Расчет импульсного трансформатора
Расчет сетевого однофазного трансформатора
- Работа импульсного блока питания во многим зависит от того, насколько точно выполнен расчет трансформатора. Даже малейшее отличие его параметров от оптимальных для конкретного источника питания может привести к снижению КПД и ухудшению характеристик. Поэтому к расчету трансформатора следует отнестись с особым вниманием.
- Прежде всего необходимо рассчитать (в ваттах) используемую мощность трансформатора Рисп=1,3*Рн (Рн - мощность, потребляемая нагрузкой). Далее, задавшись габаритной мощностью Ргаб, которая должна удовлетворять условию Рраб>=Рисп следует подобрать подходящий тороидальный ферритовый магнитопровод. Его параметры связаны с Рраб соотношением Рраб=Sс*So*f*Bmax/150, Вт. Здесь f - частота преобразования напряжения. Гц: Sc=(D-d)*h/2 - площадь сечения магнитопровода, см.кв. (D и d - соответственно наружный и внутренний диаметры, h - высота кольца, см); So=Пи*d^2/4 - площадь окна магнитопровода, см.кв.; Вmax - максимальное значение индукции (в тесла), которое зависит от марки феррита и может быть определено по справочнику, содержащему сведения о ферромагнитных материалах (см., например, [1, 2]).
- После этого, задавшись напряжением на первичной обмотке трансформатора U1, находят число витков w1=0,25*10^4*U1/f*Bmax*Sc. Для преобразователи (см. рисунок) U1=Uпит/2-Uкэнас, где Uпит - напряжение питания преобразователя, а Uкэнас - напряжение насыщения коллектор - эмиттер транзисторов VT1. VT2. Полученное значение W1 необходимо округлять в большую сторону (во избежание насыщения магнитопровода).
- Далее определяют максимальный ток I (в амперах) первичной обмотки: I1max=Pн/КПД*U1 (КПД - КПД преобразователя, обычно 0,8) и диаметр (в миллиметрах) ее провода: d1=0,6*(кв. корень из I1max). В заключение находят число витков выходной обмотки трансформатора: w2=w1*U2/U1 и диаметр провода: d2=0.6*(кв. корень из I2max), (U2 и I2 - соответственно напряжение и ток вторичной обмотки).
- Для примера 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. Потребляемая нагрузкой мощность Рн==200 Вт.
- Используемая мощность этого трансформатора Рисп=1,3*200=260 Вт. Частоту преобразования f выберем равной 10^5 Гц. В качестве магнитопровода применим кольцо типоразмера К38Х24Х7 из феррита марки 2000НН (Вmax=0,25 Т [2]). Определив площадь сечения Sc=(3,8-2,4)*0,7/2=0,49 см.кв. и площадь окна выбранного магнитопровода Sо=Пи*2,4^2/4=4,5 см2. найдем габаритную мощность трансформатора Pгаб=0,49*4,5*10^5*0,25/150=367 Вт. Условие Ргаб>=Рисп выполняется.
- Теперь определим напряжение на первичной обмотке трансформатора и ее число витков: U1=(285/2)-1,6=141 В; w1=0,25*10^4/10^5*0.25*0.49~=29. Для исключения насыщения магнитопровода выбираем w1=30.
- Затем находим максимальный ток первичной обмотки и диаметр провода: I1max=200/0.8*141=1,75 A; d1=0.6*(кв.корень из 1.75)=0,8 мм. После этого определяем число витков и диаметр провода выходных, обмоток: w2=30*25/141=5; d2=0,6*(кв. корень из 3)=1 мм; w3=30*20/141=4; d3=0,6*(кв. корень из 1)=0,6 мм; W4=30*10/141=2; d4=0.6*(кв. корень из 3)=1 мм;