Расчет трансформатора импульсного блока питания
Работа импульсного блока питания во многим зависит от того, насколько точно выполнен расчет трансформатора. Даже малейшее отличие его параметров от оптимальных для конкретного источника питания может привести к снижению КПД и ухудшению характеристик. Поэтому к расчету трансформатора следует отнестись с особым вниманием.
Прежде всего необходимо рассчитать (в ваттах) используемую мощность трансформатора Рисп=1,3*Рн (Рн - мощность, потребляемая нагрузкой). Далее, задавшись габаритной мощностью Ргаб, которая должна удовлетворять условию Рраб>=Рисп следует подобрать подходящий тороидальный ферритовый магнитопропод. Его параметры связаны с Рраб соотношением Рраб=Sс*So*f*Bmax/150, Вт. Здесь f - частота преобразования напряжения. Гц: Sc=(D-d)*h/2 - площадь сечения магнитопровода, см.кв. (D и d - соответственно наружный и внутренний диаметры, h - высота кольца, см); So=Пи*d^2/4 - площадь окна магнитопровода, см.кв.; Вmax - максимальное значение индукции (в тесла), которое зависит от марки феррита и может быть определено по справочнику, содержащему сведения о ферромагнитных материалах (см., например, [1, 2]).
После этого, задавшись напряжением на первичной обмотке трансформатора U1, находят число витков w1=0,25*10^4*U1/f*Bmax*Sc. Для преобразователи (см. рисунок) U1=Uпит/2-Uкэнас, где Uпит - напряжение питания преобразователя, а Uкэнас - напряжение насыщения коллектор - эмиттер транзисторов VT1. VT2. Полученное значение W1 необходимо округлять в большую сторону (во избежание насыщения магнитопровода).
Далее определяют максимальный ток I (в амперах) первичной обмотки: I1max=Pн/КПД*U1 (КПД - КПД преобразователя, обычно 0,8) и диаметр (в миллиметрах) ее провода: d1=0,6*(кв. корень из I1max). В заключение находят число витков выходной обмотки трансформатора: w2=w1*U2/U1 и диаметр провода: d2=0.6*(кв. корень из I2max), (U2 и I2 - соответственно напряжение и ток вторичной обмотки).
Для примера рассчитаем высокочастотный трансформатор блока питания стереофонического усилителя [3], имеющего следующие выходные напряжения и токи: U2=(25+25) В, I2=3 A; U3=20 В, I3=1 A; U4=10 В. I4=3 А. Потребляемая нагрузкой мощность Рн==200 Вт.
Используемая мощность этого трансформатора Рисп=1,3*200=260 Вт. Частоту преобразования f выберем равной 10^5 Гц. В качестве магнитопровода применим кольцо типоразмера К38Х24Х7 из феррита марки 2000НН (Вmax=0,25 Т [2]). Определив площадь сечения Sc=(3,8-2,4)*0,7/2=0,49 см.кв. и площадь окна выбранного магнитопровода Sо=Пи*2,4^2/4=4,5 см2. найдем габаритную мощность трансформатора Pгаб=0,49*4,5*10^5*0,25/150=367 Вт. Условие Ргаб>=Рисп выполняется.
Теперь определим напряжение на первичной обмотке трансформатора и ее число витков: U1=(285/2)-1,6=141 В; w1=0,25*10^4/10^5*0.25*0.49~=29. Для исключения насыщения магнитопровода выбираем w1=30.
Затем находим максимальный ток первичной обмотки и диаметр провода: I1max=200/0.8*141=1,75 A; d1=0.6*(кв.корень из 1.75)=0,8 мм.
После этого определяем число витков и диаметр провода выходных, обмоток: w2=30*25/141=5; d2=0,6*(кв. корень из 3)=1 мм; w3=30*20/141=4; d3=0,6*(кв. корень из 1)=0,6 мм; W4=30*10/141=2; d4=0.6*(кв. корень из 3)=1 мм;
г. Москва В. ЖУЧКОВ
ЛИТЕРАТУРА
1. Терещук Р., Терещук К., Седов С. Полупроводниковые
приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя.
- Киев: Наукова думка, 1981.
2. Михайлова М., Филиппов В., Муслаков В. Магнитомягкие ферриты для радиоэлектронной аппаратуры. Справочник.- М. Радио и связь, 1983.
3. Жучков В., Зубов О., Радутный И. Блок питания УМЗЧ,- Радио, 1987, N 1, с. 35-37.
Назад