трансформатор синусоидального напряжения, 32 кГц Опции

[Tran]

Требуется рассчитать такой трансформатор синусоидального напряжения:
вход - 12 В, 32 кГц
выход - 60 В, 100 мА
Соответственно, нужно подобрать тип и геометрические размеры магнитопровода, количество витков первичной и вторичной обмоток, диаметр провода в обмотках.
В инете много информации о расчёте импульсных трансформаторов, а о синусоидальных как-то не очень. Может, у кого прога какая есть?

[SergCh]

Требуется рассчитать такой трансформатор синусоидального напряжения:
вход - 12 В, 32 кГц
выход - 60 В, 100 мА
Соответственно, нужно подобрать тип и геометрические размеры магнитопровода, количество витков первичной и вторичной обмоток, диаметр провода в обмотках.
В инете много информации о расчёте импульсных трансформаторов, а о синусоидальных как-то не очень. Может, у кого прога какая есть?

для синусоидального напряжения
N=U/4.44xfxSxdB
U действующее значение напряжения на первичной обмотке
N кол во витков первички
f частота
площадь поперечного сечения магнитопровода
dB изменение индукции в сердечнике за пол периода.
Всё в единицах СИ.
Сечение провода рассчитывается исходя из условий теплоотвода чтобы трансформатор не перегрелся. В первом приближении для такой мощности и частоты можно взять плотность тока 4-5А на мм2.

вот и вся прога.

Сообщение отредактировал SergCh - Jun 21 2011, 18:44

[ucMike]

Такой же расчет, что и для силовых трансформаторов 50 Гц. Минимальное сечение сердечника будет меньше в 32000/50=640 раз, если предположить что магнитная проницаемость сердечника такая же на 32 КГц. Для 6 Вт нагрузки сечение сердечника примерно 3 кв.см (50 Гц) или 0,005 кв.см. (32 КГц). Если брать сердечник по расчету, то будет проблема уложить обмотки. Потому что диаметр проводов обмоток главным образом зависит от тока. Поэтому выбирайте любой сердечник с большим сечением, что бы обмотки уместились.

[Serg SP]

Минимальное сечение сердечника будет меньше в 32000/50=640 раз, если предположить что магнитная проницаемость сердечника такая же на 32 КГц.

Если предположить, что допустимая индукция у феррита будет такая же, как у трансформаторного железа (что на самом деле не так, т.к. у феррита Вsat меньше, чем у трансформаторного железа в несколько раз).

[AlexeyW]

Первое - это, как уже указали, ненасышение сердечника за полупериод (лучше со значительным запасом).
Второе - система из трансформатора и цепей на его входе и выходе должна иметь полосу пропускания, существенно большую 32 кГц. Сюда войдут выходное сопротивление источника и входное нагрузки, паразитные емкости транса и индуктивность рассеяния.
Также неясен такой вопрос - Вам нужно, чтобы на входе был источник напряжения, а на выходе - источник тока? Какая нагрузка у транса?

[Tran]

Задача такая - собрать блок питания индуктивного датчика угла, 4 - 32 кГц, 10 - 60 Вольт, 10 - 100 мА. Сейчас схема такая - синус с АЦП мк -> фильтры -> схема сдвига уровня -> УМЗЧ TDA2030. C выхода TDA2030 сигнал (+- 12 Вольт макс) подается на трансформатор, 1:5. Этим достигается возможность регулировния Uвых в широких пределах без сильного нагрева УМЗЧ и обеспечивается защита датчика от постоянного напряжения, т.к. изделие, в котором он стоИт, стОит столько, что лучше пусть сгорит вся остальная аппаратура, чем он.

[AlexeyW]

Хорошо, давайте будем считать, что импедансы следуют из заданных напряжения и тока (т.е. входной очень мал, выходной - около 5 ком). Рассчитывается транс, как и говорили выше, из двух предпосылок: ток намагничивания сердечника должен быть мал по сравнению с измеряемым, и что нельзя подходить к насыщению при наинизшей частоте и максимальной амплитуде.
Второй вопрос считается тривиально, а вот с первым сложнее. Ток намагничивания, а также паразитные емкость и индуктивность приведут к зависимости коэффициента передачи от частоты. Какая точность передачи вам нужна?

[domowoj]

Tran
А что за датчик, поделитесь.

[Tran]

AlexeyW, на Ваш вопрос пока ответить не могу, но ИМХО, это не принципиально, т.к. угол поворота вычисляется как отношение амплитуд опорного сигнала и сигнала с ДУ.
domowoj, это датчик угла в поплавковом гироскопе, прошу прощения, но больше ничего сказать не могу.

[AlexeyW]

То есть, и опорный, и измеряемый сигнал проходят через одинаковые цепи, в том числе трансы? Тогда да, вопрос снимается.
Остаются те же два условия, но в смягченном виде: индуктивность первички должна быть такова, чтобы ток намагничивания был ну хотя бы десятой части от измеряемого - 5 мА при 4 кГц и 60В, это примерно 300-400мГн (кстати, весьма большая индуктивность), и требования по ненасыщению сердечника - при разумных размерах сердечника и витках оба требования тут приводят к близким результатам. Если брать феррит 2000, кольцо типа К40 - будет порядка пары сотен витков в первичке, во вторичке под тысячу. Можно взять кольца побольше, будет меньше витков.
При таких параметрах индуктивность рассеяния будет порядка мГн, емкость обмоток - сотни пикофарад, паразитные частоты - от сотни кГц, что для ваших частот вполне приемлемо. Все оценки очень грубые, при аккуратном расчете, возможно, получится съэкономить

[Burner]

Да, где-то так.. вторичная обмотка 400-500 мГн, 500-1000 витков. При сечении кольца 0,3-0,5 см2. Можно попробовать сложить пару колец, тогда в корень из 2 витки можно уменьшить. В общем, для индуктивности нужно искать кольцо с большим сеччением и небольшим диаметром - но чтобы провод в него влез. Желательно занимать обмоткой не более 0,5 окна. Так мотать проще, и витки немного короче. Вторичную лучше мотать первой. Напр. есть советское кольцо К28х16х9. Ок. 1,6 мкГн на виток. Индуктивность идет по квадрату витков. 500 витков - 1,6х500 в квадрате = 409 мГн. Примерно то, что нужно. 2 таких кольца - тот же результат получится на 350 вит.
Берем одно. 500 вит. 16 мм отверстие. 1,9 см2. Отводим на обмотку 0,25 окна - 0,48 см2=48 мм2/500=0,1 мм2. корень - 0,3 мм провод. Делаем запас - подходит провод 0,2-0,25 мм. Можно и 0,15, тож. нормально. Он просто нежнее.
У нас такие мелкие трансы трансформаторщики мотали на станках. Кольцу перед намоткой полезно обточить все грани, и можно полакировать, чтоб не повредить провод. А можно купить уже зкругленное китайское кольцо с покрытием. Напр. у Терейковского(Харьков) есть из материала Т7 или подобного. Или на Тератроне.
Можно и на Ш-обр. трансе. Е25, напр.(керн 7х7 мм) Но из-за неидеального прилегания половинок индуктивность раза в полтора меньше. Надо больше витков. И рассеивание больше.

Сообщение отредактировал Burner - Jun 23 2011, 20:44