Импульсные блоки питания

Опубликовано: 03.09.2018

видео Импульсные блоки питания

Импульсный блок питания - ЭТО ПРОСТО!

Для статьи «Двухтактный автогенератор - ИБП своими руками» .

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


Как работает простой импульсный блок питания

     Я перепробовал различные способы расчета ферритовых трансформаторов. Не буду вдаваться в их достоинства и недостатки. Каждый выбирает свой вариант.

     Вот некоторые рассуждения по этому поводу.


Не для слабонервных! Мощный импульсный Блок Питания

     Во первых: рекомендуемые к использованию, в результате расчетов, ферритовые сердечники (кольца, Ш-образные, броневые) не всегда имеются в наличии в торговых точках.

     Во вторых: тот ферритовый магнитопровод, что мы можем достать, как правило, не имеет никаких обозначений на корпусе о его магнитной проницаемости.

     Вот и получается, что все с таким трудом проведенные выкладки и расчеты количества витков в обмотках ферритового трансформатора из за неопределенности в магнитной проницаемости, теряют ценность.

     Я подошел к подбору выходного ферритового трансформатора с чисто практической стороны.

     Из технической литературы приведу таблицу  ферритовых колец для использования в качестве высокочастотный трансформаторов.

      В этой таблице дан размер магнитопровода, его поперечное сечение по сердечнику, размер окна.

     Произведение площадей, сечения магнитопровода и окна, дает возможность определить его габаритную мощность на частоте в 20 килогерц.

     На другой частоте соответственно и мощности будут другие.

     Ферритовые сердечники будут работать и на более высокой частоте, но увеличатся потери в магнитопроводе и КПД трансформатора уменьшится. Но ничего, для нашего случая частота автогенератора не превысит 45 - 50 КГц, это нормально.

     В нашем случае нужно подобрать ферритовый сердечник на мощность свыше 20 ватт. У меня есть ферритовое кольцо снятое со старой аппаратуры вполне подходящее под наш случай. Его размер: К28х18х8 (наружний диаметр 28, внутренний 18, толщина 8 мм.).

     По таблице его габаритная мощность свыше 200 ватт, что более чем достаточно  для данного устройства. Не нужно стремиться брать ферритовое кольцо меньших размеров, это якобы уменьшает габариты устройства. Ничего подобного.

     Чем больше окно кольца, тем удобнее расположить в нем витки и не нужно стеснять себя в диаметре провода. Чем больше диаметр провода обмоток, тем меньше потерь в проводах и стабильнее выходное напряжение. К тому же, с увеличением сечения магнитопровода,  уменьшается количество витков на вольт, то есть будет меньше витков во всех обмотках.

     Количество витков на 1 вольт у ферритового трансформатора зависит от сечения сердечника магнитопровода.

      Известная формула для определения количества витков на вольт при расчете обмоток трансформатора изготовленного из стальных листов и работающего на частоте 50 герц:

           n=50/S

Где: n – количество витков на вольт;

S – площадь поперечного сечения сердечника в см. кв.

     Для расчета количества витков на вольт ферритового трансформатора на частоты свыше 20 килогерц, я применяю  немного видоизмененную формулу:

          n = 0,7 / S;

     где: S – площадь поперечного сечения ферритового сердечника в см. кв..

     Площадь поперечного сечения выбранного нами кольца К28х18х 8 будет:

S = (D - d) / 2 x l = (28 - 18) / 2 x 8 = 10 / 2 x 8 = 40 мм. кв. или 0,4 см. кв. .

      Количество витков на 1 вольт выбранного мной ферритового магнитопровода:

    n = 0,7 / S = 0,7 / 0,4 = 1,75 витка на 1 вольт.

     Тогда количество витков первичной обмотки трансформатора Тр2 будет:

w1 = n x U1 = 1,75 х 145 = 253,75 витка. Примем 254 витка.

Диаметр провода 0,25 - 0,35 мм.Чем больше диаметр провода, тем мощнее будет ИБП, но все должно быть в разумных пределах.

     Вторичная обмотка состоит из двух полуобмоток w2-1 и w2-2, каждая из которых рассчитана на полное выходное напряжение.

     Количество витков в каждой вторичной полуобмотке:

w2-1 = w2-2 = n x U2 = 1,75 х 15 = 26,25 витка.

     С учетом падения напряжения на диодах Д9, Д10 количество витков во вторичной обмотке примем: w2-1 = w2-2 = 28 витков. Диаметр провода 0,6 - 0,7 мм.

     Напряжение обратной связи в обмотке w3 должно быть достаточным для работы генератора.  Для трансформатора Тр1 оно должно быть 6,5 вольт.

Количество витков в обмотке связи w3: w3 = n x 6,5 = 1,75 x 6,5 = 11,3 витка. Примем: w3 = 12 витков. Диаметр провода 0,3 мм.

     Трансформатор Тр2 будем мотать на ферритовом кольце по схеме приведенной на рисунке.

     На рисунке показана последовательность намотки ферритового трансформатора.

     Ферритовое кольцо (рис. а) необходимо обмотать лакотканью или лучше  фторопластовой лентой (рис. б).

     Поверх мотается первичная обмотка w1. На начало и конец провода, для жесткости, надевается хлорвиниловая трубочка и провод вместе с трубочкой закрепляется нитками.

     Витки обмотки необходимо равномерно распределить по всей длине кольца (рис.в).

Для этого нужно заранее поверхность кольца разделить на секторы.

Например на четыре сектора. Тогда в каждом секторе будет по 254/4 = 63,5 витков. Равномерно и последовательно намотав один сектор, переходим ко второму, еще 63,5 витка и т.д.

     Идеальный случай, обмотку намотать виток к витку, но это вряд ли получится.

Начало и конец обмотки не должны касаться друг друга, между ними надо сохранить промежуток в 2-3 мм.. Это делается для избежания пробоя между витками начала и конца первичной обмотки.

Намотка на кольцо производится с помощью самодельного челнока, который можно изготовить из медной проволоки, по форме как на рисунке.

    

     Предварительно рассчитав необходимую длину провода (количество витков в обмотке умноженное на длину одного витка, плюс длину выводов) с небольшим запасом, наматываем  на челнок.  Закрепляем начало обмотки , провод вместе с трубочкой, нитками на кольце и при помощи челнока мотаем.  При намотке провода на кольцо необходимо следить, чтобы провод не скручивался и не образовывались «барашки». Нужно запастись большим терпением и тогда все получится.

     Сначала процедура намотки кольца будет проходить с трудом, но по мере накопления опыта работа ускорится.

     Поверхность намотанной первичной обмотки w1 необходимо обмотать лентой шириной 8 - 10 мм. из лакоткани или лучше фторопласта (рис. г).

     Далее мотается вторичная обмотка w2. Две полуобмотки w2-1 и w2-2 мотаются одновременно двумя проводами.

     Предварительно измеряется длина одного витка, а затем умножается на количество витков, плюс 10 сантиметров на длину выводов, плюс запас 20 см.

     Провод для вторичной обмотки толстый и мотается без челнока, одновременно двумя проводами. Начала двух проводов закрепляются нитками, а затем виток за витком, двумя проводами продеваются в кольцо. Между началами и концами вторичных полуобмоток нужно оставить на кольце свободным расстояние 5-6 мм. В него разместить витки обмотки w3

     Нужно стараться меньше гнуть провода и чтобы они оба не переплетались между собой.

Необходимо так же равномерно распределить количество витков вторичной обмотки по всему кольцу, т.е. разбить количество витков на четыре сектора, как и в случае первичной обмотки. Необходимо мотать так, чтобы намотка уложилась в один ряд по всей длине, как на рисунке д).

     Конец одной полуобмотки (w2-1) спаять с началом другой полуобмотки (w2-2). Получится полная обмотка w2 с выводом посередине (рис. д).

      Обмотка обратной связи w3 мотается на первичную обмотку в одном слое с вторичной w2. Мотать ее поверх обмотки w2 нельзя, так как это может повлиять на режим автогенерации.

rss