Darbe gerilimi dönüştürücüler. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Gerilim dönüştürücüler, doğrultucular, invertörler

 makale yorumları

Darbe transformatörleri hakkında mitler, masallar, efsaneler ve kadeh kaldırmalar

Yüksek frekanslı güç transformatörleri ve bobinleri hakkında dünya çapında birçok efsane vardır. Onları çürütmeye çalışalım. Ne yazık ki, ders kitaplarının ve kılavuzların en az ifade edilen kısmı, genellikle basit gündelik nesneleri ve olguları karmaşıklaştıran manyetik bileşenlerle ilgilidir. Evet, pek çok bilinmeyen değişken var, evet, bilinmesi gereken pek çok incelik var, ancak teori bunlar hakkında sessiz kalıyor ve popüler edebiyat, tüm durumlar için çözüm olarak belirli sorunlara yönelik ampirik formüller sunarak yalan söylüyor. Örneğin.

Efsane biri. Bakırla doldurulmuş çekirdek pencere alanının yüzdesi ne kadar büyükse (ideal olarak %100) o kadar iyidir. Yanlış. Pek çok tasarımda, %100'e (aynı sayıda dönüş, farklı tel kesiti) kıyasla %75 dolum, HF'de daha büyük kayıplara yol açacaktır. Hesaplama yöntemlerini 50 Hz'den 500 kHz'e körü körüne aktaramazsınız.

İkinci efsane. Optimal bir transformatörde sargı direncindeki kayıplar ile çekirdekteki kayıplar çakışır. Yanlış. Genellikle bir kayıp rakamı diğerinden 1-2 kat farklılık gösterir. Peki ne - bu tasarımcı için hiç de ana kriter değil. Bu yaklaşım aynı zamanda “elli Hertz”in mirasıdır; devasa ağ transformatörlerinde sıcaklık dengesi bu şekilde sağlanır. Ancak sargımızın tamamı bir veya iki katmanlıdır ve ısı transfer koşulları çok daha basittir.

Üçüncü efsane. Kaçak endüktans, mıknatıslama endüktansının %1'i olmalıdır. Yanlış. Diğer önemli parametrelerden önemli ölçüde ödün vermeden mümkün olduğu kadar düşük olmalıdır. Bunu %0.1'e getirebilirseniz harika. Ve bazen %10'da durmanız gerekir.

Dördüncü efsane. Sızıntı endüktansı çekirdek geçirgenliğinin bir fonksiyonudur. Yanlış. Bir sargının kaçak endüktansı pratik olarak dönüşte bir çekirdek olup olmamasından bağımsızdır. Daha doğrusu, tüm fark %10 dahilindedir (ve bu birkaç binlik bir mu ile!). Kontrol edebilirsin.

Beşinci mit. Sargılardaki optimum akım yoğunluğu mm2 başına 4A'dır. Veya 8A. Veya 20A. Ve köpek de onunla birlikte. Akım yoğunluğu önemli değil. Önemli olan teldeki ısı dağılımı ve yapının bir bütün olarak kabul edilebilir bir sıcaklıkta termal dengeyi sağlama yeteneği veya yetersizliğidir. Soğutma verimliliğine bağlı olarak (radyasyondan vakuma, kaynama aşamasında soğumaya kadar), izin verilen akım yoğunluğu iki kat değişir. Ridley XNUMX yıldır transformatör üretiyor ama hâlâ "optimum akım yoğunluğunu" öğrenemedik; bizim için önemli olan tek şey transformatörün sıcaklığı.

Efsane Altı. Optimal bir transformatörde primer ve sekonderdeki kayıplar eşittir. Yanlış. Peki eşit değillerse ne olacak? Önemli olan hiçbirinin aşırı ısınmamasıdır.

Efsane Yedi. Telin çapı cilt etkisinin derinliğinden küçükse RF'de önemli bir kayıp olmaz. Çok zararlı bir ifade. Çok katmanlı sargılarda çok ince tel olsa bile kayıplar olacaktır.

Sekizinci efsane. Yük yokluğunda transformatör devresinin rezonans frekansı, dönüşüm frekansını önemli ölçüde aşmalıdır. Yanlış. O önemli değil. İdeal bir transformatörde endüktans sonsuza doğru yönelir, dolayısıyla kırılma anında rezonans frekansı da sıfıra doğru yönelir... ne olmuş yani? Ve rezonansın açık devre için değil, ikincil devredeki kısa devre için önemli olduğu gerçeği. Bu rezonans, taşıyıcı frekansından en az iki kat daha yüksek olmalıdır.

Trafo empedansı ölçümleri

Cihaz bağlantı seçeneği

Bu konfigürasyonda analizör, yük kısa devresi ve yük açık koşulları için transformatör empedansını 10Hz ila 15MHz arasında görüntüler. Kısa sargılı darbe transformatörleri için en kısa yol boyunca minimum kayıpla kısa devre sağlanması gerekir. Sonuçta, birkaç santimetrelik bir çapa sahip olsa bile, kapatma yarım halkası zaten birincilin kaçak endüktansıyla karşılaştırılabilir bir endüktansa sahiptir. Kaçak endüktans frekansa bağlıdır! Balast olarak Rsense R=0.1..1 Ohm. Sargıların ohmik direncini yalnızca düşük dirençli bir köprü veya akım jeneratörlü bir ohmmetre ile ölçün. Bir dizi ölçümden sonra şunları belirleyebilirsiniz:

Mıknatıslanma endüktansı - Sargı direnci - Kaçak endüktans - Kısa devre ve açık devrede rezonansın frekans ve kalite faktörü - Sargı kapasitansı (tur başına 3 pF'ye kadar).

Mevcut kontrol hakkında

Doğru şekilde uygulanan çevrim akımı sınırlaması, yok edilemez bir voltaj kaynağı oluşturmanıza olanak tanır. Bunu yapmak için akım sensörünün hızlı olması (birkaç nanosaniye gecikmeli) ve doğrudan kontrolör IC'nin kontrol girişine yüklenmesi gerekir.

Parazitik patlamalara karşı korumanın yanlış tetiklenmesi RC alçak geçiş filtresi tarafından bastırılır. Aşırı filtrelemenin gerçek aşırı akımı kaçırmaması için hız-gürültü bağışıklığı uzlaşmasına karar vermeniz gereken yer burasıdır.

Darbenin ön kenarındaki korumayı devre dışı bırakan kontrolörler de her derde deva değildir. Korumanın kör olduğu 100 ns'lik gecikme (veya daha fazlası) aynı zamanda yükü de öldürebilir. Bu nedenle, transistörün anahtarlama hızının zorla sınırlandırılması tavsiye edilebilir (bu aynı zamanda hem akım sensörüne hem de uzaya yönelik girişim ve radyasyon seviyesini de azaltır).

Akım koruması nasıl test edilir?

Doğrultucu ve çıkış filtresinden sonra PN çıkışını kısa devre yapın. Ne yazık ki redresörün kendisinde kısa devre olması durumunda hiçbir akım koruması transistörlerinize yardımcı olmayacaktır.

Probu akım sensörüne bağlayın. Kontrol cihazı bir taşıyıcı oluşturmaya başlayana kadar besleme voltajını kademeli olarak artırın. Osiloskopta dar tepe noktaları görmelisiniz - koruma devresi açık transistörleri hızla kapatmalıdır. Darbe genliği koruma eşiğine uygun olmalıdır. Besleme voltajını maksimuma yükseltin. Darbelerin süresi daraltılmalıdır. Genlik artabilir (akım geri beslemesinin yayılmasındaki gecikmeler nedeniyle), ancak önemli ölçüde artmaz. Giriş voltajıyla orantılı olarak büyürse durun, işletim sisteminiz çok yavaştır.

Daha sonra - bu çok önemlidir - ölçüm döngüsü minimum ve maksimum hava sıcaklıklarında tekrarlanmalıdır.

Bu önemlidir: Akım transformatörünün sarıldığı ferritin parametreleri sıcaklıkla o kadar fazla dalgalanabilir ki, pek fazla görünmeyebilir.

snubbers hakkında

Snubber (söndürücü - damper) - Sargıya paralel RC devresi - HF zilini şöntlemek için. Zil sesinin bastırılması gerekir, aksi takdirde arızalar, aşırı girişim ve dönüştürücünün dengesizliği mümkündür. Tipik olarak, çınlama frekansı taşıyıcıyı yaklaşık iki kat veya daha fazla aşarsa, asi sarımları susturmak için bir RC şöntü yeterlidir. Değilse, o zaman geçici çözümler aramamız gerekir, çünkü o zaman taşıyıcının ve ona en yakın harmoniklerin önemli bir kısmı şönt geçiş bandına düşecektir.

Birinci. Parazitik salınımların sıklığını belirleyin. Başlangıç ​​olarak devreyi düşük yük akımında çalıştırın. Osiloskop probu devrede değişiklik yapmamak için minimum bir içsel kapasitansa sahip olmalıdır. Değilse, elektrik kontağı kurmadan probu zil devresine taşımayı deneyin. Lütfen zil frekansının birincil devrenin voltajına göre değiştiğini unutmayın.

Saniye. Salınımların frekans ve kalite faktörü için eşdeğer RLC devresini hesaplayın. Birincil tarafta kaçak endüktans bilinmektedir (bilinmelidir!). İkincil tarafta diyotların kapasitansları bilinmektedir.

Karakteristik empedans Z = 2 * Pi * f * L (bilinen L için), bilinen C için Z = 1 / (2 * Pi * f * C)

Üçüncü. Başlangıç ​​olarak sadece R-şantı, R=Z'yi deneyelim. Şanttaki ısı kayıplarını hesaplayalım. Uygunsuz derecede yükseklerse, bağlantıyı C = 1 / (Pi * f * R) kapasitesiyle tamamlarız. Kapasitansın arttırılması işe yaramaz; kayıplar artar, çınlamanın bastırılması iyileşmez (HF kapasitansı tamamen iletkendir).

Dördüncü. Kayıp gücünü R ile yeniden hesaplayalım: P = 2* C * V * Fkurumama, çınlama sırasında ısı açığa çıkmadan yalnızca taşıyıcının kaybıdır. Gerçek bir devrede kontrol edelim. İlk yaklaşım - kural olarak - çoğu durum için hemen uygundur.

Denetleyici yongaları hakkında

Bileşenlerin IC yakınına yerleştirilmesi ve yönlendirilmesi kritik öneme sahiptir! Bu her veri sayfasında tekrarlanır, ancak tekrarlamaktan zarar gelmez.

Her şeyden önce jeneratörün frekans ayarlama kapasitesi. IP'nin en altına yerleştirin. Beş milimetre değil ama ne kadar yakınsa o kadar iyi. Aksi takdirde, açıklanamayan olaylar mümkündür - örneğin, 100 kHz için tasarlanmış bir devre megahertz'de üretilecek, Yauza'dan bir deniz kızı çıkacak, vb. Üstelik prototipte görünmeyebilir ama üretim panosunda tüm ihtişamıyla görünecek.

İkinci olarak, güç devrelerindeki kapasitanslar da entegrenin bacaklarına mümkün olduğunca yakın lehimlenmelidir.

Jeneratör testeresinin çıkışı (dışarıdan erişilebilen) yüklenmeyi sevmiyor (benim gibi). Bu nedenle, bu çıkıştan bir sinyal seçerken dikkatli olun; 100 kOhm'luk bir yük bile testerenin şeklini değiştirebilir. Testereyi jeneratörün ana devresine bağlamadan paralel olarak üretmek en iyisidir.

IC 3842, 3843, darbeler arasında dönemin %5 ila %30'u arasında bir duraklama ayarlamanıza olanak tanır. 3844, 3845 - %70'e kadar. Duraklatmayı uzatmanız gerekiyorsa, R, C'nin zamanlamasını değiştirerek bu kısıtlamaları aşabilirsiniz. Daha sonra RTCT pininden pozitif güç ucuna başka bir direnç ekleyin - bu, şarjı hızlandıracak ve deşarjı yavaşlatarak, şarjı uzatacaktır. kullanılabilir duraklama süresi.

IC UC3825 - minimum duraklama süresi (mutlak, milisaniye cinsinden) Ct kapasitansı tarafından katı bir şekilde ayarlanır, belgelere bakın. Ancak yukarıda açıklandığı gibi Ct'ye bir direnç bağlayarak da yapmak mümkündür. Sadece bu süre, besleme voltajıyla her zaman yüzecek.

IC çıkış sürücüleri, izolasyon transformatörleri gibi endüktif yükleri sevmez, bu da kapıda sinyal sıçramasına neden olur. Üstelik laboratuvarda kendini göstermezse, gerçek hayatta kesinlikle en uygunsuz anda ortaya çıkacaktır. Sonuçta, transformatörün parametreleri yüzer... Bu nedenle, kapının diyotlarla ve dönüştürücünün primerine paralel olarak bir dirençle korunması önerilir.

Birinci nesil kontrolörler, özellikle eski olanlar, hem referans voltajları açısından (bununla yaşayabilirsiniz) hem de zamanlama parametreleri açısından, tetikleyicilerin yanlış sırasına ve taşıyıcı frekansının aşırı sapmasına kadar (bağlı olarak) son derece dengesiz olabilir. referans seviyelerinin kararlılığı). İsterseniz, yakın zamanda piyasaya sürülen bir IP'yi veya "gelişmiş" seçenekleri belirten son ekleri olan bir IP kullanın. Onlar. 594 TL, 494 TL değil, vb.

Örneğin, Bryansk IC KR1156EU2'nin (analog 3825) belgelenmemiş bir özelliği - 12V güç kaynağı, doğru kablolama, ILIM girişinde engelleyici seviye, çıkış 14 düşük seviyede (normal) ve kısa, yaklaşık 11 ns tepe noktaları çıkış 100'de görünür - 9V'a kadar taşıyıcı genliğinin "alttan kesilmiş" cepheleri. Bir yerlerde tetikleyici olması gerektiği gibi çalışmıyor. Ancak bu artıklar, deklanşörü açmak ve (ya eğer) devreyi öldürmek için yeterlidir.

İşletim sistemi döngüsü kesme frekansı hakkında

PN kazancının kapalı bir geri besleme döngüsüyle ölçülmesi hakkında - bunu bir sonraki bölümde açıklandığı gibi bir spektrum analizörü kullanarak ölçmek en iyisidir (bir jeneratör yeterli değildir).

Gerilim ile kontrol edildiğinde ileri ve geri dönüş PN'leri için kesme frekansı, karmaşık düzlemin sağ yarısında transfer fonksiyonunun sıfır frekansının dörtte birinden fazla olmamalıdır. Bu koşulun yerine getirilmesi çıkışın güvenilir bir şekilde dengelenmesine izin vermiyorsa, çıkış filtresinin yeniden yapılması gerekir.

Tüm PN'ler için kesme frekansı taşıyıcı frekansının 1/8'ini geçmemelidir.

Kesme frekansındaki artış, PN'deki kaçınılmaz gürültü, çınlama ve diğer parazit olguları nedeniyle yaklaşık 15 kHz seviyesinde sınırlıdır. Herhangi bir nedenle bunu anlamanız gerekiyorsa, devrenin komplikasyonu kaçınılmazdır - işletim sistemi döngüsüne harici, yüksek hızlı bir hata amplifikatörü eklemek.

En önemli şey, işletim sistemi kesme frekansının başlı başına bir amaç olmamasıdır. Önemli olan yükün gerektirdiği frekans aralığının üzerindeki çıkış empedansı, giriş voltajı kararsızlığının bastırılması ve giriş gürültüsünün bastırılmasıdır.

İşletim sistemi döngü ölçümü

Cihazı çalıştırmadan önce işletim sistemi döngüsünün davranışını ölçtüğünüzden emin olun.

Aşağıda tartışılan cihaz, işletim sisteminin açık devresine (1-2. noktalar) bir voltaj kaynağı (tarama jeneratörü) sağlar. Daha sonra devrenin herhangi iki noktasındaki sinyal spektrumları kaydedilir ve bu spektrumların oranının frekans tepkisi görüntülenir. Çıkış spektrumunun giriş spektrumuna oranı transfer karakteristiğidir (genlik olarak). Sekonder sargıda transformatör çıkışı ve voltaj stabilizasyonu olan bir jeneratör ve bir osiloskop kullanarak cihazı verimli bir şekilde çoğaltabilirsiniz.

Optokuplör izolasyonlu AR102V - PN spektrum analizörü kullanılarak döngü parametrelerinin ölçülmesi

Kanal A ve B probları için bağlantı noktaları çeşitli transfer fonksiyonlarını ölçmenize olanak tanır