Расчёта трансформатора. Одну из микросхем: tny263 на 7.
Импульсные источники питания, по сравнению с, имеют меньшие размеры и больший КПД однако они гораздо сложнее в изготовлении и часто перегорают из за неправильного расчёта трансформатора или разводки платы (или чего либо ещё неправильного). Маломощный импульсный источник питания можно сделать своими руками если использовать одну из микросхем: TNY263 на 7.5 Вт, TNY264 на 9 Вт, TNY265 на 11 Вт, TNY266 на 15 Вт, TNY267 на 19 Вт, TNY268 на 23 Вт (мощности для источников в открытом исполнении); использовать программу, свободно распространяемую программу, PI Expert которую можно скачать (для скачивания нужна регистрация) с официального сайта фирмы Power Integrations и развести плату согласно рекомендациям в или программе PI Expert. Установочник данной программы занимает около 78МБ памяти. На момент написания данной статьи для скачивания надо перейти на Design Support-PI Expert TM Design Software-PI Expert Download - заполнить поля и нажать кнопку 'Submit'(перед всем этим конечно надо зарегистрироваться и войти в свой аккаунт). Схему источника питания генерирует программа но можно использовать такую.
Рисунок 1 - Импульсный блок питания на 9В, 1А Данный источник питания является импульсным понижающим обратноходовым преобразователем. В микросхему TNY266 встроен полевой транзистор который открывается с частотой 132кГц, когда этот транзистор открыт ток через первичную обмотку нарастает и в трансформаторе накапливается энергия, когда этот транзистор закрывается во вторичной обмотке возникает ЭДС, диод VD3 открывается и ток идёт в нагрузку. Диод VD3 должен быть мощным диодом Шоттки или обычным, с p-n переходом, но быстрым. Элементы C3, R2, VD2 нужны для того чтобы в случае отсутствия достаточной нагрузки защитить микросхему от высокого напряжения т.к.
Трансформатор всё равно выведет энергию наружу. Несмотря на наличие защиты данный блок питания без нагрузки лучше не включать или можно на выход поставить резистор с большим сопротивлением на всякий случай. Короткое замыкание или слишком большую нагрузку на выходе тоже лучше не делать т.к. От большого тока диод VD3 перегорит. Конденсатор C2 нужен для питания микросхемы в те моменты когда полевой транзистор этой микросхемы открыт, т.к.
Частота большая (132кГц) достаточно 0.1мкФ. На входе стоит резистор с сопротивлением 11Ом для ослабления бросков тока через диодный мост. Оптрон U2, стабилитрон VD4 и резисторы R3-R5 создают обратную связь для правильной работы микросхемы U1, сопротивления этих резисторов и напряжение стабилизации стабилитрона определяет программа PI Expert. Если требуется источник с другим напряжением на выходе и током то достаточно пересчитать только трансформатор и резисторы R3-R5, если ток на выходе больше 3А то VD3 подобрать с большим током, остальное можно оставить как есть. Начать лучше с трансформатора, для него нужно найти сердечник с зазором, можно например взять сердечник из трансформатора от телевизора.
Пролог И все таки меня пригласили! Теперь дело со статьями пойдет более оперативно. Темой следующей части изначально я хотел сделать схемотехнику какого нибудь блока, а чего ждать? Но тут вспомнил свою школьную молодость и саму великую проблему с которой сталкивался — как изготовить неведомое для меня на тот момент зверя устройство — импульсный трансформатор. Прошло десять лет и я понимаю, что у многих (и не только начинающих) радиолюбителей, электронщиков и студентов возникают такие трудности — они попросту их боятся, а как следствие стараются избегать мощных импульсных источников питания (далее ИИП). После этих размышлений я пришел к выводу, что первая тема должна быть именно про трансформатор и ни о чем другом! Хотелось бы еще оговориться: что я подразумеваю под понятием «мощный ИИП» — это мощности от 1 кВт и выше или в случае любителей хотя бы 500 Вт.
Рисунок 1 — Вот такой трансформатор на 2 кВт для Н-моста у нас получится в итоге Великая битва или какой материал выбрать? Когда-то внедрив в свой арсенал импульсную технику думал, что трансформаторы можно делать только на доступном всем феррите. Собрав первые конструкции первым делом решил выставить их на суд более опытных товарище и очень часто слышал такую фразу: «Ваш феррит гавно не самый лучший материал для импульсника».
Сразу я решил узнать у них какую же альтернативу можно ему противоспоставить и мне сказали — альсифер или как его еще называют синдаст. Чем же он так хорош и действительно ли лучше феррита? Для начала надо определиться что должен уметь почти идеальный материал для трансформатора: 1) должен быть магнитомягким, то есть легко намагничиваться и размагничиваться: Рисунок 2 — Гистерезисные циклы ферромагнетиков: 1) жесткий цикл, 2) мягкий цикл 2) материал должен обладать как можно большей индукцией насыщения, что позволит либо уменьшить габариты сердечника, либо при их сохранение повысить мощность. Явление насыщения трансформатора состоит в том, что, несмотря на увеличение тока в обмотке, магнитный поток в сердечнике, достигнув некоторой максимальной величины, далее практически не изменяется. В трансформаторе режим насыщения приводит к тому, что передача энергии из первичной обмотки во вторичную частично прекращается. Нормальная работа трансформатора возможна лишь тогда, когда магнитный поток в его сердечнике изменяется пропорционально изменению тока в первичной обмотке.
Для выполнения этого условия необходимо, чтобы сердечник не был в состоянии насыщения, а это возможно лишь тогда, когда его объём и сечение не меньше вполне определённой величины. Следовательно, чем больше мощность трансформатора, тем большим должен быть его сердечник.
3) материал должен иметь как можно меньшие потери на перемагничивание и токи Фуко 4) свойства материала не должны сильно изменяться при внешнем воздействии: механические усилия (сжатие или растяжение), изменение температуры и влажности. Теперь рассмотрим свойства феррита и насколько он соответствует предъявленным выше требованиям. Феррит — является полупроводником, а значит обладает собственным высоким электрическим сопротивлением.
Это означает, что на высоких частотах потери на вихревые токи (токи Фуко) будут достаточно низкими. Получается как минимум одно условия из списка выше у нас уже выполнено. Идем дальше Ферриты бывают термостабильными и не стабильными, но этот параметр не является определяющим для ИИП. Важно то, что ферриты работают стабильно в температурном диапазоне от -60 и до +100 оС и это у самый простых и дешевых марок. Рисунок 3 — Кривая намагничивания на частоте 20 кГц при разных температурах И наконец-то самый главный пункт — на графике выше мы увидели параметр, который будет определять практически все — индукция насыщения. Для феррита она обычно принимается 0,39 Тл. Стоит запомнить, что при разных условиях — этот параметр будет меняться.
Он зависит как от частоты, так и от температуры работы и от других параметров, но особый акцент стоит сделать на первых двух. Вывод: феррит ништяк! Отлично подходит для наших задач. Несколько слов об альсифере и чем он отличается 1) альсифер работает в чуть большем широком спектре температур: от -60 и до +120 оС — подходит? Еще лучше чем феррит! 2) коэффициент потерь на гистерезис у альсиферов постоянный лишь в слабых полях (при малой мощности), в мощном поле они растут и очень сильно — это очень серьезный минус, особенно на мощностях более 2 кВт, так что тут проигрывает.
3) индукция насыщения до 1,2 Тл!, в 4 раза больше чем у феррита! — главный параметр и так обгоняет, но не все так просто Конечно это достоинство никуда не уйдет, но пункт 2 ослабляет его и очень сильно — определенно плюс. Вывод: альсифер лучше чем феррит, в этом дядьке мне не соврали.
Результат битвы: любой прочитав описание выше скажет альсифер нам подавай! И правильно но попробуйте найти сердечник из альсифера и чтобы с габаритной мощностью 10 кВт?
Тут обычно человек приходит в тупик, оказывается их и нету особо в продаже, а если и есть, то на заказ напрямую у производителя и цена вас испугает. Получается используем феррит, тем более если оценивать в целом, то он проигрывает очень незначительно феррит оценивается относительно альсифера в «8 из 10 попугаев». Хотел я обратиться к своему любимому матану, но решил этого не делать, т.к. +10 000 знаков к статье считаю избыточным. Могу лишь посоветовать книгу с очень хорошими расчетами авторства Б. Семенова «Силовая электроника: от простому к сложному».
Смысла пересказывать его выкладки с некими добавлениями смысла не вижу Итак, приступаем к выполнению расчета и изготовлению трансформатора Первым делом хочется сразу вспомнить очень серьезный момент — зазор в сердечнике. Он может «убить» всю мощность или добавить еще так на 30-40%. Хочу напомнить, что делаем мы трансформатор для Н-моста, а он относится к — прямоходовым преобразователям (forward по-буржуйский). Это значит, что зазор в идеале должен быть 0 мм. Как-то раз, обучаясь курсе на 2-3 решил собрать сварочный инвертор, обратился к топологии инверторов Kemppi. Там я увидел в трансформаторах зазор 0,15 мм. Стало интересно для чего же он.
Подходить к преподавателям не стал, а взял и позвонил в российское представительство Kemppi! А что терять?
На моей удивление меня соединили с инженером-схемотехником и он рассказал мне несколько теоретических моментов, которые позволили мне «выползти» за потолок в 1 кВт. Если в кратце — зазор в 0,1-0,2 мм просто необходим! Это увеличивает скорость размагничивания сердечника, что позволяет прокачать через трансформатор большую мощность. Максимальный эффект от такого финта ушами зазора достиг в топологии «косой мост», там введение зазор 0,15 мм дает прирост 100%! В нашем Н-мосту эта прибавка скромнее, но 40-60% думаю тоже не дурно. Для изготовления трансформатора нам понадобится вот такой набор: а) Рисунок 4 — Ферритовый сердечник Е70/33/32 из материала 3С90 (чуть лучший аналог N87) б) Рисукок 5 — Каркас для сердечника Е70/33/32 (тот что больше) и дроссель D46 из распыленного железа Габаритная мощность такого трансформатора составляет 7,2 кВт. Такой запас нам нужен для обеспечения пусковых токов в 6-7 раз больше номинальных (600% по ТЗ).
Такие пусковые токи правда бывают лишь у асинхронных двигателей, но учесть необходимо все! Неожиданно «всплыл» некий дроссель, он понадобится в нашей дальнейшей схеме (аж 5 штук) и поэтому решил показать как и его наматывать. Далее необходимо посчитать параметры намотки. Я использую программу от известного в определенных кругах товарища Starichok51.
Человек с огромными знаниями и всегда готовый учить и помогать, за что ему спасибо — в своей время помог встать на путь истинный. Называется программа — ExcellentIT 8.1. Привожу пример расчета на 2 кВт: Рисунок 6 — Расчет импульсного трансформатора по мостовой схеме на 2 кВт повышающий Как производить расчет: 1) Выделено красным. Это вводные параметры, которые обычно выставляются по умолчанию: а) максимальная индукция. Помните для феррита она 0,39 Тл, но у нас трансформатор работает на достаточно высокой частоте, поэтому программа выставляет 0,186 сама. Это индукция насыщения в саааамых плохих условиях, включая нагрев до 125 градусов б) частота преобразования, она задается нами и чем она определяется на схеме будет в следующих статьях. Частота эта должна быть от 20 до 120 кГц.
Если меньше — мы будет слышать работу транса и свист, если выше, то наши ключи (транзисторы) будут иметь большие динамические потери. А IGBT ключи даже дорогие работают до 150 кГц в) коэф. Заполнения окна — важный параметр, ибо место на каркасе и сердечнике ограничено, не стоит его делать больше 0,35 иначе обмотки не влезут г) плотность тока — этот параметр может быть до 10 А/мм 2. Это максимальный ток, который может протекать через проводник.
Оптимальное значение 5-6 А/мм 2 — в условиях жесткой эксплуатации: плохое охлаждение, постоянная работа на предельной нагрузке и прочее. 8-10 А/мм 2 — можно ставить если у вас устройство идеально вентилируется и стоит over 9000 несколько куллеров. Д) питание на входе. Мы рассчитываем трансформатор для DC-DC 48В в 400В, то ставим входное напряжение как в расчете. Откуда цифра взялась.
В разряженном состоянии аккумулятор отдает 10.5В, дальше разряжать — снижать срок службы, умножаем на количество батарей (4 шт) и получаем 42В. Возьмем с запасом 40В.
48В берется из произведения 12В. 4 шт.
58В берется из соображения, что в заряженном состоянии батарея имеет напряжение 14,2-14,4В и по аналогии умножаем на 4. 2) Выделено синим. А) ставим 400В, т.к. Это запас для обратной связи по напряжению и для нарезки синуса необходимо минимум 342В б) номинальный ток. Выбираем из соображения 2400 Вт / 220(230) В = 12А. Как видите везде я беру запас не менее 20%.
Так поступает любой уважающий себя производитель качественной техники. В СССР такой запас был эталонный 25% даже для самых сложных условий. Почему 220(230)В — это напряжение на выходе уже чистого синуса. В) минимальный ток. Выбирается из реальных условий, этот параметр влияет на размер выходного дросселя, поэтому чем больше минимальный ток, тем меньше дроссель, а значит и дешевле устройство. Я опять же выбрал худший вариант 1А, это ток на 2-3 лампочки или 3-4 роутеров. Г) падение на диодах.
У нас на выходе будут диоды быстродействующие (ultra-fast), то падение на них 0.6В в худших условиях (превышена температура). Д) диаметр провода. У меня некогда купленная катушка меди 20 кг на такой случай и как раз с диаметром 1 мм. Тут ставим тот, который у вас есть. Только более 1,18 мм ставить не советую, т.к. Начнет сказываться скин-эффект. Скин-эффект — эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды.
В результате этого эффекта, например, переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое. Если говорить не как гугл, а моим колхозным языком, то если взять проводник большого сечения, то он не будет использоваться полностью, т.к. Токи на большей частоте протекают по поверхности, а центр проводника будет «пустой» 3) Выделено зеленым. Тут все просто — топология у нас планируется «полный мост» и выбираем ее.
4) Выделено оранжевым. Происходит процесс выбора сердечника, все интуитивно понятно. Большое количество стандартных сердечников уже есть в библиотеки, как и наш, но если что можно и добавить путем ввода габаритов.
5) Выделено фиолетовым. Выходные параметры с расчетами. Отдельным окном выделил коэф. Заполнения окна, помните — не более 0,35, а лучше не более 0,3. Так же даны все необходимые значения: количество витков для первичной и вторичной обмотки, количество проводов ранее заданного диаметра в «косе» для намотки. Так же даны параметры для дальнейшего расчета выходного дросселя: индуктивность и пульсации напряжения.
Теперь необходимо рассчитать выходной дроссель. Нужен он чтобы сгладить пульсации, а так же чтобы создать «равномерный» ток.
Расчет проводится в программе того же автора и называется она DrosselRing 5.0. Расчет для нашего трансформатора приведу: Рисунок 7 — Расчет выходного дросселя для повышающего DC-DC преобразователя В данном расчете все проще и понятнее, работает по тому же принципу, выходные данные: количество витков и количество проводов в косе. Стадии изготовления Теперь у нас есть все данные для изготовления трансформатора и дросселя.
Главное правило намотки импульсного трансформатора — все без исключения обмотки должны быть намотаны в одну сторону! Стадия 1: Рисунок 8 — Процесс намотки вторичной (высоковольтной) обмотки Мотаем на каркас необходимое число витков в 2 провода диаметром 1 мм. Запоминаем направление намотки, а лучше отмечаем маркером на каркасе. Стадия 2: Рисунок 9 — Изолируем вторичную обмотку Изолируем вторичную обмотку фторопластовой лентой толщиной 1 мм, такая изоляция выдерживает не менее 1000 В. Так же дополнительно пропитываем лаком, это еще +600В к изоляции.
Если нету фторопластовой ленты, то изолируем обычным сантехническим фумом в 4-6 слоев. Это тот же фторопласт, только 150-200 мкм толщиной.
Стадия 3: Рисунок 10 — Начинаем мотать первичную обмотку, распаиваем провода на каркас Намотку проводим в одну сторону со вторичной обмоткой! Стадия 4: Рисунок 11 — Выводим хвост первичной обмотки Доматывает обмотку, изолируем ее так же фторопластовой лентой. Желательно еще и пропитать лаком. Стадия 5: Рисунок 12 — Пропитываем лаком и распаиваем «хвост». Намотка обмоток окончена Стадия 6: Рисунок 13 — Завершаем намотку и изоляцию трансформатора киперной лентой с окончательной пропиткой в лаке. Киперная лента — хлопчатобумажная (реже шёлковая или полушелковая) тесьма из киперной ткани шириной от 8 до 50 мм, саржевого или диагонального переплетения; суровая, отбельная или гладкокрашеная. Материал ленты отличается высокой плотностью за счет переплетения, он толще, чем у своего ближайшего аналога — миткалевой ленты — из-за использования более толстых нитей.
Спасибо википедии. Стадия 7: Рисунок 14 — Так выглядит законченный вариант трансформатора Зазор 0,15 мм устанавливается в процессе склеивания, путем вкладывания между половинками сердечника подходящей пленки. Лучший вариант — пленка для печати. Сердечник склеивается клеем моментом (хорошим) или эпоксидной смолой. 1-й вариант на века, 2-й позволяет в случае чего разобрать трансформатор без повреждений, например, если понадобится домотать еще обмотку или добавить витков. Намотка дросселя Теперь по аналогии необходимо намотать дроссель, конечно мотать на тороидальном сердечнике сложнее, но такой вариант будет компактнее.
Все данные у нас имеются из программы, материал сердечника распыленное железо или пермаллой. Индукция насыщения у данного материала 0,55 Тл. Стадия 1: Рисунок 15 — Обматываем кольцо фторопластовой лентой Эта операция позволяет избежать случая с пробоем обмотки на сердечник, это бывает редко, но мы же за качество и делаем для себя! Стадия 2: Рисунок 16 — Наматываем нужное количество витков и изолируем В данном случае количество витков не уместится в один слой намотки, поэтому необходимо после намотки первого слоя произолировать и намотать второй слой с последующей изоляцией. Стадия 3: Рисунок 17 — Изолируем после второго слоя и пропитываем лаком Эпилог Надеюсь моя статья научит вас процессу расчету и изготовлению импульсного трансформатора, а так же даст вам некоторые теоретические понятия о его работе и материалах из которого он изготавливается. Постарался не нагружать данную часть излишней теорией, все на минимуму и сосредоточиться исключительно на практических моментах. И самое главное на ключевых особенностях, которые влияют на работоспособность, таких как зазор, направления намотки и прочее.
Продолжение следует. Метки:. Добавить метки Пометьте публикацию своими метками Метки лучше разделять запятой.
Например: программирование, алгоритмы. Тема очень интересная, ждем продолжения! Если не сложно, ставьте ссылки на предыдущие части. У самого желание сделать что-то подобное, но без большой необходимости идея ждет своего часа. Сразу несколько вопросов: Какой КПД у всего преобразователя?
Какая защита от перегрузок? Что насчет использования литий-полимерных аккумуляторов? (больший срок службы, больше разрядные токи) Еще лучше возможность выбора типа батарей, соответственно, и различающиеся алгоритмы заряда. Что насчет программной части (статистика с прибора — процент заряда батарей, потребляемый ток, сколько циклов заряда/разряда пережили батареи, etc) Что насчет алгоритмической части (учет реактивности нагрузки или еще какая обратная связь) Работа в связке с солнечными панелями (зарядка аккумуляторов, отбор энергии от батарей по алгоритму MPPT, etc) Открытость проекта — схемы/прошивки, etc? Как некоторая обратная связь — на рынке устройство со всем перечисленными фишками было-бы востребовано.
Понимаю, что все ответы возможны в последующих частях, поэтому не жду детального ответа, просто проявляю интерес. Магнитный потом величина векторная. Вы немного о другом говорите — про момент, когда у выводов обмоток ставят точку, как обозначение начала обмотки. Да, именно там меняется «знак» так сказать, он играет роль в простейших выпрямителях и однотактных преобразователях. В двухтактных уже все симметрично и на эту «точку» можно забить.
Но направление намотки должно быть со направленно, иначе потом возникнуть вопросы: «Почему я рассчитал на 5 кВт, а еле еле 200 Вт выжал?». На этих ошибках сам собаку когда-то съел и лучше на эти грабли не наступать)). Удивило использование фторопласта для изоляции. Его нельзя использовать для изоляции витков трансформатора!
Он по своей природе текуч и неравномерное давление витков проволоки приводит в конечном итоге к его повреждению и практическому отсутствию изоляции. Для трансформатора необходимо использовать лакоткань. А фторопласт — там где нет острых углов, может быть снаружи трансформатора и на самом кольце/сердечнике(со скруглёнными гранями) под лакотканью. В остальном конечно интересно.
Есть ещё такой вопрос: что делать с дросселем, если на выходе нужен ток от нуля(импульсный драйвер светодиода, с регулировкой яркости)? Гонять импульсный ток через 100Вт светодиоды ведь очень НЕ хочется. 1) фторопласт бывает разный, вернее с разной степенью кристалличности. Тот, что имеет высокую степень (от 0,82) имеет низкую текучесть до 140-160 градусов. Подробнее об этом можно почитать в трудах проф. Адаменко Н.А. У них эта тема разжевана с хорошей опытной базой.
2) Если нужен ток от нуля, то придется увеличивать индуктивность дросселя. В реалиях это достигается последовательных включение 2-3-х дросселей.
Только я не видел драйвером для светодиода на пару кВт) А до сотни ватт там токи незначительны и можно все спокойно уместить на одном кольце с меньшими габаритами. Товарищ КbRadar ответил за меня во многом) Чем обусловлен выбор?
IGBT — более живучие на высоком напряжение, Мосфеты — более живучие на больших токах в DC шине. Особо подробно буду рассматривать силовые ключи в статьях с силовыми модулями. Потери динамические на частотах 70-150 кГц примерно равны. Мосфеты чуть меньше греются, но настолько незначительно, что можно пренебречь. Поэтому мой вердикт: IGBT место в высоковольтных цепях, Mosfet'ам — в низковольтных с большими токами. Всему свое место.
Спорить на самом деле по этой теме можно очень долго и не найти истины). Я оставил реплику по причине того, что было почти физически трудно (дискомфортно, что ли) читать текст. Отклонения от нормы воспринимались мозгом как помехи.
Например: Такие пусковые токи правда бывают лишь у асинхронных двигателей. По тексту это звучит буквально так — «Правда-правда бывают, ну вот честное слово!» — хотя, подозреваю, что имелось ввиду Такие пусковые токи, правда, бывают лишь у асинхронных двигателей. В смысле — '.
Однако, бывают лишь у.' Просто очень хочется, чтобы у нас хоть инженеры, конструкторы и ученые излагали свои мысли грамотно. Если не мы — то кто? А можно тупой вопрос задать?
Есть осциллограф С1-55, он свистит на частоте 2 (или 4, не помню) кГц. Сиречь как раз на той, на которой человек лучше всего слышит. А дабы он не свистел, я хочу сделать ему генератор, скажем, на 30 кГц. Но вот в индуктивностях я, к сожалению, ничего не понимаю, посему меня мучает вопрос — потянет ли трансформатор такую частоту? И заодно — можно ли там заменить линейный стабилизатор на 19 вольт (каковой там служит основной печкой) на опторазвязку, управляющую всё тем же генератором?
Ну, собственно, вопрос был в том, можно ли родной трансформатор оставить. Как-то не хочется собственный трансформатор изобретать, особенно учитывая, что там этих обмоток 14 штук. Посмотрел сейчас в схему — там линейник не после трансформатора, а до (!).
А после ничего нет, кроме диодов и RC-фильтров. Так что, видимо, сам Б-г его велел выкинуть. Ежели, например, на выходные конденсаторы (+10 и -10 вольт) повесить оптопары, чтобы они отключали подачу электричества, когда напряжение станет 10 вольт — это будет хорошо или плохо? И ещё тупой вопрос. Это же трансформатор свистит, как я понимаю?
А можно его чем-то залить, чтобы он не свистел? И ежели да, то чем и как? Там не всё так просто.
Трансформатор будет свистеть, от этого никуда не уйти. Разве что сформировать на него синус и свист станет несколько мягче. Повинна в этом магнитострикция. Вообще свист в таком приборе это мелочи. Разработчики не зря использовали такое решение и единственное что можно сделать относительно беспроблемно — переделать первичную часть.
А вторичку лучше оставить как есть, иначе сделаете только хуже. Там что-то связано с взаимным влиянием обмоток фокусирующего напряжения и накала. Просто так перемотать трансформатор не получится — нужно учитывать такие характеристики как взаимная емкость между обмотками и качество межслойной изоляции, на высоких частотах обеспечить требуемые характеристики будет крайне сложно и в результате осциллограф будет работать неадекватно(например, невозможно будет сфокусировать луч). Я уже за давностью времени и не помню почему, но изучив тогда массу форумов сделал вывод что сделать такой апгрейд будет крайне непросто и проще смирится со свистом. Трансформатор будет свистеть Ну вот ежели ему 30 кГц сделать, то он будет свистеть, но неслышно. Вообще свист в таком приборе это мелочи. Ну как сказать Мерзкий свист как раз в тот момент, когда должна происходить мыслительная активность, лично меня зело огорчает и мешает оной активности.
Разработчики не зря использовали такое решение Ежели я правильно понимаю, единственная причина подобного решения — отсутствие (или чрезмерная дороговизна) достаточно быстрых диодов. То бишь ежели заменить генератор и все диоды — то всё будет ок. Главный геморрой — это генераторы Кокрофта — Уолтона, которые там замурованы в железную коробочку.
Возможно, придётся свои собственные с нуля делать. А вторичку лучше оставить как есть, иначе сделаете только хуже. Ну во вторичке я только одно хочу сделать (не считая диодов) — воткнуть оптопару. Что плохого в том, что напряжение будет ещё более стабилизировано, нежели прежде? Просто так перемотать трансформатор не получится А я и не хочу ничего мотать.
Я хочу с тем же самым трансформатором сделать. взаимная емкость между обмотками А как это может повлиять? Они же всё равно синхронно изменяются.
проще смирится со свистом Даже заливка лаком не поможет? Как правило, лак не помогает.
Влияние межобмоточной емкости на уровне токов утечек — эти обмотки полностью изолированы друг от друга. И когда начинаются проблемы с трансформатором(деградация изоляции от времени или по другим причинам) осциллограф начинает вести себя неадекватно — счёт идет на десятки наноампер и это отражается на формируемом изображении. Разница этих токов на частотах в 3кГц и 30кГц существенна, и при повышении частоты может полезть побочка. Вобщем, трансформатор этот непрост. Помимо самих обмоток нужно учитывать еще и свойства их изоляции. Уж тогда проще сделать отдельное питание для накала и других цепей, но во времена СССР экономия материала была на первом месте, поэтому при разработке таких приборов больше думали чем делали. Следствием этого подхода стала сложность модернизации — поди ж ты угадай как твои изменения отразятся на работе прибора, когда даже материал изоляции подбирался строго по его свойствам и согласно расчёту.
Свист можно попробовать победить другим методом — замотать в эластичную плёнку например, или залить в монолит из эпоксидки. Раньше ещё парафином заливали, но он низкотемпературный да ещё и горючий. Впрочем, если бы это можно было легко реализовать это сделали бы изначально. Толку сверху покрыть лаком, если его надо было изначально весь изнутри покрывать послойно. Ну в общем посмотрим. Я тут подумал и ещё одно западло обнаружил. А именно, в двухтактном преобразователе (каковой там применён) входное напряжение де факто накоротко замыкается (ну, с коэффициентом) на выходной конденсатор.
Другими словами, так просто отрегулировать его как в DC-DC преобразователе не получится. Или получится, но будут большие токи и лишняя мощность будет рассеиваться в тепло (скорее всего, на обмотках трансформатора), итого получаем ненадёжную схему с КПД таким же, как у линейного регулятора. А самое смешное — что в упомянутой книжке Б. Семёнова утверждается, что в двухтактном преобразователе очень легко регулировать выходное напряжение. Причём утверждается это на той же странице, на которой рассказывается об том, что входное напряжение подаётся прямиком на выход.
Или я чего-то не понимаю? В компьютерном дроссель групповой стабилизации, вот он и преобразовывает, насколько я понимаю. А в осциллографе ничего, кроме трансформатора.
Ну, только линейный регулятор, который я хочу выкинуть. И у Семёнова, когда он уверяет, что очень просто регулировать, в иллюстрирующей схеме дросселем и не пахнет (с.
250 — 254, рис. 14.1 и 14.5). Не, ну конечно, лампочку Ильича таким макаром зело прельстиво и любовно регулировать. А вот что-то посложнее я бы туда не рискнул повесить. Вот схема: Длинный трансформатор внизу.
Ну вот как так-то? Семёнов по-вашему прав, получается?
Можно напрямую два конденсатора транзистором замыкать и всё будет ок? Тогда по-вашему какой будет через него ток и где тепло выделится?
Или я что-то упустил и энергия будет в выходное электричество преобразовываться? Без дросселя. Я бы понял, ежели бы он, например, резистор воткнул до или после трансформатора, шоп он ток ограничивал и тепло рассеивал.
Или хотя бы сказал, что вот, ток можно посчитать так-то, а тепло будет выделяться на транзисторе и/или трансформаторе. Так нет же — он просто рисует красивые строго прямоугольные колебания напряжения и тока и ни слова не говорит, как этот ток считается. Теория это одно Ну так это, для чего теория нужна? Я всегда полагал, что для практики. И книжка у Семёнова позиционируется как практическое руководство. Не просто экзамен сдать в заборостроительном, чтобы в армию не загребли, а делать настоящие преобразователи питания. И он там рассчитывает чуть ли не каждую мелочь, вплоть до энергии, потребной на зарядку затвора.
А здесь вдруг «забыл» об такой решающей величине, как сила тока, будто бы она нам свыше даётся. Вот схема, которой он принцип иллюстрирует: А вот так по его мнению токи выглядят: А вот схема «практического» источника: Позиционируется так, что можно хоть сейчас собирать и пользоваться.
Только дросселя как не было, так и нет. Входное напряжение от 10 до 15, мощность 31 ватт, а потерь он насчитал менее одного ватта (!). Тогда как все мои школьные знания физики говорят мне, что при 14 вольтах на входе должно теряться около 15 ватт. Вот я вас и прошу объяснить мне, кто из нас неправ и почему. где появляется перекос по мощности на отдельных каналах Даже ежели у нас всего одно выходное напряжение, мои вопросы ничуть не теряют силы. Первая схема и диаграмма это поясняющие работу иллюстрации, с реальной схемой не имеющие ничего общего. В реальности, у трансформатора есть своё реактивное сопротивление, мгновенного нарастания тока не будет.
И во вторых в режиме КЗ он работать будет только в момент включения, пока не зарядится выходной конденсатор. И даже в этом случае бесконечному росту тока будут препятствовать КАК МИНИМУМ сопротивление проводов и обмоток трансформатора, не говоря уже о конечном значении магнитного сопротивления магнитопровода. Транзисторы импульсный ток выдержат.
Это было бы проблемой если бы на выходе конденсаторы были в сотню тысяч микрофарад, тогда нужен был бы плавный пуск. с реальной схемой не имеющие ничего общего Таки простите, а для чего вообще приводить схему, не имеющую с реальностью ничего общего? Лучше уж сразу пони на этом месте нарисовать, хоть какая-то польза будет. В реальности, у трансформатора есть своё реактивное сопротивление, мгновенного нарастания тока не будет. Это замечательно. Но коли так, то для расчёта поведения схемы надо его учесть.
Чего оный Семёнов не делает. И к тому же что-то мне подсказывает, что собственная индуктивность обмоток (не связанная друг с другом) будет всего ничего. в режиме КЗ он работать будет только в момент включения Так КЗ или не КЗ?
пока не зарядится выходной конденсатор А с чего бы ему заряжаться до конца? Вот смотрите. Пусть у нас на входе бывает от 10 до 20 вольт, а на выходе во всех этих случаях должно быть 10 вольт. И трансформатор у нас 1:1. Вот мы его на десяти вольтах включили, всё хорошо, вход закорочен с выходом де факто. А теперь на вход подали 20 вольт. А на выходе-то надо десять!
То бишь мы должны отрубить ток тогда, когда на выходном конденсаторе 10 вольт. А на входном всё те же 20. Вот и получается, что наш преобразователь всегда работает как барон Мюнхгаузен — в режиме ежесекундного подвига.
И вся эта разница в 10 вольт должна где-то выделиться по дороге. Просто потому, что энергия равна заряду, помноженному на напряжение, напряжение у нас было 20, стало 10, а дополнительного заряда ниоткуда не прибавилось (в отличие от случая с дросселем). Итого мы получили замечательный инновационный блок питания с КПД ажно в 50 процентов.
И даже в этом случае бесконечному росту тока будут препятствовать КАК МИНИМУМ сопротивление проводов и обмоток трансформатора, не говоря уже о конечном значении магнитного сопротивления магнитопровода. Транзисторы импульсный ток выдержат. Это превосходно. Но вот скажите мне, для чего надо рассеивать столько энергии на сопротивлении (ещё и демонстративно отказываясь считать его величину и локализацию, ещё и призывая неокрепшие умы поступать так же со страниц учебника!), когда можно воткнуть обыкновенный дроссель и пустить почти всю эту энергию на благое дело? Сколько заблуждений сразу Иллюстрации, поясняющие принцип работы схемы не могут быть реальными схемами по определению. Или ты думаешь что такая схема реально работает на реле или кнопочных выключателях, как это изображено на схеме? Эти схемы НЕ СТАБИЛИЗИРУЮТ напряжение на выходе, сколько подали на вход пропорционально изменится напряжение на выходе, это же должно быть очевидно.
В начальный момент времени схема вынуждена работать в режиме КЗ — напряжение на выходе ноль, ток максимальный а в устоявшемся режиме конденсатор на выходе только дозаряжается и ток определяется только разницей напряжения на которое конденсатор успевает разрядится между импульсами — считанные десятки милливольт. Иллюстрации, поясняющие принцип работы схемы не могут быть реальными схемами по определению. Я больше скажу — все наши схемы являются исключительно нашей фантазией, а что там в реальности — мы принципиально узнать не можем. Но всё же обычно при обсуждении какой-либо практической деятельности мы вынуждены исходить из веры в то, что наши построения в достаточной степени адекватны реальности. Нет смысла рисовать схему, которая вообще никак не может быть сопоставлена с реальностью, данной нам в ощущениях.
А здесь получается, что понятия об реальности у нас расходятся, но поскольку мы исходим из того, что реальность на всех одна, то надо выяснить, чьё понятие лучше ей соответствует. Схема как названа? Тиреоидин гомеопатия инструкция. Базовая двухтактная схема push-pull преобразователя.
Другими словами, автор уверяет нас, что она адекватно отражает принцип работы оного несчастного преобразователя. В том числе и регуляцию выходного напряжения, каковую автор иллюстрирует именно этой схемой, а не какой-либо ещё. Вот вы бы стали объяснять принцип работы двигателя внутреннего изгорания автомобиля, используя в качестве иллюстрации только лишь рисунок тележки с колёсиками? Вот и я бы не стал. А вот Семёнов ничтоже сумняшеся это делает. Собственно, вопрос бы не стоил выеденного гроша, ежели бы это всё писал какой-либо школьник или ещё кто-либо далёкий от этой области.
Можно было бы плюнуть и забыть. Мало ли что школьник может написать.
Но Семёнов-то позиционируется как великий гуру в области изобретения импульсных источников питания! При этом я ещё не услышал ни одного аргумента по существу в пользу точки зрения Семёнова. Только лишь апелляции к его авторитету. То бишь приблизительно так получается — ну да, Семёнов, конечно, лажанулся, но поскольку он гуру, то ему можно, давайте сделаем вид, что так и надо. Вот с такой позицией я не могу согласиться. Я как-то привык, что учебник должен нести свет истины тёмным людям. Что позволено школьнику — то не позволено гуру.
Ежели обнаружилась в учебнике ошибка — то её надо смывать. Хотя бы признать, а ещё лучше — исправить.
А ежели его авторитет не ставится под сомнение вне зависимости от количества обнаруженных ошибок — то лично я бы не стал доверять такому авторитету. Эти схемы НЕ СТАБИЛИЗИРУЮТ напряжение на выходе Семёнов трижды говорит, что стабилизируют. Два раза для «теоретической» и ещё один раз — для «практической» схемы. Во втором случае можно даже 431 лицезреть. Причём «лёгкость стабилизации» записывается в достоинства (!) этой схемы по сравнению с остальными. Скачайте этот несчастный учебник и сами убедитесь. Не вижу здесь никакой проблемы.
Вот это новость. Ежели у вас, например, есть книжка «как построить автомобиль», вы ей воспользовались, построили, поехали, а тут вдруг выясняется, что поворачивать он не может — это тоже не проблема? реальная схема В книжках не бывает реальных схем. В книжках бывают только буквы и картинки. имеет ОС для стабилизации напряжения да ещё ко всему наверняка управляет скважностью импульсов.
Только вот тепла она будет выделять (согласно моим представлениям, и даже вы с этим согласились) не один ватт, а пятнадцать. И скважность там будет в районе считанных процентов, а токи будут достигать десятков ампер, а то и сотен. Ничего этого в том расчёте, который в книжке, не отражено. На мой личный взгляд, такому расчёту не место в учебнике, ежели это только не учебник по развитию самостоятельного мышления бразильским методом.
Ну слава аллаху, наконец-то дошли до сути вопроса. Я надеюсь, вы мне сейчас объясните, как так энергия идёт не в тепло, а на выход. Вот есть у нас конденсатор на входе, упомянутая схема и конденсатор на выходе. На входе, например, было 15 вольт, а на выходе 10, а трансформатор 1:1. А дросселя нет.
Допустим, мы перекачали один кулон со входа на выход. На входе этот кулон имел энергию 15 джоулей (ибо 15 вольт), а на выходе — уже 10 джоулей (ибо 10 вольт). Внимание вопрос. Уважаемые знатоки, через минуту ответьте мне, куда делись лишние 5 джоулей? Ну это, трансформатор-то у нас один к одному. Один кулон вошёл — один кулон вышел. Пока этот кулон был во входном конденсаторе — у него было 15 джоулей.
А когда пришёл в выходной — то 10 джоулей. Чтобы из 15 джоулей на входе при таком раскладе получить 15 на выходе, надо где-то раздобыть ещё половину кулона. Вот ежели бы там дроссель стоял — тогда было бы понятно, он бы эти полкулона накачивал в тот момент, когда на входе транзисторы закрыты. Но дросселя-то у нас нет! Вот и расскажите мне, как эти полкулона добыть в отсутствие дросселя.
Школьную-то физику вы, похоже, напрочь забыли. с чего это на выходе будет 15 джоулей если на входе 10 Ну и об чём с вами можно разговаривать, когда вы даже вход с выходом путаете? Я говорю, что на входе будет 15 джоулей, а на выходе 10.
причём тут вообще кулоны? Кулоны при том, что в них электричество меряется. Вот например, пусть у нас есть один килограмм на высоте в полтора метра. У него была энергия в 15 джоулей. А теперь мы его переместили, он теперь на высоте в один метр. И стала у него энергия 10 джоулей. А по закону сохранения энергии лишние 5 джоулей должны во что-то перейти.
Например, в тепло. Или можно за счёт них поднять полкило на тот же один метр. Вот и у нас ровно то же самое, только вместо килограммов кулоны, а вместо метров вольты. Было 15 джоулей, стало 10. А 5 джоулей должны куда-то деться.
Но в приведённой схеме я не вижу, куда бы они ещё могли деться, кроме как в тепло. Я надеялся, что вы мне дадите ответ на этот вопрос. питает его автогенератор хитрый, его регулировать просто скважностью не получится нормально Ну так я его хочу выкинуть и воткнуть что-либо своё, например, на 555 и двух транзисторах. Семенов — хорошая книга, но там достаточно много парадоксов Вот ежели я правильно понимаю, то то, об чём я говорю — это не парадокс, а попросту ошибка. Ежели таких ошибок там не одна и не две — то я бы не называл это хорошей книгой и не рекомендовал бы в качестве учебника.
Ну или по крайней мере каждый раз бы предупреждал аршинными буквами, что не следует что-либо из этой книжки бездумно принимать на веру.