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 Р_исп = 1,3 Р_н (Р_н – мощность, потребляемая нагрузкой). Далее, задавшись габаритной мощностью Р_габ, которая должная удовлетворять условию Р_габ ≥ Р_исп, следует подобрать подходящий тороидальный ферритовый магнитопровод. Его параметры связаны с Р_габ соотношением Р_габ = S_cS₀fB_max/150, Вт. Здесь f – частота преобразования напряжения, Гц; S_c = (D-d)h/2 – площадь сечения магнитопровода, см² (D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры, h – высота кольца, см); S₀ = p d²/4 – площадь окна магнитопровода, см²; B_max – 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=0,25Ч 10⁴U₁/fB_maxS_c. Для преобразователя (см. рисунок) U₁ = U_пит/2- U_кэ нас, где U_пит – напряжение питания преобразователя, а U_кэ нас - напряжение насыщения коллектор – эмиттер транзисторов VT1, VT2. Полученное значение w₁ необходимо округлять в большую сторону (во избежание насыщения магнитопровода).

Далее определяют максимальный ток (в амперах) первичной обмотки: I_{1 max} = P_н/h U₁ (h - КПД преобразователя, обычно 0,8) и диаметр (в миллиметрах ее провода: d₁ = 0,6√I _{1 max}. В заключение находят число витков выходной обмотки трансформатора: w₂ = w₁U₂/U₁ и диаметр провода: d₂ = 0,6√I₂ (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 P_н = 200 Вт.

Используемая мощность этого трансформатора Р_исп = 1,3 · 200 = 260 Вт. Частоту преобразования f выберем равной 10⁵ Гц. В качестве магнитопровода применим кольцо типоразмера К38х24х7 из феррита марки 2000НН (В_max = 0.25 T [ 2] ). Определив площадь сечения S_c = (3,8 − 2,4) · 0,7/2 = 0,49 см² и площадь окна выбранного магнитопровода S_o=p ·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 и ее число витков: U₁ = (285/2) − 1,6 = 141 В; w₁ = 0,25 · 10⁴ · 141/10⁵ · 0,25 · 0,49 ≈ 29. Для исключения насыщения магнитопровода выбираем w₁ = 30.

Затем находим максимальный ток первичной обмотки и диаметр провода: I_max = 200/0,8 · 141 = 1,75 A; 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

  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, № 1, с. 35-37.

 

материал подготовил Виктор Малышев.