Elektronische transformator

Elektronische transformator - de naam van de gewone vermogensomzetter voedingsspanning van 220 V 12. Het is mogelijk dat er ook zullen zijn andere denominaties. 12 VAC wordt op grote schaal gebruikt voor de verlichting, op voorwaarde dat de populariteit van het apparaat. Stroomcollectororgaan wordt een eenvoudig alternatief voor transformator 220 V.

dank

Je kunt er niet omheen dankzij Ruben Lee, de moeite genomen om zoveel mogelijk informatie over de prachtige kleine transformatoren in hetzelfde boek te verzamelen. SV Kulikov heeft een grote hulp zijn in het verklaren van de multivibratoren apparaat en ingenieurs P. Fichera en R. Skoll van STMicroelectronics GROEP VAN BEDRIJVEN uitleg over de huidige stand van de industrie, het geven van advies over de keuze van transistoren.

voordelen

Elektronische transformator is aanzienlijk laag en kan het uitgangsvermogen te passen. De regeling is flexibel en eenvoudig te implementeren kortsluiting. Een neveneffect wordt lage ruis, geen drukte standaardenergieverbruik transformator (preciezer de vibratie inrichting boven het menselijk gehoor).

De naam en het interne apparaat

Elektronische transformator hoofdzaak bestaat uit een compacte transformator en een aantal transistoren. In feite is dit sterk vereenvoudigd schakelende voeding. In plaats van de generator van een IC multivibrator ongecompliceerde werking van een paar bipolaire transistoren. Gefilterde uitgangsspanning niet meer nodig, de bestuurder in staat laagspannings-ontladingslampen onafhankelijk glad spanning. Nr thyristor en uit-toets vermogenstransistoren evenals de hoogfrequente spanningsgenerator. procedure:

1. De diodebrug corrigeert de spanning filtreerbare gedeeltelijk smoort.
2. Pulserende stroom feeds transistors die zijn opgenomen in het kader van de regeling multivibrator.
3. Met de hoogfrequente impulsgenerator uitgangssignaal wordt toegevoerd aan een kleine transformator.

De truc is om transistors die kan worden gevoed met een hoge spanning te creëren. Indien de generator een geïntegreerd circuit (een puls aanwezig in elke voedingseenheid is), hebben de fabrikanten niet groot raadsel slechts twee stroomschakelaars. Om de elektronische transformator werken nodig hebben van de beginselen waarop berust de miniaturisatie van de apparatuur te begrijpen.

De redenen voor de geringe omvang van de pulstransformator

Er is geen duidelijke grens tussen de kracht en pulstransformatoren. Zoals de frequentie stijgt sterk verminderd en de afmetingen van de wikkelkern met hetzelfde vermogen overgeslagen. Dit werd voor het eerst gerealiseerd Tesla, die wilde de frequentie van de stroomvoorziening apparatuur te verhogen tot 600-700 Hz, met het oog op de huidige veilig voor mens te maken. Echter steeds vaker verhoogd kernverlies en de golf uitgestraald in de ruimte en de kabel moet worden weergegeven. De eerste is het gevolg van verdikking van de hysteresislus van de magnetisatie omkering cyclus, als gevolg, vreemd genoeg, de stroom in het gelamineerde materiaal door inductiestromen.

Transformers in zijn oorspronkelijke vorm kwam uit het elektriciteitsnet. In de geschiedenis van het ontstaan ​​van instrumenten bijgeschreven Yablochkov maar bedanken Meyl.ru antwoorden, ik wil een ander perspectief op de kwestie te geven:

1. In 1831 vond Michael Faraday de eerste (ringkern) transformator en op basis daarvan het effect van de wet van elektromagnetische inductie toont.
2. Nadat Michael Faraday transformatorontwerp genoemd Joseph Henry, de uitvinder van de elektromagnetische relais. Beide geen aandacht te besteden aan de transformerende eigenschappen van het apparaat.
3. In 1848, Henry Ruhmkorff uitvinder van de spoel voor de boog in de vonkspleet van het secundaire circuit. Sterker nog, het bleek een step-up transformator. Een dergelijk gebruik van Tesla.
4. 30 november 1876 Paul gemaakt Yablochkov kerntransformator met concentrische wikkelingen voor het doel waarvoor het instrument wordt gebruikt tot op heden.
5. John en Edward Hopkins in 1884 creëerde een transformator met een gesloten kern, het herhalen onderneming Faraday. Een paar jaar later leerde Swinburne mensen om te gebruiken voor het wikkelen van de isolatie olie dan de verhoogde spanning.
6. In 1928 behaalde hij de Moscow Transformer Plant (later - Elektrozavod).

Nu beschreven uvyazhem elektrische netwerken. Door de vroege jaren '80 het bedrijf al bezig met Edison verlichting, Tesla bouwde de eerste twee fasen AC motor. Uitgebroken tussen hen vijandschap resulteerde in 90 jaar om de "oorlog van de stromen". Voltage netwerken begon continu omhoog te gaan tot het 1.2 MW bereikte in 1982 op de lijn Ekibastuz-Kokshetau. Gelijke tred houden met de bovenstaande resultaten waren transformatoren, in omvang toeneemt.

In de "war stromingen" ontdekt Tesla die steeds vaker transformator gewicht afneemt als gevolg van miniaturisatie van de wikkelingen en de kern. Die leidde tot de oprichting van de eerste ontwerpen voor de hoge frequenties. Zoals u weet, werden de gebeurtenissen die gepaard gaan met de geboorte van de radio. De introductie van deze technologieën snel geleid tot de noodzaak om een ​​relatief kleine apparaten te maken. Pulse transformatoren kwam uit de radio. Bijvoorbeeld, mobiele apparaten adapters een eenvoudige amplitude-detector bij vorming spanningen.

Impulstransformatoren meestal zwaar belast in tegenstelling tot het netwerk. Geschat wordt dat bij een spanning van 11 kV energieverdeling bepaalde stroom 90 kA en de lamp op de zender 70 kW - verbruikt slechts 6. vermogen wordt berekend uit de formule die in het eerste geval de weerstand 0.1 Ohm, in de tweede - 2 ohm. Deze waarden definiëren de transformator uitgangsimpedantie. Ze spelen een grote rol gewicht en afmetingen. Omdat industriële ontwerpen transformatoren zijn niet geschikt voor de elektronica: de benoeming varieert.

Materialen van kleine transformatoren

determinanten

Deze factoren hebben geleid tot het onderzoek en de creatie van nieuwe materialen:

• Staal (koudgewalste) georiënteerde domein structuur.
• Polymere isolatie (inclusief lak).
• Zuiver koper radiofrequentie.
• Resin verstoken van agressieve oplosmiddelen.
• Elektrisch staal doteermiddelen.
• Permalloy of andere ferriet met een hoge coëfficiënt van magnetische permeabiliteit.

Dankzij deze verworvenheden van de scheikunde, natuurkunde en technologie is het mogelijk om bepaalde doelstellingen te bereiken werd:

1. Verkleinen van de aangesloten transformatoren.
2. Het volume ingenomen door een hoogspanning gedeelte te verkleinen.
3. Creëren filters met scherpe stijgende en dalende flanken van de amplitude-frequentiekarakteristiek.
4. Het uiterlijk transformatoren, specifiek ontworpen om een ​​puls te zenden zonder verlies.
5. Het verhogen van de transmissie spectrum aan microgolven.

De laatste twee items tonen een directe link. Scherpe randen van het pulssignaal veroorzaakt het feit - een aanzienlijk deel van het spectrum ligt in het hoge frequentiegebied. En een conventionele transformator zou portie snijden, vervormen de vorm afvlakking onder gelijktijdige energieverlies. In het midden van de jaren '50 afgevraagd mensen waarom de pulstransformators niet zijn gebouwd in de gelijkenis van de macht. Immers bekende grafieken, tabellen, formules voor het berekenen van het kerngedeelte, arbeidsfactor, spanning. redenen:

1. Het frequentiebereik. De efficiëntie van de transformator in de laagste werkfrequentie wordt bepaald door de inductantie stationair draaien, boven - de verdeelde capaciteit zelf. Deze parasitaire effecten veroorzaken lekkage macht, efficiency sterk verminderen. Van deze parameters afhankelijk: het aantal windingen van de wikkeling, de grootte van de kern, kruising windingen type isolatie en anderen. Hoogfrequente transformator wordt gemaakt overeenkomstig de nuances, in het gewenste bereik te verzenden met minimale verliezen.
2. De elektronische circuits van de belangrijkste parameters beschouwd en reactantie van de wikkelingen weerstand. Soms gaat inbreuk gewicht en de grootte kenmerken met het oog op een goede transfer rate te bereiken. Het ontwerp is sterk afhankelijk van de bestemming en het circuit impedantie. Voorspellen, zoals in het geval van transformatoren, is het moeilijk.

In de pulstransformator vaak gepantserd koaxiaalader wikkelingen geschroefd door het raam. Dat betekent een maximale overdracht van magnetische flux. Jukdeel gesloten veldlijnen, energieverliezen minimaal. Dubbele zijwand dunner staaf, wordt de stroom hier uit twee delen stroomt rond de buitenkant van de spiraal. Periodiek kernstaaf is geschikter voor een bepaald doel. Vervolgens circuleert het magnetisch veld in het vierkant en de wikkelingen aan weerszijden van een ferromagnetische gezet. De kern is gewoonlijk één, begin tot eind, en aankleden van de wikkeling docking helften de werkwijze van de assemblage te vereenvoudigen. Uitvoering en beschermingskap bepaalde klimatologische factoren (vochtigheid, temperatuur), de beperkingen van de grootte, spanning aanduiding.

Lange tijd kon niet begrijpen waarom het laboratorium studies van de verliezen in de kern magnetisatie omkering niet samenvalt met de echte data bij hoge frequenties. Het bleek dat de inrichting voor het meten van kenmerken levert een constant gebied (voor meer efficiëntie) en vergrendelen van het optreden van inductiestromen. Laatstgenoemde wordt de oorzaak van het verschil. Inductiestromen directe invloed op de breedte van de hysteresislus. Tegenwoordig elektrische materialen met lage coërciviteit voor de vervaardiging van kernen. Maximale verlies waargenomen wanneer de verzadigde magnetische lus is beperkt tot zendvermogen via een pulstransformator:

1. Om actief verliezen op de wikkelingen.
2. Kleine efficiency.

De vorm van de hysteresislus afhankelijk van het gekozen materiaal. Tegenwoordig is bekend legeringen met een rechthoekige karakteristiek. Deze uitzonderlijke kwaliteiten kunt u magnetische versterkers zorgen. Het vermogen naar de kern, draagt ​​een uitgesproken straal schaduw voor de hand liggende redenen. Het actieve deel drukt de verliezen gelamineerd materiaal. Reactieve component is direct afhankelijk van de magnetische permeabiliteit. Koudgewalst staal wordt gewoonlijk gebruikt bij hoge frequenties en heet walsen staal detecteert een behoorlijke hoeveelheid silicium onzuiverheid en voor commerciële frequentie 50-60 Hz. dikte platen (volgens parameters en inductiestromen veranderen) afneemt met toenemende frequentie.

Daardoor kernverlies klein voor kleine transformatoren. De belangrijkste bijdrage is de ohmse weerstand van de windingen. In transformatoren cijfers zijn vergelijkbaar in grootte. Ohmse weerstand, waardoor de minimum beperkt kabeldoorsnede. Er wordt aangenomen dat de opgegeven grootte houden, omdat de grootte van de kern vast is gedefinieerd. Deze twee tegenstrijdige factoren bepalen de economische haalbaarheid en geschiktheid van het gekozen ontwerp.

Korte beschrijving van de kern legeringen

Keuze van het kernmateriaal wordt bepaald door de frequentie en het inductieve deel van de belastingsimpedantie. Koudgewalst staal wordt gebruikt wanneer de reactieve component hoog is of er behoefte aan een constante stroom door de wikkeling te passen. In andere gevallen zichtbaar relevant nikkellegering grote magnetische permeabiliteit, maar een lagere toelaatbare fluxdichtheid.

Staal, gelegeerd met silicium, heeft de slechtste indicatoren, maar goedkoop. Het heeft coërcitiefkracht van 0,5 Oe bij de maximale magnetische permeabiliteit van 8500 en een fluxdichtheid 12 duizenden Gauss. Het wordt gebruikt in kleine laagfrequente transformatoren (inclusief het hoorbare bereik).

Koudgewalste elektrisch staal toont een veel betere prestaties te wijten aan de structuur georiënteerde domein. Bij gelijke coërcitiefkracht permeabiliteit toeneemt viervoudige bij de maximale fluxdichtheid van 17 duizenden Gauss. Het dient als een gemiddeld vermogen transformatorkern.

Ferronikkel legering van 50% kenmerk coërcitiefkracht bijna nul. Dat minimaliseert het verlies van de hysteresislus (de omkering). Bij lage toelaatbare magnetische fluxdichtheid (10 000 gauss) materiaal gekenmerkt prachtige permeabiliteit (tot 50.000). Goede weerstand tegen laagfrequente inductiestromen aangebracht op de breedband kleine transformatoren.

Ferronikkel legering van 50% met georiënteerde domeinen structuur wordt gebruikt in een verzadigingsmodus. Vergeleken met eerdere materiaal gekenmerkt door verhoogde anderhalf maal de maximale magnetische fluxdichtheid.

Permalloy (hoogwaardige nikkellegering) wordt gekenmerkt door een hoge magnetische permeabiliteit in de honderdduizenden eenheden. Het werkt op een lage magnetische fluxdichtheid, die het gebruik ervan bij kleine afmetingen transformatoren maakt.

Een samengestelde ferriet staal en zijn bijzonder nuttig voor transformatoren, inductoren met drukloze voor RF band. productie functies kunnen een vaste kern van elke vorm met lage Curie-temperatuur materiaal (magnetische eigenschappen) te creëren. Ferro band winden goed en dient om een ​​eendelige kernen te creëren, met name een torusvorm. Ongebruikelijke eigenschappen maken het concept van een rechthoekige hysteresislus in praktijk te brengen.

wikkelingen

Als aanvaardbaar kerngedeelte 0,645 km. mm 1 ampère. Hierdoor kan een eerste benadering van de hoeveelheid koper te bepalen. Leppen wordt uitgevoerd op de temperatuur, de elektrische parameters van de transformator, omvattende een capaciteit (cm. Fig.). Verder is sterk afhankelijk van de technologische mogelijkheden. Bijvoorbeeld, een 30 gauge geëmailleerd draadgewonden handmatig lineariteitsfactor is 97%, geautomatiseerde assemblage reduceert de parameter op 80%. Dezelfde constructie heeft kenmerken afhankelijk van het product productielocatie.

Pakkingsdichtheid toeneemt met afnemende natuurlijke kaliber. Uit de gevonden sectie berekent de gemiddelde windinglengte om de weerstand te bepalen. Uiteinde van de draad is meestal gesoldeerd aan een conclusie. De belangrijkste eis - lage ohmse contact weerstand. Dikke high-power kern moeilijk te winden, indien het uiteinde niet bevestigd. Zoals isolatoren worden gebruikt:

1. Organische materialen: zijde, kunststof, katoen, verf, elektrische papier. Dit is de eerste soort van isolatie, in het dagelijks leven van de Heer Joseph Henry ingevoerd. Bovenste temperatuurgrens wordt beschouwd als 105 graden Celsius.
2. De tweede klasse bestaat uit glas, keramiek en hars samenstelling. In het algemeen zijn de materialen duurder voorgangers. De bovengrens van 130 graden Celsius.
3. Synthetische polymeren van verschillende soorten. Met voordeel de siliciumverbinding. Hun onderscheidend kenmerk wordt beschouwd als een hoge hittebestendigheid. Dit omvat silicaat keramiek. De bovengrens van 200 graden Celsius.

Het verschil klassen voornamelijk beperkt bedrijfstemperaturen. En binnen - indeling wordt uitgevoerd op individuele kenmerken uitgevoerd. Bijvoorbeeld het glas neemt uiteraard minder ruimte dan asbest en gelijk met zijde. Keramische materialen zijn vaak wikkelaar omvat de tweede laag van een ander materiaal bovenop de hars een dichte stapeling.

Het wezenlijke verschil voorkomt afmetingen van het grootste belang. Dit voordeel stroombronnen 400 en 800 Hz worden gebruikt in de luchtvaart. Breng vervolgens de materialen van de tweede klasse, zelfs als de kosten hoger gaat. Huishoudelijke elektronische transformator is vaak goedkoper isolatie. Dit is te wijten aan weinig vermogen en de prijzen te verlagen. Als gevolg hiervan, lucht erin slaagt om voedingen te verminderen 30-50%.

Hieruit is nu gemakkelijk te begrijpen waarom de duurste binnenlandse transformatoren (van gemeenschappelijke uitrusting) aangegeven gebruikstemperatuur maximum van 135 graden Celsius (mag een korte stijging boven het bovenstaande drempel). Het is binnen een tweede, een gemiddelde van de waarde van de groep. Inschrijving op zoek naar zekering ingebed in de kronkelende, binnen of videorecorder.

in de vroege jaren vijftig opties voor kleine transformatoren moeten opnieuw worden gemeten. Verkregen voor het industriële netwerk spanningen waren niet goed te wijten aan het verschil in frequentie. Materialen van de eerste groep geen kwalitatief isoleren draad mogelijk bij 50 Hz. De resterende kleine spleet niet aan de hars, de wikkelstartpositie vonken (corona ontlading) te dekken. De isolatieweerstandtest check wordt uitgevoerd gedurende een lange hoogspanning uitgevoerd.

Bereidt gedefinieerd testomstandigheden als volgt. Neem een ​​monster genomen van de koperdraad geleidingsprofiel 0,5 mm. Opgemerkt wordt dat de eerste groep materialen geïsoleerd, begint vonk heeft 1250 V. Toen de test spanning teruggebracht tot 20-30% van de drempel is bereikt. zorgvuldige fabricage varieert tussen bedrijven, telkens een test voor coronaontlading.

diodebrug

Dubbelfasige gelijkrichter gebruikt in elektronische transformators zijn in het overzicht van een diodebrug. Dit deel van de schakeling zet de AC ingangsspanning naar een unipolaire. Soms is de filter wordt geplaatst om glad te strijken schommelingen. Het verschiluitgangssignaal potentialen van de diodebrug wordt gebruikt voor de push-pull schakeling macht - transistor multivibrator.

Multivibratoren - pulsgeneratoren

Uiteraard een transformator voor het verminderen van het gewicht en plaatsen in zo'n kleine zaak vereist om de frequentie te verhogen van 50 Hz aan ultrageluid. Een specifieke waarde geselecteerd door de fabrikant. Flikkering van transistors kunt u een waarde, alleen beperkt door de beschikbare handen op element basis te geven. Vaak elektronische transformatoren met stalen romp. Dit scherm waarmee de emissie van hoogfrequente golven voorkomt in de ruimte.

Structureel multivibratoren zijn klasse D versterkers (ten minste een element is gepulst). Werken in een sleutelmodus transistoren vereist een bekende snelheid. In de vergrendelde toestand tussen de stroomafnemer en de emitter dichtbij nul. Impulswijze bovendien de efficiëntie van de multivibrator. De eerste apparaten van deze klasse worden beschreven Henry Abraham in Annales de Physique magazine voor 1919. Er wordt aangenomen dat het apparaat was de voorloper van de digitale technologie, een jaar later kwam de eerste trekker Eccles-Jordan.

Multivibratoren worden beheerd en onbeheerd, maar - pulsgeneratoren van een bepaalde frequentie, dezelfde vorm rechthoekig. Laad het is compact transformator. In het eerste geval is het toegestaan ​​om de duty cycle en andere instellingen te wijzigen, maar de elektronische transformator meestal niet zulke complexe functies of sterk verhoogde prijs aan te bieden.

Volgens de theorie-flop mag elk type actieve elementen bouwen, maar voor niets gebruikte transistoren. Bijzonderheden van de werking wordt bereikt door invoering van feedback capacitieve of inductieve schakeling (voor faseverschuiving), zowel het actieve element gecontroleerde elkaar beurtelings.

Grotere amplitude trillingen wordt bereikt door samengestelde transistoren sequentieel geactiveerd door een bepaald schema. De figuur toont een schema waarbij RC-keten met een bepaalde tijdconstante bestuurt een paar transistors vormen pulsen met een vooraf bepaalde frequentie. Dit is een typische elektronische transformator 12V halogeen (HID) lampen. Uitgegeven denominatie 6 en 24, aangedreven door de veldbus 110 of 220 V. Het werkingsprincipe van de schakeling:

1. 220 ingangsspanning wordt gelijkgericht door diodebrug, waarbij een laadcondensator. Dit invoerstring wordt de schakelfrequentie Diack. Aanbrengen van de trimmer condensator kan het effect van het dimmen van lampen te bereiken.
2. Deacon opent en laadt de RC-keten van de tweede transistor, waardoor start aarzeling.
3. De diode voorkomt dat de spanningsval uiteindelijk naar de transistor T2 wordt aan het einde van de periode afgesloten.
4. Aan het verzadigingspunt van de terugkoppeltransistor uitgeschakeld kern stikken.

Buitenste schakelfrequentie wordt alleen beperkt door het ontwerp van de pulstransformator kern en tijdelijke karakteristieken van de transistoren. Een typische schakelfrequentie 35 kHz. duty cycle wordt bepaald door RC-ketens op de bases van de transistors. De tweede grafiek toont een uitvoeringsvorm van de kortsluiting. Defecte halogeenlampen, verbruiken te veel stroom, de transistors uitgegroeid tot een oorzaak oververhit raakt en uitvalt. Halfgeleider p-n-overgangen irreversibel eigenschappen verliest.

Bij een te hoog verbruik van geschakelde beveiligingstransistor circuit RC elementen die vertragen de activerende transistor T1. De situatie waargenomen in de boogontsteking. Koude kathode vindt weinig weerstand en gemakkelijk uitvoeren. Als metaalelektrode warme stroom wordt gereduceerd, een transformator en transistors zich op een normale wijze. Dit verlengde levensduur van het product. Na de vertragingstijd (door Rs en Cs set) toestel probeert opnieuw te beginnen, en als de stroom een ​​vooraf bepaalde waarde niet overschrijdt, gaat de schakeling de normale modus.

Eisen transistors

Vanwege de hoge werkspanning en de vereisten voor goedkope bipolaire transistoren worden geselecteerd. De indicatoren halve brug schakelschakeling verminderen. De piekspanning 350 V en wordt uitgeschakeld wanneer het ingangsfilter opgeslagen energie gas produceert pulsamplitude tot 500 V.

Het bijzondere van een halve-brugschakeling: de spanning wordt verdeeld tussen de twee transistoren. Daarom is de maximale stroom via uitgangsvermogen. Dat de inrichting 50 W 0,64 A Zoals hierboven vermeld, bij de eerste aangedreven lampen, deze waarde soms veel hoger dan (tot 10 maal de nominale waarde). Bijgevolg kunnen de transistoren met een stroom vloeien tijdelijk tot 6,5 A.

Uit deze overwegingen wordt aanbevolen voor de elektronische transformator 50W selecte transistors met een maximale spanning van 450 V of hoger bij een stroom tot 7 A. Over frequentie hierboven vermeld. Het hangt van de parameters van de pulstransformator en de tijdconstante bepaald door de RC-keten lading. Een typische waarde - 35 kHz. Te langzaam transistors kan leiden tot falen frequentie en de ingang van de pulstransformator kern in verzadiging aan het einde van elke cyclus. De opgeslagen energie in de vorm van een aanzienlijke hoogte van de piek, hypothetisch kans op defecten terug naar verzamelaars.