Импульсный трансформатор: Импульсный трансформатор — это… Что такое Импульсный трансформатор?

Импульсный трансформатор — это… Что такое Импульсный трансформатор?

Импульсный трансформатор (ИТ) — трансформатор, предназначенный для преобразования тока и напряжения импульсных сигналов с минимальным искажением исходной формы импульса на выходе.

Описание

Импульсные трансформаторы, предназначенные для трансформирования коротких импульсов с минимальными искажениями и работающие в режиме переходных процессов, находят применение в различных импульсных устройствах^[1][2]. Импульсные трансформаторы позволяют изменить уровень и полярность формируемого импульса напряжения или тока, согласовать сопротивление генератора импульсов с сопротивлением нагрузки, отделить потенциалы источника и приемника импульсов, получить на нескольких раздельных нагрузках импульсы от одного генератора, создать обратную связь в контурах схемы импульсного устройства. Импульсный трансформатор может быть также использован и как преобразовательный элемент, например дифференцирующий трансформатор.

Генерация мощных импульсов современных параметров невозможна без применения высоковольтных импульсных трансформаторов. Получаемая форма выходных импульсов во многом определяется свойствами ИТ, особенно при большом коэффициенте трансформации. Применение выходных повышающих ИТ позволяет резко сократить габариты, вес и стоимость генерирующих устройств^[3], хотя и негативно влияет на форму квазипрямоугольных импульсов, увеличивая относительные длительности фронта, среза и неравномерность вершины. В связи с этим величина коэффициента трансформации современных выходных ИТ при длительности импульсов в единицы и десятки микросекунд возрастает до 10 — 20 и более.

Наибольшее распространение получили ИТ, трансформирующие импульсы, по форме близкие к прямоугольным, которые обладают крутым фронтом и постоянством напряжения вершины импульса, необходимыми для работы широкого класса нагрузок. Импульс прямоугольной формы должен быть трансформирован с малыми искажениями, длительность фронта импульса должна быть значительно меньше длительности импульса и переходные процессы при трансформации фронта и вершины импульса рассматриваются раздельно.

Эквивалентные схемы ИТ при раздельном рассмотрении переходных процессов упрощаются и позволяют установить связь между параметрами эквивалентных схем и конструктивными параметрами ИТ и найти такие соотношения между ними, при которых удовлетворяются требования к длительности фронта и скосу вершины импульса^[4]

Эквивалентные схемы

Трансформация фронта импульса с малыми искажениями достигается при малых значениях индуктивности рассеяния и распределенной емкости трансформатора, которые уменьшаются с уменьшением числа витков обмоток и сечения магнитопровода ИТ. В то же время для трансформации вершины импульса с малым спадом следует стремиться к увеличению индуктивности намагничивания трансформатора, возрастающей с увеличением числа витков и сечения магнитопровода.

Удовлетворение одновременно нескольким поставленным требованиям при расчете ИТ потребует нахождения компромиссного решения. Оно должно быть принято в зависимости от значимости того или иного поставленного требования.

Расчеты ИТ производятся на основе приближенной эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами. Индуктивный эффект и потери в проводах обмоток можно учитывать с помощью известной Т-образной эквивалентной схемы.

Эквивалентная Т-образная схема импульсного трансформатора

Параметры схемы:

— индуктивность намагничивания трансформатора, учитывающая запасание энергии в основном потоке взаимной индукции магнитопровода при приложении напряжения к первичной обмотке. С потоком в сердечнике связан ток намагничивания, протекающий по первичной обмотке;

— индуктивности рассеяния обмоток, учитывающие запасание энергии в потоках рассеяния, связанных с протеканием по обмоткам тока нагрузки;

— активные сопротивления проводов обмоток, учитывающие потери при протекании по ним тока нагрузки;

— эквивалентное сопротивление, учитывающие потери энергии в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи.

Наряду с запасанием энергии в магнитных полях, а также потерями в проводах обмоток в ИТ необходимо учитывать запасание энергии в электрических полях между обмоткой и магнитопроводом и между слоями обмоток. Учет этой энергии производят введением трех емкостей, образующих П-образную структуру: — емкость первичной обмотки, — емкость вторичной обмотки, — емкость между обмотками.

Получившаяся эквивалентная схема ИТ описывается уравнением высокого порядка, что затрудняет анализ в общем виде:

Эквивалентная схема ИТ шестого порядка

Однако без внесения заметной погрешности можно упростить схему, если иметь в виду следующее:

1. Намагничивающий ток составляет обычно небольшую часть тока нагрузки и поэтому можно пренебречь его влиянием на поток рассеяния. Это позволяет перейти от Т-образной схемы из индуктивных ветвей к Г-образной схеме.

2. Так как электрическая энергия пропорциональна квадрату напряжения, то основная ее часть запасается в обмотке высшего напряжения. Поэтому П-образная схема емкостных элементов замещается одной эквивалентной емкостью, подключенной параллельно обмотке высшего напряжения.

3. Число витков обмоток ИТ мало и, следовательно, можно пренебречь при расчетах наиболее важных электрических характеристик сопротивлением обмоток, полагая . Сопротивление обмоток учитывается при определении потерь.

В результате указанных упрощений, фронт анализируется на основе эквивалентной схемы 2-го порядка с сосредоточенными индуктивностью и емкостью, определяемыми из энергетических соображений:

Эквивалентная схема формирования фронта 2-го порядка

Она хотя и удобна для математического описания, но не отражает в полной мере процессы, происходящие при передаче импульса, так как при этом считается, что большая часть электрической энергии паразитной емкости запасается в обмотке высшего напряжения.

Между тем использование такой схемы не допустимо при соизмеримости приведенных емкостей обмоток, включающих в себя паразитные емкости нагрузки и генератора, так как нельзя отдать предпочтение ни одной из емкостей. Кроме того, при резком различии приведенных емкостей, когда, казалось бы, можно ограничиться одной из них, возможно формирование фронта с паразитными колебаниями, наложенными на самом фронте, а не на вершине.

Такие колебания должны быть исключены, например, при импульсной модуляции мощных магнетронных генераторов. Но схема 2-го порядка не только не позволяет определить условия их появления, но даже исключает само их существование. В работах вышеупомянутых авторов такой вид искажения фронта прямоугольного импульса отсутствует. Поэтому надо как минимум учитывать разделение емкостей обмоток индуктивностью рассеяния. Следовательно, предпочтительнее рассматривать эквивалентную схему 3-го порядка , как это сделано в работе^[5]:

Эквивалентная схема формирования фронта 3-го порядка

— индуктивность рассеяния;

— сопротивление обмоток, включающее приведенное сопротивление вторичной обмотки;

— сопротивление генератора импульсов;

— эквивалентная емкость первичной обмотки, включающая выходную емкость генератора;

— эквивалентная приведенная емкость вторичной обмотки включающая паразитную емкость нагрузки.

Виды импульсных трансформаторов

Все конструктивные схемы можно свести к четырём основным^[2]:

1. Стержневой
2. Броневой
3. Бронестержневой
4. Тороидальный

Источники

1. ↑ Матханов П. Н., Гоголицын Л. З. Расчет импульсных трансформаторов. — Энергия, 1980.
2. ↑ ^{1 2} Вдовин С. С. Проектирование импульсных трансформаторов 2-е изд. перераб. и доп. — Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991. — 208 с. с. — ISBN 5-283-04484-X
3. ↑ Каштанов В. В., Сапрыгин А. В. Возможности снижения массы и габаритов мощных микро-миллисекундных импульсных модуляторов // Вопросы прикладной физики. — 1997. — Т. 3. — С. 75 – 78.
4. ↑ Ицхоки Я. С. Импульсные устройства. — Сов.Радио, 1959. — 729 с.
5. ↑ Каштанов В. В. Анализ фронта выходных импульсов трансформатора. — Радиотехника, 1995. — Т. 12. — С. 38 — 40.

импульсного трансформатора для лучшего освещения Certified Products

Приятная обстановка делает жизнь достойной жизни. Действительно, невероятные импульсного трансформатора на Alibaba.com могут воплотить эту мечту в реальность. Они небольшие по размеру и дизайну. Эти продукты уменьшают потребление электроэнергии для лучшего освещения и разнообразного светового излучения. Примечательно, что энергосбережение импульсного трансформатора находит различное применение в нескольких отраслях, включая бытовую технику.

Высокое качество импульсного трансформатора обеспечивает долгий срок службы. Эффективные трансформаторы освещения являются потребителями с низким энергопотреблением, что позволяет пользователю сэкономить деньги для других приоритетов. Кроме того, эти электротехнические изделия доступны как для домашнего использования, так и для легкой промышленности. Эти продукты с меньшим уровнем шума и дыма на Alibaba.com оснащены эффективными системами охлаждения и безопасности.

При покупке более качественных и продуктивных товаров импульсного трансформатора потенциальным покупателям следует ознакомиться с несколькими пунктами контрольного списка . Рабочие характеристики определяют используемую мощность напряжения. В равной степени они должны знать рабочую частоту трансформаторов. Размер и диаметр должны быть пропорциональны рабочей нагрузке. Из-за колебаний погодных условий осторожный покупатель должен понимать преобладающие климатические условия в целях безопасности.

Соответствие импульсного трансформатора зависит от характера работы. Наличие запчастей снижает стоимость ремонта. Высокие цены на трансформаторы освещения обеспечиваются надежной доставкой в режиме реального времени. Наслаждайтесь расслабляющим отдыхом, используя наиболее подходящие для окружающей среды приборы. Найдите на Alibaba.com широкий спектр надежных глобальных поставщиков и выгодные предложения.

Для чего служит импульсный трансформатор, типы и конструктивные особенности | Электронщик

Кратковременный импульсный режим работы некоторых электрических устройств служит для обеспечения генерирования больших величин мощности, а ее использование  в течение короткого промежутка времени называется импульсным режимом.

Мощные импульсные трансформаторы ТПИ, применяемые  для импульсных питающих источников служат для подачи электроэнергии во вторичные цепи.  Они выполняют функцию согласующего элемента между генератором первичной сети и потребителем импульсного напряжения. ИТ изменяет уровень и полярность формируемого импульса.

Они служат для создания обратной связи в контурах импульсного устройства, применяются для изменения импульса и формирования его в прямоугольную форму, обладающую величиной напряжения с постоянным периодом действия и наиболее крутым фронтом, что соответствует более широкой сфере применения.

Распределение электрических цепей в зависимости от постоянного и переменного значения тока.

Сфера применения импульсных трансформаторов

Основное предназначение ИТ – работа в импульсных устройствах – это: генераторы на триодах, магнетроны, газовые лазеры и прочая устройства. ИТ также используются в качестве дифференцирующих трансформаторов.

Сфера применения ИТ – это практически вся радиоэлектронная аппаратура, включая телевизоры и компьютерные мониторы, они обязательны для блоков питания импульсного типа. Одна из важных функций – применение для стабилизации выходного напряжения в режиме работы устройств.

Они служат для осуществления защиты от короткого замыкания потребителей в режиме ХХ (холостого хода) и защищают устройство от превышения значения напряжения или при перегреве корпуса прибора.

Основные требования

• Функциональность – определение значений всех электрических параметров (мощность, напряжение и вид импульса)
• Эксплуатационные требования – надежность и высокая перегрузочная способность, стойкость к механическим повреждениям и климатическому состоянию, повышенная электрическая прочность.
• Технико-экономические требования – малые габариты и небольшие потери, трудозатраты при изготовлении зависят от свойств, предъявляемых к сфере использования.

Общие конструктивные схемы и типы импульсных трансформаторов

Различие конструктивных форм продиктовано широким диапазоном использования, зависит от мощности, напряжения и вида форм протяженности импульса, предназначения и эксплуатационных требований.

Основные типы обмоток и импульсных трансформаторов – это:

• Стержневой ИТ.
• Броневой.
• Бронестержневой.
• Тороидальный.

Основной тип форм поперечного сечения – круговая или прямоугольная, аналогичная силовым трансформаторам.

Обозначения в схемах:

l – длина магнитной линии средней величины;

l1, l2– внутренняя и наружная протяженность (длина) короткой и длинной линии;

h– длины обмоток, цифровой индекс обозначает катушку,

h0 – ширина окна для стержневых и броневых схем и длина ярма для тороидальных МС.

Δ – толщина катушки, с цифровым индексом – толщина изоляционного материала между двумя обмотками.

А1, А2 толщина обмоток;

a, b, c – стороны сечения прямоугольного МС и диаметр круглого МС;

S и S1–геометрическая и рабочая площадь сечений МС;

ka – коэффициент наполнения сечения электротехнической листовой или ленточной сталью;

w – витки обмотки;

n–коэффициент трансформации;

λ – коэффициент использования протяженности МС.

Рис. №1. Конструктивная схема стержневого импульсного трансформатора.

Главная особенность импульсного трансформатора– небольшое количество витков в обмотках. Самыми экономичными считаются тороидальные ИТ, а менее всего – бронестержневые ИТ

Рис. №2. Схема обмотки броневого ИТ.

Рис. №3. Схема обмотки бронестержневого ИТ.

Рис. №4. Конструктивная схема ИТв виде торроида.

Рис. №5. Прямоугольное сечение ИТ поперечного плана.

Рис. №6. Поперечное сечение ИТ кругового типа.

Характерная особенность конструкции импульсного трансформатора

Основное свойство цилиндрической обмотки – невысокая индуктивность рассеяния. Обмотки отличаются простотой конструкции и прекрасной технологичностью. Они могут иметь различное число и расположение слоев и секций, отличаются схемами соединений. В конструкции используется трансформаторное и автотрансформаторное подключение обмоток.

Схема автотрансформаторного подключения используется в случаях, когда нужно снизить индуктивность рассеяния ИТ. Конструкция обмоток может состоять из нескольких слоев, они могут быть однос, и находиться на одном или на двух стержнях МС. Более часты в использовании однослойные обмотки, они простые в плане конструктивного устройства, отличаются большей надежностью. Индуктивность рассеяния достигается за счет наиболее полного использования длины МС обмотки, их располагают на 2-х стержнях.

Какие бывают обмотки

• Спиральные обмотки – соответствуют ИТ с минимальной индуктивностью рассеяния, рекомендованы к применению при автотрансформаторном включении. Их намотка осуществляется широкой и тонкой фольгой или токопроводящей лентой.
• Конические обмотки – служат для значительного уменьшения индуктивного рассеяния ИТ с малым увеличением емкости обмоток. Особенность – толщина изоляционного слоя между двумя обмотками, она пропорциональна напряжению между отдельными витками «первички» и «вторички». Толщина увеличивается от начала обмоток к концу в соответствии с линейным законом.
• Цилиндрические обмотки – обладают невысокой индуктивностью рассеяния, отличаются простой конструкцией и технологичностью.

Что такое потери энергии импульсного трансформатора?

Уменьшение энергетических потерь и создание эффективного КПД – важный вопрос, который стоит при проектировании ИТ. Общие потери суммируются из:

• потерь на гистерезис;
• вихревых токов;
• потерь, связанных с несовершенством изоляции между листами;
• магнитной вязкости.

Помимо упрощенного расчета и завышения значений существенных потерь, что компенсирует отказ от обоснования потерь и вносит грубые просчеты в расчет, применяют высоколегированные стали и перллои. Благодаря этому, с целью снизить потери, формы петли статического гистеризаса стараются приблизить к прямоугольной форме. Подобные материалы служат для достижения больших индукционных величин.

Вихревые токи разделяют искусственно и с помощью предусмотренных в конструкции магнитной системы (МС) участков с большой, или даже максимально увеличенной магнитной проницаемостью. Таким образом0 получается более-менее удовлетворительное стабильное значение  вихревого тока в стальных листах МС.

Материалы для изготовления импульсного трансформатора

Тип магнитного материала оказывает влияние на качественные показатели и на особенности импульсного режима. Оценка материала осуществляется по величинам и показателям и включает следующие качественные показатели:

• индукции насыщения;
• коэрцитивная сила;
• удельное сопротивление материалов устройства;
• возможность использования наиболее тонких лент или листов стали.

Электротехническая сталь желательная для создания ИТ включает марки: 3405 – 3408 и 3421 – 3425. Сталь 3425 отличается самым высоким показателем индукции насыщения и малой величиной коэрцитивной силы, самый большой показатель прямоугольности петли гистерезисного цикла. Используется наиболее часто.

Пермаллой (прецизионный сплав), который обладает магнито-мягкими показателями, обычно состоит из никеля и железа, как правило, обработан легирующими компонентами.

Ферриты – еще один материал, который востребован для ИТ с небольшой длительностью трансформированных импульсов, эти МС обладают необыкновенно высоким удельным сопротивлением и полным отсутствием потерь на вихревые токи. Они используются для ИТ с диапазоном импульсов, размер которых определяется в наносекундном диапазоне времени.

Что такое критерий осуществимости импульсного трансформатора

Создание ИТ зависит от искажения изменяемого трансформатором импульса и параметров цепи трансформатора и самого ИТ. Уменьшение удлинения импульсного фронта пропорционально делает большое снижение величины напряжения на вершине импульса и в обратном порядке.

Нелинейные показатели сопротивления способствуют снижению искажений импульса по фронту и по величине, что крайне нежелательно. Искажения необходимо свети к минимуму, происходит это за счет снижения величины коэффициента рассеяния, решение подобного вопроса в выборе соответствующего ИТ с наименьшим коэффициентом рассеяния. Критерий осуществимости выводится при определении параметров цепи трансформатора. Желательно обладание трансформаторной цепью индуктивной реакцией.

Коррекция искажений формы импульса

Не всегда представляется возможным выбрать ИТ, чтобы искажение формы импульса не превышали пределов допустимых. В этом случае для коррекции формы импульса вводят корректирующие двухполюсники или демпфирующие фильтры, состоящие из низкоомных резисторов. Таким способом устраняется выброс напряжения по фронту. В этих целях возможно использование подавляющего диода, его полярность выбирается в соответствии с полярностью напряжению выброса на срезе импульса.

Импульсный трансформатор считается самым важным элементом электронной схемы и несет наибольшую ответственность за ее бесперебойную работу. Он отличается высочайшей надежностью и практически никогда не выходит из строя. Расчет трансформатора индивидуален для всех схем. Вторичная обмотка его обязательно должна быть замкнута на потребительскую нагрузку, ее разомкнутое состояние относится к опасному режиму. Действующие параметры и каскад напряжения находятся в полной зависимости от сборки трансформатора, что влияет на качество схемы радиоэлектронного устройства.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала

Импульсный трансформатор

Государственное автономное учреждение Курганской области СОДЕЙСТВИЕ детскому отдыху

Импульсный трансформатор применяют для модификации импульсов напряжения. Одно из основных требований, предъявляемых к импульсным трансформаторам — минимальное искажение формы передаваемого сигнала, происходящее из-за влияния потоков рассеяния, емкостных связей между обмотками и витками, вихревых токов. Популярной моделью импульсного трансформатора является Трансформатор ТСЗИ-2.5 380/220В. Купить данную модель ТСЗИ-2.5 Вы сможете в Интернет магазине ВСК «Электромотор». Трансформаторы ОСТ не очень популярны на Украинском рынке. Одну из самых популярных моделей Вы сможете купить на этом сайте. Ссылка ведет в Интернет магазин компании ВКФ «Электромотор». Обмотки делят на: Главные — это обмотки трансформатора, к которым подводится энергия преобразуемого либо от каких отводится энергия переменного тока. Обмотки выполняют из меди. Сердечник трансорматора выполнен из трансформаторной стали. Регулирующие — при низком токе обмотки и никак не очень широком спектре регулировки, в обмотке имеют все шансы существовать учтены отводы для регулировки коэффициента модификации напряжения. Есть 3 главных метода соединения фазовых обмоток всякой стороны трёхфазного трансформатора: Y-соединение, так именуемой соединение звездой, где все 3 обмотки объединены совместно одним концом всякой из обмоток в одной точке, именуемой нейтральной точкой либо звездой D-соединение, так называемое дельта-слияние, либо соединение треугольником, где 3 фазных обмотки объединены преемственно и образуют перстень (либо треугольник) Z-соединение, так называемое слияние зигзагом. Запасные — обмотки, уготованные, к примеру, для питания сети личных дел с мощностью значительно наименьшей, нежели номинальная емкость трансформатора, для компенсации второй гармонической магнитного поля, подмагничивания магнитной системы неизменным током, и т. п. Магнитная система — это так называемый магнитопровод трансформатора. Выполне из специальной трансформаторной стали. Данная мталь порублена на плостины, которые плотно соединены в сердечник трансформатора. магнитопровод. Это такая система, по которой замыкается магнитный поток, служащая основанием для крепления обмоток и других элементов аппарата Трансформатор ОМП имеет магнитную систему, которая в вполне подобранном виде вместе со всеми узлами и составными частями, служащими для скрепления отдельных частей в единичную систему, именуется остовом трансформатора.

Импульсные трансформаторы серии ALT (TDK) для LAN коннекторов

В последнее время LAN коннекторы стали обычным явлением не только в компьютерах и IT технологиях, но также в ТВ, аудио-видео технике и многих других потребительских изделиях.

Одним из ключевых компонентов, используемых в LAN интерфейсах, являются импульсные трансформаторы. Такой трансформатор должен передавать импульсный сигнал на высоких скоростях и служить изоляцией между входом и выходом. Для оптимального выполнения данных функций компания TDK разработала новый трансформатор в SMD исполнении, изготовленный с применением полностью автоматической намотки. Обычные трансформаторы, производимые при помощи ручной и полуавтоматической намотки, имеют множество недостатков, наиболее существенным из которых является большой разброс ключевых параметров. Изготовленные с применением полностью автоматизированной намотки, трансформаторы ALT имеют идентичные характеристики с минимальным допуском и являются образцовыми изделиями в своем классе.

Стандарт Ethernet, в настоящее время являющийся основным для LAN, появился в начале 80-х годов в США. Изначально он использовался для научных и профессиональных IT применений. Однако в результате появления и развития персональных компьютеров LAN стал активно использоваться для связи между ними, что привело к бурному росту рынка. Соединение нескольких локальных сетей, находящихся на значительном расстоянии друг от друга получило название WAN (wide area network), в то время как соединение между несколькими компьютерами или аудио-видео устройствами сохранило за собой название LAN. В отличие от беспроводных сетей Ethernet LAN требует соединения через кабель, однако имеет большую надежность и более высокую скорость передачи данных.

Существуют различные вариации Ethernet, отличающиеся по типу кабельного соединения и скорости передачи данных. Они имеют обозначения, соответствующие стандарту и скорости передачи данных: 100BASE-T, 1000BASE-T и др., где цифра обозначает скорость передачи данных, а буква — тип кабеля (например Т*- различные типы витой пары, а SX, LX, SR и некоторые другие — оптоволокно).

Устройства, использующие LAN соединение, снабжены встроенным адаптером, который позволяет им подключаться к сети через кабель. Подобным образом устроены, например, материнские платы современных компьютеров. LAN порт, внешне напоминающий телефонную розетку, получил название RJ45. Обычно путь сигнала в устройствах с LAN интерфейсом выглядит следующим образом: фильтрующий дроссель —> LAN трансформатор —> трансивер. Вместе с тем, широкое распространение на рынке получили LAN модули с интегрированными фильтром, трансформатором и разъемом RJ45.

Импульсные трансформаторы были разработаны специально для передачи импульсного сигнала. В отличие от трансформатора напряжения, они не выполняют функций, связанных с питанием, и могут иметь весьма компактные размеры, позволяющие встроить их в модуль. Обычно импульсный трансформатор имеет достаточно простую конструкцию, представляя собой тороидальный сердечник с первичной и вторичной обмотками. Тем не менее, несмотря на кажущуюся простоту конструкции достичь требуемых параметров при производстве импульсного трансформатора не так легко. Этому мешают сложности при автоматизации тороидальной намотки и выборе подходящего материала, влияющие на конечный результат и препятствующие стандартизации изделий.

По сравнению с трансформаторами, выполненными на сердечниках с зазором, тороидальные трансформаторы имеют значительно меньший показатель рассеяния магнитного потока, что положительно сказывается на их характеристиках. Однако тороидальная конструкция в большинстве случаев требует применения ручной намотки, что влечет за собой разброс параметров и несоответствие их начальной спецификации. Таким образом, если в дизайн конечного изделия изначально заложено использование тороидального трансформатора, то полное соответствие спецификации становится труднодостижимым или влечет за собой существенное удорожание изделия, вызванное отбраковкой, неизбежной при использовании ручной намотки.

При производстве трансформаторов серии ALT, разработанных инженерами компании TDK, использовались существенно новые подходы к дизайну и производству LAN трансформаторов. Новая конструкция с применением DR-образных сердечников (так называемых «гантелей») позволяет стандартизировать изделие и применить автоматическую намотку. По аналогии с SMD фильтрами автоматическая намотка производится на DR-образный сердечник, после чего к ней приклеивается сердечник конфигурации «пластина» (plate core), придавая трансформатору законченный вид. Помимо автоматизации намотки и стандартизации изделия подобный подход позволяет создать трансформатор с SMD исполнением, что крайне сложно реализовать при намотке на тороидальный сердечник.

Коэффициент электромагнитной связи обмоток в идеальном случае должен равняться 1 (или 100%), однако в реальности существование потока рассеяния и некоторые другие факторы снижают его величину. В этой связи, ключевым аспектом при разработке трансформатора является достижение коэффициента электромагнитной связи обмоток, близкого к 1 (100%). Одной из важнейших причин возникновения потока рассеяния является зазор в сердечнике. Поток рассеяния в свою очередь влечет за собой появления индуктивности рассеяния, отрицательно влияющей на параметры трансформатора. Благодаря разработке нового сердечника, пригодного для автоматической намотки, разработчики компании TDK смогли сократить размер зазора на стыке между «гантелью» и «пластиной» почти вдвое по сравнению с аналогичными решениями на тороидальных сердечниках, что позволило существенно уменьшить поток рассеяния.

Другим важным параметром, отрицательно влияющим на коэффициент электромагнитной связи обмоток, является межвитковая емкость. Межвитковая емкость является разновидностью паразитной емкости, возникающей между витками катушки под действием разности потенциалов. Именно действие разности потенциалов превращает соседние витки катушки в электроды конденсатора, напрямую способствуя возникновению емкостей между ними. Еще одной разновидностью паразитной емкости в трансформаторах является межобмоточная емкость, возникающая между первичной и вторичной обмотками.

Уменьшение паразитных емкостей является сложной задачей, поскольку влечет за собой увеличение потока рассеяния.

Поскольку импульсный сигнал покрывает широкий частотный диапазон, критически важным является выбор материала сердечника, способного предотвратить искажение формы импульса. Например, импульсный трансформатор, соответствующий стандарту 100BASE-T Ethernet, должен иметь индуктивность 350 мкГн при подмагничивании постоянным током в 8А. Данные особенности стандарта 100BASE-T Ethernet предъявляют повышенные требования к характеристикам ферритового материала при постоянном токе, так как кривая намагничивания остается линейной даже под воздействием подмагничивающего поля (искажение формы импульса происходит вместе с искривлением кривой намагничивания). Поэтому для производства качественного LAN трансформатора необходим материал, обладающий высокими параметрами магнитной проницаемости и индукции насыщения на всем диапазоне рабочих температур LAN.

Используя внушительный опыт работы с ферромагнетиками, специалисты компании TDK разработали новый материал, оптимизированный для применения в импульсных трансформаторах. Химический состав и молекулярная структура данного материала были пересмотрены для достижения наилучших параметров при работе в сетях LAN. В результате появился новый материал, используемый при производстве трансформаторов семейства ALT, соответствующий стандартам высокоскоростных сетей LAN нового поколения. Трансформаторы серии ALT имеют высокую надежность и характеристики, удовлетворяющие требованиям для импульсных трансформаторов, при работе в сетях LAN. Их важным преимуществом перед конкурентами являются SMD монтаж и автоматизированная намотка, которые сложно реализовать при тороидальном исполнении. Кроме того, как видно на рисунке ниже, форма импульса при использовании трансформаторов ALT, не отличается от формы импульса в тороидальном трансформаторе, обладающем существенно большими габаритами и, следовательно, более высокой стоимостью.

Кроме процесса намотки, TDK также автоматизировала термокомпрессионную сварку провода и электродов. Это является существенным шагом вперед по сравнению с тороидальными LAN трансформаторами, требующими ручной пайки, позволяя достичь высокой повторяемости параметров.

Импульсные трансформаторы обычно встраиваются в так называемые LAN модули, включающие в себя также фильтр и другие компоненты. В этом случае намотка и пайка трансформатора осуществляются вручную во время его установки в модуль, что увеличивает его габаритные размеры и себестоимость. Применение SMD трансформаторов серии ALT позволяет осуществить их монтаж на стадии пайки оплавлением, заметно упростив тем самым производственный процесс. Другим важным преимуществом трансформаторов ALT перед тороидальным аналогами является их компактный размер. При дискретной установке на плату в паре с фильтром серии ACM совокупный размер установочной площадки будет на 40-60% меньше по сравнению с LAN модулем.

Несмотря на широкое распространение беспроводных сетей, проводные соединения имеют очевидные преимущества, в частности, такие как высокая скорость передачи данных, устойчивость к помехам, высокая надежность. Ключевым компонентом в сети LAN является импульсный трансформатор, обладающий улучшенными характеристиками и соответствующий стандартам Ethernet нового поколения. Серверы, роутеры и прочее оборудование для хранения и передачи большого объема данных требуют высоких скоростей и особой надежности, в то время как для компьютеров, ноутбуков, цифровых телевизоров, ТВ приставок, игровых консолей и прочих изделий основным достоинством является компактный размер. Для промышленных применений важным преимуществом является широкий диапазон рабочих температур. Благодаря своим улучшенным характеристиками трансформаторы серии ALT подходят для применения во всех указанных выше сегментах: от промышленного оборудования до телевизоров и приставок. Высокоскоростные сети следующего поколения, использующие проводные соединения наряду с беспроводными, предъявляют особо высокие требования к элементной базе. Благодаря разработке нового материала, использованию сердечника другой конфигурации, автоматизации намотки и оптимизации других производственных процессов, компании TDK удалось создать компактный SMD трансформатор, соответствующий всем этим требованиям.

 

Что такое импульсный трансформатор?

Импульсные трансформаторы — это особый тип трансформаторов, которые были разработаны для передачи импульсов с быстрым временем спада и нарастания, которые связаны с постоянной амплитудой, условно говоря. Эти импульсы обычно называют прямоугольными электрическими импульсами. Чтобы уменьшить степень искажения формы импульса, импульсный трансформатор должен иметь очень низкий допуск на распределенную емкость и индуктивность рассеяния, а также высокую индуктивность разомкнутой цепи.

Размер устройства и, соответственно, конструкция импульсного трансформатора определяет его функцию. Существует два основных типа импульсных трансформаторов: сигнал и мощность. Типы сигналов, являющиеся более мелкими трансформаторами, обрабатывают относительно низкие уровни мощности и передают серию импульсов или импульсных сигналов. Они используются в ситуациях, когда требуется всего несколько вольт в течение нескольких микросекунд, например, в телекоммуникационных цепях и приложениях цифровой логики. Даже в некоторых приложениях освещения используются небольшие импульсные трансформаторы.

Другим основным типом импульсного трансформатора является силовой импульсный трансформатор. Эти устройства требуют низких емкостей связи, что имеет решающее значение для защиты цепей на его первичной стороне от переходных процессов с высоким напряжением от электрической нагрузки. Силовые импульсные трансформаторы также требуют высокого напряжения пробоя и сопротивления изоляции для эффективной работы. Они должны иметь адекватный переходный отклик, чтобы удерживать прямоугольную форму импульса, поскольку импульсы с неоптимальным временем нарастания и спада имеют тенденцию вызывать потери переключения в большинстве силовых полупроводниковых приборов.

Такие устройства, как контроллеры для вспышек фотоаппаратов или другие схемы управления питанием, часто используют импульсный трансформатор средней мощности. Импульсные трансформаторы большой мощности используются в индустрии распределения электроэнергии, где они облегчают взаимодействие между низковольтными цепями и затворами более высокого напряжения, присутствующими в силовых полупроводниках. Некоторые специальные версии используются в радиолокационных системах и других приложениях, которые требуют импульсов большой мощности.

Существуют также устройства, схожие по функциям с обычным импульсным трансформатором, которые называются импульсными трансформаторами высокого напряжения. В отличие от традиционных трансформаторов, конструкция этих трансформаторов открыта и обычно используется в высоковольтном изоляционном масле. Типичные импульсные выходные напряжения находятся в диапазоне от 100 до 500 кВ. Длина импульса может варьироваться от 0,25 микросекунд до 50 микросекунд.

Импульсные трансформаторные сборки включают в себя полный набор инструментов и оборудования, которые могут оптимизировать работу любого трансформаторного устройства. В дополнение к импульсному трансформатору блок обычно включает в себя монитор тока и напряжения, байпасные конденсаторы и трансформатор нагревателя. Приспособленная сеть, гнездо клистрона и система водяного охлаждения также являются частью сборки. Все эти компоненты являются частью схемы, которая поддерживает постоянную передачу импульсов и низкий уровень искажений. Конкретные измерения для каждой сборки, такие как количество киловольт, мегаватт и длительность импульса в микросекундах, приведены на веб-сайте компании или на этикетке продукта.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Импульсный трансформатор. Ознакомление с работой импульсного трансформатора и его основными характеристиками

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

                               УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

       ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О.СУХОГО

                            КАФЕДРА “ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА”

                                         ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№6

                         На тему:» ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР«.

                                                           ВЫПОЛНИЛИ: СТУДЕНТЫ гр.ПМ-21

                                                          

                                                           ПРИНЯЛ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:

                                                          

Гомель 2007г.

ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР.

Цель работы: Ознакомление с работой импульсного трансформатора и его основными характеристиками. Освоить методику определения параметров импульсных трансформаторов.

3.1 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Если подать на первичную обмотку трансформатора однополярный импульс U_вх, то согласно закону электромагнитной индукции в первичной обмотке W₁ наведется э.д.с., препятствующая действию входного импульса. Не учитывая активного сопротивления обмотки, а также пренебрегая влиянием паразитных емкостей и рассеянием магнитного потока, можно записать

3.1

где W₁ – число витков первичной обмотки, S – сечение сердечника, В – индукция магнитного потока Ф в середечнике (Ф = В∙S). Решая дифференциальное уравнение, полагая, что U_вх=U₁=const, найдем закон изменения индукции

3.2

где В₀ – начальное значение индукции.

Таким образом, индукция в сердечнике, до уровня насыщения, изменяется по линейному закону (рис. 1), причем, приращение индукции будет пропорционально площади импульса.

3.3

Рис1 Диаграммы отражающие процессы включения импульсного трансформатора

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора определяется индуктируемой э.д.с.

3. 4

Выражая из (3.1) значение   получим:

3.5

Это выражение показывает, что в идеализированном трансформаторе выходное напряжение повторяет форму входного.

Из закона полного тока I_{1`</sub>w<sub>1</sub> = Hl<sub>ср</sub>+ I<sub>2`}w₂, следует, что I₁ = I_L+I₂^¢, где I_L – намагничивающий ток, I₂^¢ – приведенное в первичную обмотку значение тока нагрузки I₂. Для намагничивающего тока справедливы соотношения:

3.6

где   – действующая в импульсном режиме магнитная проницаемость, – магнитная постоянная (в системе СИ =4p*10^-7),  — индуктивность намагничивания сердечника (для идеализированного трансформатора равна индуктивности первичной обмотки).

Из формулы (3.6) видно, что, если бы  =const, то ток I_L нарастал бы со временем по линейному закону. Однако на самом деле закон изменения I_L нелинеен (рис. 3.1) и связан с законом изменения H(t) при линейном характере DВ(t), т. е. определяется в конечном счете петлей гистерезиса сердечника.

После воздействия серии однополярных импульсов перемагничивание сердечника будет происходить по частному циклу (рис. 3.2), причем в этом режиме импульсная магнитная проницаемость  = DВ/DН оказывается значительно меньше магнитной проницаемости на предельном цикле, измеренной при воздействии на трансформатор двухполярного напряжения симметричной формы. Поэтому для импульсных трансформаторов не рекомендуется использовать сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса.

рис. 3.2 Изменение индукции в импульсном трансформаторе.

При анализе переходных процессов в импульсном трансформаторе на практике используют упрощенную эквивалентную схему замещения (рис. 3,3), в которой приняты следующие обозначения:

а.

б.

в.

рис 3.3 Упрощенные эквивалентные схемы импульсных трансформаторов.

R_c – суммарное эквивалентное сопротивление источника сигнала и обмоток трансформатора; R_н^¢ – приведенное сопротивление нагрузки, L_s – индуктивность рассеяния, L – индуктивность намагничивания сердечника, С_п – эквивалентная паразитная емкость, учитывающая распределенную емкость цепей трансформатора. Для упрощения анализа формы выходного импульса трансформатора обычно рассматривают отдельно формирование фронта и вершины импульса [1,2]. При анализе фронта учитывают, что ток I_L в индуктивности намагничивания не успевает, за короткое время, нарасти до уровня насыщения и принимают L = ¥ (рис. 3.3б). В случае расчета искажения вершины импульса можно пренебречь влиянием L_{sи Сп (рис. 3.3в), поскольку токи и напряжения при этом изменяются сравнительно медленно.}

Импульсный трансформатор правильно воспроизводит входной импульс, если обеспечить примерно линейное изменение индукции во времени. Однако при больших значениях t_и сердечник может выйти в область насыщения (рис. 3.2), в которой малым приращением индукции соответствуют большие приращения напряженности магнитного поля. При этом резко увеличивается величина тока I_L, поскольку падает магнитная проницаемость сердечника и соответственно, значение L. Учитывая, что спад вершины трансформируемого импульса определяется величиной t = L/( R_н^¢÷êR_c)¢, можно видеть, что в случае выхода сердечника в область насыщения, выходной импульс будет резко искажаться.

Максимальную длительность передаваемого импульса можно определить, учитывая, что возможное изменение индукции ограничено величиной DВ_макс=В_s–B_r. Тогда, используя формулу (3.3), находим:

tимакс=W1S(Вs–Br)/U1.

3.7

3.2 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕДА.

Схема лабораторного стенда приведена на рис. 3.4. В схеме приняты следующие обозначения: TV – исследуемый трансформатор, VT – ключевой транзистор, C_d – дополнительная емкость, Г.И. – генератор импульсов, VD – диод обратного тока (предотвращает перенапряжения на транзисторе), R_ш – фунтовый резистор (для наблюдения формы тока в обмотке трансформатора), R_c – согласующий резистор, R_н — сопротивление нагрузки.

рис.3.4 Схема лабораторного стенда.

Схема замещения импульсного трансформатора.

Контекст 1

. .. L P индуктивность первичной обмотки, индуктивность L L и емкость C D являются соответствующими переменными в конструкции импульсного трансформатора. Эти элементы могут быть связаны с геометрическими величинами трансформатора и характеристиками материала сердечника в соответствии с эквивалентной схемой (см. Рис. 3), устанавливая, таким образом, компромисс между этими параметрами. Следовательно, максимальная эффективность в процентах достигается соответственно…

Контекст 2

… Эквивалентная схема импульсного трансформатора На рисунке 3 показана эквивалентная схема импульсного трансформатора, используемого в этой работе. V P (t) и v S (t) — это электрические напряжения в первичной и вторичной цепях соответственно. …

Контекст 3

… электрические напряжения в первичных и вторичных цепях соответственно. I P (t) и i S (t) — электрические токи в первичной и вторичной цепях, NP и NS — количество первичных и вторичных витков, M — взаимная индуктивность, R 1 — сопротивление первичной обмотки, LS — вторичная индуктивность. Элементы схемы, показанные на рис. 3, рассчитываются на основе геометрических величин трансформатора, диэлектрической проницаемости изоляционного материала и эффективной проницаемости сердечника e в соответствии с …

Context 4

.. Величины tr и D r даны в секундах и процентах соответственно. С другой стороны, поскольку L L, C D и L P зависят от геометрических величин катушки и сердечника, время нарастания и спад импульса можно улучшить, используя соответствующую схему обмотки [1,3].Чтобы исследовать влияние L L и C D, схема на рис. 3 была смоделирована с использованием подхода переменных состояния и алгоритма Рунге-Кутта четвертого порядка [2]. Результаты показаны на рис. 5 для рассчитанных и измеренных L L и C D соответственно. Пунктирная линия представляет первичный импульс, пунктирная линия соответствует вторичному импульсу, рассчитанному с использованием (4) — (6), а сплошная линия — вторичный …

Уменьшение гармонических искажений с помощью надежных 18-импульсных автотрансформаторов

18-импульсный автотрансформатор: снижение гармонических искажений для долговечных частотно-регулируемых приводов

18-пульсный автотрансформатор

SNC — это мощный многофазный трансформатор, предназначенный для эффективного снижения гармонических искажений в приводах с регулируемой частотой.

Частотно-регулируемый привод (VFD) — это тип контроллера двигателя, который изменяет частоту двигателя и подаваемое напряжение с целью экономии энергии и повышения эффективности.

Гармонические искажения могут быть вредными для работы частотно-регулируемого привода и вызвать деградацию проводов и двигателя. Чтобы обеспечить безопасную и надежную работу частотно-регулируемого привода, 18-пульсный автотрансформатор преобразует прерванную исходную мощность дизельного двигателя в максимально чистую длину волны. Плавная длина волны без прерываний обеспечивает чистый и надежный моторный привод.

ЧРП

и, следовательно, 18-пульсные автотрансформаторы обычно используются в приложениях с большими приводными двигателями, требующими переменной скорости с переменным крутящим моментом, таких как насосы, станки, воздуходувки, конвейерные системы, двигатели переменного тока и многое другое. Отрасли промышленности варьируются от горнодобывающей до сталелитейных, морских и других.

Что такое 18-импульсный автотрансформатор?

Независимо от отрасли или области применения 18-импульсный автотрансформатор представляет собой трехфазный трансформатор, который действует как регулятор напряжения и предназначен для непрерывной генерации электрических импульсов постоянной амплитуды и большой скорости.

18-пульсный автотрансформатор

SNC — это легкий и компактный блок, занимающий меньше места. Наш прочный 18-пульсный автотрансформатор, доступный с корпусом или без него, также предлагает несколько вариантов подключения алюминиевых шин различных размеров для удовлетворения ваших конкретных требований.

Характеристики 18-импульсного автотрансформатора

• 3 фазы, 480 В первичная и 427 В вторичная
• 60 Гц
• Номинальная мощность от 50 до 500 л.с.
• ETL Сертификат UL 1561
• Алюминиевые обмотки (в то время как SNC использует алюминиевые обмотки и шины для экономии производственных затрат, более легкий трансформатор с медными обмотками и сборными шинами доступен по запросу. )
• 180 ° C (356 ° F) для лучшей изоляции
• Термовыключатели, нормально замкнутые в качестве дополнительной меры безопасности

Чтобы запросить расценки или получить дополнительную информацию о том, как SNC может удовлетворить ваши точные спецификации с 18-импульсными автотрансформаторами, свяжитесь с нашей командой сегодня.

A Высоковольтный импульсный трансформатор для взрывных импульсных устройств

PDF-версия также доступна для скачивания.

Кто

Люди и организации, связанные либо с созданием этой статьи, либо с ее содержанием.

Какие

Описательная информация, которая поможет идентифицировать эту статью.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие предметы в Электронной библиотеке.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этой статьей.

Статистика использования

Когда в последний раз использовалась эта статья?

Взаимодействовать с этой статьей

Вот несколько советов, что делать дальше.

PDF-версия также доступна для скачивания.

Ссылки, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / Поделиться

Печать
электронная почта
Твиттер
Facebook
Tumblr
Reddit

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемом формате.

Ключ архивных ресурсов (ARK)

Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Изображений

URL

Статистика

Фортганг, К. ; Эриксон, Г.А. И Гетти, Дж. Высоковольтный импульсный трансформатор для взрывных импульсных устройств, статья, 1 октября 1998 г .; Нью-Мексико. (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc719916/: по состоянию на 13 октября 2021 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, Цифровая библиотека UNT, https://digital.library.unt.edu; кредитование Департамента государственных документов библиотек ЕНТ.

Уменьшение размера и сложности изолированного драйвера синхронного затвора

Традиционный подход к проектированию изолированного преобразователя постоянного тока в постоянный с синхронным выпрямлением включает использование оптопар или импульсных трансформаторов для изоляции и их сопряжения с ИС драйвера затвора.Эта статья проиллюстрирует ограничения оптопар и импульсных трансформаторов и представит более интегрированный подход, который имеет более высокую производительность и гораздо меньший размер и стоимость решения.

Импульсные трансформаторы

Использование импульсных трансформаторов для соединения сигналов низкого уровня, их изоляции и управления переключателями мощности дает преимущества, но имеет некоторые ограничения. Преимущество импульсного трансформатора в приложениях управления затвором заключается в том, что импульсный трансформатор можно использовать для повышения логического уровня с 3 В или 5 В до более высокого уровня напряжения 15 В или более, необходимого для управления затвором полевого МОП-транзистора.К сожалению, для управления схемами сильноточного синхронного выпрямителя может потребоваться отдельная микросхема драйвера сильноточного затвора. Еще один момент, который следует учитывать, и главный недостаток импульсных трансформаторов в приложениях драйверов затвора заключается в том, что они плохо обрабатывают сигналы с рабочим циклом более 50%. Это связано с тем, что трансформаторы могут подавать только сигналы переменного тока, поскольку магнитный поток сердечника необходимо сбрасывать каждые полупериод, чтобы поддерживать баланс вольт-секунда.

Еще одним недостатком импульсного трансформатора является потеря эффективности.Когда импульсный трансформатор используется для управления затвором полевого МОП-транзистора, трансформатор должен иметь положительный уровень, а затем отрицательный уровень, чтобы поддерживать баланс вольт-секунд. Энергия, используемая для перехода на отрицательный уровень, не используется для управления затвором полевого МОП-транзистора; затвор заряжается только положительным уровнем напряжения. Для типичного применения, где трансформатор приводится в действие положительным постоянным напряжением, блокирующий конденсатор постоянного тока подключается к входу трансформатора, а трансформатор приводится в действие положительным напряжением, равным ½ приложенного напряжения.Это означает, что отрицательное напряжение также составляет ½ приложенного напряжения, так что эффективность импульсного трансформатора снижается до 50%. Если к выходу трансформатора добавить драйвер затвора, общий КПД трансформатора и драйвера затвора больше не будет составлять 50%, но по-прежнему будет потеря эффективности не менее 50% только в импульсном трансформаторе.

Здесь было показано, что импульсный трансформатор в приложении драйвера затвора имеет недостатки, связанные с ограничением рабочего цикла, низким КПД и большим размером решения, что делает его нежелательным для приложений синхронного выпрямления с высокой мощностью и высокой плотностью.

Оптопары

Использование оптопар в качестве драйвера затвора для синхронного выпрямления может дать некоторые преимущества по сравнению с импульсными трансформаторами, но использование оптопары сопряжено со своими проблемами. Оптрону не нужно поддерживать баланс вольт-секунда, как это делает импульсный трансформатор, поэтому у него нет такого же ограничения рабочего цикла, как у импульсного трансформатора. Но скорость отклика оптопары ограничена из-за емкости (обычно 60 пФ) первичного светоизлучающего диода (светодиода), и скорость диода до 1 МГц может быть ограничена задержкой его распространения (100 нс. макс) и время медленного нарастания и спада (макс 30 нс).

Основная проблема с использованием оптопар для синхронных выпрямителей — это количество вариаций во времени между каналами. Оптопары построены как дискретные устройства в пластиковом корпусе, и изменение от канала к каналу не может контролироваться, как они могут быть в интегрированном полупроводниковом процессе, поэтому согласование канала с каналом может быть большим (максимум 40 нс). В схеме синхронного выпрямления синхронизация между каналами должна строго контролироваться, чтобы помочь уменьшить мертвое время между выключением одного канала и включением другого канала, в противном случае эффективность будет снижаться по мере увеличения коммутационных потерь.

Разработка оптопар может быть сложной задачей из-за характера коэффициента передачи тока (CTR), который определяет отношение величины тока, который наблюдается на выходном транзисторе, к величине тока, необходимого для управления светодиодами. . На CTR влияют температура и старение, поэтому разработчику необходимо оценить изменение CTR в течение срока службы и температурного диапазона оптопары. Чтобы поддерживать CTR в рабочих условиях, ток, необходимый для возбуждения светодиода, может быть более 10 мА, что может быть слишком большим рассеянием мощности для высокоэффективных конструкций.

Кроме того, необходимы резисторы для смещения светодиода и фототранзисторов, а также требуется микросхема драйвера затвора для обеспечения высоких пиковых токов, которые оптопара не может обеспечить для источников питания синхронного выпрямителя большой мощности. Для компактных современных источников питания размер оптронной пары станет чрезмерно большим.

ADUM3220 4 Драйвер затвора

ADuM3220 был разработан для использования в качестве драйвера затвора на 4 А в изолированной системе для синхронного преобразования постоянного тока в постоянный.В традиционных решениях используются два изолятора и драйвер с двумя затворами. Как показано на Рисунке 1, ИС с двойным драйвером затвора может быть соединена с двумя импульсными трансформаторами или двумя каналами оптопары, чтобы обеспечить довольно большой размер решения. Учитывая, что приложения с источниками питания требуют большого количества энергии на небольшой площади, ADuM3220, как показано на рисунке 1, представляет собой решение, которое более чем на 50% меньше и является более интегрированным решением с меньшими затратами.

Рис. 1. Импульсный трансформатор, оптопара и драйвер затвора ADuM3220

Синхронное выпрямление использует N-канальные полевые МОП-транзисторы вместо диодов, чтобы уменьшить потери проводимости и повысить эффективность источников питания, где должны передаваться многие амперы тока.Реализация архитектуры синхронного преобразователя постоянного тока в постоянный требует синхронизации переключения переключателей вторичных полевых МОП-транзисторов с переключателями первичных полевых МОП-транзисторов. На рисунке 2 показана прикладная схема ADuM3220 для изолированного синхронного преобразователя постоянного тока в постоянный с нерегулируемым выходным напряжением.

Рис. 2. Схема приложения ADuM3220 и временные диаграммы

Контроллер постоянного тока отправляет управляющие сигналы ШИМ на первичный и вторичный переключатели. Первичные переключатели Q1 и Q2 включаются в двухтактном режиме с перерывом перед синхронизацией для запуска двух первичных обмоток трансформатора T1, как показано на рис. 2 временных сигналов.Вторичную катушку T1 необходимо переключать синхронно с первичными катушками путем включения Q3 при включении Q1 и включения Q4 при включении Q2. Обратите внимание, что формы сигналов ШИМ Q3 ’и Q4’, если бы они были показаны, были бы продвинуты во времени на известную задержку распространения ADuM3220, так что Q3 и Q4 появляются во времени так, как должны. ADuM3220 имеет типичную задержку распространения всего 45 нс, которая включает задержку цифрового изолятора и задержку драйвера затвора. За счет интеграции драйвера затвора с изолятором определение задержки распространения становится более точным, что является преимуществом по сравнению с дискретными импульсными трансформаторами и оптронами.

Когда переключение ШИМ выполняется на высокой частоте, управляющие сигналы ШИМ нуждаются в очень строгом контроле. Например, когда частота ШИМ находится на максимальной частоте переключения ADuM3220, равной 1 МГц, и используется рабочий цикл 50%, ширина импульса составляет 500 нс. При такой небольшой ширине импульса согласование между каналами ADuM3220 должно быть очень хорошим, чтобы обеспечить точное переключение. ADuM3220 имеет типичное межканальное согласование 1 нс с максимальным превышением температуры на 5 нс.Такое точное согласование между каналами ADuM3220 помогает предотвратить перекрестную проводимость и защищает полевые МОП-транзисторы от повреждений, а также обеспечивает минимальное время простоя, что снижает потери на переключение и повышает эффективность.

Далее мы рассмотрим приложения, в которых для жесткого управления выходным напряжением используется изолированная обратная связь, а рабочий цикл не будет фиксированным 50%, а будет изменяться для управления выходным напряжением. В этих приложениях, в то время, когда оба основных переключателя выключены, может быть желательно, чтобы переключатели Q3 и Q4 были включены одновременно, чтобы предотвратить проводку внутренних диодов Q3 и Q4, что было бы менее эффективно. .Схема приложения для ADuM3221, показанная на рисунке 3, представляет собой драйвер затвора на 4 А, который аналогичен ADuM3220, но не имеет логики управления без перекрытия, что позволяет одновременно включать Q3 и Q4. В отличие от ADuM3220, временная диаграмма драйвера затвора ADuM3221 с регулируемым выходом, показанная на рисунке 3, может позволить переключателям Q3 и Q4 проводить ток, когда Q1 и Q2 оба выключены.

Рис. 3. Схема приложения ADuM3221 с регулируемыми выходными сигналами и временными диаграммами

Таким образом, для изолированных синхронных приложений постоянного тока в постоянный ток было показано, что ADuM3220 / ADuM3221 уменьшает размер решения более чем на 50%, снижает сложность конструкции за счет интеграции и обеспечивает значительно улучшенные временные характеристики по сравнению с импульсным трансформатором и оптопары.

4 преимущества использования высоковольтного импульсного трансформатора

Одним из наиболее широко используемых заказных трансформаторов в различных областях промышленности является импульсный трансформатор, который предназначен для выдерживания высоких нагрузок для распределения мощности. Они способны передавать большую мощность, чем обычный передатчик того же размера, и могут работать на высоких частотах. Вот четыре основные причины, по которым промышленные предприятия должны рассмотреть возможность использования импульсных трансформаторов.

1. Способность передавать высокую энергию Основное преимущество нестандартных трансформаторов — это возможность заставить более мелкие компоненты работать больше. Высокая энергия может эффективно передаваться с коротким временем нарастания и большой шириной импульса в импульсном трансформаторе. Высокая магнитная проницаемость ферритового сердечника помогает снизить индуктивность рассеяния. Его высокое сопротивление напряжению делает его практичным для крупномасштабных операций.

2. Больше обмоток Импульсные трансформаторы с более чем двумя обмотками используют одновременно несколько транзисторов.Это помогает ограничить фазовые сдвиги или задержки. Меньшее количество оборотов означает меньшее сопротивление и большую мощность.

3. Предотвращает блуждающие токи Импульсные трансформаторы имеют гальваническую развязку между обмотками, предотвращающую прохождение паразитных токов. Это также позволяет первичной цепи управления и вторичной цепи управления использовать разные потенциалы. Гальваническая развязка находится в диапазоне от 4 кВ для небольших трансформаторов до 200 кВ для машин очень большой мощности.

4. Обеспечивает изоляцию и контроль Абразивные смолы в импульсных трансформаторах помогают контролировать электрическое сопротивление или любые вибрации внутри трансформатора.Они являются частью процесса, известного как вакуумная заливка, при котором используются термореактивные пластмассы или гель силиконового каучука. Компаунд для заливки обеспечивает изоляцию и уменьшает занимаемое пространство за счет большей эффективности.

Заключение Изготовленные на заказ трансформаторы, такие как импульсные трансформаторы, позволяют повысить энергоэффективность во многих отраслях промышленности, таких как коммунальные и телекоммуникационные компании. Для повышения или понижения мощности до определенных уровней требуются импульсные трансформаторы.Ключом к индивидуальным проектам является твердая изоляция, которая защищает трансформатор от повреждений из-за чрезмерного напряжения.

Allied Components International

Allied Components International специализируется на разработке и производстве широкого спектра стандартных магнитных компонентов и модулей, таких как индукторы для микросхем, магнитные индукторы на заказ и трансформаторы на заказ.Мы стремимся предоставлять нашим клиентам продукцию высокого качества, обеспечивать своевременные поставки и предлагать конкурентоспособные цены.