Trasformatore elettronico

trasformatore elettronico - il nome della tensione di alimentazione convertitore di potenza ordinaria di 220 V a 12. E 'possibile che ci saranno anche altre denominazioni. 12 VAC è ampiamente utilizzato per l'illuminazione, a condizione che la popolarità del dispositivo. dispositivo trasformatore è chiamato una semplice alternativa a trasformatore di potenza 220 V.

grazie

Non si può andare in giro grazie a Ruben Lee, preso la briga di raccogliere quante più informazioni circa i meravigliosi piccoli trasformatori nello stesso libro. SV Kulikov è stato un grande aiuto per spiegare il dispositivo multivibratori e ingegneri P. Fichera e R. Skoll da GRUPPO DI SOCIETÀ STMicroelectronics ha spiegato lo stato attuale del settore, dando consigli sulla scelta dei transistor.

vantaggi

trasformatore elettronico è notevolmente bassa e può regolare la potenza di uscita. Lo schema è flessibile e facile da implementare protezione da corto-circuito. Un effetto collaterale diventa basso rumore, nessun tipico trasformatore di potenza ronzio (più precisamente, gli infissi vibrazione sopra dell'udito umano).

Il nome e dispositivo interno

trasformatore elettronico costituito essenzialmente da un trasformatore compatto, e un numero di transistor. In realtà, questa è fortemente semplificata alimentatore switching. Invece del generatore di un IC multivibratore funzionamento semplice di una coppia di transistori bipolari. tensione di uscita filtrato non è più necessario, il conducente è in grado di lampade a scarica a bassa tensione tensione indipendente liscia. Senza chiave tiristore e potenza, transistori di potenza e così sono il generatore di tensione ad alta frequenza. procedimento:

1. Il ponte di diodi raddrizza la tensione filtrabile strozza parzialmente.
2. Pulsante flusso alimenta transistor che sono inclusi sotto il multivibratore schema.
3. Con il segnale di uscita del generatore di impulsi ad alta frequenza viene applicata su una piccola dimensione trasformatore.

Il trucco è di creare transistor che possono essere alimentati una tensione elevata. Se il generatore è un circuito integrato (un impulso è presente in ogni alimentatore), i produttori non grandemente perplesse solo due interruttori di potenza. Per capire il trasformatore elettronico opere devono essere dei principi su cui si fonda la miniaturizzazione delle apparecchiature.

Le ragioni per le ridotte dimensioni del trasformatore di impulsi

Non v'è chiaro confine tra i trasformatori di potenza e ad impulsi. Così come la frequenza aumenta notevolmente ridotto e le dimensioni del nucleo di avvolgimento alla stessa potenza saltati. Questo è stato realizzato prima Tesla, che ha voluto aumentare la frequenza delle apparecchiature di alimentazione a 600-700 Hz, in modo da rendere la cassaforte corrente per gli esseri umani. Tuttavia, con sempre maggiore frequenza aumentata perdita del nucleo, e l'onda irradiata nello spazio, e deve essere visualizzato il cavo. Il primo è dovuto ad un ispessimento del ciclo di isteresi del ciclo di inversione di magnetizzazione, dovuto, stranamente, la corrente nel materiale laminato da correnti indotte.

Transformers nella sua forma originale è venuto dalla rete elettrica. Nella storia della creazione di strumenti accreditato Yablochkov ma ringraziando risposte Meyl.ru, voglio dare una prospettiva diversa sulla questione:

1. Nel 1831 Michael Faraday inventato il primo trasformatore (toroidale) e sulla base mostra l'effetto della legge di induzione elettromagnetica.
2. Dopo Michael Faraday trasformatore motivo menzionato Joseph Henry, l'inventore del relè elettromagnetico. Entrambi non hanno prestato attenzione alle proprietà di trasformazione del dispositivo.
3. Nel 1848, Henry Ruhmkorff inventato la bobina per l'arco nello spinterometro del circuito secondario. Infatti, si è rivelato essere un trasformatore elevatore. Tale uso di Tesla.
4. November 30, 1876 Paul creata trasformatore nucleo Yablochkov con avvolgimenti concentrici per lo scopo per cui lo strumento viene utilizzato a questo giorno.
5. John e Edward Hopkins nel 1884 creato un trasformatore con un nucleo chiuso, ripetendo venture Faraday. Pochi anni dopo Swinburne ha insegnato alle persone di utilizzare per avvolgere l'olio isolante che l'aumento della tensione.
6. Nel 1928 ha conseguito il Moscow trasformatore impianto (in seguito - Elektrozavod).

Ora uvyazhem descritto reti elettriche. All'inizio degli anni '80 l'azienda già impegnata in illuminazione Edison, Tesla costruì il primo motore a corrente alternata a due fasi. Scoppiata tra di loro inimicizia ha portato in 90 anni per la "guerra delle correnti". reti di tensione ha cominciato a salire costantemente fino a raggiungere 1,2 MW nel 1982 sulla linea Ekibastuz-Kokshetau. Tenere il passo con i risultati di cui sopra erano trasformatori, aumentando di dimensioni.

In "correnti guerra" Tesla scoperto che con l'aumentare della frequenza trasformatori peso riduce a causa della miniaturizzazione degli avvolgimenti e nucleo. Che ha portato alla creazione dei primi disegni per le alte frequenze. Come sapete, gli eventi sono stati accompagnati dalla nascita di radio. L'introduzione di queste tecnologie ha portato rapidamente alla necessità di creare un relativamente piccole dimensioni dei dispositivi. trasformatori di impulso è venuto dalla radio. Ad esempio, dispositivi mobili schede utilizzano un semplice rivelatore di ampiezza a tensioni formazione.

Trasformatori Pulse sono di solito fortemente caricati in contrapposizione alla rete. Si stima che ad una tensione di distribuzione elettrica 11 kV in corrente 90 kA, e la lampada sul trasmettitore 70 kW - solo 6 consuma. potenza viene calcolata dalla formula che nel primo caso la resistenza è 0,1 Ohm, nel secondo - 2 ohm. Questi valori definiscono l'impedenza di uscita del trasformatore. Essi svolgono un grande peso e dimensioni parte. Perché i disegni industriali trasformatori non sono adatti per l'elettronica: l'appuntamento varia.

Materiali di piccoli trasformatori

determinanti

Questi fattori hanno portato alla ricerca e la creazione di nuovi materiali:

• Acciaio (laminati a freddo) orientato struttura di dominio.
• isolamento polimerico (compresi lacca).
• radiofrequenza rame puro.
• Resina priva di solventi aggressivi.
• droganti acciaio elettrico.
• Permalloy o altro ferrite con un elevato coefficiente di permeabilità magnetica.

Grazie a queste conquiste della chimica, della fisica e della tecnologia è stato possibile raggiungere determinati obiettivi:

1. Ridurre la dimensione dei trasformatori collegati.
2. Per ridurre il volume occupato da una parte ad alta tensione.
3. Creare filtri con salita e discesa taglienti della caratteristica di ampiezza-frequenza.
4. I trasformatori aspetto, specificamente progettato per trasmettere un segnale di impulso senza perdita.
5. Alzando lo spettro di trasmissione a microonde.

Le ultime due voci mostrano un collegamento diretto. bordi taglienti del segnale di impulso provocano il fatto - una parte significativa dello spettro si trova nella zona alta frequenza. Ed un trasformatore convenzionale avrebbe tagliato porzione, distorcendo la lisciatura forma, con perdita simultanea di energia. A metà degli anni '50 la gente si chiedeva il motivo per cui i trasformatori di impulso non sono costruiti a somiglianza di potere. Dopo tutti noti grafici, tabelle, formule per calcolare la sezione centrale, fattore di potenza, tensione. motivi:

1. La gamma di frequenza. L'efficienza del trasformatore alla frequenza operativa inferiore è determinato dalla induttanza minimo, in cima - sé capacità distribuita. Questi effetti parassiti causano perdite di potenza, riducendo notevolmente l'efficienza. Su questi parametri dipende: il numero di spire dell'avvolgimento, la dimensione del nucleo, avvolgimenti attraversano, tipo di isolamento e altri. trasformatore ad alta frequenza è realizzata in conformità con le sfumature, per trasmettere la marcia desiderata con perdite minime.
2. I circuiti elettronici dei principali parametri considerati e reattanza della resistenza avvolgimenti. A volte andando a violare le caratteristiche di peso e dimensioni al fine di raggiungere una velocità di trasferimento buona. Il disegno è fortemente dipendente dalla impedenza destinazione e circuito. Prevedere, come nel caso di trasformatori di potenza, è difficile.

Nel trasformatore di impulsi spesso blindato nucleo coassiale con avvolgimenti filettati attraverso la finestra. Ciò consente flusso magnetico massimo trasferimento. porzione giogo chiude linee di campo, le perdite di energia sono minime. Doppio stelo sottile parete laterale, il flusso si divide in due parti qui scorre intorno alla parte esterna della bobina. nucleo asta periodicamente è più adatto per un particolare scopo. Quindi il campo magnetico circola nel quadrato, e gli avvolgimenti sono posti su lati opposti di un ferromagnete. Il nucleo è di solito un integrale, alla fine, e per vestire la bobina di docking metà per semplificare il processo di processo di assemblaggio. Esecuzione e protezione involucro fattori definiti climatiche (umidità, temperatura), le restrizioni sulle dimensioni, voltaggio.

Lungo tempo non riusciva a capire perché gli studi di laboratorio di perdite nel nucleo di inversione della magnetizzazione non coincidono con i dati reali alle alte frequenze. Si è scoperto, il dispositivo per la misura delle caratteristiche produce un campo costante (per aumento di efficienza) e bloccare la presenza di correnti indotte. Quest'ultimo diventa la causa delle discrepanze. correnti indotte influenzano direttamente la larghezza del ciclo di isteresi. Oggi, materiali elettrici utilizzati con bassa coercività per la produzione di anime. perdita massima osservata quando la spira magnetica di saturazione, esso si limita a trasmettere potenza attraverso un trasformatore di impulsi:

1. Aumentare le perdite attive sugli avvolgimenti.
2. Piccolo efficienza.

La forma del ciclo di isteresi dipende dal materiale selezionato. Oggi è leghe noti con una caratteristica rettangolare. Tali qualità insolite consentono di creare amplificatori magnetici. La potenza trasmessa al nucleo, trasporta una tonalità getto pronunciato per ovvie ragioni. La parte attiva esprime le perdite di materiale laminato. componente reattivo è direttamente dipendente dalla permeabilità magnetica. acciaio laminato a freddo è di solito utilizzato per le alte frequenze, e acciaio laminato a caldo rileva una discreta quantità di impurità di silicio ed è usato per la frequenza commerciale 50-60 Hz. lastre di spessore (secondo modificare parametri e correnti indotte) diminuisce con l'aumentare della frequenza.

Come risultato, perdita nel nucleo è piccola per piccoli trasformatori. Il contributo principale è la resistenza ohmica degli avvolgimenti. Nei trasformatori di potenza figure sono confrontabili in grandezza. resistenza ohmica, quindi limitato la sezione del conduttore minima. Si ritiene di sostenere la dimensione specificata, perché la dimensione del nucleo è rigidamente definito. Questi due fattori contraddittori determinano la fattibilità economica e l'idoneità del disegno scelto.

Breve descrizione delle leghe principali

Selezione del materiale di nucleo viene determinata dalla frequenza e la parte induttiva dell'impedenza di carico. acciaio laminati a freddo viene utilizzato quando il componente reattiva è alto, o c'è bisogno di una corrente costante di passare attraverso l'avvolgimento. In altre situazioni visto lega di nichel pertinente con grande permeabilità magnetica ma una densità di flusso inferiore ammissibile.

Acciaio, in lega con il silicio, ha i peggiori indicatori, ma a buon mercato. Ha forza coercitiva di 0,5 oersteds alla permeabilità magnetica massima di 8500 ed una densità di flusso 12 migliaia di Gauss. Viene utilizzato in trasformatori a bassa frequenza di piccole dimensioni (compresa la gamma udibile).

elettrici acciaio laminato a freddo mostra una performance molto migliore a causa della struttura di dominio-oriented. A parità di coercitività aumenta la permeabilità quadruplici alla massima densità di flusso di 17 migliaia di Gauss. Essa serve come un nucleo mezzo trasformatore di potenza.

lega ferronickel del 50% caratterizzato forza coercitiva vicino a zero. Che riduce al minimo la perdita del ciclo di isteresi (in relazione allo storno). La bassa densità di flusso magnetico consentita (10 000 gauss) materiale caratterizzato stordimento permeabilità (fino a 50.000). Buona resistenza alle correnti indotte bassa frequenza applicati ai trasformatori a banda larga di piccole dimensioni.

lega ferronickel del 50% con struttura domini orientata viene utilizzato in una modalità di saturazione. In confronto con il materiale precedente, caratterizzato da un aumento volte e mezzo magnetico densità massima di flusso.

Permalloy (alto grado lega di nichel) è caratterizzata da elevata permeabilità magnetica a centinaia di migliaia di unità. Si opera a bassa densità di flusso magnetico, che rende il suo impiego in trasformatori di piccole dimensioni.

Un acciaio ferrite composito e sono particolarmente utili nei trasformatori e induttori con bassa perdita per banda RF. caratteristiche costruttive permettono di creare un nucleo solido di forma qualsiasi, con materiali a bassa temperatura di Curie (proprietà magnetiche). Venti cinghia ferro bene e serve per creare un unico pezzo core, in particolare una forma toroidale. qualità insolite permettono di mettere in pratica il concetto di un ciclo di isteresi rettangolare.

avvolgimenti

Considerato sezione del nucleo accettabile 0.645 km. mm a 1 ampere. Questo consente una prima approssimazione per determinare la quantità di rame. Lappatura viene effettuata dalle condizioni di temperatura, i parametri elettrici del trasformatore, compresa una capacità (cm. Fig.). dipende fortemente Ulteriori caratteristiche tecnologiche. Ad esempio, un filo smaltato calibro 30 avvolto fattore linearità manualmente è del 97%, assemblaggio automatizzato riduce il parametro al 80%. La stessa costruzione ha caratteristiche a seconda del sito di fabbricazione del prodotto.

densità aumenta naturalmente con la diminuzione calibro. Dalla sezione trovato calcola la lunghezza media di avvolgimento per determinare la sua resistenza. Estremità del filo è generalmente saldato ad una conclusione. Il requisito principale - bassa resistenza contatto ohmico. nucleo ad alta potenza di spessore è difficile da avvolgere, se il terminale non è montato. Come isolatori vengono utilizzati:

1. Materiali organici: seta, resina, di cotone, vernice, carta elettrica. Questo è il primo tipo di isolamento, è entrato nella vita di tutti i giorni di Sir Joseph Henry. temperatura superiore è considerato 105 gradi Celsius.
2. La seconda categoria comprende vetro, ceramica e resina composizione. In generale, i predecessori materiali più costosi. Il limite superiore di 130 gradi Celsius.
3. I polimeri sintetici di vario genere. Vantaggiosamente il composto di silicio. La loro peculiarità è considerato ad alta resistenza al calore. Questo include ceramiche al silicato. Il limite superiore di 200 gradi Celsius.

Le classi differenza principalmente limitate temperature operative. E dentro - Collaudo viene effettuata su caratteristiche individuali. Ad esempio, il vetro assume ovviamente meno spazio di amianto e parità di seta. Le ceramiche sono spesso involucro riguarda il secondo strato di un altro materiale sulla parte superiore della resina è un impilamento denso.

La differenza essenziale appare quando dimensioni sono di fondamentale importanza. Questo vantaggiosamente fonti di alimentazione 400 e 800 Hz vengono utilizzati in aviazione. Quindi applicare i materiali della seconda classe, anche se il costo va superiore. trasformatore elettronico uso domestico è l'isolamento spesso più conveniente. Ciò è dovuto al fabbisogno di potenza bassa e ridurre i prezzi. Come risultato, l'aria riesce a ridurre alimentatori 30-50%.

Da questo ora è facile capire perché più costosi trasformatori nazionali (parte comune) limite di temperatura di funzionamento di 135 gradi Celsius (ammesso un breve al di sopra di sopra soglia). Si tratta di un secondo, una media del valore del gruppo. Iscrizione guardando il fusibile integrato nel avvolgimento, all'interno o lettore VCR.

nei primi anni Cinquanta opzioni per piccoli trasformatori devono essere misurati di nuovo. Ottenuto per le tensioni di rete industriali che non erano buone a causa della differenza di frequenza. Materiali del primo gruppo non consentono un filo qualitativamente isolare a 50 Hz. Il piccolo spazio rimanente non riesce a coprire la resina, le scintille di inizio avvolgimento (scarica a corona). Per verificare la prova di resistenza di isolamento avviene per un lungo alta tensione.

Pionieri definite condizioni di prova come segue. Assumere viene preso un campione della sezione conduttore filo di rame di 0,5 mm. È notato che il primo gruppo di materiali isolato oggetto inizia a scintilla ha 1.250 V. Poi viene raggiunta la tensione di prova ridotta al 20-30% della soglia. precisione di fabbricazione varia tra le imprese, in ogni caso, un test per effetto corona.

ponte di diodi

Raddrizzatore ad onda intera utilizzato nei trasformatori elettronici, sono discussi nella recensione da un ponte a diodi. Questa parte del circuito converte la tensione di ingresso AC ad una unipolare. A volte il filtro è posto per appianare le fluttuazioni. I potenziali uscita differenza del ponte diodi è usato per alimentare il circuito push-pull - transistore multivibratore.

Multivibratori - generatori di impulsi

Ovviamente, un trasformatore per ridurre il peso e posizionandola in una valigetta quali richiede di aumentare la frequenza di funzionamento da 50 Hz a ultrasuoni. Un valore specifico scelto dal produttore. Flicker di transistor consente di specificare un valore, limitato solo dalle mani disponibili sulla base di elementi. Spesso trasformatori elettronici con scafo in acciaio. Questa schermata, che impedisce l'emissione di onde ad alta frequenza nello spazio.

multivibratori strutturalmente sono amplificatori in Classe D (almeno un elemento viene impulsato). Opera in una modalità chiave di transistori richiede una velocità nota. Nella condizione bloccata fra il collettore di corrente ed emettitore è vicino a zero. Modalità Pulse in aggiunta aumenta l'efficienza del multivibratore. I primi dispositivi di questa classe sono descritti Henry Abraham rivista Annales de Physique per 1919. Si ritiene che il dispositivo è stato il precursore della tecnologia digitale, un anno più tardi arrivò il primo trigger Eccles-Jordan.

Multivibratori sono gestiti e non gestiti, ma - generatori di impulsi di una data frequenza, di forma simile a rettangolare. Carico è trasformatore compatto. Nel primo caso è consentito cambiare il ciclo di lavoro e altre impostazioni, ma il trasformatore elettronico di solito non offre tali caratteristiche complessi o notevolmente aumentato prezzo.

Secondo la teoria bistabile permesso di costruire qualsiasi tipo di elementi attivi, ma per una buona ragione transistor utilizzati. Specifiche di funzionamento vengono conseguiti mediante l'introduzione di capacitivo risposte o circuito induttivo (per sfasamento), sia l'elemento attivo controllati a vicenda.

Grandi vibrazioni di ampiezza è ottenuta utilizzando transistor composito sequenzialmente abilitata da un particolare schema. La figura mostra un diagramma in cui RC-catena con un dato tempo continui controlli una coppia di transistori formanti impulsi di una frequenza predeterminata. Questo è un tipico 12V trasformatore elettronico per lampade alogene (HID) lampade. denominazione emesso 6 e 24, alimentato dal bus di campo 110 o 220 V. Il principio di funzionamento del circuito rappresentato:

1. tensione di ingresso 220 viene raddrizzata dal ponte di diodi, producendo un condensatore di carica. Questa stringa di input imposta la Diack frequenza di commutazione. Mettere il condensatore trimmer può ottenere l'effetto di oscuramento lampade.
2. Deacon apre e carica la RC-catena del secondo transistore, causando esitazione inizio.
3. Il diodo impedisce la caduta di tensione al fine di transistore T2 è chiuso al termine del periodo.
4. Nel punto di saturazione del transistore di retroazione spegne nucleo choke.

frequenza di commutazione esterno è limitato solo dalla progettazione del nucleo del trasformatore impulso e caratteristiche dei transienti di transistori. Una frequenza di commutazione tipico è 35 kHz. duty cycle è data da RC catene sulle basi dei transistori. Il secondo diagramma mostra una forma di realizzazione della protezione di cortocircuito. lampade alogene difettose, consumano troppa corrente, i transistori diventano una causa surriscaldamento e fallimento. Semiconduttori p-n-transizioni perdono irreversibilmente proprietà.

Troppo elevato consumo di protezione transistor circuito a commutazione, elementi RC che ritardano il transistore di attivazione T1. La situazione osservata nel blocchetto di accensione arco. catodo freddo trova poca resistenza e facilmente condurre. Come la corrente calda elettrodo metallico è ridotta, un trasformatore ed i transistori sono situati in una modalità normale. Questo durata del prodotto. Dopo il tempo di ritardo (impostato da R e Cs) dispositivo tenta di ricominciare, e se la corrente non supera un valore predeterminato, il circuito entra nella modalità normale.

Requisiti per transistori

A causa della tensione elevata operativo ed i requisiti per transistori bipolari low cost sono selezionati. Per ridurre gli indicatori utilizzati circuito a semiponte commutazione. La tensione di picco è di 350 V, e viene spento quando il filtro di ingresso, il gas produce energia immagazzinata ampiezza dell'impulso di fino a 500 V.

La peculiarità di un circuito a semiponte: la tensione è divisa tra i due transistori. Pertanto, la corrente massima di esercizio è con potenza di uscita. Per il dispositivo sia 50 W 0,64 A Come indicato in precedenza, quando le lampade alimentate prima, questo valore talvolta ampiamente superato (fino a 10 volte il valore nominale). Conseguentemente, i transistori attraverso una corrente può fluire temporaneamente a 6,5 ​​A.

Da queste considerazioni è consigliabile per il trasformatore elettronico 50W transistori di selezione con una tensione massima di 450 V o superiore ad una corrente fino a 7 A. A proposito di frequenza di cui sopra. Essa dipende dai parametri del trasformatore di impulsi e la costante di tempo determinata dalla catena RC-carica. Un tipico valore di - 35 kHz. Anche transistori lente possono portare a frequenza fallimento e l'ingresso del nucleo del trasformatore di impulsi in saturazione alla fine di ogni ciclo. L'energia immagazzinata sarà restituito collettori in forma di altezza significativa del picco, che ipoteticamente portare ad insufficienza prodotto.