4.5. Кількість витків первинної обмотки

Кількістю витків первинної обмотки визначається її індуктивність. Індуктивність, у свою чергу, визначає збільшення струму ключа dl, за час його відкритого стану «на прямому ході» (див. Рис. 3.2, Ь). Якщо індуктивність обрана невеликий, то піковий струм ключа Ι “, може значно перевищувати його середній імпульсний струм 1Я. Для випадку ТОР2хх це може призвести до того, що доведеться вибрати мікросхему з великим допустимим струмом, т. Е. Більш дорогу. Якщо вибрати дуже велику величину індуктивності, то 1ш практично дорівнюватиме 1і, Але доведеться збільшувати кількість витків – т. Е. Збільшити трудомісткість, витрата дроти і, в кінцевому рахунку, ціну. Компромісним рішенням стане вибір. При цьому

Розрахунок індуктивності первинної обмотки L1 треба виробляти для максимального значення середнього імпульсного струму ключа I і максимальної тривалості відкритого стану ключа = Т · D ^. З формули (1.2):

звідси

Визначивши індуктивність первинної обмотки, можна визначити кількість її витків:

Для сердечників без немагнітного зазору індуктивність L пов’язана з кількістю витків N виразом

I

де μη – Початкова магнітна проникність сердечника, μ0 = 4π · ΙΟ-7, Lq> – середня довжина магнітної силової лінії в осерді,

SaПлоща перерізу сердечника.

Для сердечника з зазором зв’язок L і N визначається вельми громіздкою і незручною формулою для практичних розрахунків, яку в силу її незручність немає сенсу наводити. Зробити обчислення простіше допомагає той факт, що для сердечників з великим значенням початкової магнітної проникності матеріалу введення зазору зменшує ефективну величину магнітної проникності. Причому ефективна проникність μ, стає приблизно рівною:

де I, – ширина немагнітного зазору.

Приі ширині зазору 0,12 … 0,3 мм формула (4.8) дає

помилку не більше 15 … 20%, що цілком прийнятно для практики (розкид початкової магнітної проникності для сердечників однієї і тієї ж марки фериту, але виготовлених в різних партіях, може досягати тих ж 15 … 20%). Підставляючи (4.8) в (4.7) і провівши нескладні перетворення, можна отримати вирази для індуктивності обмотки з осердям і немагнітних зазором:

З (4.9) випливає, що для сердечника з зазором індуктивність не залежить (в межах справедливості (4.8) від середньої довжини магнітної силової лінії 1ср і немає необхідності її вимірювати.

За заданою величиною індуктивності L і осерді з зазором I, необхідна кількість витків визначається формулою:

де N – це мінімальна кількість витків первинної обмотки, при якому величина збільшення струму ключа dl ^ за імпульс при максимальній величині робочого циклу D ,, не перевищить заданого максимального середнього імпульсного струму ключа 1ктн.

У зручних для розрахунку одиницях вираз (4.10) набуває вигляду:

I

де L – мГн, 4 – мм, S, – см2.

Тепер слід перевірити, яку мінімальну кількість витків первинної обмотки необхідно, щоб сердечник не входив до насичення при максимальному струмі ключа I

де В “| – індукція насичення сердечника з табл. 3.4.

Враховуючи, що, Привівши до зручних для розрахунків одиницям і ввівши коефіцієнт запасу на можливу помилку визначення μ ,, отримуємо робочу формулу:

I

де L – мГн, Ismax – А, Вм – Тс, S, – см2.

Якщо отримане з (4.11) значення кількості витків первинної обмотки N> Nmta, То індуктивність обмотки і осердя обрані правильно. Якщо N

4.6. Кількість витків вторинної обмотки

У процесі розрахунку джерела повинен бути визначений коефіцієнт трансформаціїКількість витків вторинної обмотки

Якщо п2 виходить дробовим, то необхідно збільшити п, до такої величини, щоб при цілих числах п, і п2 отримати ДоТР, Близький до необхідного. Детальніше про підгонці кількості витків див. Розділ «Методика проектування джерел живлення на ТОР».

4.7. Розміщення обмоток на каркасі, вибір проводи, ізоляція

Діаметр обмотувального проводу d визначається з величини середнього струму через обмотку 1ср за відомою формулою:

де J – щільність струму, рівна 3 … 5 А / мм2. Для внутрішніх обмоток (т. Е. Обмоток, які намотуються першими) вибираються менші значення щільності струму J, а для зовнішніх обмоток – великі.

В якості обмоточного можна використовувати дріт ПЕВ (але не ПЕЛ). Якщо дозволяє площа вікна, то деякі обмотки можна намотувати проводом bq фторопластовой ізоляції, наприклад МГТФ. Це знижує вимоги до шарів ізоляції, але при використанні такого проводу слід враховувати, що фторопласт має властивість текучості під механічним тиском. Якщо якийсь виток при намотуванні сильно передавлений іншим витком або, наприклад, арматурою, стягивающей половинки сердечника, то з плином часу в місці додатка тиску шар тефлону може стати більш тонким або зовсім видавитися в сторони. Дуже зручний провід у так званій потрійний ізоляції, який дозволяє відмовитися від застосування спеціальних ізолюючих шарів; розділяють обмотки.

Готовий мережевий джерело повинен забезпечувати пробивна напруга між входом і виходом не менше 1,5 кВ, і трансформатор в цій розв’язці є самим критичним ланкою. Тому вторинна обмотка повинна бути відокремлена від первинної та обмотки зміщення шаром високовольтної ізоляції складається, наприклад, з 6-8 шарів тефлонові ^ стрічки товщиною 0,05 … 0,1 мм. При намотуванні цього шару треба не забувати про хладотекучесті тефлону. Шари первинної обмотки досить розділяти одним шаром тефлоновою стрічки. Для ізоляції обмотки зміщення від первинної обмотки достатньо 2-3 шарів тефлону. Природно, що можна застосуватине тефлон, а інший ізоляційний матеріал, але при цьому товщина ізоляції, швидше за все, виявиться більшою. Закріплювати кінці обмотки тефлоном зручно відрізками клейкою паперової стрічки або скотча.

Першою слід намотувати первинну обмотку. Її початком повинен бути висновок, який підключається до силового ключу (для ТОР2хх – висновок D). На цьому висновку при роботі створюються перепади напруги до 300 В і більше; якщо первинна обмотка має кілька шарів, то її верхні шари будуть працювати як електростатичний екран для цього джерела перешкод. При вихідної потужності до

5 .. .10 Вт первинна обмотка намотується повністю, а решта намотуються поверх її. При більшій вихідної потужності можна ‘вторинну обмотку намотати між шарами первинної. Це збільшує зв’язок між обмотками і дозволяє трохи знизити індуктивність розсіювання L ^, що може полегшити режим роботи елементів демпфирующей ланцюга. Але таке розміщення обмоток вимагає зайвого шару високовольтної ізоляції. Намотування всіх обмоток слід виконувати виток до витка. При намотуванні внавал зростає ймовірність межвиткового пробою ізоляції намоточного дроти і неминучі перехльости витків, що може призвести до пробою. Обмотку харчування ТОР (обмотку зсув) можна розмістити як завгодно, але краще відразу поверх первинної. Оскільки і первинна обмотка і обмотка зміщення працюють під потенціалом мережі живлення і гальванически пов’язані, таке розміщення не вимагає їх поділу шаром високовольтної ізоляції, що дозволяє зменшити коефіцієнт заповнення вікна сердечника (достатньо 2-3 шарів тефлоновою стрічки).

Висновки обмоток можна виконати тим же дротом, яким проводилася намотування. Для більшості типів сердечників висновки обмоток распаиваются на штирі каркаса. Для сердечників типу КВ зручніше висновки обмоток розпаювати ‘у відповідні отвори плати, оскільки у цього типу сердечників штирі каркасів розташовані занадто «купчасто», – що ускладнює трасування друкованої плати і створює на ній вузькі місця з небезпекою високовольтного пробою.

Якщо сердечник не має спеціальної арматури для стягування його половинок, то для потужностей до 20 Вт і очікуваної робочої температурі сердечника не більше 50 … 70’С стягнути сердечник можна 5 … 6 шарами односторонньої клейкою паперової стрічки або застосувати спеціальну клейку монтажну стрічку, наявну в продажі.

5.                                   Перехідні процеси, пульсації

5.1.                                                              Включення

Розглянемо джерело (рис. 3.7). Припустимо, що ТОР не має «м’якого» пуску, т. Е. Величина робочого циклу D відразу після включення може бути рівною = 0,78. Для визначеності розглянемо якийсь, наближений до реального джерело, що має наступні параметри:

• вихідна напруга – +5 В / 3 А, вихідна потужність – 15 Вт.

‘Розрахункова величина індуктивності первинної обмотки виявляється близько 2 мГн. При напрузі живильної мережі 220 В і вихідному .токе 3 Л піковий струм ключа 1шом в сталому режимі буде близько 270 мА. Виходячи з цього струму можна зробити висновок, що для реалізації джерела підходить самий малопотужний ТОР, – наприклад ТОР232 або ТОР242. Розглянемо, що відбувається в схемі джерела при підключенні живильної мережі.

Джерело: За редакцією А. Я. Гріфа, Оригінальні схеми і конструкції. Творити разом! – М .: СОЛОН-Пресс, 2004. – 200 с .: іл. – (Серія «СОЛОН – радіоаматори», вип. 23)