Добрый день.
Господин модератор, если как то не верно сформулирую вопрос, не надо резать тему, укажите в чем проблема - исправлюсь.
Итак, преобразователь собран по схеме пуш-пул. Вопрос по расчету выходного трансформатора. Необходимо на выходе получать импульсы напряжением +-500В на нагрузке в 50Ом. Длительность пачки импульсов 10мкс, частота заполнения 1мГц, насколько я понимаю, большой магнитопровод тут не нужен. Подскажите методику расчета такого трансформатора и какой сердечник выбрать. Заранее спасибо за ответы.

большой магнитопровод тут не нужен, тут нужен большой опыт.

а так это заведомо провальная затея - 5 киловатт на 1мГц (мегагерц, я правильно понял? который МГц).

для начала, подвиньтесь по частоте раз в 20, и по мощности во столько же раз.

То что большой магнитопровод не нужен, это и мне понятно. Мы дошли до 1кВт на полумосте, там у нас трансформатора не было, но было питание 50В. Теперь хотим уйти в более низкое напряжение питания. Пуш-пулы раньше делали, но видимо методика расчета транса для постоянного режима работы и импульсного отличается.

а какова скважность ?

от 100мс и больше

Достаточна большая скважность. Мне видится такой способ. Заряд накопительного конденсатора любой возможной топологией и потом разряд в нагрузку через полный мост.
Учитывая большую скважность можно сильно уменьшить мощность питателя. Скважность получается 10000, если не ошибаюсь
Вам нужен именно +-500В тоесть смена полярности ?

да, смена полярности обязательна, вопрос, как считать такой транс.

По прикидкам получается, что Вам нужен источник в 5Вт, вернее Вы расходуете из конденсатора столько. Думаю простой обратноход, погуглите програму Старичка, очень даже неплохо считает.

Вот для примера ))

Мы пользуемся этой программой, если надо посчитать трансформатор для обычного импульсного бп, но нам требуется трансформатор, который выдаст мгновенную мощность 5кВт. И что то мне подсказывает, что обычная методика и данная программа не подходят. Если же я ошибаюсь, то можете ли привести пример расчета?

Arthur_Sh, Ничего не сказано о входном напряжении. Сколько? Нужен расчёт трансформатора или весь преобразователь?

только трансформатор.
Входное будет от 20 до 50В, что бы можно было регулировать выходное.

Ток первичной обмотки 100 А! Какой у Вас КПД пуш-пула? Надо подумать. Уж очень большой коэффициент трансформации (1:10), с паразитами будет трудно справиться.

Да мы, в данный момент, насчет кпд особо не задумываемся. Ток первички большой, согласен, но это все на протяжении 10мкс. Доже мосфеты особо экзотичные не нужны, а энергия из буферных конденсаторов с низким сопротивлением.

Мне вот кажется, что проще регулироваь ьтот самый уже существующий полумост в пределах 20-50В, а не городить трансформатор и тем более пуш-пулл

мощности мало, с полумоста мы сейчас выжимаем 1,2кВт, а надо больше. А больше - более высоковольтный ип, высоковольтные транзисторы, высоковольтные конденсаторы. Так какой смысл, если проще пуш-пул сделать?

Я предложил вариант, как обойтись без этого трансформатора.

пардон. по памяти написал, попутал 50 и 500


Тогда учитывая вашу высокую частоту стоит таки смотреть в сторону моста, т.к. у пуша будет хуже магнитная связь между обмотками
а на такой частоте дишняя индуктивноть рассеяния вам совсем ни к чему, именно она может ограничить мощность, которую вы сможете снять

ниже график потерь для N87 от величины индукции при частоте в мегагерц

https://yadi.sk/i/EZu8bsq8mANnC

т.е. индукция более 0,1 Тл на этой частоте Эпкосом вообще не рассматривается

Соотвественно определяющими минимальный размер сердечника будет уматываемость провда на требуемый ток при заданной индукции + допустимый перегрев с учетом потерь

ПУш мы взяли не с потолка, а скажем так, подсмотрели)) Аналогичный по назначению генератор построен по схеме пуша. А вот насчет индуктивности вы правы, она должна быть как можно меньше.

а что подстмотрели было часом не на кольце намотано
возможно кольцо лучший вариант для этой конструкции, тут уже и пуш не так печально выглядит.

Для моста можно предложить попрбовать такую конструкцию
Берется несколько небольших колец N87 (или лучше) общим сечением 1,5 см2, складываются стопкой, и на них наматывается 10 витков лица. внутрь плотно загоняется медный сердечник диаметром 12-18мм, который и будет первичной обмоткойи, а заодно радиатором охлаждения.

Например, на таком "обратноходовом трансформаторе", одной UC3843 и одном NMOS делается преобразователь из 20 В в 0...500 В, далее мост на стандартных 600-вольтовых NMOS.

Походный вариант — батарейный отсек на пару AA NiMH, далее на таком "обратноходовом трансформаторе" преобразователь в 0...500 В, далее мост на стандартных 600-вольтовых NMOS.

Я предложил этот способ формирования +-500В импульсов, но ТС по какой то причине хочет именно трансформатором качать 5кВт в нагрузку.
А напряжением питания менять выходное напряжение.

скажу больше, даже на двух кольцах склееных между собой, но не по оси, а боковыми торцами.




Боюсь представить себе, сколько будут стоить ключи на 600В и минимум 10А

Железный аргумент.
А сколько Вы расчитываете заплатить за ключи на 50-100В / 100А ? Или они условно бесплатные ?

Пытаюсь представить обе геометрии, по моему это одно и тоже


_gari, опять Вас тянет на большие кольца здесь можно и поменьше взять, если много штук взять, ну хотя бы, больше пяти, например R13. А как Вы маленькое рассеяние обеспечите одним штырём первичной обмотки. Да и мост делать замучаетесь с управлением, если, конечно, Вы не в Вайкоре работаете
Хотя, согласен - кольца хорошее решение.

т.е. на каждом кольце намотана часть первички пуша, потом они сложены вместе и на оба сразу намотана вторичка, так понимаю ....
да. была у меня такая идея, но там на кольцо вряд ли стоит мотать больше 3-5х витков первички, что делает общую намотку довольно геморойным занятием, т.е. первичку хорошо уложить проблемно.

или боковыми торцами это типа 8 ?


тут где-то должна быть золотая середина
для R13 придется набрать колец 20-25 на одновитковую первичку. уже проблемно хорошо уложить вторичку подходящим проводом. да и под первичку там останется места "кот наплакал".
т.е. вряд ли кольца меньше R16-20 стоит рассматривать


Хороший вопрос,.. давайте штырем не ограничимся, а поместим всю эту конструкцию в медный стакан, на стакане могут быть ребра охлаждения, внутри все заполнить теплопроводным компаундом.
т.е. вход-выход обмотки с одной стороны, одна - штырь, вторая -стакан.


полумост там уже есть, т.е. никакой велосипед изобретать не требуется, а только повторить еще раз уже имеющееся.

Нужен широкополосный суммирующий трансформатор. Полоса частот трансформатора не менее 50-100 мГц. Могу порекомендовать трансформатор с объёмным витком. Трансформаторов может быть несколько и включены параллельно или последовательно.

Например, вот. Адаптивный мостовой драйвер — например, на таких изоляторах и таких драйверах затворов.

такой вот тоже очень шустрый драйверок EL7104

У нет вопросов по схемотехнике, какие ключи и драйверы применять. Вопрос в выходном трансформаторе.Как посчитать необходимое и достаточное сечение,кол-во витков и сечение провода.

Витки =U/(4f*B*S) все параметры в СИ
на счет сечения, думаю, тут однозначно посчитать не просто, т.к. режим работы кратковременный и допустимы большие перегрузки провода по току.
Собственно на МГц все течет по поверхности проводника, можно поискат глубину скин слоя на этой частоте. Т.е. во вторичной обмотке желателльно использоват литц с жилами ф0,1мм
общее сечение не более 1мм.кв. Вообще же , это стоит согласовывать с заполнением поверхности кольца.

Делал трансформатор 1:2 на выходное 400В (на первичке 200В).
Кольцо К20 М2000НМ, 10 витков. Провод 0,12мм2.Конструкция - ТДЛ.
Диапазон частот от 1МГц до 10МГц. Режим импульсный 1-10 мкс.
Схема возбуждения двух-тактная (пуш-пул).
Нагрузка активная от 10 до 50Ом. На нагрузке 20 Ом просадка была 15 В. (385В, ~7кВт).
Трансформатор 1:4 работал несколько хуже на больших токах даже при большем сечении магнитопровода.
Делать трансформатор 1:10 не советую, будет слабая связь между обмотками и в результате ВЧ "звон" и выборсы на вершинах импульсов.
Из-за высокого коэф. передачи будет сильно влиять емкость нагрузки.

По всё той же одной формуле — например, магнитопровод RM6, 7 слоёв, по 60 витков провода 0,1 мм в каждом — 4 слоя полупервичек намотать 10-ю параллельными секциями по 6 витков в каждой (т.е. 9 отводов), и 3 слоя вторички между ними, также соединённых параллельно.

Пониженный КПД компенсируется соответствующим повышением напряжением питания, тем более по ТЗ оно всё равно регулируемое.

Я не зря спрашивал про КПД пуш-пула, понимаю, что сделать его "высоким" на типовых МОП-транзисторах не просто. Зато и трансформатор можно сделать не очень КПДучный. Если допустить потери в трансформаторе =500Вт, то при скважности 10000 получаем среднюю мощность потерь =0,05Вт=50мВт. Всего то!
Сделаем систему состоящую из пяти трансформаторов: первичные обмотки соединим параллельно, вторичные последовательно, т.е получаем каждый трансформатор на мощность 1000Вт, ток первичной обмотки=20А, ток вторичной=10А , коэффициент трансформации N - 1:2 (1:2,2 с учётом падения на проводах обмоток), при таком N можно получить индуктивность рассеяния и ёмкость обмоток близкой к минимальной.
Данные по потерям на материал N92: при амплитуде индукции =0,1Тл и 20°С, P=8Вт/см куб. Для N87 данных нет, судя по кривым потерь у Эпкоса, можно предположить величину 10-15 Вт/см куб, но это не так важно, потому что при скважности 10000 средние потери в сердечниках R13,3/8,3/5,0 (объём=0,4 см куб.), будут значительно (на пару порядков) меньше 50 мВт. Т.о. основные потери предполагаются в обмотках.
Как посчитать число витков обмотки нам известно, для сердечника R13,3/8,3/5,0: S=12,27 кв. мм, W1=U/(4f*B*S)=50/(4*1*0,1*12,27)=10,18, округлим до 10-ти витков, для пуш-пула мотаем в два провода и соответственно соединяем конец одного провода с началом другого. Вторичная обмотка W2=22 витка поверх первичной через изоляцию (1 слой плёнки).
Допустим падение напряжения на обмотках по 5% от рабочего напряжения на каждой обмотке (соответствует 500-ам ваттам, о которых говорилось выше) это будет соответствовать сопротивлению первичной обмотки R1= U1*5%/I1=50*0,05/22=0,113 Ом, и вторичной R2=U2*5%/I2=110*0,05/10=0,55 Ом. Можно ожидать отношение сопротивления провода на переменном токе к постоянному Rac/Rdc =5 (величина взята по аналогии с цилиндрической намоткой для провода 0,35, рассчитанной по MDT от Epcos, реально для тороидальной намотки может быть и меньше, кто знает пусть подскажет), тогда необходимое сопротивление провода обмотки на постоянном токе должно быть: R1dc=0,113/5=0,0226 Ом и R2dc=0,55/5=0,11 Ом.
Намотаем обе обмотки проводом 0,355, тогда: R1dc=0,031 Ом (средняя длина витка 18мм), что соответствует падению на сопротивлении провода=7% (0,031Ом*5*22А=3,41В) и R2dc=0,069 Ом, что соответствует падению на сопротивлении провода=3,4% (0,069Ом*5*10=3,45В), суммарные потери 10,4%, т.е. 520Вт и средние 52 мВт.
Устроит нас этот результат?
Ничего не сказал про индуктивность рассеяния. По опыту работы с такими кольцами для первичной обмотки с индуктивностью около 100 мкГн (наш случай) индуктивность рассеяния ожидаема менее 0,5 мкГн (5 штук параллельно - 0,1мкГн). Дело только за выводами обмоток, "неправильное" их исполнение может всё испортить.
Кто, что скажет?

В общем понятно, что вся борьба тут за инд. рассеяния, а не в проблеме снятия мощности самой по себе.
Только вот здесь следует более учитывать инд. рассеяния со вторичной, а не первичной стороны трансформатора, а как сказано выше, вторичные последовательно....., т.е. их инд. рас. будут на выходе суммироваться в такой схеме включения.

Если отталкивать от озвученных 0,5 мкГн, то с учетом чисел витков и суммирования получим не 0,1, а что-то около 10 мкГн на вых. обмотках.

Решение очевидное. Правда несколько громоздкое. Зависит от того какие требования у автора к габаритам.
Я мотал в 4-8 проводов МГТФ 0.07-0.14. Диаметр жилы 0,08мм, толщина скин-слоя ~66мкм (1МГц). Так что сопротивление на ВЧ не особо меняется.
Длина провода максимум 50см. Сопротивление 75мОм. Основные потери были на транзисторах.
На маленьком кольце мотать не удобно, лучше использовать К32. На магнитопроводе с зазором не пробовал. Кольцо в общем устроило.

в MDT от Epcos для N87 можно найти подробные данные на ЛЮБЫЕ потери, для разных частот, индукций и температур...

Что даёт скорость изменения тока dI/dt=U/L=500/10=50 А/мкс, т.е. ток до 10 А увеличится за 0,2 мкс. Хватит?

там через постоянную времени надо считать L/R 10e-6/10 =1 (мкс) , т.е. время нарастания фронта 3мкс, примерно

Да, действительно. Не заработало, видимо, потому что показывает только при 100°С, а я пробовал при 20°С.


У ТС R=50 Ом! 10uH/50=0,2us. Можно попробовать большее или меньшее количество колец. Или "как-то" "лучше" намотать

значит 0,6 мкс на фронт .... все одно многовато



вот, вот ... именно "как-то лучше" за то и борьба

т.е. если оговрить, что хочется фронт за 100нс, то на инд. рас ,на все про все, 1,5мкГн при нагрузке в 50 Ом.
желательно конечно еще лучше.

0,6 мкс это при ошибке 5% и 0,4 при 20% Вопрос к ТС. Нужен ли там хороший прямоугольник?
Надо ещё как-то в первичной цепи умудриться включить 100 А за эти самые 100 нс, при реальных длинах выводов. Хотя у нас 12 В в таком трансформаторе ток развивается до 8-ми ампер за те же 100 нс, значит реально Ls - меньше. Просто её померить трудно, без выводов ни к какому прибору не подсоединиться.

Здравствуйте! Есть ферритовый Ш-образный сердечник E32/16/9 с материала 3F3 от Ferroxcube 3F3 datasheet
Подойдет такой сердечник для этого генератора?

там ранее было озвучено, какой индуктивности рассения нужно добиться на вторичной стороне, несложно вычислит и какой на первичной.
т.е. можете пробовать и проверять .... никтоже не может заранее сказать, до какой степени фантазии в намотке вы можете дойти.
но, думаю, нужный результат будет получить не просто при Ктр 1:10

А что у Вас ещё есть из сердечников. Нужно проанализировать, что ещё нам может пригодиться.

Автор в своём последнем сообщении нас заверил, что с этим у него проблем нет, несмотря на то, что, с его же слов, с некоего голого мифического полумоста, т.е. безо всяких там трансформаторов, получилось сдоить лишь жалкий 1 кВт, а ещё, задолго до создания данной темы у него на руках уже имелась схема конкурентов, тупо скопировать которую, включая трансформатор и способ его намотки, по неназванной причине оказалось большой проблемой.

Схема есть, обычный пуш-пул. Ничего космического. yо насчет трансформатора информации не было. Если бы можно было скопировать, тут вопросы не задавались бы. Насчет жалкого 1кВт, оказалось что да, его маловато. А что в вашем понимании "реальный" не мифический полумост? При напряжении на нагрузке 40В, ток был 30А и в данном случае трансформатор не нужен был. Короче, в чем ваш вопрос? Да, нагрузка индуктивная, активное сопротивление 0.3 Ом

Вашу предыдущую кросстему администрация закрыла со строгим предупреждением по причине игнорирования вопросов участников форума, однако ж Вы ничуть не изменились.

to Plaine,
не понимаю, в чем ваша обида? я прокомментировал ваш пост и спросил какой у вас ко мне вопрос. В любом случае прошу прощения.
Насчет формы прямоугольника, ну прям идеальный вероятно и не нужен, даже если будет немного похож на синусоиду, надеюсь проблемы не будет.
По материалам, как было написано выше, из высокочастотного только Ш-образник.

расскажите какими проводами располагаете (даже интересно, где вы располагаетесь, если такая невеселая картина с магнитопроводом)

В Украине, насчет провода, думаю найдем тот, который нужен.