie par le fabricant. Flicker des transistors permet de spécifier une valeur, seulement limitée par les mains disponibles sur la base de l'élément. Souvent, les transformateurs électroniques avec coque en acier. Cet écran, ce qui empêche l'émission des ondes haute fréquence dans l'espace.

multivibrateurs Structurellement sont des amplificateurs de classe D (au moins un élément est puisé). Travaillez en mode clé des transistors nécessite une vitesse connue. Dans l'état verrouillé entre le collecteur de courant et l'émetteur est proche de zéro. mode d'impulsions en plus d'augmenter l'efficacité du multivibrateur. Les premiers appareils de cette classe sont décrits Henry Abraham dans le magazine de Physique pour Annales 1919. On croit que l'appareil a été le précurseur de la technologie numérique, un an plus tard est venu le premier déclencheur Eccles-Jordan.

Multivibrateurs sont gérés et non gérés, mais - les générateurs d'impulsions d'une fréquence donnée, similaire à la forme de rectangle. Charger est un transformateur compact. Dans le premier cas, il est permis de changer le cycle de service et d'autres paramètres, mais le transformateur électronique habituellement ne propose pas ces caractéristiques complexes, ou le prix considérablement augmenté.

Selon le flop théorie a permis de construire tout type d'éléments actifs, mais pour une bonne raison transistors utilisés. Les détails de fonctionnement sont atteints grâce à l'introduction de rétroaction capacitif ou inductif circuit (par déplacement de phase), à ​​la fois l'élément actif contrôlés les uns les autres à tour de rôle.

vibrations plus grandes amplitude est obtenue en utilisant des transistors séquentiellement composite activé par un schéma particulier. La figure montre un diagramme où RC-chaîne avec un contrôle de constante de temps donné une paire de transistors formant des impulsions d'une fréquence prédéterminée. Ceci est un transformateur électronique typique 12V pour lampes halogènes (HID). dénomination Publié 6 et 24, alimenté par le bus de terrain 110 ou 220 V. Le principe de fonctionnement du circuit représenté:

1. Tension d'entrée 220 est redressée par le pont de diodes, production d'un condensateur de charge. Cette chaîne d'entrée définit la Diack fréquence de commutation. Mettre le condensateur de coupe peut obtenir l'effet des lampes de gradation.
2. Deacon ouvre et charge le RC-chaîne du deuxième transistor, ce qui provoque l'hésitation de départ.
3. La diode empêche la chute de tension enfin au transistor T2 est fermé à la fin de la période.
4. Au niveau du point de saturation du transistor de réaction éteint starter de base.

fréquence de commutation externe est limitée seulement par la conception du noyau du transformateur d'impulsions et les caractéristiques transitoires de transistors. Une fréquence de commutation typique est de 35 kHz. cycle de service est donné par RC-chaînes sur les bases des transistors. Le deuxième diagramme montre un mode de réalisation de la protection contre les courts-circuits. Défectueux ampoules halogènes, consomment trop de courant, les transistors deviennent une cause de surchauffe et l'échec. p-n-transitions semi-conducteurs perdent irréversiblement propriétés.

A la consommation trop élevée de protection de circuit de transistor commuté, les éléments RC qui retardent le transistor de déclenchement T1. La situation observée dans le contact à l'arc. cathode froide trouve peu de résistance et facilement conduire. Comme l'électrode de courant chaud de métal est réduit, un transformateur et les transistors sont situés dans un mode normal. Cette durée de vie prolongée. Après le temps de retard (fixé par Rs et Cs) dispositif essaye de démarrer à nouveau, et si le courant ne dépasse pas une valeur prédéterminée, le circuit entre dans le mode normal.

Exigences pour les transistors

En raison de la haute tension de fonctionnement et les exigences pour les transistors bipolaires à faible coût sont sélectionnés. Pour réduire les indicateurs utilisés circuit de commutation en demi-pont. La tension de crête est de 350 V, et est désactivé lorsque le filtre d'entrée, la commande de puissance de l'énergie stockée produit amplitude d'impulsion allant jusqu'à 500 V.

La particularité d'un circuit en demi-pont: la tension est divisée entre les deux transistors., Le courant de fonctionnement maximal est donc par la puissance de sortie. Pour le dispositif à 50 W 0,64 A Comme indiqué plus haut, lors de la première puissance des lampes, cette valeur parfois largement dépassé (jusqu'à 10 fois la valeur nominale). Par conséquent, les transistors par l'intermédiaire d'un courant peut circuler temporairement à 6,5 A.

A partir de ces considérations, il est recommandé pour le transformateur électronique 50W transistors de sélection avec une tension maximale de 450 V ou plus à un courant jusqu'à 7 A. A propos de la fréquence mentionnée ci-dessus. Cela dépend des paramètres du transformateur d'impulsions et de la constante de temps déterminée par la chaîne RC-chargé. Une valeur typique - 35 kHz. Trop transistors lents peuvent conduire à la fréquence d'échec et l'entrée du noyau de transformateur d'impulsions en saturation à la fin de chaque cycle. L'énergie stockée sera retourné aux collecteurs sous la forme d'une hauteur significative du pic, ce qui conduit à l'échec hypothétiquement du produit.