Transformator electronic

Transformator electronic - numele convertorului de tensiune de alimentare obișnuită de 220 V la 12. Este posibil ca vor exista, de asemenea, alte culte. 12 VAC este utilizat pe scară largă în scopuri de iluminat, cu condiția ca popularitatea dispozitivului. Dispozitiv de transformator se numește o alternativă simplă pentru transformator de putere de 220 V.

mulțumesc

Nu puteți obține în jurul valorii de grație Ruben Lee, deranjat să colecteze cât mai multe informații despre minunatele transformatoare mici în aceeași carte. SV Kulikov a fost un mare ajutor în explicarea dispozitivului Multivibrators și inginerii P. Fichera și R. Skoll din Grupul STMicroelectronics AL FIRMELOR a explicat starea actuală a industriei, oferind consiliere cu privire la alegerea de tranzistori.

avantaje

transformator electronic este considerabil redusă și poate regla puterea de ieșire. Schema este flexibil și ușor de implementat de protecție scurt-circuit. Un efect secundar devine zgomot redus, nici un transformator de putere tipic buzz (mai precis, corpurile de vibrație deasupra auzului uman).

Numele și dispozitiv intern

Transformator electronic constă în principal dintr-un transformator compact, și un număr de tranzistori. De fapt, acest lucru este puternic simplificat de comutare de alimentare. În locul generatorului de lucru necomplicate IC multivibrator dintr-o pereche de tranzistoare bipolare. tensiunea de ieșire Filtrate nu mai este necesar, conducătorul auto este capabil să lămpile cu descărcare de joasă tensiune de tensiune independent netedă. Nici o cheie tiristoare și putere, tranzistori de putere și așa sunt generatorul de tensiune înaltă frecvență. procedură:

1. Puntea de diode redresează tensiunea filtrabil throttles parțial.
2. Pulsatorie flux de feed-uri tranzistori, care sunt incluse în schema multivibrator.
3. Cu semnalul de ieșire a generatorului de impulsuri de înaltă frecvență este aplicată unui transformator de mici dimensiuni.

Trucul este de a crea tranzistori care pot fi alimentate o tensiune înaltă. În cazul în care generatorul este un circuit integrat (un puls este prezent în fiecare sursă de alimentare), producătorii nu foarte nedumerit de doar două switch-uri de putere. Pentru a înțelege transformator electronic de lucrări trebuie să fie a principiilor care stau la miniaturizarea echipamentelor.

Motivele pentru dimensiunea redusă a transformatorului de impulsuri

Nu există nici o limită clară între transformatoare de putere si puls. Așa cum crește frecvența foarte redusă și dimensiunile miezului de înfășurare, la aceeași putere omit. Acest lucru a fost realizat primul Tesla, care a vrut să ridice frecvența echipamentului de alimentare la 600-700 Hz, pentru a face în condiții de siguranță curent pentru om. Cu toate acestea, odată cu creșterea frecvenței a crescut pierderea de bază, iar unda radiată în spațiu, iar cablul trebuie să fie afișat. Primul se datorează ingrosarea ciclului de histerezis a ciclului de inversare magnetizare, ca urmare, destul de ciudat, curentul din material laminat prin curenți de inducție.

Transformers în forma sa originală a venit de la rețeaua de energie electrică. În istoria creării de instrumente creditate Yablochkov dar mulțumind răspunsuri Meyl.ru, vreau să dau o perspectivă diferită asupra problemei:

1. In 1831 Michael Faraday a inventat prima (toroidal) transformator și pe aceasta, arată efectul legii inducției electromagnetice.
2. După ce Michael Faraday de proiectare transformator menționat Joseph Henry, inventatorul releului electromagnetic. Ambele nu acorde atenție la proprietățile de transformare ale dispozitivului.
3. In 1848, Henry Ruhmkorff a inventat bobina pentru arc în eclator a circuitului secundar. De fapt, sa dovedit a fi un transformator ridicător. O astfel de utilizare a Tesla.
4. 30 noiembrie 1876 Paul a creat Yablochkov miez de transformator cu înfășurări concentrice în scopul pentru care instrumentul este folosit în ziua de azi.
5. John si Edward Hopkins în 1884 a creat un transformator cu un miez închis, repetând de risc Faraday. Câțiva ani mai târziu Swinburne ia învățat pe oameni să folosească pentru înfășurarea ulei de izolare decât tensiunea crescută.
6. În 1928 el a câștigat din Moscova Transformer Plant (mai târziu - Elektrozavod).

Acum uvyazhem descris rețelele electrice. La începutul anilor '80 compania deja angajate în iluminat Edison, Tesla a construit primul motor de curent alternativ în două faze. Au izbucnit între ei vrăjmășie a dus la 90 de ani la „războiul curenților“. o rețea de tensiune a început să crească în mod continuu, până când a ajuns la 1,2 MW în 1982 pe linia Ekibastuz-Kokshetau. Păstrarea pasul cu realizările de mai sus au fost transformatoare, creșterea în dimensiune.

În „curenții de război“, Tesla a descoperit că, odată cu creșterea în greutate transformatoare de frecvență scade datorită miniaturizarea înfășurărilor și a miezului. Ceea ce a dus la crearea primelor modele pentru frecvențele înalte. După cum știți, evenimentele au fost însoțite de nașterea de radio. Introducerea acestor tehnologii au dus rapid la necesitatea de a crea un dispozitive relativ mici. Transformatoare de impulsuri a venit de la radio. De exemplu, adaptoare dispozitive mobile utilizează un detector de amplitudine simplu la tensiuni de formare.

Transformatoare de impulsuri sunt, de obicei încărcate puternic, spre deosebire de rețea. Se estimează că, la o tensiune de distribuție a energiei electrice de 11 kV curent dat 90 kA, iar lampa de pe transmițător 70 kW - consumă doar 6. puterea este calculată din formula care, în primul caz rezistența este de 0,1 Ohm, în al doilea - 2 ohmi. Aceste valori definesc impedanță de ieșire transformator. Ei joaca o greutate mare parte și dimensiuni. Deoarece desenelor și modelelor industriale transformatoare nu sunt potrivite pentru electronice: numirea variază.

Materiale de transformatoare mici

determinanți

Acești factori au condus la căutarea și crearea de noi materiale:

• Structura domeniului Oțel (laminare rece) orientată.
• Izolație polimerice (inclusiv lac).
• radiofrecventa cupru pur.
• Resin lipsită de solvenți agresivi.
• dopanți grăunți.
• Permalloy sau alte ferita cu un coeficient ridicat de permeabilitate magnetică.

Grație acestor realizări ale chimiei, fizicii și tehnologiei, a devenit posibilă atingerea unor obiective:

1. Reduceți dimensiunea transformatoarelor conectate.
2. Pentru a reduce volumul ocupat de o parte de înaltă tensiune.
3. Creați filtre cu ascuțite și care se încadrează în creștere marginile caracteristicii amplitudine-frecvență.
4. Transformatoarele aspect, special conceput pentru a transmite un semnal de puls, fără pierderi.
5. Creșterea spectrului de transmisie la microunde.

Ultimele două elemente arată o legătură directă. marginile ascuțite ale semnalului de impuls determină faptul - o parte semnificativă a spectrului se află în zona de înaltă frecvență. Și un transformator convențional ar tăia porțiuni, denaturând netezirea formei, cu pierderea simultană a energiei. La mijlocul anilor '50 oamenii se întrebau de ce transformatoarele de impulsuri nu sunt construite în asemănarea puterii. După toate cunoscute grafice, tabele, formule de calcul a secțiunii de bază, factorul de putere, tensiune. motive:

1. Intervalul de frecvență. Eficiența transformatorului la frecvența de funcționare inferioară este determinată de inductivitatea de ralanti, la partea de sus - Distributed capacitate de auto. Aceste efecte parazitare provoca scurgeri de putere, reducând considerabil eficiența. La acești parametri depinde de: numărul de rotații ale înfășurării, dimensiunea miezului, înfășurări de trecere, de tip izolare și altele. transformator de înaltă frecvență se face în conformitate cu nuanțele, pentru a transmite intervalul dorit cu pierderi minime.
2. Circuitele electronice ale principalilor parametri luați în considerație și reactanță rezistenței înfășurări. Uneori, o să încalce caracteristicile de greutate și mărime, în scopul de a obține o rată de transfer bun. Design-ul este foarte dependentă de impedanța de destinație și de circuit. Prezice-l, la fel ca în cazul transformatoarelor de putere, este dificil.

În transformator de impulsuri de multe ori blindat miez coaxial cu înfășurări filetate prin fereastră. Acest lucru permite un flux magnetic de transfer maxim. porțiune Jugul se închide liniile de câmp, pierderile de energie sunt minime. Dublu tijă subțire de perete lateral, fluxul este divizat în două părți aici curg în jurul părții exterioare a bobinei. Periodic miez de tijă este mai adecvată pentru un anumit scop. Apoi, câmpul magnetic circulă în piață, iar înfășurările sunt puse pe laturile opuse ale unui feromagnet. Miezul este, de obicei, o parte integrantă, cap la cap, și să te îmbraci jumătățile bobina de andocare pentru a simplifica procesul de procesul de asamblare. Execuția și protecția factorilor tubaje definite climatici (umiditate, temperatură), restricțiile privind dimensiunea, desemnarea tensiunii.

Mult timp nu a putut înțelege de ce studiile de laborator ale pierderilor în inversarea de bază de magnetizare nu coincide cu datele reale la frecvențe înalte. Sa dovedit, dispozitivul de măsurare a caracteristicilor produce un câmp constant (pentru creșterea eficienței) și blocarea apariția curenților induși. Acesta din urmă devine cauza discrepanțelor. Curenții induși afectează în mod direct lățimea buclei histerezis. Astăzi, materiale electrice utilizate cu coercitivitate scăzută pentru fabricarea miezurilor. Pierderea Maximal observată atunci când bucla magnetică de saturație, este limitată pentru a transmite puterea prin intermediul unui transformator de impulsuri:

1. Creștere pierderile active pe înfășurări.
2. Eficiența mică.

Forma buclei histerezis depinde de materialul selectat. Astăzi este aliaje cunoscute cu o caracteristică dreptunghiulară. Aceste calități neobișnuite vă permit să creați amplificatoare magnetice. Puterea transmisă miezului, poartă o nuanță cu jet pronunțat pentru motive evidente. Partea activă exprimă pierderile în materialul laminat. componenta reactivă este direct dependentă de permeabilitatea magnetică. oțel laminat la rece este de obicei folosit pentru frecvențe înalte și oțel de laminare la cald detectează o cantitate de impurități de siliciu și este utilizat pentru frecvența comercială 50-60 Hz. plăci de grosime (în funcție de modificarea parametrilor și curenți de inducție) scade odată cu creșterea frecvenței.

Ca urmare, pierderea de bază este mic pentru transformatoare mici. Contribuția principală este rezistența ohmică a înfășurărilor. În transformatoarele de putere cifrele sunt comparabile în mărime. Rezistența ohmică, prin urmare, limitată secțiunea transversală minimă a conductorului. Se crede de a susține dimensiunea specificată, deoarece dimensiunea miezului este definit în mod rigid. Acești doi factori contradictorii determina fezabilitatea economică și caracterul adecvat al design-ul ales.

Scurtă descriere a aliajelor de bază

Alegerea materialului de bază este determinată de frecvența și partea inductivă a impedanței de sarcină. oțel laminată la rece este utilizată în cazul în care componenta reactivă este mare, sau este nevoie de un curent constant pentru a trece prin înfășurării. În alte situații observate din aliaj de nichel relevant cu permeabilitate magnetică mare, dar o densitate de flux admisibilă mai mică.

Oțel aliat cu siliciu, are cele mai proaste indicatori, dar ieftine. Are forță coercitivă de 0,5 Oe la permeabilitatea magnetică maximă de 8500 și o densitate de flux 12 mii de Gauss. Este utilizat în transformatoare de joasă frecvență de dimensiuni mici (inclusiv intervalul audibil).

grăunți laminate la rece prezintă o performanță mult mai bună datorită domeniului orientată spre structură. La egal cu coercitivitate crește permeabilitatea la patru ori densitatea maximă a fluxului de 17 mii de Gauss. Acesta servește ca un miez de transformator de putere medie.

aliaj fero de 50% caracterizat forță coercitivă aproape de zero. Acest lucru minimizează pierderea buclei histerezis (pe inversării). La densitatea de flux magnetic admisibil scăzut (10 000 gauss), material caracterizat permeabilitate uimitoare (până la 50.000). Rezistență bună la curenți de inducție de joasă frecvență aplicate transformatoarelor de mici dimensiuni în bandă largă.

aliaj fero de 50% cu structura domeniilor orientate este utilizat într-un mod de saturație. Comparativ cu materialul anterior caracterizat de ori și jumătate densitatea maximă flux magnetic.

Permalloy (grad înalt de nichel din aliaj) se caracterizează prin permeabilitate magnetică ridicată în sute de mii de unități. Acesta funcționează la o densitate de flux magnetic scăzut, ceea ce face ca utilizarea sa în transformatoare de dimensiuni mici.

Un oțel ferita compozit și sunt utilizate în special în transformatoare și inductoare cu pierderi reduse pentru banda RF. caracteristici de fabricație permite crearea unui miez solid de orice formă, cu materiale de temperatură Curie joasă (proprietăți magnetice). Ferro vânturile centurilor bine și servește pentru a crea un miezuri dintr-o bucata, în special o formă toroidală. calități neobișnuite permit să pună în practică conceptul unei bucle histerezis dreptunghiular.

înfășurări

Considerată secțiunea de bază acceptabilă 0,645 km. mm la 1 amperi. Aceasta permite o primă aproximare pentru a determina cantitatea de cupru. Lepuire se realizează pe condițiile de temperatură, parametrii electrici ai transformatorului, inclusiv o capacitate (cm. Fig.). depinde în continuare puternic de caracteristici tehnologice. De exemplu, un fir emailat 30 gauge înfășurată factor manual liniaritate este de 97%, asamblarea automată reduce parametrul la 80%. Aceeași construcție are caracteristici, în funcție de locul de fabricație a produsului.

Densitatea de ambalare se ridica in mod natural cu scăderea calibru. Din secțiunea găsit calculează durata medie de lichidare pentru a determina rezistența sa. Sfârșitul firului este de obicei sudat la o concluzie. Principala cerință - rezistență scăzută la contact ohmic. Gros de bază de mare putere este dificil de vânt, în cazul în care sfârșitul nu este atașat. Așa cum se utilizează izolatori:

1. Materiale organice: mătase, rășină, bumbac, vopsea, hârtie electrice. Acesta este primul tip de izolare, a intrat în viața de zi cu zi a lui Sir Joseph Henry. Temperatura superioară este considerată a fi de 105 grade Celsius.
2. A doua clasă include compoziții de sticlă, ceramică și rășină. În general, predecesorii materiale mai scumpe. Limita superioară de 130 de grade Celsius.
3. Polimerii sintetici de diferite tipuri. În mod avantajos, compusul de siliciu. Caracteristica lor distinctivă este considerată o rezistență ridicată de căldură. Aceasta include ceramica silicat. Limita superioară de 200 de grade Celsius.

Clasele de diferență în principal limitate la temperaturi de funcționare. Și în interior - clasificare se realizează pe caracteristicile individuale. De exemplu, sticla, evident, ocupă mai puțin spațiu decât azbestul, și egal cu mătase. Ceramica sunt adesea înveliș acoperă al doilea strat dintr-un alt material de pe partea de sus a rășinii este o stivuire densă.

Diferența esențială apare atunci când dimensiunile sunt de o importanță capitală. Acest mod avantajos surse de putere 400 și 800 Hz sunt utilizate în aviație. Apoi se aplică materialelor de clasa a doua, chiar dacă costul merge mai mare. transformator electronice de uz casnic este de izolare de multe ori mai ieftin. Acest lucru se datorează putere scăzută și de a reduce prețurile. Ca urmare, aerul reușește să reducă surse de alimentare 30-50%.

Din aceasta este acum ușor de înțeles de ce cele mai scumpe transformatoare de uz casnic (de la un echipament comun) Limita de temperatură de funcționare specificată de 135 grade Celsius (permis o scurtă creștere deasupra celor de mai sus prag). Este într-un al doilea, o medie a valorii grupului. Inscripția se uită la siguranța încorporat în lichidare, în interiorul sau VCR player.

la începutul anilor cincizeci trebuie să fie măsurat din nou opțiuni pentru transformatoare mici. S-a obținut pentru tensiunile rețelei industriale nu au fost bune, datorită diferenței de frecvență. Materialele din primul grup nu permit un fir calitativ izolați la 50 Hz. Diferența mică rămasă nu reușește să acopere rășina, scânteile începe să bobinați (descărcare corona). Pentru a verifica testul rezistenței de izolație este realizată pentru o tensiune lungă ridicată.

Pionieri definite condițiile de testare, după cum urmează. Să presupunem că este luată o probă de conductor secțiune de sârmă de cupru de 0,5 mm. Se observă că primul grup de obiect materiale izolat începe să scânteie are 1,250 V. Apoi se atinge tensiunea de test reduce la 20-30% din prag. Precizia de fabricație variază între întreprinderi, în fiecare caz, un test pentru descărcare corona.

pod diode

Full-val redresor utilizate în transformatoare electronice, sunt discutate în printr-un pod diode. Această parte a circuitului convertește tensiunea de intrare de curent alternativ la o unipolară. Uneori, filtrul este plasat pentru a netezi fluctuațiile. Potențialele de ieșire diferență de pod dioda este utilizat pentru a alimenta push-pull Circuit - tranzistor multivibrator.

Multivibrators - generatoare de impulsuri

Evident, un transformator pentru reducerea greutății și plasarea acestuia într-un astfel de caz mic necesită să crească frecvența de lucru de la 50 Hz la ultrasunete. O valoare specifică selectată de către producător. Licăr de tranzistori vă permite să specificați orice valoare, limitată doar de mâinile disponibile pe element de bază. Adesea transformatoare electronice cu coca din oțel. Acest ecran, care împiedică emisia undelor de înaltă frecvență în spațiu.

Multivibrators sunt amplificatoare clasa structural D (cel puțin un element este în impulsuri). Munca într-un mod cheie de tranzistori necesită o viteză cunoscută. În starea blocată între colectorul de curent și emițător este aproape de zero. Modul Puls în plus crește eficiența multivibrator. Primele dispozitive din această clasă sunt descrise Henry Abraham în revista Annales de Physique pentru 1919. Se crede că dispozitivul a fost precursorul tehnologiei digitale, un an mai târziu a venit prima declanșare Eccles-Jordan.

Multivibrators sunt gestionate și neadministrate, dar - generatoare de impulsuri de o anumită frecvență, similare ca formă dreptunghiulară. Încărcați este transformator compact. În primul caz, este permis să se schimbe ciclul de lucru și alte setări, dar transformator electronic, de obicei, nu oferă astfel de caracteristici complexe, sau de preț a crescut foarte mult.

Conform teoriei-flop permis să construiască orice tip de elemente active, dar pentru tranzistori utilizate bun motiv. Specifics de funcționare se realizează prin introducerea capacitiv feedback-ul sau un circuit inductiv (pentru schimbare de fază), atât elementul activ controlat reciproc, la rândul său.

vibrații de amplitudine mai mare este realizată folosind tranzistori compozit secvențial activate printr-o anumită schemă. Figura prezintă o diagramă în care RC-lanț, cu un timp dat controale constante o pereche de tranzistori care formează impulsuri de o frecvență predeterminată. Acesta este un 12V tipic transformator electronic pentru halogen (HID). denumire Eliberat 6 și 24, alimentat de magistrala 110 sau 220 V. Principiul de funcționare al circuitului prezentat:

1. Tensiunea de intrare 220 este redresată de puntea de diode, producând un condensator de încărcare. Acest șir de intrare setează Diack de frecvență de comutare. Punerea condensator de tuns poate atinge efectul lămpilor întunecare.
2. Deacon se deschide și încarcă RC-lanț al doilea tranzistor, provocând de start ezitare.
3. Dioda previne căderea de tensiune în cele din urmă la tranzistorul T2 este închis la sfârșitul perioadei.
4. La punctul de saturație a tranzistorului feedback-ul decuplează core sugrumare.

frecvență de comutare exterioară este limitată doar prin proiectarea miezului transformatorului de impulsuri și caracteristicile tranzitorii ale tranzistorilor. O frecvență tipică de comutare este de 35 kHz. ciclu de funcționare este dată de RC-lanturi pe bazele de tranzistori. A doua diagramă prezintă un exemplu de realizare a protecției la scurtcircuit. becuri cu halogen Defect, consumă prea mult curent, tranzistori devin o cauza supraîncălzire și eșec. Semi-conductor p-n-tranzițiilor pierd ireversibil proprietăți.

La un consum prea ridicat de protecție a circuitului tranzistor comutate, elemente RC care întârzie declanșarea tranzistorului T1. Situația observată în aprinderea arcului. catod rece găsește o rezistență redusă și ușor de efectuarea. Deoarece curentul cald electrod metalic este redus, un transformator și tranzistori sunt situate într-un mod normal. Acest produs de viață extinsă. După timpul de întârziere (stabilită de Rs și Cs) dispozitivul încearcă să pornească din nou, iar în cazul în care curentul nu depășește o valoare predeterminată, circuitul intră în modul normal.

Cerințe pentru tranzistori

Datorită tensiunii ridicate de operare și cerințele pentru tranzistoarele bipolare low cost sunt selectate. Pentru a reduce indicatorii utilizați jumătate de pod circuit de comutare. Tensiunea de vârf este de 350 V, și este oprit atunci când filtrul de intrare, accelerația de energie stocată produce puls amplitudine de până la 500 V.

Particularitatea unui circuit semipunte: tensiunea este împărțită între cele două tranzistoare. Prin urmare, curentul maxim de funcționare este prin puterea de ieșire. Pentru ca aparatul să fie de 50 W 0,64 A După cum sa menționat mai sus, atunci când lămpile alimentat în primul rând, această valoare, uneori, în mare măsură depășită (de până la 10 ori mai mare decât valoarea nominală). În consecință, tranzistori printr-un flux de curent temporar la 6,5 ​​A.

Din aceste considerente, se recomandă pentru transformator electronic selectați 50W tranzistori cu o tensiune maximă de 450 V sau mai mare la un curent de până la 7 A. Despre frecvență menționată mai sus. Depinde de parametrii transformatorului de impuls și constanta de timp determinat de lanțul RC-charge. O valoare tipică - 35 kHz. Prea tranzistori lent poate duce la frecvența de eșec și intrarea miezului transformatorului de impuls în saturație, la sfârșitul fiecărui ciclu. Energia stocată va fi returnat colecționari sub forma o înălțime semnificativă a vârfului, ceea ce a condus la eșec produs ipotetic.