Передача синуса с помощью ШИМ и импульсного трансформатора Опции

[Romeo13]

Доброго времени суток, уважаемые форумчане, уже многие ... дни я работаю над одной проблемкой, и всё безуспешно. Могу пенять на свою криворукость, но

Собираю схему передачи импульсов через импульсный трансформатор, показанную на рисунке. Трансформатор мотал сам, проверял на генераторе, импульсы с частотой 15-20 кГц передает спокойно. Первые 10 мс транзистор Т1 передает ШИМ, вторые 10 мс - транзистор Т2. И т.д. Когда оба транзистора закрыты, вроде как вся запасенная энергия в трансформаторе должна выплеснуться через диоды транзисторов и на вторичке ничего не остаться, то есть в теории на вторичке должна быть переменка с частотой 50 Гц, заполненная импульсами частотой 15-20 кГц.

Но на практике этого получить я не могу, у меня на выходе только импульсы 15-20 кГц, которые идут как в "плюс" так и в "минус" (вторая картинка). Что я делаю не так?

Пробовал Н-мост и одну обмотку в первичке, такая же картина.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tanya]

. Могу пенять на свою криворукость, но

Раньше трансформатор не мог передавать постоянный ток... А теперь уже можно?

[SM]

Раньше трансформатор не мог передавать постоянный ток...

А где Вы тут постоянный ток углядели? Я думаю, что тут просто не хватает полосы пропускания у трансформатора. Чтобы у ТС все получилось, как он хочет, полоса пропускания должна быть от 50 герц и до 20 кГц - то есть, взять, к примеру, какой нибудь трансформатор, навроде переходного от древнего аудио усилителя. Или сменить вид модуляции, чтобы полоса его сигнала не была такой широкой, как на его картинке. Но, постоянки я там не вижу. Как и ШИМ-а, кстати.

[Tanya]

А где Вы тут постоянный ток углядели?

На картинке желаний.

[SM]

На картинке желаний.

Если там показан один период сигнала (а я думаю, что именно так), то постоянка там равна нулю.

[Guest_TSerg_*]

За период - да, все по нулям, а за полупериод при такой (10 мс) длительности пачки - постоянный ток просто "цветет".

[SM]

За период - да, все по нулям, а за полупериод при такой (10 мс) длительности пачки - постоянный ток просто "цветет".

Трансформатор не знает, что такое полупериод. Он работает непрерывно - поэтому ток там не постоянный, а просто относительно низкочастотный, поэтому все это лечится установкой корректного трансформатора. Полоса 50...20000 Hz - это совершенно не проблема для трансформатора.

[Guest_TSerg_*]

Прекрасно. Подайте на 50-Гц трансформатор, рассчитанный на 220 В 50 Гц те же 220 В, но 1 Гц.
И?

P.S.
В данном контексте разговор зашел не о лечении, а о проблеме, которую выявил у себя ТС, использовав вероятнее всего транс. на феррите.
О том и был разговор, что там у него постоянный ток на 10 мс.

[SM]

Прекрасно. Подайте на 50-Гц трансформатор, рассчитанный на 220 В 50 Гц те же 220 В, но 1 Гц.
И?

И зачем мне это надо? ТС-у, если надо, чтобы сигнал выглядел как он хочет, то пусть и ставит трансформатор с нужной для данной схемы и данного сигнала полосой пропускания. Он просто применил трансформатор с неподходящими параметрами, и его надо заменить, и это не проблема для описанной им полосы.

[Guest_TSerg_*]

Вы явно не хотите читать свои же посты, но увы - Вы уже написали.

А метод "лечения", предложенный Вами - конечно же верный.

[SM]

Вы явно не хотите читать свои же посты, но увы - Вы уже написали.

Что-то я не понял Вашей мысли...
Постоянный ток - это постоянный ток - в достаточно долговременном понимании его постоянности. А 50 герц, это вполне себе переменный ток. Мы же никак не называем 50 герц в сети постоянным током! Это только путать начинающего товарища.

[Guest_TSerg_*]

Нет, Вы не правы.
Все определяется, прежде всего, не скоростью изменения внешнего воздействия, а динамикой объекта. По другому говоря, как этот объект "живет" во времени.

Так вот: 1 Гц для 50 Гц трансформатора - практически постоянный ток.
С чем это связано - понятно. В создании сопротивления уже не участвует индуктивность (почти) и остается только омическое сопротивление. Чем это чревато для транса? Очень большим током через первичку, следовательно - зашкаливанием индукции, т.е. насыщением и, как следствие, потери трансформатором возможности передавать сигнал.

Так, что постоянным током для динамического объекта может быть импульс, длительностью и в 10 мс и в 1 час и в 1 год и в вечность. Все определяется динамическими свойствами объекта, на который мы воздействуем.

[Plain]

у меня на выходе только импульсы 15-20 кГц, которые идут как в "плюс" так и в "минус" (вторая картинка). Что я делаю не так?

Всё в порядке, а "ложные" импульсы не являются чисто "трансформаторными" — их дают индуктивности трансформатора. Подключите нагрузку, т.е. резистор, и увидите разницу.

Вы желаете завуалированно, неосознанно и т.п. передать через трансформатор 50 Гц — для этого само собой требуется 50-герцовый же трансформатор, т.е. классический тяжёлый и со стальным сердечником. Частота модуляции этой основной частоты трансформатору абсолютно не важна и влияет только на потери в нём, т.е. дополнительный нагрев проводов и сердечника.

Можно передать эти 50 Гц и ферритовым сердечником, но из-за разности индукции насыщения размером он должен быть намного больше стального.

[Guest_TSerg_*]

Частота модуляции этой основной частоты трансформатору абсолютно не важна и влияет только на потери в нём, т.е. дополнительный нагрев проводов и сердечника.

В практических случаях, частота модуляции весьма важна, поскольку через "железный" транс на 50 Гц мы практически не сможем передать силовой сигнал при модуляции, скажем 1 МГц.

[SM]

Нет, Вы не правы.
Все определяется, прежде всего, не скоростью изменения внешнего воздействия, а динамикой объекта. По другому говоря, как этот объект "живет" во времени.

Вот именно, что все в этом мире относительно. Поэтому не правы Вы. Если у человека на картинке нарисован откровенно переменный ток, с явным нулем, если его проинтегрировать за период, то и "объект" (трансформатор) надо там поменять на такой, для которого этот ток является переменным. А не называть этот ток постоянным, когда он по всем признакам (нулем при усреднении за период) - переменный.

В практических случаях, частота модуляции весьма важна,

В практических случаях, например для аудио, трансформаторы с полосой 30 Гц... 25 кГц - нормальное явление. Также как и трансформаторы для изоляции видеосигнала, с полосой 10 Гц...7МГц. Так что, если вид модуляции менять ТС не хочет, то ему придется поставить соотв. трансформатор.

[Guest_TSerg_*]

Если у человека на картинке нарисован откровенно переменный ток, с явным нулем, если его проинтегрировать за период, то и "объект" (трансформатор) надо там поменять на такой, для которого этот ток является переменным. А не называть этот ток постоянным, когда он по всем признакам (нулем при усреднении за период) - переменный.

В практических случаях, например для аудио, трансформаторы с полосой 30 Гц... 25 кГц - нормальное явление. Также как и трансформаторы для изоляции видеосигнала, с полосой 10 Гц...7МГц. Так что, если вид модуляции менять ТС не хочет, то ему придется поставить соотв. трансформатор.

Вот опять же.. Вы не хотите признать, что проблему у ТС надо было разделить на две части:
- причина неработоспособности ( с этим "справилась" Таня, но тут Вы решили сказать свое слово об этом и, по поводу которого я стал возражать, поддерживая мнение Тани )
- методы исправления неработоспособности схемы ТС ( тут все правы и решения давным-давно известны ).

Ну, что - закончили?


P.S.
"Постоянного - вообще ничего нет, все меняется" (С)

[SM]

Ну, что - закончили?

Я сильно не уверен, что это правильно (а точнее, считаю, что категорически неправильно) - учить начинающих тому, что там ток постоянный, когда, на самом деле, не хватает полосы пропускания при конкретном нуле на нулевой частоте спектра для приведенного периода сигнала. На самом деле, автору стоит посмотреть на спектр его сигнала, чтобы все самому увидеть, сколько там постоянки, и сколько каких еще компонентов на каких частотах. А также поэкспериментировать, что с сигналом будет, если убрать из него те или иные компоненты спектра, в каком нибудь пакете, навроде матлаба....

То есть, это вопрос, так сказать, принципиальный

[Guest_TSerg_*]

Я сильно не уверен, что это правильно
То есть, это вопрос, так сказать, принципиальный

Это не принципиальный вопрос - это вопрос взгляда на задачу, тем более проблему, с разных сторон.
( частотные, временные, стационарно-нестационарные, стохастические подходы ).

Как лучше рассматривать инженерно (задача выбора подходящего метода) - определяется теоретической готовностью проблемы, практичностью ( удобством ), точностью и..возможностями инженера.

Как подавать такой материал "Для начинающих" - ну надо пробовать и как пойдет.

[wim]

постоянный ток на 10 мс

Мощно задвинуто, внушаить! (с)

[Guest_TSerg_*]

Мощно задвинуто, внушаить! (с)

А также на 1 мин, 1 час, 1 год и вообще от включения девайса до выключения.

P.S.
Похоже народ вообще отвык абстрагироваться

[wim]

А также на 1 мин, 1 час, 1 год и вообще от включения девайса до выключения.

P.S.
Похоже народ вообще отвык абстрагироваться

"Абстракции" должны базироваться на точных общепринятых терминах, согласно которым постоянным называется ток, который не меняет ни своей величины, ни своего направления. Поэтому применение термина "постоянный ток" к импульсному сигналу вообще бессмысленно. А если абстрагизаторы подразумевают постоянную составляющую, т.е. среднюю величину, то для периодического сигнала она вычисляется за период, а не за абстрактные 10 мс, 1 мин, 1 час, 1 год и вообще.

[Guest_TSerg_*]

Вы плохо прочитали то, что было написано выше или вообще не читали.

Если исходить из свойств сигнала - да, все мы правы, это импульсный сигнал, безотносительно объекта.
Если исходить из динамических (временных) свойств объекта, про которые почему-то все решили забыть, то для него импульсный сигнал за указанный полупериод эквивалентен постоянному по воздействию, причем с известными и описанными выше последствиями.
Ничего более, кроме указанного, в описание этого прецедента мной не вложено - все исключительно в рамках общеизвестной физики.
Если она кому-то непонятна - это не ко мне.

"Абстракции" должны базироваться на точных общепринятых терминах, согласно которым постоянным называется ток, который не меняет ни своей величины, ни своего направления. Поэтому применение термина "постоянный ток" к импульсному сигналу вообще бессмысленно.

Что скажете насчет общеизвестного термина "эффективное" значение?
Это ведь как раз "абстракция"?
Т.е. понимая, что мы хотим узнать о тепловом воздействии напряжения сложной формы на нагрузку, мы вполне осознанно заменяем переменный сигнал на эквивалент постоянного.

Аналогично и в данном случае ТС, вполне уместно заменить полупериод импульсного сигнала, воздействующего на инерционный объект, эквивалентным постоянным.
Почему так это важно - это написано выше, да и понятно всем.
Вот именно об этом и шла речь.

Мой пример о воздействии сигнала 1 Гц на 50 Гц трансформатор тоже говорит лишь о том, что такая частота для этого трансформатора практически эквивалентна постоянному току с понятными последствиями для объекта.

В общем, парни - экзамен вы не выдержали. Зашорены. Двойка.

[wim]

Не надо смешивать понятия из мира идей и мира вещей. Абстракция — это понятие из мира идей. Например, единичный коэффициент связи между обмотками трансформатора — абстракция, потому что в мире вещей такого трансформатора не существует. Если мы, как это принято у кандидокторов наук, начинаем с абстрактного трансформатора, единственным правилом для него является выполнение вольт-секундного баланса — а он в схеме ТС таки вже выполняется. Следовательно, в мире идей схема ТС совершенно работоспособна. Если мы переходим в мир реальных трансформаторов мы, простые рабочие парни, просто считаем или измеряем вольт-секундный интеграл и сравниваем его с характеристиками реального трансформатора. Наукоемкие рассуждения про эквивалентный постоянный ток — лишняя сущность.

Что скажете насчет общеизвестного термина "эффективное" значение?
Это ведь как раз "абстракция"?

В схеме, показанной ТС, измерением тепловыделения ключевых транзисторов невозможно определить, какая часть потерь приходится на кондуктивные потери, т.е. то самое «эффективное» значение, а какая — на динамические. Для расчета или измерения потребляемой мощности это тоже не пригодится. В данной теме этот термин лишняя сущность.

Если исходить из динамических (временных) свойств объекта, про которые почему-то все решили забыть, то для него импульсный сигнал за указанный полупериод эквивалентен постоянному по воздействию,

Не имею возражений — покажите нам характеристику реального трансформатора, которая называется эквивалентным постоянным током за полупериод.

[Guest_TSerg_*]

Не надо смешивать понятия из мира идей и мира вещей. Абстракция — это понятие из мира идей.

Нет, не так.
Абстракция - это отвлечение от несущественных, в каждом конкретном случае, деталей изучаемой сущности.

Если мы, как это принято у кандидокторов наук, начинаем с абстрактного трансформатора,

Ровно - наоборот.
Разговор зашел о ситуации с конкретным феррит-трансформатором, загнанным в неподобающими ему условия.
Причем пояснения шли для ТС, а вовсе не для умудренных многими талмудами аксакалов.
Да, и слова о "постоянном" токе изначально шли не от меня - я всего лишь развил эту тему, попытавшись объяснить возможность именного такого взгляда на процессы в динамическом объекте.

В схеме, показанной ТС, измерением тепловыделения ключевых транзисторов невозможно определить, какая часть потерь приходится на кондуктивные потери, т.е. то самое «эффективное» значение, а какая — на динамические.

Об этом вообще разговора не было.

Не имею возражений — покажите нам характеристику реального трансформатора, которая называется эквивалентным постоянным током за полупериод.

Неужели Вы ни разу не видели, как ведет себя трансформатор в режиме насыщения?
Не верю, 100500.

[wim]

Абстракция - это отвлечение от несущественных, в каждом конкретном случае, деталей изучаемой сущности.

Ну, а я о чем говорю? Отбросили у реального трансформатора индуктивность рассеяния и получили абстракцию с единичным коэффициентом связи. Вы привели пример абстракции «эффективное значение», я продемонстрировал, что в данном случае она бесполезна. Лишняя сущность. В мире идей могут существовать любые абстракции — вот сейчас нас обогатили постоянным током на полупериоде. Не имею возражений. Однако «эффективным значением» некоторые люди таки пользуются, а ваш постоянный ток на полупериоде останется в мире идей очередным сферическим конем.

Ровно - наоборот.
Разговор зашел о ситуации с конкретным феррит-трансформатором, загнанным в неподобающими ему условия.

Ок, только давайте тогда без мелкого жульничества — если мы говорим о реальных трансформаторах, тогда забыли о помянутых Вами всуе «абстракциях». В характеристиках реальных трансформаторов нет никаких постоянных токов на полупериоде, а есть измеримая величина — предельное значение вольт-секунд. Именно эта величина указана в даташитах на трансформаторы и только она имеет право на существование в реальном мире.

[Guest_TSerg_*]

Ну Вы еще назовите книжку Айсберга "Радио? Это просто" мелким жульничеством.
Ответ, в общем-то шел ТС, а не гуру и даже не ответ, а так - комментирование.

Еще раз - не обязательно рассматривать реальный объект только с одной, известной Вам, стороны.

[wim]

Ответ, в общем-то шел ТС, а не гуру и даже не ответ, а так - комментирование.

Вот и надо было сказать ТС, что если он не может изменить вольт-секунды, приложенные к трансформатору, а он их изменить таки не может, нужно привести трансформатор в соответствие с оными. А не выпасать здесь наукоподобных сферических коней.

Еще раз - не обязательно рассматривать реальный объект только с одной, известной Вам, стороны.

Вольт-секунды являются характеристикой физической величины - магнитного потока. В мире идей мы можем посчитать и вольт-секунды, и магнитный поток. В реальном мире измерить магнитный поток очень трудно, а вольт-секунды - легко. В мире идей мы можем посчитать ток намагничивания трансформатора. В реальном мире мы не можем измерить ток намагничивания нагруженного трансформатора, потому что не можем отделить его от приведенного тока нагрузки. Поэтому вольт-секунды - единственная характеристика, пригодная для проверки работоспособности трансформатора в конкретном устройстве, например в показанном ТС. А все остальные в реальном мире годятся только для прокорма популяции кандидокторов всевозможных наук.

[АНТОН КОЗЛОВ]

С ума сойти! На диаграмме все нарисовано. И мастерица Таня пояснила что к чему.

Сообщение отредактировал АНТОН КОЗЛОВ - Dec 19 2014, 05:20

[Ydaloj]

чтот вас унесло куда-то в дебри

всё же просто... на картинке желаний трансформатор заставляют намагничиваться много раз в одном направлении (а потом - много раз в другом), а его размагничиванием никто не занимается. Поэтому он не в состоянии передать пачку однополярных импульсов, а выдаёт полную амплитуду от плюса до минуса, то есть, сам занимается собственным размагничиванием.

в итоге, для трансформатора каждая пачка импульсов - есть постоянный ток, который он изначально передавать не умеет по своей природе.

[Abell]

в теории на вторичке должна быть переменка с частотой 50 Гц, заполненная импульсами частотой 15-20 кГц.

Но на практике этого получить я не могу, у меня на выходе только импульсы 15-20 кГц, которые идут как в "плюс" так и в "минус" (вторая картинка). Что я делаю не так?

Если задача в том, чтобы получить на выходе переменку с частотой 50 Гц, я бы предложил в первичной части формировать полупериод синусоиды с частотой 50Гц, модулированный ШИМ на высокой частоте, а во вторичной части использовать управляемый выпрямитель для положительной и отрицательной составляющих.
К сожалению, такое решение подойдет только для модели, для работы на реальную нагрузку импульсный трансформатор должен иметь соответствующую полосу пропускания
Если речь идет опять о бесперебойном источнике, подобная задача решается в ИБП Ippon Back Office небольшой мощности и в автомобильных преобразователях так - постоянное напряжение 12В импульсным источником преобразуется в постоянное 300В, где мостовая схема на транзисторах переключает его с частотой 50Гц. Конечно, получается меандр, не синусоида, но для бесперебойного питания компьютеров и мониторов подходит.
В принципе, никто не мешает модулировать мостовую схему ШИМ для получения близкого к синусоиде напряжения. Если очень надо

[Guest_TSerg_*]

в итоге, для трансформатора каждая пачка импульсов - есть постоянный ток, который он изначально передавать не умеет по своей природе.

О чем и речь была, но многие тру-специалисты даже не удосужились понять о каком "постоянном" токе прошло замечание.