Последовательное соединение трансформаторов на ферритовых кольцах: Правильная намотка импульсного трансформатора

Содержание

Правильная намотка импульсного трансформатора

Приветствую, Самоделкины!
Как известно трансформатор - основной элемент любого источника питания. Новички радиолюбители довольно часто задаются вопросом: как правильно произвести намотку трансформатора самостоятельно? Поэтому данная инструкция (автор: Роман, YouTube канал «Open Frime TV») полностью посвящена расчету и намотке импульсного трансформатора.

Итак, давайте начнем, но не с самого трансформатора, а со схемы управления. Зачастую случается так, что люди берут любой попавшийся под руку трансформатор и начинают на нем мотать свои обмотки, при этом не задумываясь об одной мелкой, но очень важной детали, которая называется зазор.

Существует 2 основных типа схемы управления трансформатором: однотактная и двухтактная.

Из рисунка выше видно, что к двухтактным относят: мост, полумост и пуш-пул. В этих схемах зазора в сердечнике быть не должно, причем это касается не только силового трансформатора, но и ТГР.

Что касается однотактных схем, они бывают прямоходовые и обратноходовые, вот у них зазор в сердечнике должен быть обязательно, поэтому первым делом всегда необходимо более подробно ознакамливаться с тем, что вы делаете.

Для более наглядного примера в этой статье мы рассмотрим намотку 2-ух различных трансформаторов, один для двухтактной схемы, второй соответственно для однотактной.


Мотать трансформатор автор решил для готовых проектов. Первый - блок на SG3525. Схема представлена ниже.

Как видим из схемы - это полумост. Таким образом данный тип относится к разряду двухтактных схем, следовательно, как упоминалось в начале статьи - зазор в сердечнике не нужен.

С этим определились, но это еще не все. Перед намоткой необходимо произвести специальные вычисления (рассчитать трансформатор). Благо в интернете без особого труда можно найти и скачать специальные программы Владимира Денисенко для расчета трансформатора.


Благодаря автору данных программ, а их у него далеко не одна, количество самопальных блоков питания постоянно растет. Вы можете ознакомиться со всеми программами данного автора, но в примере мы разберем только две из них. Первая – это «Lite-CalcIT Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователя» (Версия 4.1).

Вдаваться в подробности не будем, затронем только важные моменты. Первый - это выбор схемы преобразователя: пуш-пул, полумостовая или мостовая. Далее у нас строка выбора напряжения питания, его также необходимо указать, можно указывать или уже выпрямленное напряжение (постоянное) или просто сетевое (переменное). Ниже поле для ввода частоты преобразования. Обычно в своих проектах при расчете блоков питания автор устанавливает частоту в районе 40-50Гц, выше поднимать не нужно. Далее следует указать характеристики преобразователя. В соответствующих колонках указываем напряжение, мощность и провод, каким будет производиться намотка. Не забываем указать схему выпрямления и поставить галочку на «Использовать желаемые параметры».

Помимо этого, в программе присутствуют еще 2 важных поля для заполнения. Первое - это наличие или отсутствие стабилизации.

При включенной галочке программа автоматом накидывает пару витков на вторичку для зазора работы ШИМ.
Второе поле - это охлаждение. Если оно присутствует, то можно из трансформатора выжать больше мощности.

И последнее, но самое важное – необходимо указать какой сердечник будет использоваться при намотке данного трансформатора.


Большинство стандартных номиналов уже занесены в программу, тут остается только выбрать необходимый.
И вот, когда все поля заполнены, можно нажимать кнопку «Рассчитать».

В результате получаем данные для намотки нашего трансформатора, а именно количество витков первички и вторички совместно с количеством жил.

Необходимые расчеты произвели, можно приступать к обмотке.
Важный момент! Все обмотки мотаем в одну сторону, но начало и конец обмотки располагаем строго по схеме. Пример: допустим мы поставили начало обмотки тут (подробнее на изображении ниже), намотали необходимое количество витков и сделали вывод.


Давайте визуально представим, как течет ток. Допустим он течет так:

Тогда он потечёт по проводу в указанную сторону. А теперь мы просто поменяем начало и конец обмотки местами.

Хоть намотка и производилась справа, ток потечет в обратном направлении и это будет равносильно тому, что мы намотали обмотку влево. Таким образом по точкам на схеме можно легко проводить фазировку, главное при этом все обмотки мотать в одну сторону.

С примером разобрались, приступаем к реальной намотке. Начало обмотки у нас в этой точке (смотри изображение ниже), значит отсюда и будем мотать.


Стараемся равномерно укладывать витки, также необходимо избегать пересечение провода и различных узелков, петель и тому подобных явлений. От того как вы намотаете трансформатор зависит дальнейшая работа всего блока питания.

Мотаем ровно половину первички и делаем отвод, только не прямо на пин трансформатора, а вверх. Дальше будем мотать вторичку, а поверх неё оставшуюся первичку.


Таким образом повышается магнитная связь обмоток и уменьшается индуктивность рассеяния.

Между обмотками необходимо использовать изоляцию. Отлично подойдет вот такая из термоскотча.

А для самого последнего слоя изоляции можно использовать майларовую ленту для красоты.

Вторичная обмотка наматывается точно так же, как и первичная.

Припаиваемся к началу обмотки и равномерно виток к витку мотаем. При этом желательно чтобы вторичка поместилась в один слой. Но если же вы рассчитали на большее напряжение, то необходимо второй слой равномерно растянуть по всему каркасу.

Когда намотали слой, то опять же делаем отвод вверх и начинаем мотать вторую часть вторички. Мотается она точно так же, как и первая.


Вот тут уже стоит каким-либо образом пометить где у вас первая половина вторички и где вторая.

Следующий шаг – домотка первичной обмотки. В этом случае автор обычно оставляет себе пустой пин на печатной плате, чтобы туда можно было подключить среднюю точку первички.


Вот с этого пина и начинаем мотать оставшуюся первичку, все также равномерно.

Вот тут уже отводить вверх конец провода не стоит, можно сразу завести его на положенное место.
Затем проводим такую же операцию для оставшихся выводов.

Когда основные обмотки закончили, можно приступать к намотке дополнительных, в данном случае это обмотка самозапита. С ней все точно также, начало и конец обозначены на печатной плате, изолируем и мотаем.

Верхний слой, как уже говорилось ранее, покрываем майларовой лентой. Вот, теперь трансформатор похож на промышленный образец.

Примечание для начинающих! Как правило начинающие радиолюбители делают свои первые блоки питания не стабилизированными на микросхемах типа IR2153 и постоянно сталкиваются со следующей проблемой: мол намотал на одно напряжение, а на выходе получил другое. Перемотка результатов не дает. В чем же дело? А дело в том, что необходимо проводить измерения при нагрузке как минимум 15% от номинала. А то получается, что выходной конденсатор зарядился до амплитудного значения, собственно его вы и измеряете, и не можете понять что не так.

Намотка трансформатора обратноходового блока питания ничем не отличается от предыдущего, только для расчета будем использовать уже другую программу из того же пакета программ – «Flyback – Программа расчета трансформатора обратноходового преобразователя» (Версия 8.1).


Указываем необходимые параметры: частоту, выходные напряжения и так далее, это не столь важно. Единственный момент, заслуживающий особого внимания - это зазор в сердечнике и индуктивность первичной обмотки. Эти параметры необходимо будет как можно точнее соблюсти.



На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видеоролик автора:


Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Широкополосные трансформаторы | RUQRZ.COM - сайт радиолюбителей.

Известно, что в старых распространенных радиолюбительских конструкциях всегда рекомендовались ферриты с проницаемостью 2000…600. А они ведь очень низкочастотные! Однако же в каком ни будь “Радио-76” они стоят и на входе и во всех смесителях. Что, авторы этих конструкций, известные радиолюбители, совершили ошибку? Отнюдь! Они то помнили и понимали, что энергия в ШПТЛ-ах передается не через перемагничивание сердечника, а непосредственно от элемента линии к элементу. Феррит здесь нужен для того, что бы повысить сопротивление линии для синфазных токов и в качестве “сборщика” полей рассеивания. Т.е. поглотителя энергии, которая паразитно наводится вокруг линии. Я, например, в своих конструкциях на КВ часто использую ферритовые кольца НМ2000. Это не значит, что надо применять только такие ферриты. Я хочу сказать, что и с такими магнитопроводами трансформаторы вполне нормально работают в широкой полосе радиочастот.


Какие же условия должны соблюдаться для того, что бы трансформатор был именно на длинных линиях?

1) Его обмотки должны представлять собой длинные линии с известным волновым сопротивлением. Проще говоря — все “обмотки” трансформатора должны быть сделаны из параллельных или слегка скрученных проводов с одинаковыми расстояниями между ними. Конструкции трансформаторов, которые выполнены “традиционным” способом (первичная обмотка на одной части кольца, вторичная на другой) НЕ РАБОТОСПОСОБНЫ! В этом можно убедиться, сделав простой эксперимент. Намотайте трансформатор на кольце с коэффициентом трансформации 1:1 или 1:2 (эти цифры еще один повод для обсуждения) и нагрузите на соответственный эквивалент нагрузки, сделанный, например, из резистора МЛТ-2. В первом случае — это 50 Ом, а во втором — 200 Ом. Подайте на трансформатор постоянный сигнал небольшой мощности с любого современного трансивера, используя его, как ГСС. Так вот, когда трансформатор намотан “традиционным” способом, то он дает КСВ на входе, равный БЕСКОНЕЧНОСТИ! А когда ваш трансформатор по конструкции — истинный ШПТЛ, то КСВ будет около 1 и в широком диапазоне частот.
Опыт можно повторить с различными ферритами. Такой эксперимент очень показателен, его можно проделать не выходя из дома, на своем рабочем столе,

2) ШПТЛ должен быть нагружен по входу и выходу на АКТИВНЫЕ нагрузки равные примерно волновому сопротивлению линий из которых он сделан.

Типовой пример: Наш брат — радиолюбитель применяет для “симметрирования” антенн огромные по величине ферритовые кольца возле полотна. Однако описанный выше эксперимент с активными нагрузками показывает, что колечко диаметром в 10…20 мм выдерживает мощность в 100 Вт и не нагревается! Так где же правда? Правда, в том, что антенна (диполь или рамка) имеет низкое активное сопротивление ТОЛЬКО на одной единственной частоте, частоте первой гармоники антенны. Высокие активные сопротивления, которые имеются на четных гармониках, на практике неприменимы. Низкоомные резонансы на нечетных верхних гармониках попадают уже не в радиолюбительские диапазоны. А на остальных частотах ВСЕГДА будут присутствовать значительные реактивности.

Они вызывают сильный нагрев кольца и поэтому оно должно иметь большую поверхность охлаждения т.е. быть БОЛЬШИМ. К примеру, в импортных стоваттных трансиверах на выходе ПА стоят микроскопические ферритовые бинокли. И… НИЧЕГО! Это не из-за того, что они сделаны из диковинного материала. Просто одно из требований к выходной нагрузке для таких трансиверов — что бы она была АКТИВНОЙ. (Другое требование – 50 Ом). Следует опасаться тех публикаций, где рекомендуют мотать строго определенное число витков для ВЧ трансформатора. Это признак еще одной “болезни сознания” — квазирезонансного использования ШПТЛ-а. Вот от туда “ростут ноги” у легенды о необходимости применять ВЧ ферриты. Но… Широкополосности то уже НЕТ!

Теперь про упомянутые 1:1 и 1:2… В школьном курсе физики коэффициент трансформации — это соотношение витков первичной и вторичной обмоток. Т.е. соотношение входных и выходных напряжений. Почему же у радиолюбителей этот параметр превратился “по умолчанию” в коэффициент трансформации сопротивлений? Да потому, что трансформация сопротивлений более важна в нашей среде. Но не следует доходить до апсурда! Вот разговор подслушанный в эфире – два радиолюбителя обсуждают как сделать тансформатор с 50 на 75 Ом. Один предлагает мотать его с соотношением витков 1:1,5. И когда им кто-то робко возражает, в ответ слышны только обвинения в технической неграмотности. И подобное случается на каждом шагу! А всего лишь — ТЕРМИНЫ! Получается, что великий закон сохранения энергии для них не действует и можно при напряжении на входной обмотке, предположим 1 Вольт, подавая на 50-ти омный вход трансформатора мощность 20 мВт, на 75-ти оммном выходе снимать уже 30 мВт. Вот такой “вечный двигатель” получается! Здесь всего то лишь надо помнить, что коэффициент трансформации сопротивлений находится в квадратичной зависимости от коэффициента трансформации напряжений. Другими словами трансформатор 1:2 будет трансформировать сопротивление 50 Ом в 200 Ом, а трансформатор 5:6 сопротивление 50 Ом в 75 Ом. Почему я написал 5:6, а не 1:1,2? Вот здесь – один шаг до конструкции. Как уже говорилось, ШПТЛ должен мотаться линией. А линия – это два или несколько сложенных вместе и слегка скрученных провода. Волновое сопротивление такой линии зависит от диаметра проводов, расстояния между их центрами и шага скрутки. Для трансформации 50 Ом в 75 Ом необходимо использовать линию из ШЕСТИ проводов и, если нет требования к симметрированию, соединить эти провода по схеме

Как вы заметили, схема тоже нарисована по-особому, не как обычный трансформатор. Такое изображение лучше отражает суть конструкции. Привычное схемное изображение, Рис.2, и, соответственно, “традиционная” конструкция автотрансформатора с однослойной обмоткой и отводом от 0,83 общего количества витков при практических испытаниях “на столе” показывает гораздо худшие результаты по широкополосности.

По конструктивным и эксплуатационным соображениям нежелательно так же делать ШПТЛ с укороченным участком одной из линий. Рис.3. Несмотря на то, что это позволяет легко делать любые, даже дробные, коэффициенты трансформации. Такое решение приводит к появлению неоднородности в линии, вследствии чего ухудшается широкополосность.

Интересный вопрос: — “Какие предельные коэффициенты трансформации можно получить в ШПТЛ?” Особенно интересно найти ответ на этот вопрос тем, кто “заболел” идеей сделать широкополосный апериодический ламповый усилитель мощности, где необходимо трансформировать сопротивление порядка 1..2 КОм со стороны лампы в сопротивление 50 Ом. Эксперимент “на столе” дает довольно интересный результат. Опять здесь все зависит от конструкции обмоток. К примеру, если сделать “традиционный” трансформатор или автотрансформатор с коэффициентом трансформации, предположим, 1:10, нагрузить его на положенное активное сопротивление, равное 5 КОм и промерить КСВ на пятидесятиоммной стороне, то от результата волосы могут встать дыбом! А если в добавок снять АЧХ, то будет понятно, что от широкополосности ничего не осталось. Имеется один явный, довольно острый резонанс, обусловленный индуктивностью.

Эту больную тему можно было бы еще развивать до бесконечности, но… Все затмила конструкция широкополосного симметрирующего трансформатора на трансфлюксоре (двухдырочном ферритовом сердечнике) Рис. 4, которую мне удалось “подсмотреть” в импортной антенне для телевизора типа “усы”. Изображение на рисунку конечно схематическое — на самом деле обмотки состоят из нескольких (3…5) витков. Долго с недоумением я рассматривал его конструкцию, пытаясь понять систему намотки. Наконец удалось нарисовать расположение “обмоток”. Вот уж – пример использования истинных длинных линий!

Если бы я не знал,что это линии, то подумал бы, что я сумасшедший! Особенно эта красная короткозамкнутая обмотка… Но, почему же мы не удивляемся в случае, когда, например в кабельном U-колене, необходимо соединить в одной точке оплетку с двух концов коаксиального кабеля. Тоже, ведь – ЛИНИЯ! При настольном эксперименте на эквивалент нагрузки этот микротрансформатор, предназначенный для работы на частотах в сотни мегагерц, показал великолепные результаты на значительно более низких частотах, вплоть до диапазона 40 м и при полной мощности трансивера.

Попутно разберемся с легендами о симметричности и симметрировании. Выясним, как очень просто определить является ли тот или иной ШПТЛ симметрирующим, или авторы только заявляют об этом свойстве, а симметрии там и в помине нет. Тут нам снова поможет “Его Величество – Эксперимент” и “Его высочество – теоретический анализ результатов эксперимента”. Сперва разберемся, что такое симметричный выход и чем он отличается от несимметричного. Оказывается тут все зависит от конструкции трансформатора. Вот, например, самый простой случай – ШПТЛ с коэффициентом трансформации 1:1. Любой настоящий или мнимый ШПТЛ (Бывают и такие! И не редко!) можно легко проверить с помощью своего домашнего трансивера. Достаточно присоединить к выходу трансформатора активную нагрузку (эквивалент) с сопротивлением, соответствующим к-ту трансформации, и проверить КСВ на 50-ти омном входе при максимальной мощности передатчика (максимальная точность КСВ метра) в заданном диапазоне частот. Если ШПТЛ настоящий, то КСВ должен быть близок к идеалу т.е. 1,0 и в ШИРОКОЙ полосе частот (на то он и ШИРОКОПОЛОСНЫЙ трансформатор!) Желательно иметь открытый на передачу трансивер с непрерывным перекрытием и не в коем случае не включать внутренний антенный тюнер. Свойство симметрии проверяется при приеме с помощью ПАЛЬЦА (не 21-го! Хотя, можно и им!). Симметрия — суть РАВНОПРАВИЕ обеих выводов нагрузки относительно земли (корпуса трансивера). При приеме какой-либо станции (можно вещательной, это удобнее…) при прикосновении ПАЛЬЦЕМ или отверткой к концам нагрузки, присоединенной к СИММЕТРИЧНОМУ выходу ШПТЛ, по показаниям S-метра и на слух все должно быть одинаково. Но уровень сигнала должен быть на один бал (-6 дБ или два раза по U) меньше на каждом несимметричном выходе. (это в случае к-та трансформации 1:1). В качестве нагрузки кратковременно даже для 100 Вт передачи удобно применять резистор МЛТ-2 на 51 Ом. При этом наблюдается интересный эффект — во время приема синала через симметрирующий транс, при проведении ПАЛЬЦЕМ по корпусу этого резистора с одного края будет слышна радиостанция, в центре резистора — ее слышно не будет, а с другого края — будет слышно так же, как с первого. Только при таких условиях трансформатор можно считать симметрирующим. Попробуйте разные конструкции ШПТЛ-ов, которые публикуются в литературе и в интернете. Результаты Вас могут сильно удивить…

Короче! Делайте свой смеситель на любом кольце с НЧ ферритом. Испытаете — напишите! Экспериментируйте смелее!

Сергей Макаркин, RX3AKT

Что еще почитать по теме:

⚡️Параллельное соединение обмоток трансформатора | radiochipi.ru

На чтение 3 мин. Опубликовано Обновлено

Мне часто задают вопрос: “Можно ли соединять параллельно одинаковые вторичные обмотки силовых трансформаторов?” Вопрос, безусловно, правильный, и на него нужно отвечать. Ныне в устаревшей аппаратуре можно найти большое количество готовых силовых трансформаторов заводского изготовления, которые радиолюбители приспосабливают под свои запросы. Очень часто эти трансформаторы не совсем подходят по параметрам, например, по требуемому току нагрузки.

Но если в трансформаторе имеется несколько одинаковых обмоток, возникает мысль увеличить выходной ток, соединив эти обмотки параллельно. Казалось бы, соединяй выводы одинаковых обмоток между собой и все! Но не все так просто. Во- первых, обмотки нужно соединить синфазно. Для проверки синфазности вторичных обмоток соединяем одни из выводов двух обмоток, включаем трансформатор в сеть и измеряем напряжение между оставшимися свободными концами. Если это напряжение близко к нулю, значит, обмотки соединены противофазно последовательно.

Когда на выводах удвоенное напряжение одной из обмоток, они соединены синфазно последовательно. В первом случае свободные концы обмоток можно соединить вместе и получить параллельное включение обмоток. Во втором случае концы одной из обмоток нужно поменять местами. Однако малейшая неидентичность обмоток способна повлиять на параметры силового трансформатора: его габаритная мощность и КПД при этом уменьшаются, а нагрев обмоток увеличивается.

Фактически соединять параллельно можно обмотки таких трансформаторов, при изготовлении которых специально принимаются меры для получения идентичности обмоток. Например, в паспортах на трансформаторы типа ТПП (трансформаторы питания полупроводниковой аппаратуры) указывается на допустимость параллельного соединения одинаковых обмоток.
Чаще всего радиолюбительские конструкции питаются постоянным током, поэтому проблему соединения обмоток параллельно лучше рассматривать в комплексе с выпрямителем.

Возьмем, скажем, унифицированный трансформатор ТН-60 (трансформатор накальный), имеющий 4 одинаковые вторичные обмотки по 6,3 В (две обмотки имеют еще и отводы на 5 В), рассчитанные каждая на ток 6 А. Для получения токов, вчетверо больших, необходимо соединить обмотки так, как показано на рис.1 (включение обмоток с однополупериодным выпрямлением). Поскольку из-за конструктивного разброса параметров обмотки могут иметь немного отличающиеся напряжения, большее потребление тока (при идентичных диодах) будет от той обмотки, напряжение которой выше.

Диоды позволяют развязать обмотки друг от друга, т.е. теперь каждая обмотка работает только на общую нагрузку, а не на другую обмотку. В результате, мы получили выпрямленное напряжение с четырех обмоток с максимальным током нагрузки 24 А (через каждый диод будет проходить только четвертая часть общего тока нагрузки). Схема двухполупериодного выпрямления приведена на рис.2. Такое соединение выводов обмоток также обеспечивает независимое питание нагрузки. В случае параллельного включения нечетного числа обмоток возможно лишь однополупериодное выпрямление.

Для питания различных конструкций часто применяется напряжение 12 В, поэтому соединение обмоток для такого применения можно выполнить согласно рис.3. В этом случае через каждый диод будет проходить половина тока нагрузки. Чтобы получить выходное стабилизированное напряжение около 13,8 В, принятое как стандарт в радиопередающей аппаратуре, необходимо применять стабилизаторы с низким падением напряжения на регулирующем элементе [1, 2].

Минимально необходимый перепад напряжений на регулирующем элементе таких стабилизаторов составляет около 0,5 В. Его устанавливают при максимальном токе нагрузки, подбирая емкость конденсатора фильтра после выпрямителя. Чем больше емкость этого конденсатора, тем больший выходной ток можно “отобрать” от стабилизатора при заданном входном напряжении.

Расчет трансформатора для инвертора - Морской флот

/

/

Расчет трансформатора для инвертора

Бесплатная программа для расчёта импульсного трансформатора двухтактного преобразователя на ферритовых кольцах

Приведены образцы схем преобразования и выпрямления. На некоторых полях ввода программы и на некоторых результатах расчета, которые нуждаются в комментариях, размещены всплывающие подсказки.

Подробнее о программе

1. Основная работа в программе происходит в группе «Оптимизация».
Автоматический расчет применяется при выборе другого сердечника или при изменении любых исходных данных (за пределами группы «Оптимизация») для получения отправной точки при оптимизации намоточных данных трансформатора.

2. В группе «Оптимизация» при изменении значений с помощью стрелок старт оптимизации запускается автоматически.
Но если новое значение введено «вручную», то следует запускать оптимизацию этой кнопкой.

3. Для ШИМ-контроллеров задается частота, равная половине частоты задающего генератора микросхемы. Импульсы задающего генератора подаются на выходы по очереди, поэтому частота на каждом выходе (и на трансформаторе) в 2 раза ниже частоты задающего генератора.
Микросхемы IR2153, и подобные ей этого семейства микросхем, не являются ШИМ-контроллерами, и частота на их выходах равна частоте задающего генератора.
Не стоит гнаться за большой частотой. При высокой частоте увеличиваются коммутационные потери в транзисторах и диодах. Также при большой частоте из-за малого числа витков ток намагничивания получается слишком велик, что приводит к большому току холостого хода и, соответственно, низкому КПД.

4. Коэффициент заполнения окна характеризует, какую часть окна сердечника займет медь всех обмоток.

5. Плотность тока зависит от условий охлаждения и от размеров сердечника.
При естественном охлаждении следует выбирать 4 — 6 А/мм2.
При вентиляции плотность тока можно выбрать больше, до 8 — 10 А/мм2.
Большие значения плотности тока соответствуют маленьким сердечникам.
При принудительном охлаждении допустимая плотность тока зависит от интенсивности охлаждения.

6. Если выбрана стабилизация выходных напряжений, то первый выход является ведущим. И на него надо назначать выход с наибольшим потреблением.
Остальные выходы считаются по первому.
Для реальной стабилизации всех выходов следует применять дроссель групповой стабилизации.

7. При однополярном выпрямлении, несмотря на больший расход меди, имеет преимущество схема выпрямления со средней точкой, так как потери на двух диодах будут в 2 раза меньше, чем на четырех диодах в мостовой схеме.

8. Для правильной работы дросселя в выпрямителе после диодов перед дросселем не должно быть никаких конденсаторов! Даже маленького номинала.

9. На числах витков обмоток в результатах расчета помещены всплывающие подсказки с числом слоев, занимаемых обмотой.

10. На числах проводов в обмотках в результатах расчета помещены всплывающие подсказки с плотностью тока в обмотке.

Автор: Денисенко Владимир, г. Псков

Трансформатор Тр2 можно намотать на ферритовом кольце, на Ш – образном сердечнике или на сердечнике другой формы.

Сердечник трансформатора подбирается по требуемой мощности на выходе инвертора.

Есть много различных формул и разных программ по расчету ферритовых трансформаторов для импульсных источников питания. Я перепробовал различные способы расчета ферритовых трансформаторов. Не буду вдаваться в их достоинства и недостатки. Каждый выбирает свой вариант расчета ферритового сердечника для импульсного блока питания.

как соединить две первичные и две вторичные обмотки трансформатора

Как соединить две первичные и две вторичные обмотки трансформатора

Типичный понижающий трансформатор с двумя первичными (Primary) и двумя вторичными (Secondary) обмотками, представлен на изображении.

Темная точка обозначает начало  обмотки (идентичную полярность обмоток в данной точке)

Объединяя обмотки первичные между собой, мы тем самым назначим применение трансформатору либо в сети с напряжением переменного тока — 110 -120 vv, либо в сети переменного тока 220 — 240 vv .

Объединяя   вторичные обмотки трансформатора и в зависимости от схемы объединения, мы тем самым определяем какое схемное решение будет использовать ту или иную схемы объединения вторичных обмоток трансформатора.

Манипулируя способом объединения между собой первичных и между собой вторичных обмоток трансформатора мы можем увеличить или уменьшить выходное напряжение или мощность. А также пределы входного напряжения.

Как соединить две первичные и две вторичные обмотки трансформатора

Типовое соединение первичных обмоток трансформатора показано на изображении с лева.

При параллельным (Parallel) соединении, напряжение питания параллельно соединенных первичных обмоток трансформатора останется неизменным в нашем примере 120 v.

В случае же последовательного (Series) соединения, напряжение питания удвоится. При таком соединении мы сможем подать, теперь уже на одну обмотку общую 240v напряжения.

 

Типовое соединение вторичных обмоток трансформатора.

1.Первый вариант — это когда используем как есть . Каждая вторичная обмотка трансформатора запитывает свою нагрузку.

2. Второй вариант — это последовательное соединение вторичных обмоток трансформатора.

В итоге мы получим удвоенное напряжение на выходе 2*12.

Мы получим выходное напряжение 24v при тех же токах, что и в схеме независимой работы вторичных обмоток.

 

 

3. Третий вариант — это схема со средней точкой. Этот вариант применим в схемах  с двуполярным питанием.

4. Четвертый вариант — это параллельное соединение вторичных обмоток трансформатора. Такая схема увеличивает в двое выходной ток. Увеличивает выходную мощность , напряжение остается прежним.

Как соединить две первичные и две вторичные обмотки трансформатора. Трансформаторы с двойными обмотками перевичными и двойными обмотками вторичными, имеют хорошую универсальность, что дает возможность их использования в различных схемных решениях.

Один из таких трансформаторов, с двумя первичными обмотками на напряжение 115 v (2*115v) и двумя вторичными обмотками на напряжение 12 v (2*12v)  номинальной мощностью 8va , предназначенный для использования в цепях переменного тока 50-60gz — Трансформатор 2x115V 2x12V 8VA 50-60hz, смотреть Здесь.

Post Views: 21 397

Выбор сердечников для моточных изделий импульсных источников питания - Компоненты и технологии

При разработке моточных изделий (трансформаторов, дросселей) импульсных источников
питания, а также фильтров цепей питания всегда возникает вопрос: какой выбрать
материал магнитопровода, какая конфигурация сердечника предпочтительна в данном
изделии с учетом технических и экономических факторов? Наша статья является попыткой
ответить на эти вопросы.

Импульсные источники питания могут быть
выполнен как с гальванической развязкой,
так и без нее. Первые, как правило, содержат
регулируемый или нерегулируемый инвертор или
конвертор, наиболее важным моточным узлом которых является трансформатор. Исполнение трансформатора зависит от вида и режима работы инвертора или конвертора. Рассмотрим некоторые виды
моточных изделий для различных видов таких преобразователей.

Нерегулируемые и регулируемые двухтактные инверторы (преобразователи постоянного напряжения
в переменное) и конверторы (преобразователи постоянного напряжения в постоянное) могут быть выполнены по схеме со средней точкой (рис. 1а), по полумостовой (рис. 1б) и мостовой (рис. 1в) схемам. В полумостовой схеме инвертора первичная обмотка
трансформатора подключается через конденсаторы,
поэтому постоянная составляющая тока (ток подмагничивания) полностью отсутствует. В двух других схемах, а также в полумостовом конверторе, в котором
трансформатор нагружен на выпрямитель, подмагничивание сердечника полностью отсутствует только в идеальном случае — при полной симметрии схемы, при равенстве падения напряжения на открытых
ключах и выпрямительных диодах и при одинаковом
времени включения, выключения, восстановления обратного сопротивления ключевых элементов и диодов обоих плеч. При невыполнении этих условий возможно появление некоторой постоянной составляющей, что приведет к несимметричному режиму работы сердечника трансформатора, и это обстоятельство
в ряде случаев необходимо учитывать.

Рис. 1

Поскольку сердечник трансформатора работает
в сильных полях при большом размахе магнитной
индукции, целесообразно выбирать так называемые
«силовые» марки марганцево-цинковых ферритов,
например, N87 или N97 производства фирмы Epcos
до частоты 500 кГц или N49 фирмы Epcos до 1 МГц
или их аналоги производства других фирм. При частоте преобразования до 30 кГц можно использовать
отечественный материал М2500НМС2, а также
аморфные магнитные сплавы. Применять порошковые магнитные материалы (мо-пермаллой и т. п.)
нецелесообразно, так как они имеют низкое значение магнитной проницаемости и многие из них дороже ферритов. При выборе материала сердечника
необходимо учитывать величину потерь в сердечнике, которая зависит от частоты и магнитной индукции и растет с увеличением обоих параметров.
Сравнительные зависимости величины удельных
потерь от частоты для некоторых магнитомягких
материалов при магнитной индукции 0,1 Тл приведены на рис. 2.

Рис. 2

Конфигурация сердечника для двухтактных
преобразователей может быть любая. Наиболее часто применяются кольцевые (тороидальные) сердечники (особенно для устройств малой и средней мощности). Трансформаторы
на них при прочих равных условиях обладают минимальной индуктивностью рассеяния,
что уменьшает выбросы напряжения на силовых ключах, излучение помех, снижает выходное сопротивление трансформатора. Кроме
того, кольцевые сердечники дешевы. Недостатками тороидальных катушек является более высокая трудоемкость намотки, необходимость изоляции сердечника (отечественные
сердечники выпускаются без покрытия, импортные — как без покрытия, так и с изоляционным покрытием, рассчитанным на опре-
деленное значение испытательного напряжения). Возможно также применение разъемных
сердечников броневой и стержневой конструкции. Широко применяются отечественные
сердечники типа КВ (импортные аналоги RM),
а также Ш-образные сердечники и их модификации (отечественные Ш, импортные EE,
EI, EFD, ER, ETD и т. п.). Сердечники КВ (RM)
вписываются в квадрат в плане, что удобно
для размещения их на плате. Они имеют круглую катушку как с одной секцией, так и с двумя и более, удобную и технологичную в намотке. Однако из-за большей индуктивности
рассеяния в некоторых случаях необходимо
применять технологические усложнения в намотке, а также увеличивать демпфирующие
цепи в схеме преобразователя, что в свою очередь несколько снижает КПД. Сердечники типа Б (импортные аналоги P) подобны КВ,
но круглые в плане, менее удобны при размещении на плате и применяются реже. Достаточно удобны сердечники EP, которые вписываются в прямоугольник (почти квадрат), имеют удобную в намотке катушку, которую
сердечник закрывает со всех сторон, кроме одной, обращенной к плате. Сердечники типа
EFD расположены горизонтально и имеют
уменьшенную высоту. Низкопрофильные сердечники с индексами LP применяются в тех

случаях, когда требуется особо маленькая высота изделия. При этом часто применяются
печатные обмотки в виде многослойных печатных плат. Для трансформаторов повышенной мощности и высоковольтных трансформаторов могут использоваться П-образные
сердечники. Повышенная индуктивность рассеяния при высоких выходных напряжениях
и маленьких токах не является большим недостатком, но зато такая конструкция с большим окном позволяет разместить высоковольтную обмотку, в которой много места занимает изоляция.

Рис. 3

Однотактные прямоходовые конверторы выполняются в основном по одной из трех схем:
с размагничивающей обмоткой (рис. 3а),
без размагничивающей обмотки с рекуперацией энергии в емкость, в том числе паразитную (рис. 3б), и на двух транзисторах и двух
диодах по так называемой однотактной полумостовой схеме (рис. 3в). В любом из этих случаев энергия от источника питания передается в нагрузку на прямом ходе, без накопления
энергии в трансформаторе, в котором накапливается лишь небольшая энергия за счет тока намагничивания первичной обмотки. Рекуперация (возврат) этой энергии, при которой
происходит размагничивание трансформатора, в каждой из схем происходит по-разному.

В первом случае для этого служит размагничивающая обмотка, и при разработке трансформатора необходимо обеспечить максимально возможную связь между нею и первичной обмоткой, учитывая при этом рабочее
напряжение. Во втором — рекуперация происходит в емкость, и на обмотке во время обратного хода возникает выброс значительной
величины, который необходимо учитывать
при выборе элементов схемы и при проектировании трансформатора. В третьем случае
рекуперация энергии происходит в источник
питания через открывающиеся рекуперационные диоды, причем через ту же самую первичную обмотку, что обеспечивает отсутствие
выброса на ней и наиболее надежное размагничивание трансформатора. В любом случае
имеется постоянная составляющая тока первичной обмотки, а сердечник трансформатора перемагничивается по частному циклу петли гистерезиса от максимальной индукции Bm
до остаточной индукции Br. При этом, чем
больше разность Bs–Br, где Bs —индукция насыщения материала, тем лучше. Для данного
применения также предпочтительно использовать марки ферритов, предназначенные для
работы в сильных полях. Конфигурация сердечника может быть любой. Могут быть использованы как кольцевые сердечники, так
и любые другие, упомянутые ранее.

Рис. 4

Однотактные обратноходовые конверторы
(рис. 4). Трансформатор работает с накоплением энергии на прямом ходе и передачей
энергии в нагрузку на обратном ходе. Режим
работы трансформатора аналогичен режиму
работы дросселя, т. е. имеется постоянная составляющая тока обмоток и подмагничивающее поле. Намагничивание происходит посредством первичной обмотки, а размагничивание — при передаче энергии в нагрузку
через вторичную обмотку. Возможны три режима работы трансформатора по аналогии
с дросселем: режим непрерывных токов,
при котором энергия, запасенная в магнитном
поле трансформатора, не уменьшается до нуля за время обратного хода; режим прерывистых токов, когда энергия передается в нагрузку полностью за часть длительности обратного хода, и граничный режим между первыми
двумя. Наиболее часто используется граничный режим и режим прерывистых токов. Иногда выбирается непрерывный режим, однако
он возможен только при определенной нагрузке, а при снижении тока нагрузки режим работы трансформатора неизбежно становится
прерывистым.

Поскольку такой трансформатор всегда работает с подмагничиванием, он может быть
выполнен либо на разъемном сердечнике
из феррита «силовых» марок с немагнитным
зазором, либо на кольцевом или разъемном
сердечнике из магнитодиэлектрика без зазора. Конфигурация ферритовых сердечников
может быть любой, но зазор должен быть обязательно. Различия в зависимости от конфигурации будут состоять в разной индуктивности рассеяния, разных габаритах, технологичности и стоимости.

Трансформаторы на ферритовых сердечниках с зазором имеют более стабильную индуктивность при изменении тока, но затем при
достижении насыщения сердечника их индуктивность резко падает. У трансформаторов
с сердечниками из магнитодиэлектриков при
изменении тока индуктивность изменяется
плавно, но в большей степени, и резкого насыщения не наблюдается. Последняя характеристика предпочтительнее, хотя для обратноходовых конверторов подходит и та и другая.
Преимущество ферритов в более высокой магнитной проницаемости в данном применении
теряется, так как величина эквивалентной проницаемости невелика и определяется в основном величиной немагнитного зазора.

Поскольку трансформатор работает в сильных полях, важное значение имеет величина
потерь в сердечнике. Среди магнитодиэлектриков наилучшими техническими параметрами обладает мо-пермаллой, но этот материал относительно дорогой. Если требуется
снизить цену, то используется Sendust или
Cool Mµ, но при этом могут возрасти габариты изделия, так как для снижения потерь
до той же величины, что и у мо-пермаллоя,
придется снизить магнитную индукцию
в сердечнике. В крайнем случае можно использовать сердечники из распыленного же-
леза, но при этом габариты трансформатора
могут еще больше возрасти, зато цена будет
меньше. Трансформаторы на кольцевых сердечниках из магнитодиэлектриков обладают
минимальной индуктивностью рассеяния
по сравнению с разъемными сердечниками
и обеспечивают минимальную величину паразитных выбросов напряжения.

Дроссели прямоходовых двухтактных и однотактных конверторов с гальванической развязкой (L1 на рис. 1 и 3) работают примерно
в одинаковых режимах. В двухтактных схемах
режим более легкий, так как дроссель работает на удвоенной частоте преобразования
и с меньшей длительностью паузы (как правило). Дроссель работает с накоплением энергии, как и трансформатор обратноходового
преобразователя, но имеет, в общем случае, одну обмотку, посредством которой осуществляется и накопление энергии, и передача ее
в нагрузку. В сходном режиме работают дроссели конверторов без гальванической развязки и дроссели корректоров коэффициента
мощности. Сердечник дросселя работает
в сильных полях при большой постоянной составляющей тока. Поэтому, как и в предыдущем случае, подходят любые разъемные сердечники из ферритов с зазором либо сердечники из магнитодиэлектриков без зазора с учетом
всех соображений, высказанных ранее.

Дроссели фильтров питания, которые используются обычно во втором и последующих звеньях фильтрации (второе звено выходного фильтра источника питания, развязывающие фильтры питания на платах
функциональной аппаратуры и т. п.) — L2
на рис. 1, 3 и 4— работают при большом уровне тока подмагничивания, но при маленьком
уровне переменной составляющей. При этом
рабочий размах магнитной индукции в сердечнике невелик и потери в дросселе определяются больше потерями в меди, чем потерями в сердечнике. Для этого случая могут использоваться ферритовые незамкнутые
сердечники (стержни, гантели), ферритовые
сердечники с зазорами, а также ферритовые
кольца, бусины, трубочки (в основном для одновитковых дросселей). В последнем случае,
несмотря на то, что сердечник работает с подмагничиванием, оставшейся магнитной проницаемости вполне достаточно для снижения
уровня пульсаций, шумов и помех в несколько раз, а стабильность индуктивности при изменении тока не имеет принципиального значения. С успехом могут применяться также
дроссели на сердечниках из магнитодиэлектриков, причем наиболее подходящим материалом в данном случае будет распыленное железо, так как при маленькой переменной составляющей нет никакого смысла применять
дорогие материалы, например мо-пермаллой.
Повышенная величина потерь в сердечнике
будет даже играть положительную роль и способствовать переводу энергии шумов и помех
в тепло. Все сказанное выше относится также
и к дросселям входных фильтров DC/DC-конверторов и DC/AC-инверторов (рис. 5а), так
как они имеют сходный режим работы.

Рис. 4

Дроссели сетевых фильтров AC/DC-источников питания применяются в трех вариантах:

Тококомпенсированные дроссели, предназначенные для подавления синфазных составляющих помех (L1 на рис. 5б, в), содержат две одинаковые обмотки, связанные между собою
через магнитное поле сердечника. Подмагничивания сердечника током частоты 50 Гц в них
не происходит, так как токи в обеих обмотках
создают поля, направленные навстречу и компенсирующие друг друга. Для такого дросселя
могут быть применены ферритовые сердечники без зазора, причем предпочтительны высокопроницаемые марки ферритов, так как сердечник работает в слабых полях, создаваемых
токами помех, и для получения максимально
возможной резонансной частоты дросселя желательно получить заданную индуктивность
с минимальным числом витков. Применение
магнитодиэлектриков нецелесообразно ввиду
низкой магнитной проницаемости и отсутствия подмагничивания, а также невысокой стоимости ферритов. Конструктивно дроссель часто выполняется на двухсекционном каркасе
с П-образным или Ш-образным сердечником
или на кольцевом сердечнике с намоткой обмоток на разных сторонах кольца.

Одно- и двухобмоточные дроссели (L2
на рис. 5б и L2 и L3 рис. 5в), в которых обмотки для токов низкой частоты (50 Гц) включаются согласно, предназначены для подавления
дифференциальных (противофазных) составляющих помех в проводах питающей сети.
Здесь, при небольшом уровне напряжения помех, имеет место подмагничивание большим
током потребления источника питания, действующим с частотой 50 Гц, что в данной ситуации эквивалентно подмагничиванию постоянным током. Поэтому для таких дросселей необходимо применять ферритовые
сердечники с зазором или сердечники из магнитодиэлектриков. Проницаемость ферритовых сердечников не имеет принципиального
значения, так как коэффициент индуктивности конкретного сердечника определяется в основном его геометрией и величиной немаг-
нитного зазора. Сердечники по переменной
составляющей высокой частоты работают
в слабых полях, и потери в материале сердечника не имеют большого значения и даже играют
положительную роль. Из магнитодиэлектриков целесообразно использовать кольцевые
сердечники или Ш-образные без зазора из распыленного железа (Iron Powder), как наиболее
дешевые и хорошо удовлетворяющие предъявляемым требованиям.

Таким образом, для каждого моточного из-
делия, работающего в составе импульсного ис-
точника питания, можно подобрать наиболее
подходящую конфигурацию и материал сер-
дечника.

Как рассчитать трансформаторы с ферритовым сердечником

Расчет ферритового трансформатора - это процесс, в котором инженеры оценивают различные характеристики обмотки и размер сердечника трансформатора, используя феррит в качестве материала сердечника. Это помогает им создать идеально оптимизированный трансформатор для конкретного приложения.

В сообщении представлено подробное объяснение того, как рассчитать и разработать индивидуальные трансформаторы с ферритовым сердечником. Содержимое легко понять и может быть очень полезным для инженеров, работающих в области силовой электроники и производящих инверторы SMPS.

Почему ферритовый сердечник используется в высокочастотных преобразователях

Вы, возможно, часто задавались вопросом, почему ферритовые сердечники используются во всех современных импульсных источниках питания или преобразователях SMPS. Верно, он предназначен для достижения большей эффективности и компактности по сравнению с источниками питания с железным сердечником, но было бы интересно узнать, как ферритовые сердечники позволяют нам достичь такой высокой степени эффективности и компактности?

Это связано с тем, что в трансформаторах с железным сердечником железный материал имеет гораздо более низкую магнитную проницаемость, чем ферритовый материал.Напротив, ферритовые сердечники обладают очень высокой магнитной проницаемостью.

Это означает, что под воздействием магнитного поля ферритовый материал может достигать очень высокой степени намагничивания, лучше, чем все другие формы магнитных материалов.

Более высокая магнитная проницаемость означает меньшее количество вихревых токов и меньшие коммутационные потери. Магнитный материал обычно имеет тенденцию генерировать вихревой ток в ответ на повышение магнитной частоты.

По мере увеличения частоты вихревой ток также увеличивается, вызывая нагрев материала и увеличение импеданса катушки, что приводит к дополнительным коммутационным потерям.

Ферритовые сердечники, благодаря своей высокой магнитной проницаемости, могут более эффективно работать на более высоких частотах благодаря меньшим вихревым токам и меньшим коммутационным потерям.

Теперь вы можете подумать, почему бы не использовать более низкую частоту, так как это, наоборот, поможет уменьшить вихревые токи? Это кажется верным, однако более низкая частота также означала бы увеличение количества витков для того же трансформатора.

Поскольку более высокие частоты допускают пропорционально меньшее количество витков, трансформатор становится меньше, легче и дешевле. Вот почему SMPS использует высокую частоту.

Топология инвертора

В инверторах с импульсным режимом обычно используются два типа топологии: двухтактная и полный мост. Двухтактный использует центральный ответвитель для первичной обмотки, в то время как полный мост состоит из одной обмотки как для первичной, так и для вторичной обмотки.

На самом деле обе топологии имеют двухтактный характер. В обоих вариантах на обмотку подается непрерывно переключаемый обратный и прямой переменный ток от полевых МОП-транзисторов, колеблющийся с заданной высокой частотой, имитируя двухтактное действие.

Единственное принципиальное различие между ними заключается в том, что первичная сторона трансформатора с центральным ответвлением имеет в 2 раза больше витков, чем у полномостового трансформатора.

Как рассчитать инверторный трансформатор с ферритовым сердечником

Расчет трансформатора с ферритовым сердечником на самом деле довольно прост, если у вас есть все указанные параметры.

Для простоты мы попробуем решить формулу на примере настройки, скажем, для трансформатора на 250 Вт.

Источником питания будет аккумулятор на 12 В.Частота переключения трансформатора будет 50 кГц, что является типичным значением для большинства инверторов SMPS. Предположим, что на выходе будет 310 В, что обычно является пиковым значением 220 В RMS.

Здесь 310 В будет после выпрямления через мостовой выпрямитель с быстрым восстановлением и LC-фильтры. Выбираем ядро ​​как ETD39.

Как мы все знаем, когда используется батарея 12 В, ее напряжение никогда не бывает постоянным. При полной зарядке значение составляет около 13 В, которое продолжает падать по мере того, как нагрузка инвертора потребляет энергию, пока, наконец, батарея не разрядится до минимального предела, который обычно составляет 10.5 В. Поэтому для наших расчетов мы будем рассматривать 10,5 В как значение напряжения питания для В в (мин) .

Первичные витки

Стандартная формула для расчета числа витков первичной обмотки приведена ниже:

N (первичный) = В дюйм (номинальный) x 10 8 /4 x f x B max x A c

Здесь N (первичный) относится к номерам первичных витков. Поскольку в нашем примере мы выбрали двухтактную топологию с центральным ответвлением, полученный результат будет составлять половину от общего количества необходимых витков.

  • Vin (ном.) = Среднее входное напряжение. Так как наше среднее напряжение батареи составляет 12 В, возьмем Vin (ном.) = 12.
  • f = 50 кГц или 50 000 Гц. Это предпочтительная частота переключения, выбранная нами.
  • B max = максимальная плотность потока в гауссах.В этом примере мы предположим, что B max находится в диапазоне от 1300 до 2000 ГБ. Это стандартное значение для сердечников трансформаторов на основе феррита. В этом примере давайте установим 1500G. Таким образом, мы имеем B max = 1500. Более высокие значения B max не рекомендуются, так как это может привести к достижению трансформатором точки насыщения. И наоборот, более низкие значения B max могут привести к недоиспользованию активной зоны.
  • A c = Эффективная площадь поперечного сечения в см 2 .Эту информацию можно получить из паспортов ферритовых сердечников. Вы также можете найти A c , представленный как A e . Для выбранного сердечника с номером ETD39 эффективная площадь поперечного сечения, указанная в листе технических данных, составляет 125 мм 2 . Это равно 1,25 см 2 . Следовательно, A c = 1,25 для ETD39.

Приведенные выше цифры дают нам значения всех параметров, необходимых для расчета первичных витков нашего инверторного трансформатора SMPS.Таким образом, подставляя соответствующие значения в приведенную выше формулу, мы получаем:

Широкополосный ферритовый трансформатор

для полупроводниковых усилителей 2-35 МГц

Абсолютно самые качественные входные и выходные трансформаторы для использования в линейных преобразователях и классах C. усилители. Обычно используется в коммерческих усилителях на транзисторах SD1446, MRF454, MRF455, 2SC2290, 2SC2879 и подобных. Трансформаторы изготавливаются различной длины из феррита с внешним диаметром 1/2 дюйма.

Частота 2-35 МГц
Номер детали Примечания Длина
T1 / 4 ¼ ”
T1 / 2 Тип 61 Материал ½ ”
T3 / 4 Тип 61 Материал ¾ ”

T3 / 4-1
Тип 61 Материал.

То же, что и T-.75, без опоры на задней пластине.

¾ ”
Т1 Тип 61 Материал 1 дюйм
T1.25 Тип 61 Материал 1¼ ”
T1,5 Тип 61 Материал 1½ ”
T2 Тип 61 Материал 2 ”
Номер детали Примечания

Длина

Т. 25-43 Тип 43 Материал ¼ ”
Т.5-43 Тип 43 Материал ½ ”
Т.75-43 Тип 43 Материал ¾ ”
Т1-43 Тип 43 Материал 1 дюйм
Т1.25-43 Тип 43 Материал 1¼ ”
Т1.5-43 Тип 43 Материал 1½ ”
Т2-43 Тип 43 Материал 2 ”

Балуны, дроссели и др.

Мой веб-сайт использует JavaScript для меню и т. Д. В настоящее время он отключен в вашем браузере! Пожалуйста (повторно) включите его для полной функциональности.

© 1999-2018 F. Dörenberg, если не указано иное. Все права защищены по всему миру. Никакая часть этой публикации не может быть использована без разрешения автора.

Последнее обновление страницы: 10 ноября 2018


ВВЕДЕНИЕ

« BalUn » - это двунаправленный адаптер между принудительным устройством bal и сбалансированным устройством un .Двухпроводные линии питания и диполи «сбалансированы» (два сигнальных проводника с равным, но противоположным током: симметричны). Коаксиальные кабели, и антенный порт типичного серийного трансивера "несбалансированы": один сигнальный проводник, связанный с землей (также известный как «несимметричный»). Балуны, кроме трансформаторов с коэффициентом трансформации 1: 1, также действуют как трансформаторы импеданса.

Есть два основных типа: балуны напряжения и балуны тока:

  • Балуны напряжения содержат трансформатор, по крайней мере, с двумя наборами обмоток; они могут быть соединены между собой как автотрансформатор.Если входная и выходная секция трансформатора имеет одинаковое количество оборотов (коэффициент = 1), то балун имеет одинаковое напряжение и полное сопротивление на входе и выходе. Коэффициент трансформации импеданса - это квадрат отношение оборотов.
  • Токовые балуны обычно состоят из ферритовых шариков на участке 2-проводной линии передачи, такой как коаксиальный, или, наоборот, коаксиальный кабель, намотанный несколько раз через ферритовое кольцо или туго намотанную коаксиальную катушку витки (воздушный сердечник).Его цель - обеспечить высокий импеданс синфазному току в линии передачи: он «подавляет» этот ток. Преобразования импеданса нет. При размещении между сбалансированным устройством, таким как симметричная антенна (игнорируя паразитные емкости и т. Д. От окружающих объектов, которые могут фактически сделать антенну асимметричной), и коаксиальным кабелем (несимметричная линия передачи), токовый балансир отклоняет синфазный сигнал и проходит дифференциальное напряжение.

Как следует из названия, « UnUn » - это двунаправленный адаптер. между двумя сбалансированными устройствами и .

Я не специалист (настоящий или самопровозглашенный) по балунам, трансформаторам импеданса, ЛЭП, трансформаторы ЛЭП и др. Вовсе нет. Итак, вместо того, чтобы писать здесь, интерпретация того, что они есть, как они работают, как построить хороший и т. д., я имею в виду обширный список литературы.


БАЛАНОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ 1: 1 И 4: 1, КОТОРЫЕ Я ИСПОЛЬЗУЮ

Мои балуны 1: 1 и 4: 1 - это комплекты BL1 и BL2 от Elecraft (ref. 2I / J). В BL1 используется «бинокулярный» ферритовый сердечник с двумя отверстиями (a.k.a. «свиной нос») типа БН43-7051 и имеет два набора обмоток проводов термостата. Он может быть подключен как 1: 1 или 4: 1. Балун рассчитан на 150 Вт (при подключении к нагрузке 200 Ом). В BL2 используются два уложенных друг на друга ферритовых сердечника одного типа для увеличения мощности. грузоподъемность (250 Вт). Он включает ползунковый переключатель DPDT для изменения между 1: 1 и 4: 1.


Балун My BL1 4: 1 и схема (включая реконфигурацию с 1: 1 на 4: 1)

Этот тип ферритового сердечника имеет преимущество перед эквивалентное ферритовое кольцо с одним отверстием (тороид) или ферритовый стержень: около половины обмоточного провода находится внутри «туннелей» через ферритовый блок. Это снижает количество случайных емкость и требуемая длина провода (= сопротивление потерь). Широкополосный доступ трансформаторы в силовых каскадах передатчиков часто используют такие сердечники или два цилиндрические сердечники рядом.

Существует много различных смесей ферритовых материалов. В трансформаторах чаще всего используются смеси Amidon / Fair-Rite / Micro Metals nr. 31, 43 и 61 (или эквиваленты от другого производителя). Важные параметры из технических паспортов (см. 6) равны «Начальная проницаемость и коэффициент потерь vs.Кривые "частота" и "потери в сердечнике в зависимости от плотности потока переменного тока". Обратите внимание, что проницаемость ферритов зависит от уровня магнитного потока. Следовательно, индуктивность катушки или трансформатора, изготовленного из такого материала, будет меняться в зависимости от уровня мощности. Мощность, ограниченная сердечником Эти потери в сердечнике (в основном потери на гистерезис и потери на вихревые токи) примерно увеличиваются пропорционально квадрату плотности потока в сердечнике на любой частоте. Ферритовые радиочастотные трансформаторы должны работать при уровне плотности потока сердечника, который соизмерим с объем и площадь поперечного сечения феррита.И наоборот, размеры жилы должны соответствовать уровню мощности.

Максимальный уровень магнитного потока определяется тангенсом угла потерь (коэффициентом потерь гистерезиса рассеяния) ферритовой смеси. Если этот предел плотности потока превышен, эффект разгона вызывает очень быстрое повышение температуры ядра и в конечном итоге (и, возможно, жестоко) разрушить ядро! Обратите внимание, что смесь 61 имеет температуру Кюри (выше которой разрушаются ферритные свойства), которая намного выше, чем у смеси типа 43: 350 ° C (660 ° F) по сравнению с150 ° С (300 ° F).

Ядра можно штабелировать для увеличения мощности. Однако штабелирование сердечников также увеличивает общую индуктивность трансформатора. Кроме того, более крупный сердечник также приводит к большей индуктивности, по сравнению с меньшей сердцевиной из того же материала. Проницаемость ферритового материала значительно изменяется при увеличении флюса. Это может привести к непредсказуемому поведению, когда задействованы более высокие уровни мощности и наступает насыщение (что происходит на гораздо более низких уровнях, чем в ядрах из железной пыли, но они имеют гораздо более низкую проницаемость).Это также может объяснить наблюдаемые различия в поведении при возбуждении цепи антенным анализатором, который выдает не более нескольких мВт по сравнению с полной мощностью передатчика.

Примечание : балун 1: 1 может также использоваться как 1.1 Un-Un. Например, в точка питания антенны и симметричный фидер.

Я также пробовал балун 4: 1, состоящий из двух 1: 1 в стиле W2DU. балуны дросселей синфазного тока:


Два дросселя W2DU 1: 1, сконфигурированные как токовый балун VE2CV 4: 1

(ферритовые пластины на коаксиальном кабеле 93-100 Ом - показаны не все пластины; используйте не менее 24 на W2DU штуцер)

Примечание : для получения 50 Ом на несимметричной (параллельной) стороне и 200 Ом на симметричной стороне, конфигурация VE2CV требует, чтобы два дросселя W2DU были выполнены с секциями коаксиального кабеля 100 Ом! Ближайший доступный coax-Z 0 - 93 Ом; 100 Ом обычно доступен только как твинаксиальный. Не сумев найти ни одного значения, я использовал простой коаксиальный кабель 50 Ом. Очевидно, это влияет на результаты измерений! Поскольку два токовых дросселя соединены последовательно на балансном выходе, VE2CV также можно рассматривать как токовый балун; выход является плавающим, чего нельзя сказать о симуляторах напряжения.


Тестовая конфигурация с согласованными балунами VE2CV и BL1 (1: 4 + 4: 1 = 1: 1)


График режима передачи (вносимые потери) вышеуказанной тестовой конфигурации

(с поправкой на потери в коаксиальных и BNC разъемах)

Конфигурация «спина к спине» показывает потери передачи от около 0 дБ при 1.8 МГц, чтобы приблизиться к 1,8 дБ на 30 МГц.

  • Для BL1 с оконечным сопротивлением 200 Ом анализатор видит плоское сопротивление 50 Ом и КСВ лучше 1,1 (1,8–30 МГц).
  • Для моего VE2CV-балуна самого по себе (но с бусинами на коаксиальном кабеле 50 Ом) с оконечным сопротивлением 200 Ом, анализатор видит сопротивление 50 Ом около 1,8 МГц и постепенно снижается до 37 Ом на 30 МГц; КСВ увеличивается с 1,1 на 1,8 МГц до почти 1,8 на 30 МГц.

Обратите внимание, что ВАЦ, такой как тот, который я использовал («miniVNA»), - это , а не профессиональный ВАЦ. и имеет значительные ограничения (см.5)! Я его калибрую, насколько возможно ...


Тестовые конфигурации для балуна 4: 1 BL1, балуна 4: 1 VE2CV и резистора терминатора 50 Ом


Графики анализатора

для BL1 с нагрузкой 200 Ом (слева) и VE2CV с 200 Ом


ОБЫЧНЫЕ РЕЖИМЫ, КОТОРЫЕ Я ИСПОЛЬЗУЮ

Один из моих синфазных "дросселей" 1: 1 - это балун типа W2DU. Это просто количество ферритовых бусин (чем больше, тем лучше) на отрезке коаксиального кабеля:


Ферритовый дроссель W2DU

Примечание : коаксиальный кабель пропускается через бусины только раз ! То есть: один оборот.Эффективность дросселя с ферритовым сердечником увеличивается с увеличением площади количество витков. Поскольку количество витков (фиксировано на одном), очень сложно для увеличения способности подавления синфазных помех этого типа дросселей. Единственный переменные в основном это количество бусинок и ферритовый материал ...

Я использую (только) 24 ферритовых бусины (в то время у меня были только бусинки из ферритового материала № 77). Они плотно прилегают к коаксиальному кабелю RG-400 примерно на 30 см (1 фут).


Мой дроссель синфазного тока типа W2DU

Я провел несколько измерений дросселей W2DU, чтобы попробовать для ослабления сигнала (желаемые потери 0 дБ) и синфазного ослабления (желательны высокие потери в дБ).Ниже показаны настройки тестовой конфигурации.

Тестовые конфигурации токового дросселя W2DU

Графики анализатора ниже показывают вносимые потери, близкие к 0 дБ (после коррекция потерь «черного» коаксиального кабеля и разъемов BNC) и синфазного затухания около 20 дБ на экране (1–30 МГц). Последнее неплохо, но и не здорово. Было бы неплохо минимум 25-30 дБ. Я подключил два таких штуцера последовательно (2 х 24 борта): потеря передачи 1.1–1,3 дБ (на несколько разъемов больше последовательно, чем в показанной конфигурации с одним дросселем) и синфазное затухание на экране 25–34 дБ (1,8–30 МГц). Так-то лучше! Обратите внимание, что полученный дроссель не такой компактный, как дроссель с коаксиальным тороидом, описанный ниже (в котором используется другой ферритовый материал).

Графики анализатора

(слева направо): вносимые потери, синфазное затухание

Я также оценил другую форму токового дросселя: 6 коаксиальных обмоток на тройной стопке ферритовых колец из ферритового материала № 43.Я использовал ядра Amidon FT-140-43. Использование коаксиального кабеля RG-58A / U (довольно тонкие), на эти тороиды сложно уместить более 6 обмоток. Обмотки равномерно распределены по сердечникам. Те же тороиды можно использовать для подавления проблем TVI / RFI (например, намотав несколько витков пары проводов от стереосистемы к динамикам). Поэтому на всякий случай у меня было восемь штук в наличии. Я сложил три из них парой кабельных стяжек.

Настройки тестовой конфигурации показаны ниже.Соответствующие графики анализатора показывают КСВ лучше 1,1, вносимые потери около 1,3 дБ (на самом деле я использовал конфигурацию с большим количеством разъемов, чем показано на диаграммах; по крайней мере, несколько десятых дБ прямо здесь) и между 28 и 38 дБ ослаблением синфазного сигнала. на щите. Это приличный широкополосный токовый дроссель на 1.8-30 МГц!


Графики анализатора

(слева направо): вносимые потери и синфазное затухание

Позже я установил этот дроссельный балун в прочную ПВХ-гильзу с внешним диаметром 50 мм:

Дроссель + гильза из ПВХ с наружным диаметром 50 мм + заглушки 50 мм из ПВХ с гнездами шасси BNC

Я использую дроссель аналогичного типа на коаксиальном кабеле RG8 между моим автоматическим антенным тюнером (установленным на точке питания моей дипольной антенны) и моим трансивером.Здесь я использую очень большой зажимной феррит («разъемный круглый кабель в сборе»): большие ферритовые кольца недостаточно велики, чтобы пропустить через них разъем PL-259 коаксиального кабеля несколько раз, и мне не хотелось отпаивать и повторно паять коаксиальный штекер. Этот феррит изготовлен из материала типа №31. Он имеет лучшие характеристики ниже 5-10 МГц, чем материал # 43. Я еще не измерял производительность этого удушение.

Большой ферритовый зажим на коаксиальном кабеле моего ATU, FT-140-43 на контрольной кабель

Другой способ пропустить коаксиальный кабель через ферритовое кольцо - это метод "раздельной обмотки". показано ниже.Некоторые утверждают, что этот метод намотки работает лучше, по сравнению с непрерывным. Однако это не всегда так (ссылка 7). когда У меня снова есть время, я сравню его производительность с Метод "непрерывной намотки", использованный выше. Метод разделенной намотки имеет один неоспоримое механическое преимущество: вход и выход коаксиального кабеля не рядом друг с другом, но на одной линии, поперек ферритового кольца.

XXX

Для измерения вносимых потерь и затухания (изоляции) коаксиального переключателя с помощью анализатора miniVNA (или аналогичного) см. эта страница.


ССЫЛКИ

Примечание : эти статьи являются материалом, защищенным авторским правом; Применяются все связанные ограничения в отношении доступа и использования.


  • Арт. 1: Общий
  • Арт. 1A: «Балуны: что они делают и как они это делают», Рой Леваллен (W7EL), стр. 157-164 в ARRL Antenna Compendium, Vol.1, 1985 [pdf]
  • Арт. 1Б: «Балунская информация» [сборник], Джо Рейсерт (W1JR) [pdf]
  • Арт.1С: «Балуны и ферриты», г. Жак Оде (VE2AZX), ноябрь 2006 г. [pdf]
  • Арт. 1D: "Балуны", Боб ван Донселаар (ON9CVD), январь 2002 г. [pdf]
  • Арт. 1E: "Ферриты в ВЧ приложениях », Боб ван Донселаар (ON9CVD), в «Электрон», № 1 января 2002 г. [pdf]
  • Арт. 1F: «Конструкция широкополосных трансформаторов напряжения Ruthroff», Мартин Эренфрид (G8JNJ) [pdf]
  • Арт.1G: «Экономичные ферритовые дроссели и балуны», Ян Уайт. (GM3SEK) [pdf]
  • Арт. 1H: «Руководство для радиолюбителей по радиочастотным помехам, ферритам, балунам и аудиоинтерфейсам», Джим Браун (K9YC), Ред. 5a, 2010 г. , 66 стр. [Pdf]
  • Арт. 1I: «Понимание, создание и использование балунов и анунсов», Джерри Севик (W2FMI)
  • Арт. 1J: «Некоторые аспекты проблемы балуна», Уолтер Максвелл. (W2DU / «8KHK), Глава 21,« Размышления », 2 и изд., Май 2001 г. [pdf]
  • Арт. 1K: "ВЧ балун с двойным ферритовым шариком 4: 1: некоторые предварительные измерения", L.B. Чебик (W4RNL, SK) [pdf]
  • Арт. 1L: «Справочник по трансформатору линии передачи Amidon - 48 усовершенствованных конструкций», Джерри Севик (W2FMI), август 1997 г., 61 стр. [Pdf]
  • Арт. 1М: «Эксперименты UnUn», Стив Хант (G3TXQ) [pdf]
  • Арт. 1N: «Измерение характеристик ВЧ балуна», Рон Скелтон (W6WO), в "QEX", ноябрь / декабрь 2010 г., стр.39-41 [pdf]
  • Арт. 2: 1: 1 синфазное подавление, токовые дроссели
  • Арт. 2A: "Синфазные дроссели", Стив Хант (G3TXQ) [pdf]
  • Арт. 2B: "Синфазные дроссели", советник Чака (W1HIS) [pdf]
  • Арт. 2C: "Подробнее о балуне 1: 1", Джерри Севик (W2FMI) [pdf]
  • Арт. 2D: «Коаксиальные передающие дроссели», Джим Браун (K9YC) [pdf]
  • Арт.2E: «Как появился балун из ферритовых шариков W2DU», Уолтер Максвелл (W2DU) [pdf]

Руководство для коллекционеров игрушек Трансформеры | Transformerland.com

Трансформеры - бренд игрушек, который стал таким же неизгладимым в поп-культуре и умах мальчиков, как «Звездные войны» или «Джи-Ай». Джо. Созданные в 80-х годах, уходящие корнями в 70-е годы и подвергающиеся значительным культурным изменениям в каждое последующее десятилетие, Трансформеры стали актуальными для поколений детей и взрослых.

История успеха «Трансформеров» началась в новой волне 1980-х годов: игрушки - это персонажи обширной и захватывающей фантастики, рассказанной в комиксах, книгах, мультфильмах и фильмах. Это дало реальный импульс «собрать их все» - чем больше игрушек у вас есть, тем больше вымыслов вы сможете воспроизвести в воображаемых битвах в гостиной.

Руководители Hasbro высоко оценивают возрождение компании G.I. Джо, используя ту же маркетинговую концепцию, решил приобрести права на игрушки из разнообразной японской серии «Супер Робот».Трансформеры не представили концепцию супер роботов в Соединенных Штатах, но впервые этот жанр стал широко признанным и популярным за пределами Японии. По мере того, как бренд Transformers рос в G1, он начал определять жанр, и все другие супер роботы были оценены в соответствии со стандартами Transformers.

К 90-м годам этот жанр начал угасать, и умы мальчиков обратились к более мощным боевикам, часто сосредоточенным вокруг мутантов, монстров и карате. Hasbro увидела потенциал в тлеющих углях бренда Transformers и передала его недавно приобретенной дочерней компании Kenner для быстрого старта.Кеннер отбросил все старые правила и изобрел серию Трансформеров, которые были более позируемыми, более функциональными и более захватывающими. Опираясь на высокотехнологичный компьютерный мультфильм, Beast Wars перевернули бренд, сделав «Трансформеры» снова бестселлером.

К началу 2000-х годов сюжетные линии японского аниме вышли на первый план по мере роста японской молодежной культуры в США. Многие из этих серий были сосредоточены на общих чертах или «уловках», таких как ключи для разблокировки особых способностей или функций действий.

Однако брэнду еще предстояло самое большое оживление. В 2007 году Paramount Pictures выпустила высокобюджетный боевик. Хотя многие давние фанаты возмущались изменениями в стиле и сюжете, которые привнесла в фильм, он показал невероятные кассовые сборы и вывел бренд на всеобщее обозрение во всем мире. Теперь все узнали концепцию инопланетных роботов, замаскированных под автомобили, и все связали эту концепцию с названием: Трансформеры.

С тех пор бренд исследовал множество стилей и тем, но с 2007 года по-прежнему доминирует выпуск трех сиквелов фильма.

Широкополосные радиочастотные трансформаторы для поверхностного монтажа и сквозных отверстий