Transformador electrónico

Transformador electrónico - el nombre de la tensión de alimentación del convertidor de potencia normal de 220 V a 12. Es posible que haya también otras denominaciones. 12 VAC se utiliza ampliamente para fines de iluminación, siempre que la popularidad del dispositivo. dispositivo transformador se llama una alternativa sencilla para el transformador de potencia de 220 V.

gracias

No se puede moverse gracias a Ruben Lee, molestado en recoger la mayor cantidad de información acerca de los maravillosos transformadores pequeños en el mismo libro. SV Kulikov ha sido de gran ayuda en la explicación del dispositivo de multivibradores y los ingenieros P. Fichera y R. Skoll de STMicroelectronics GRUPO DE EMPRESAS explica el estado actual de la industria, dando consejos sobre la elección de los transistores.

ventajas

Transformador electrónico es considerablemente baja y se puede ajustar la potencia de salida. El esquema es flexible y fácil de implementar la protección contra cortocircuitos. Un efecto secundario es bajo ruido, sin transformador de potencia típico zumbido (más precisamente, los accesorios de vibración por encima de la audición humana).

El nombre y el dispositivo interno

Transformador electrónico consiste esencialmente en un transformador compacto, y un número de transistores. De hecho, esto se simplifica fuertemente fuente de alimentación conmutada. En lugar de que el generador de un trabajo sin complicaciones IC multivibrador de un par de transistores bipolares. tensión de salida filtrada ya necesario no, el conductor es capaz de lámparas de descarga de baja tensión de tensión independientemente suave. No hay tiristor y el poder clave, transistores de potencia y también lo son el generador de tensión de alta frecuencia. procedimiento:

1. El puente de diodos rectifica la tensión filtrable estrangula parcialmente.
2. Flujo pulsante alimenta transistores que se incluyen bajo el esquema de multivibrador.
3. Con la señal de salida del generador de impulsos de alta frecuencia se aplica a un transformador de pequeño tamaño.

El truco es crear transistores que se pueden alimentar una tensión alta. Si el generador es un circuito integrado (un pulso está presente en cada fuente de alimentación), los fabricantes no confundidos en gran medida por solamente dos interruptores de alimentación. Para entender el transformador electrónico trabajos tienen que ser de los principios en que se basa la miniaturización de los equipos.

Las razones para el pequeño tamaño del transformador de impulsos

No existe una frontera clara entre los transformadores de potencia y el pulso. Al igual que la frecuencia aumenta grandemente reducidas y las dimensiones del núcleo de bobinado en el mismo poder omiten. Esto se logra primero a Tesla, que quería aumentar la frecuencia de los equipos de suministro de energía a 600-700 Hz, con el fin de hacer que la corriente segura para los seres humanos. Sin embargo, con el aumento de frecuencia aumentó pérdida en el núcleo, y la onda radiada al espacio, y el cable tiene que ser visualizado. El primero es debido al engrosamiento del bucle de histéresis del ciclo de inversión de la magnetización, debido, curiosamente, la corriente en el material laminado por corrientes de inducción.

Transformadores en su forma original vinieron de la red eléctrica. En la historia de la creación de instrumentos acreditado Yablochkov pero agradeciendo Meyl.ru respuestas, quiero dar una perspectiva diferente sobre el tema:

1. En 1831 Michael Faraday inventó el primer transformador (toroidal) y se basa en que muestra el efecto de la ley de la inducción electromagnética.
2. Después de que Michael Faraday diseño del transformador mencionado Joseph Henry, el inventor del relé electromagnético. Ambos no prestaron atención a las propiedades transformadoras del dispositivo.
3. En 1848, Henry Ruhmkorff inventó la bobina para el arco en el hueco de chispa del circuito secundario. De hecho, resultó ser un transformador elevador. Tal uso de Tesla.
4. 30 de de noviembre de, 1876 Paul creó Yablochkov transformador de núcleo con arrollamientos concéntricos para la finalidad para la que se utiliza el instrumento para el día de hoy.
5. John y Edward Hopkins en 1884 crearon un transformador con un núcleo cerrado, repitiendo empresa Faraday. Unos años más tarde Swinburne enseñó a la gente a utilizar para el bobinado de aceite aislante que el aumento de la tensión.
6. En 1928 obtuvo el transformador de la planta de Moscú (más tarde - Elektrozavod).

Ahora uvyazhem describen las redes eléctricas. A principios de los años 80 la empresa que ya participan en Edison iluminación, Tesla construyó el primer motor de corriente alterna de dos fases. Estallado entre ellos enemistad dio lugar a 90 años de la "guerra de las corrientes". redes de tensión comenzaron a subir de forma continua hasta que alcanzó 1,2 MW en 1982 en la línea de Ekibastuz-Kokshetau. Mantener el ritmo de los logros anteriores eran transformadores, aumentando de tamaño.

En las "corrientes de guerra" Tesla descubrió que con el aumento de peso transformadores de frecuencia disminuye debido a la miniaturización de los devanados y el núcleo. Lo que llevó a la creación de los primeros diseños para las altas frecuencias. Como ya saben, los eventos fueron acompañados por el nacimiento de la radio. La introducción de estas tecnologías llevó rápidamente a la necesidad de crear un tamaño relativamente pequeño dispositivos. transformadores de impulsos vinieron de la radio. Por ejemplo, los dispositivos adaptadores móviles utilizan un detector de amplitud sencillo a voltajes de formación.

transformadores de impulsos son por lo general muy cargado en contraposición a la red. Se estima que a una tensión de distribución de energía 11 kV dado corriente 90 kA, y la lámpara en el transmisor 70 kW - consume sólo 6. de potencia se calcula a partir de la fórmula que en el primer caso la resistencia es de 0,1 Ohm, en el segundo - 2 ohmios. Estos valores definen la impedancia de salida del transformador. Juegan un gran peso de las piezas y las dimensiones. Debido a que los diseños industriales transformadores no son adecuados para la electrónica: la designación varía.

Materiales de pequeños transformadores

determinantes

Estos factores llevaron a la búsqueda y creación de nuevos materiales:

• Steel (en frío) orientado estructura de dominio.
• aislamiento polimérico (incluyendo laca).
• radiofrecuencia cobre puro.
• Resina carente de disolventes agresivos.
• dopantes de acero eléctricas.
• Permalloy u otro de ferrita con un alto coeficiente de permeabilidad magnética.

Gracias a estos logros de la química, la física y la tecnología se hizo posible para lograr ciertos objetivos:

1. Reducir el tamaño de los transformadores conectados.
2. Para reducir el volumen ocupado por una parte de alta tensión.
3. Crear filtros con bordes afilados de subida y bajada de la característica de amplitud-frecuencia.
4. Los transformadores de apariencia, diseñados específicamente para transmitir una señal de pulso sin pérdida.
5. Elevando el espectro de transmisión de microondas.

Los dos últimos elementos muestran una relación directa. Los bordes afilados de la señal de impulso causan el hecho de - una porción significativa del espectro se encuentra en la zona de alta frecuencia. Y un transformador convencional cortaría parte, la distorsión de la forma de suavizado, con la pérdida simultánea de energía. A mediados de los años 50 la gente se preguntaba por qué los transformadores de pulso no se construyen en la semejanza de poder. Después de todos los conocidos gráficos, tablas, fórmulas para el cálculo de la sección del núcleo, factor de potencia, voltaje. razones:

1. El rango de frecuencia. La eficiencia del transformador a la frecuencia operativa inferior está determinado por la inductancia de marcha en vacío, en la parte superior - el auto capacitancia distribuida. Estos efectos parásitos causan fugas de energía, lo que reduce en gran medida la eficiencia. En estos parámetros depende de: el número de espiras del arrollamiento, el tamaño del núcleo, devanados cruzan, tipo de aislamiento y otros. transformador de alta frecuencia se hace en el cumplimiento de los matices, para transmitir la gama deseada con pérdidas mínimas.
2. Los circuitos electrónicos de los principales parámetros considerados y reactancia de la resistencia de los bobinados. A veces va a infringir las características de peso y tamaño con el fin de lograr una buena tasa de transferencia. El diseño depende de la impedancia de destino y el circuito altamente. Predecirlo, como en el caso de los transformadores de potencia, es difícil.

En el transformador de impulsos a menudo blindado núcleo coaxial con devanados roscados a través de la ventana. Esto permite la máxima transferencia de flujo magnético. porción Yoke cierra las líneas de campo, las pérdidas de energía son mínimos. Doble pared lateral más delgada varilla, el flujo se divide aquí en dos partes que fluye alrededor de la parte exterior de la bobina. núcleo de la mecha Periódicamente es más adecuado para un propósito particular. A continuación, el campo magnético circula en la plaza, y los bobinados se colocan en lados opuestos de un material ferromagnético. El núcleo es normalmente una parte integral, extremo a extremo, y para vestir a la mitades de bobina de conexión para simplificar el proceso del proceso de montaje. factores de ejecución y protección de la carcasa definidos climáticas (humedad, temperatura), las restricciones en el tamaño, la designación de tensión.

Mucho tiempo no podía entender por qué los estudios de laboratorio de pérdidas en la inversión de la magnetización del núcleo no coincide con los datos reales a altas frecuencias. Resultó, el dispositivo para la medición de las características produce un campo constante (por aumento de la eficiencia) y el bloqueo de la aparición de corrientes inducidas. El último se convierte en la causa de las discrepancias. Las corrientes inducidas afectan directamente a la anchura del bucle de histéresis. Hoy en día, los materiales eléctricos utilizados con baja coercitividad para la fabricación de núcleos. pérdida máxima observada cuando el bucle magnético de saturación, que se limita a la potencia de transmisión a través de un transformador de impulsos:

1. Aumentar las pérdidas activas en los bobinados.
2. Pequeño eficiencia.

La forma de la curva de histéresis depende del material seleccionado. Hoy en día es aleaciones conocidas con una característica rectangular. Tales cualidades inusuales permiten crear amplificadores magnéticos. La potencia transmitida al núcleo, lleva una sombra jet pronunciada por razones obvias. La parte activa expresa las pérdidas en material laminado. componente reactivo es directamente dependiente de la permeabilidad magnética. acero laminado en frío se utiliza generalmente para las altas frecuencias, y el acero laminado en caliente detecta una buena cantidad de impurezas de silicio y se utiliza para la frecuencia de 50-60 Hz comercial. placas de espesor (de acuerdo con cambiar parámetros y corrientes de inducción) disminuye al aumentar la frecuencia.

Como resultado, pérdida en el núcleo es pequeño para pequeños transformadores. La contribución principal es la resistencia óhmica de los bobinados. En los transformadores de potencia cifras son comparables en magnitud. resistencia óhmica, por lo tanto limitado la sección del conductor mínimo. Se cree para sostener el tamaño especificado, porque el tamaño del núcleo se define de manera rígida. Estos dos factores contradictorios determinar la viabilidad económica y la adecuación del diseño elegido.

Breve descripción de las aleaciones de núcleo

La selección del material del núcleo se determina por la frecuencia y la parte inductiva de la impedancia de carga. Acero laminado en frío se utiliza en el que el componente reactivo es alta, o existe la necesidad de una corriente constante para pasar a través del devanado. En otras situaciones visto aleación de níquel relevante con gran permeabilidad magnética, pero una densidad de flujo inferior permisible.

Acero, aleado con silicio, tiene los peores indicadores, pero barato. Tiene fuerza coercitiva de 0,5 Oe en la permeabilidad magnética máxima de 8.500 y una densidad de flujo de 12 miles de Gauss. Se utiliza en transformadores de baja frecuencia de pequeño tamaño (incluyendo la gama audible).

acero eléctrico laminado en frío muestra un rendimiento mucho mejor debido a la estructura de dominio orientado. Al igual coercitividad aumenta la permeabilidad de cuatro veces en la máxima densidad de flujo de 17 miles de Gauss. Sirve como un núcleo de transformador de potencia media.

aleación de ferroníquel de 50% caracteriza fuerza coercitiva cerca de cero. Que minimiza la pérdida del bucle de histéresis (sobre la inversión). A baja densidad de flujo magnético admisible (10 000 gauss) Material caracteriza impresionante permeabilidad (hasta 50000). Buena resistencia a las corrientes de inducción de baja frecuencia aplicada a los transformadores de pequeño tamaño de banda ancha.

aleación de ferroníquel de 50% con la estructura de dominios orientado se utiliza en un modo de saturación. En comparación con el material anterior caracterizada por el aumento y media veces el máximo de densidad de flujo magnético.

Permalloy (aleación de níquel de alto grado) se caracteriza por alta permeabilidad magnética en los cientos de miles de unidades. Se opera a una densidad de flujo magnético baja, lo que hace que su uso en transformadores pequeños de tamaño.

Un acero compuesta de ferrita y son de uso particular en transformadores y bobinas de reactancia con baja pérdida para la banda de RF. características de fabricación permiten crear un núcleo sólido de cualquier forma, con material de baja temperatura de Curie (propiedades magnéticas). Ferro vientos de cinturón así y sirve para crear un una sola pieza de núcleos, en particular una forma toroidal. cualidades inusuales permiten poner en práctica el concepto de un ciclo de histéresis rectangular.

bobinados

Considerado sección de núcleo aceptable 0,645 km. mm a 1 amperio. Esto permite que una primera aproximación para determinar la cantidad de cobre. Lapping se realiza en las condiciones de temperatura, los parámetros eléctricos del transformador, incluyendo una capacidad (cm. Fig.). Además, depende en gran medida de las características tecnológicas. Por ejemplo, un alambre esmaltado de calibre 30 enrolla factor de linealidad manualmente es 97%, el montaje automatizado reduce el parámetro a 80%. La misma construcción tiene características en función del lugar de fabricación del producto.

densidad de empaquetamiento se eleva de forma natural con la disminución de calibre. Desde la sección encontrado calcula la longitud de bobinado promedio para determinar su resistencia. Extremo del cable normalmente se suelda a una conclusión. El requisito principal - baja resistencia de contacto óhmico. núcleo de alta potencia gruesa es difícil de terminar, si al final no se adjunta. Como se utilizan aisladores:

1. materiales orgánicos: seda, de resina, de algodón, pintura, papel eléctrico. Este es el primer tipo de aislamiento, entró en la vida cotidiana de Sir Joseph Henry. superior de temperatura se considera que es de 105 grados centígrados.
2. La segunda clase incluye composición de vidrio, de cerámica y resina. En general, los predecesores de los materiales más caros. El límite superior de 130 grados Celsius.
3. Los polímeros sintéticos de diversos tipos. Ventajosamente, el compuesto de silicio. Su característica distintiva es considerado de alta resistencia al calor. Esto incluye la cerámica de silicato. El límite superior de 200 grados Celsius.

Las clases de diferencia limitan principalmente las temperaturas de funcionamiento. Y en el interior - evaluación se lleva a cabo en las características individuales. Por ejemplo, el vidrio, obviamente, ocupa menos espacio que el amianto, e igual con la seda. Las cerámicas son a menudo envoltura cubre la segunda capa de otro material en la parte superior de la resina es un apilamiento denso.

La diferencia esencial aparece cuando las dimensiones son de suma importancia. Este ventajosamente fuentes de alimentación 400 y 800 Hz se utilizan en la aviación. A continuación, aplicar los materiales de la segunda clase, incluso si el costo sube más. transformador electrónico de los hogares es el aislamiento a menudo más barato. Esto se debe al requisito de baja potencia y reducir los precios. Como resultado, el aire se las arregla para reducir las fuentes de alimentación de 30-50%.

A partir de esto ahora es fácil entender por qué los transformadores nacionales más caros (de equipo común) límite de temperatura de funcionamiento especificada de 135 grados Celsius (permitió un breve aumento por encima de la anterior umbral). Es dentro de un segundo, un promedio del valor del grupo. Inscripción mirando fusible integrado en el bobinado, dentro o reproductor de vídeo.

en los primeros años cincuenta opciones para pequeños transformadores tienen que medirse de nuevo. Obtenido para las tensiones de red industriales no eran buenas debido a la diferencia de frecuencia. Materiales del primer grupo no permiten un alambre cualitativamente insulate a 50 Hz. El pequeño espacio de separación restante no llega a cubrir la resina, las chispas devanado de arranque (descarga en corona). Para comprobar la prueba de resistencia de aislamiento se lleva a cabo durante un largo alto voltaje.

Pioneros define las condiciones de ensayo como sigue. Supongamos se toma una muestra de la sección de conductor de cable de cobre de 0,5 mm. Se observa que el primer grupo aislado materiales objeto comienza a despertar tiene 1.250 V. A continuación, se alcanza la tensión de prueba reducido a un 20-30% del umbral. precisión de fabricación varía entre las empresas, en cada caso, una prueba para la descarga de corona.

puente de diodos

rectificador de onda completa se utiliza en transformadores electrónicos, se discuten en la revisión por un puente de diodos. Esta parte del circuito convierte el voltaje de entrada de CA a una unipolar. A veces, el filtro se coloca para suavizar las fluctuaciones. Los potenciales de salida diferencia del puente de diodos se utiliza para alimentar el circuito push-pull - transistor multivibrador.

Multivibradores - generadores de impulsos

Obviamente, un transformador para reducir el peso y colocarlo en una pequeña tal caso requiere para aumentar la frecuencia de funcionamiento de 50 Hz a ultrasonido. Un valor específico seleccionado por el fabricante. Parpadeo de los transistores permite especificar cualquier valor, limitado solamente por las manos disponibles en la base del elemento. A menudo transformadores electrónicos con casco de acero. Esta pantalla, lo que evita la emisión de ondas de alta frecuencia en el espacio.

multivibradores estructuralmente son Clase D amplificadores (al menos un elemento es pulsada). El trabajo en un modo fundamental de transistores requiere una velocidad conocida. En el estado de bloqueo entre el colector y el emisor actual es cercana a cero. modo de pulso, además aumenta la eficiencia del multivibrador. Los primeros dispositivos de esta clase se describen Henry Abraham en la revista Anales de Física de 1919. Se cree que el dispositivo fue el precursor de la tecnología digital, un año más tarde llegó el primer disparo Eccles-Jordan.

Multivibradores son administrados y no administrados, pero - generadores de impulsos de una frecuencia dada, similares en forma a rectangular. Cargarlo es transformador compacto. En el primer caso se permite cambiar el ciclo de trabajo y otros ajustes, pero el transformador electrónico por lo general no ofrece estas características complejas, o mucho mayor precio.

De acuerdo con la teoría-flop permitió la construcción de cualquier tipo de elementos activos, pero por una buena razón por la que los transistores utilizados. Específicos de operación se consiguen a través de la introducción de capacitivo de realimentación o circuito inductivo (por desplazamiento de fase), tanto el elemento de control activo entre sí a su vez.

vibraciones de amplitud más grande se consiguen utilizando compuesto transistores habilitado por un esquema particular, secuencialmente. La figura muestra un diagrama donde de cadena RC con un tiempo dado controles constantes un par de transistores que forman impulsos de una frecuencia predeterminada. Este es un 12V transformador electrónico típico de halógeno (HID) lámparas. denominación expedida el 6 y 24, impulsado por el bus de campo 110 o 220 V. El principio de funcionamiento del circuito mostrado:

1. El voltaje de entrada 220 es rectificada por el puente de diodos, la producción de un condensador de carga. Esta cadena de entrada establece el Diack frecuencia de conmutación. Poner el condensador condensador de ajuste puede lograr el efecto de atenuación de lámparas.
2. Deacon se abre y carga la cadena RC del segundo transistor, haciendo que la vacilación inicial.
3. El diodo impide la caída de tensión finalmente al transistor T2 está cerrado al final del período.
4. En el punto del transistor de realimentación de saturación apaga estrangulador núcleo.

frecuencia de conmutación exterior sólo está limitado por el diseño del núcleo del transformador de impulsos y las características transitorias de transistores. Una frecuencia de conmutación típico es 35 kHz. ciclo de trabajo viene dada por RC-cadenas en las bases de los transistores. El segundo diagrama muestra una realización de la protección contra cortocircuitos. bombillas halógenas defectuosos, consumen demasiada corriente, los transistores convertido en una causa sobrecalentamiento y el fracaso. Semi-conductores p-n-transiciones irreversiblemente pierden propiedades.

En demasiado alto consumo de protección de circuito transistor de conmutación, elementos RC que retrasan el transistor de activación T1. La situación observada en la ignición del arco. cátodo frío encuentra poca resistencia y facilidad de conducción. Como se reduce la corriente cálida electrodo de metal, un transformador y los transistores se encuentran en un modo normal. Esta vida útil del producto. Después de retardo (establecido por Rs y Cs) dispositivo intenta empezar de nuevo, y si la corriente no exceda de un valor predeterminado, el circuito entra en el modo normal.

Requisitos para los transistores

Debido a la alta tensión de funcionamiento y los requisitos para transistores bipolares de bajo coste son seleccionados. Para reducir los indicadores utilizados circuito de medio puente de conmutación. El voltaje de pico es 350 V, y se apaga cuando el filtro de entrada, el acelerador energía almacenada produce la amplitud del pulso de hasta 500 V.

La peculiaridad de un circuito de medio puente: la tensión se divide entre los dos transistores. Por lo tanto, la corriente máxima de funcionamiento es a través de la potencia de salida. Para que el dispositivo sea 50 W 0,64 A Como se indicó anteriormente, cuando las lámparas alimentado primero, este valor a veces supera en gran medida (hasta 10 veces el valor nominal). En consecuencia, los transistores a través de una corriente puede fluir temporalmente a 6,5 ​​A.

A partir de estas consideraciones, se recomienda para el transformador electrónico 50W transistores de selección con una tensión máxima de 450 V o superior a una corriente de hasta 7 A. Sobre la frecuencia mencionada anteriormente. Depende de los parámetros del transformador de impulsos y la constante de tiempo determinada por la cadena RC-carga. Un valor típico - 35 kHz. Demasiado transistores lentos pueden conducir a la frecuencia de fallo y la entrada del núcleo del transformador de impulsos a saturación al final de cada ciclo. La energía almacenada será devuelto a los colectores en forma de una altura significativa del pico, que hipotéticamente conduce a fallo del producto.