Трансформатори імпульсних джерел. Космічна технологія. Як ремонтувати ТДВ - з особистого досвіду Моточні дані трансформатора ТДВ 4 3

"Начудив" китайці в блоці живлення тюнера TECHNOSAT 4050C, який вийшов з ладу. Із заводу стояла мікросхема з маркуванням 5MO2659R, але насправді - Це невірно МАРКИРОВКА.Яка це мікросхема - невідомо, що стоїть там явно не підходить в даний блок живлення: якщо її впаяти, то виходить КЗ по 350 V.

На платі цього блоку харчування фігурує напис VIDER22A, на яку я відразу не звернув уваги. Ця мікросхема часто застосовується в БП для DVD. Коли я помітив цей напис, то подумав, що все вирішено. Але не тут-то було. Щоб заробив даний БП довелося трохи попотіти. А саме: я встановив відсутні елементи - резистори R14: 4,7К, R3: 22Ом, діод D6FR207, зробив один розрив в друкованому монтажі, так щоб R14 однією стороною з'єднувався тільки з оптопарою, а інший його висновок - з катодом діода D6 і з плюсовим висновком конденсатора С2, і з четвертим висновком мікросхеми U1 (див. фото).

І довелося не розбираючи ТДВ (трансформатор), домотать відсутню обмотку проводом ПЕЛ 0,16 чотирнадцять витків (див. Рис. Нижче):

Вид ТДВ знизу

Початок підпоюємо до порожнього висновку 1, який йде на R3 (22Ом), а кінець - так само на порожній висновок, який йде на мінус конденсатора С1 (47х400V).

Додану обмотку просочити клеєм, наприклад, "Момент". Потім потрібно впаяти мікросхему VIPER22A. Включаємо, користуємося.

Описана принципова схема саморобного імпульсного блоку живлення з вихідною напругою + 14В і струмом, достатнім для харчування шуруповерта.

Шуруповерт, або акумуляторна дрель дуже зручний інструмент, але є і істотний недолік, при активному використанні акумулятор розряджається дуже швидко, - за кілька десятків хвилин, а на зарядку потрібні годинник.

Не рятує навіть наявність запасного акумулятора. Хорошим виходом з положення при проведенні робіт в приміщенні з робочою електромережею 220V був би зовнішнє джерело для харчування шуруповерта від мережі, який можна було б використовувати замість акумулятора.

Але, на жаль, промислово не випускаються спеціалізовані джерела для живлення шуруповертов від електромережі (тільки зарядні пристрої для акумуляторів, які неможливо використовувати як мережевий джерело через недостатнє вихідного струму, а тільки як зарядний пристрій).

У літературі та інтернеті зустрічаються пропозиції в якості джерела живлення для шуруповерта з номінальною напругою 13V використовувати автомобільні зарядні пристрої на основі силового трансформатора, а також блоки живлення від персональних комп'ютерів і для галогенних освітлювальних ламп.

Все це можливо непогані варіанти, але не претендуючи на оригінальність, я пропоную зробити спеціальний блок живлення самостійно. Тим більше, на основі наведеної мною схеми можна зробити і блок живлення іншого призначення.

Принципова схема

Схема частково запозичена з Л.1, вірніше, сама ідея, зробити нестабілізований імпульсний джерело живлення за схемою блокінг-генератора на основі трансформатора блоку живлення телевізора.

Мал. 1. Схема простого імпульсного джерела живлення для шуруповерта, виконана на транзисторі КТ872.

Напруга від мережі надходить на міст на діодах VD1-VD4. На конденсаторі С1 виділяється постійна напруга близько 300V. Цим напругою живиться імпульсний генератор на транзисторі VТ1 з трансформатором Т1 на виході.

Схема на VТ1 - типовий блокінг-генератор. У колекторної ланцюга транзистора включена первинна обмотка трансформатора Т1 (1-19). На неї надходить напруга 300V з виходу випрямляча на діодах VD1-VD4.

Для запуску блокінг-генератора і забезпечення його стабільної роботи на базу транзистора VТ1 надходить напруга зсуву від ланцюга R1-R2-R3-VD6. позитивна зворотній зв'язок, Необхідна для роботи блокінг-генератора забезпечується однією з вторинних котушок імпульсного трансформатора Т1 (7-11).

Змінна напруга з неї через конденсатор С4 надходить в базову ланцюг транзистора. Діоди VD6 і VD9 служать для формування імпульсів на базі транзистора.

Діод VD5 спільно з ланцюгом C3-R6 обмежує викиди позитивної напруги на колекторі транзистора величиною напруги харчування. Діод VD8 спільно з ланцюгом R5-R4-C2 обмежує викиди негативної напруги на колекторі транзистора VT1. Вторинна напруга 14V (на холостому ходу 15V, під повним навантаженням 11V) береться з обмотки 14-18.

Випрямляється діодом VD7 і згладжується конденсатором С5. Режим роботи виставляється підлаштування резистором R3. Його регулюванням можна не тільки досягти впевненою роботи блоку живлення, але в деяких межах відрегулювати вихідну напругу.

Деталі та конструкція

Транзистор VT1 повинен бути встановлений на радіатор. Можна використовувати радіатор від блоку живлення МП-403 або будь-який інший аналогічний.

Імпульсний трансформатор Т1 - готовий ТДВ-8-1 від модуля харчування МП-403 кольорового вітчизняного телевізора типу 3-УСЦТ або 4-УСЦТ. Ці телевізори деякий час назад йшли на розбирання або взагалі викидалися. Та й трансформатори ТДВ-8-1 у продажу присутні.

На схемі номера висновків обмоток трансформатора показані відповідно маркування на ньому і на принципової схемою модуля харчування МП-403.

У трансформатора ТДВ-8-1 є й інші вторинні обмотки, так що можна отримати ще 14V використовуючи обмотку 16-20 (або 28V включивши послідовно 16-20 і 14-18), 18V з обмотки 12-8, 29V з обмотки 12- 10 і 125V з обмотки 12-6.

Таким чином, можна отримати джерело живлення для харчування будь-якого електронного пристрою, Наприклад УНЧ з попередніми каскадом.

На другому малюнку показано як можна зробити випрямлячі на вторинних обмотках трансформатора ТДВ-8-1. Ці обмотки можна використовувати для окремих випрямлячів або включати їх послідовно для отримання більшої напруги. Крім того, в деяких межах можна регулювати вторинна напруга, змінюючи число витків первинної обмотки 1-19 використовуючи для цього її відводи.

Мал. 2. Схема випрямлячів на вторинних обмотках трансформатора ТДВ-8-1.

Втім, цим справа і обмежується, тому що перемотувати трансформатор ТДВ-8-1, - досить невдячна робота. Його сердечник щільно склеєний, і при спробі його розділити ламається зовсім не там, де очікуєш.

Так що взагалі будь-яку напругу від цього блоку одержати не вийде, хіба що за допомогою вторинного понижуючого стабілізатора.

Діод КД202 можна замінити будь-яким більш сучасним випрямним діодом на прямий струм не нижче 10А. В якості радіатора для транзистора VT1 можна використовувати наявний на платі модуля МП-403 радіатор ключового транзистора, трохи переробивши його.

Щеглов В. Н. РК-02-18.

література:

1. Компаненко Л. - Простий імпульсний перетворювач напруги для БП телевізора. Р-2008-03.

[ 28 ]

Закінчення таблиці 3.3

Намотувальні дані трансформаторів типу ТДВ, які працюють в імпульсних блоках харчування стаціонарних і переносних телевізійних приймачах, наведені в табл 3 3 Принципові електричні схеми трансформаторів ТДВ показані на рис 3 1

10 IS 15 15 1412 11

Рис 3 1 Електричні схеми трансформаторів типу ТДВ-2

3.3. Трансформатори для обратноходових перетворювачів

Як було сказано вище, трансформатори для обратноходових перетворювачів виконують функції накопичувача електромагнітної енергії під час дії імпульсу в ланцюзі комутуючого транзистора і, одночасно, елемента гальванічної розв'язки між вхідним і вихідним напругами перетворювача Так, у відкритому стані коммутирующего транзистора під дією імпульсу комутації первинна намагнічує обмотка трансформатора зворотного ходу підключена до джерела енергії, до конденсатору фільтра, і струм в ній лінійно наростає При цьому полярність напруги на вторинних обмотках трансформатора така, що включені в їх ланцюга випрямні діоди замкнені Далі, коли коммутирующий транзистор закривається, полярність напруги на всіх обмотках трансформатора змінюється на протилежну і енергія, запасені в його магнітному полі, переходить у вихідні згладжують фільтри у вторинних обмотках трансформатора при цьому необхідно при виготовленні трансформатора забезпечувати, щоб електромагнітних нітних зв'язок між його вторинними обмотками була б максимально можливої \u200b\u200bУ цьому випадку напруги на всіх обмотках будуть мати однакову форму і миттєві значення напруг пропорційні числу витків відповідної обмотки Таким чином, трансформатор зворотного ходу працює як лінійний дросель, а інтервали накопичення електромагнітної енергії в ньому і передачі накопиченої енергії в навантаження рознесені в часі

Для виготовлення трансформаторів зворотного ходу найкраще застосовувати броньові ферритові магнітопроводи (з зазором в центральному стрижні), що забезпечують лінійне намагнічування

Основні процедури проектування трансформаторів для перетворювачів зворотного ходу складаються у виборі матеріалу і форми сердечника, визначенні пікового значення індукції, визначенні розмірів сердечника, обчисленні величини немагнітного зазору і визначенні числа витків і розрахунку обмоток При цьому всі настройки на власний вибір елементів схеми перетворювача, такі як

індуктивність первинної обмотки трансформатора, піковий і середньоквадратичний струми і коефіцієнт трансформації повинні бути визначені до початку процедури розрахунку.

Вибір матеріалу і форми сердечника

Як матеріал для сердечника трансформатора зворотного ходу найбільш часто використовується феррит Порошкові молібден-пермаллоєвого тороїдальні осердя мають більш високі втрати, але вони також часто використовуються на частотах нижче 100 кГц, коли розмах коливань магнітного потоку невеликий - в дроселях і трансформаторах зворотного ходу, що використовуються в режимі безперервного струму. Порошкові залізні сердечники іноді використовуються, але вони мають або занадто низьке значення магнітної проникності, або занадто великі втрати для практичного використання в імпульсних джерелах живлення на частотах понад 20 кГц.

Високі значення магнітних проникностей (3 ТОВ ... 100 ТОВ) основних магнітних матеріалів не дозволяють запасати в них багато енергії. Це властивість прийнятно для трансформатора, але не для котушки індуктивності. Велика кількість енергії, яке повинно бути заготовлено в дроселі або трансформаторі зворотного ходу, фактично зосереджується в повітряному зазорі, який розриває шлях магнітних силових ліній всередині сердечника з великою магнітною проникністю. У молібден-пермаллоєвих і порошкових залізних сердечниках енергія накопичується в немагнітному речовині, що утримує магнітні частинки разом. Цей розподілений зазор не може бути виміряний або визначений безпосередньо, замість цього наводиться еквівалентна магнітна проникність для всього сердечника з урахуванням немагнітного матеріалу.

Визначення пікового значення індукції

Обчислювані нижче значення індуктивності і струму відносяться до первинної обмотці трансформатора. Єдина обмотка звичайної котушки індуктивності (дроселя) також будемо називати первинною обмоткою. Необхідна величина індуктивності L і пікове значення струму короткого замикання через котушку індуктивності 1КЗ визначається схемою застосування. Величина цього струму встановлюється схемою обмеження струму Разом обидві ці величини визначають максимальне значення енергії, яку котушка індуктивності повинна запасати (в зазорі) без насичення сердечника і з прийнятними втратами в муздрамтеатрі і проводах.

Далі необхідно визначити максимальне пікове значення індукції Втах, яке відповідає піковому струму 1кз- Щоб мінімізувати розмір зазору, необхідний для накопичення необхідної енергії, котушка індуктивності повинна використовуватися як можна більше в режимі максимальної індукції. Це дозволяє мінімізувати число витків в обмотках, втрати на вихрові струми, а також розмір і вартість котушки індуктивності.

На практиці значення Втах обмежується або насиченням осердя Bs, або втратами в муздрамтеатрі. Втрати в ферритовом осерді пропорційні, як частоті, так і повного розмаху зміни індукції ДВ протягом кожного циклу перемикання (комутації), зведеному в ступінь 2,4.

В стабілізаторах, які працюють в режимі безперервного струму (дроселі в понижуючих стабілізаторах і трансформатори в обратноходових схемах), втрати в осерді котушки індуктивності на частотах нижче 500 кГц зазвичай незначні, так як відхилення магнітної індукції від постійного робочого рівня незначні В цих випадках значення максимальної індукції може бути майже рівним значенню індукції насичення з невеликим запасом. Значення індукції насичення для більшості потужних феритів для сильних полів типу 2500Н1 \\ / 1С вище 0,3 Тл, тому значення максимальної індукції може бути вибрано рівним 0,28 ..0,3 Тл.

Імпульсні трансформатори харчування (ТДВ) застосовуються в імпульсних пристроях електроживлення побутової та офісної апаратури з проміжним перетворенням напруги мережі живлення 127 або 220 В з частотою 50 Гц в імпульси прямокутної форми з частотою проходження до 30 кГц, виконані у вигляді модулів або блоків живлення: БП, МП-1, МП-2, МП-з, МП-403 та ін. Модулі мають однакову схему і відрізняються тільки типом використовуваного імпульсного трансформатора і номіналом одного з конденсаторів на виході фільтра, що визначається особливостями моделі, в якій вони застосовуються.
Потужні трансформатори ТДВ для імпульсних джерел живлення використовуються для розв'язки і передачі енергії у вторинні ланцюги. Накопичення енергії в цих трансформаторах небажано. При проектуванні таких трансформаторів в якості першого кроку необхідно визначити розмах коливань магнітної індукції ДВ в сталому режимі. Трансформатор повинен бути розрахований на роботу при можливо більшому значенні ДВ, що дозволяє мати менше число витків в намагничивающей обмотці, збільшити номінальну потужність і зменшити індуктивність розсіювання На практиці значення ДВ може обмежуватися або індукцією насичення сердечника B s, або втратами в муздрамтеатрі трансформатора.
У більшості полномостових, полумостового і двухполуперіодних (балансних) схем з середньою точкою трансформатор збуджується симетрично.
{!LANG-759cfca948bff26c4df1543758d748be!}
{!LANG-035e0b8a3d18089cfad0286c4255e5fb!}
{!LANG-4f9c1723f75d06cec6292c6f02fe7885!}
У однотактний схемах без фіксації твору «вольт-секунда» для сердечників з (Bs - Br), рівним 0,2 Тл, і з урахуванням перехідних процесів стале значення ДВ обмежується на рівні лише 0,1 Тл Втрати в муздрамтеатрі на частоті 50 кГц будуть незначними внаслідок невеликого розмаху коливань магнітної індукції. У схемах з фіксованим значенням твори «вольт-секунда» величина ДВ може приймати значення до 0,2 Тл, що дає можливість значно скоротити габаритні розміри імпульсного трансформатора.
У питомих струмом схемах джерел живлення (підвищують перетворювачі і керовані струмом знижують стабілізатори на пов'язаних котушках індуктивності), значення ДВ визначається твором «вольт-секунда» на вторинній обмотці при фіксованому вихідному напрузі. Так як твір «вольт-секунда» на виході не залежить від змін вхідної напруги, то харчуються струмом схеми можуть працювати зі значенням ДВ, близьким до теоретичного максимуму (якщо не враховувати втрати в осерді), без необхідності обмеження величини твори «вольт-секунда» .
На частотах вище 50. 100 кГц значення ДВ зазвичай обмежується втратами в муздрамтеатрі.
Другим кроком при проектуванні потужних трансформаторів для імпульсних джерел живлення необхідно зробити правильний вибір типу сердечника, який не буде насичуватися при заданому творі «вольт-секунда» і забезпечить прийнятні втрати в магнітопроводі і обмотках Для цього можна використовувати ітераційний процес обчислення, проте наведені нижче формули (3 1) і (3 2) дозволяють обчислити наближене значення твори площ сердечника S o S c (твір площі вікна сердечника S o і площі поперечного перерізу магнітопроводу S c) Формула (3 1) застосовується, коли значення ДВ обмежена насиченням, а формула (3.2) - коли значення ДВ обмежена втратами в муздрамтеатрі в сумнівних випадках обчислюються обидва значення і використовується найбільша з таблиць довідкових даних для різних сердечників вибирається той тип сердечника, у якого твір S o S c перевищує розрахункову величину.

де
Рвх \u003d Рвих / л \u003d (вихідна потужність / ККД);
К - коефіцієнт, що враховує ступінь використання вікна сердечника, площі первинної обмотки і конструктивний чинник (див. Табл 3 1); fp - робоча частота трансформатора


Для більшості феритів для сильних магнітних полів коефіцієнт гістерезису дорівнює К до \u003d 4 10 5, а коефіцієнт втрат на вихрові струми - До вт \u003d 4 10 10.
У формулах (3.1) і (3.2) передбачається, що обмотки займають 40% від площі вікна сердечника, співвідношення між площами первинної і вторинної обмоток відповідає однаковою щільності струму в обох обмотках, що дорівнює 420 А / см2, і що сумарні втрати в магнітопроводі і обмотках призводять до перепаду температур в зоні нагріву на 30 ° С при природному охолодженні.
В якості третьої кроку при проектуванні потужних трансформаторів для імпульсних джерел живлення необхідно зробити розрахунок обмоток імпульсного трансформатора.
У табл. 3.2 наведені уніфіковані трансформатори електроживлення типу ТДВ, використовувані в телевізійних приймачах.








Намотувальні дані трансформаторів типу ТДВ, які працюють в імпульсних блоках харчування стаціонарних і переносних телевізійних приймачах, наведені в табл 3. 3 Принципові електричні схеми трансформаторів ТДВ показані на рис 3. 1