аудиоТракТ

        Работа импульсного блока питания во многом 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   (Вт)

Рн – мощность, потребляемая нагрузкой, (Вт).

Далее, задавшись габаритной мощностью Ргаб, которая должна удовлетворять условию Ргаб ≥ Рисп, следует подобрать подходящий тороидальный ферритовый магнитопровод. Его параметры связаны с Ргаб соотношением:

Ргаб = (Sc · So · f · Bmax) ÷ 150   (Вт)

f – частота преобразования напряжения, (Гц);

Bmax – максимальное значение индукции (Тл), которое зависит от марки феррита и может быть определено по справочнику, содержащему сведения о ферромагнитных материалах;

Sc - площадь сечения магнитопровода (см²), находится по формуле:

Sc = (D - d) · (h ÷ 2)   (см²)

So – площадь окна магнитопровода (см²), находится по формуле:

So = (∏ · d²) ÷ 4   (см²)

D – наружный диаметр кольца (см);

d – внутренний диаметр кольца (см);

h – Высота кольца (см);

∏ = 3,14.

После этого, задавшись напряжением на первичной обмотке трансформатора U₁, находят число витков:

w₁ = (0,25 ∙ 10⁴ ∙ U₁) ÷ (f ∙ Bmax ∙ Sc)

Для преобразователя (см. рисунок):

U₁ = (U_пит ÷ 2) – U_КЭ   (В)

U_пит - напряжение питания преобразователя;

U_КЭ - напряжение насыщения коллектор – эммитер транзисторов VT1, VT2.

Полученное значение w₁ необходимо округлить в большую сторону (во избежание насыщения магнитопровода).

Далее определяют максимальный ток (в амперах) первичной обмотки:

I_max = P_н ÷ (ŋ ∙ U₁)   (А)

ŋ – КПД преобразователя, обычно 0,8.

А также диаметр (в миллиметрах) провода первичной обмотки:

d₁ = 0,6 ∙ (√I_max)   (мм).

В заключении находят число витков выходной обмотки трансформатора:

w₂ = (w₁ ∙ U₂) ÷ U₁

и диаметр жилы:

d₂ = 0,6 · I₂   (мм)

U₂ и I₂ – соответственно напряжение и ток вторичной обмотки.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ТРАНСФОРМАТОРА ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ:

Для примера рассчитаем высокочастотный трансформатор блока питания стереофонического усилителя, имеющего следующие выходные напряжения и токи:

U₂ = (25 + 25) В,

I₂ = 3 А

U₃ = 20 В

I₃ = 1 А

U₄ = 10 В

I₄ = 3 А

         Потребляемая нагрузкой мощность: Р_н = 200 Вт. Используемая мощность этого трансформатора: Р_исп = 1,3 ∙ 200 = 260 Вт.

         Частота преобразования f выберем равной 10⁵ Гц.

         В качестве магнитопровода применим кольцо типоразмера К38х24х7 из феррита марки 2000НН (B_max = 0,25 Т).

        Определив площадь сечения: S_c = (3,8 – 2,4) ∙ 0,7 ÷ 2 = 0,49 см² и площадь окна выбранного магнитопровода: S_o = ∏ ∙ 2,4² ÷ 4 = 4,5 см², найдем габаритную мощность трансформатора: Р_габ = 0,49 ∙ 4,5 ∙ 10⁵ ∙ 0,25 ÷ 150 = 367 Вт. Условие Р_габ ≥ Р_исп выполняется.

        Теперь определим напряжение на первичной обмотке трансформатора: U₁ = (285 ÷ 2) – 1,6 = 141 В, и ее число витков: w₁ = (0,25 ∙10⁴ ∙ 141) ÷ (10⁵ ∙ 0,25 ∙ 0,49) ≈ 29.

        Для исключения насыщения магнитопроввода выбираем w₁ = 30.

        Затем находим максимальный ток первичной обмотки и диаметр провода:

I_1max = 200 ÷ 0,8 ∙ 141 = 1,75; d₁ = 0,6 ∙ √1,75 = 0,8 мм.

        После этого определяем число витков и диаметр провода выходных обмоток:

w₂ = (30 ∙ 25) ÷ 141 = 5; d₂ = 0,6 ∙ √3 = 1 мм;

w₃ = (30 ∙ 20) ÷ 141 = 4; d₃ = 0,6 ∙ √1 = 0,6 мм;

w₄ = (30 ∙ 10) ÷ 141 = 2; d₄ = 0,6 ∙ √3 = 1 мм.

г. Москва, В. Жучков