СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
В современных силовых импульсных трансформаторах бытовой аппаратуры используют исключительно ферритовые магни-топроводы. Сведения о наиболее распространенных материалах, предназначенных для работы в сильных переменных магнитных полях, приведены в табл. П8 приложения.
Наиболее перспективным является феррит марки 2500 НМС-2, который применяется для ИИЭ повышенной мощности (200 — 500 Вт). Для ИИЭ меньшей мощности целесообразно применять ферриты более дешевых и менее дефицитных марок. Хорошими свойствами обладает материал 2500 НМС-1, лишь немного уступающий 2500 НМС-2. Характерное отличие этих ферритов от остальных, приведенных в табл. П8, — отрицательный температурный коэффициент удельных потерь, что является важным фактором повышения КПД трансформатора, температура перегрева которого в мощных ИИЭ может достигать 40 — 50° С.
Для ИИЭ бытовой РЭА предпочтительными являются Ш-об-разные магнитопроводы, поскольку трансформаторы в этом случае наиболее технологичны в изготовлении. В табл. П9 приложения приведены размеры Ш-образных магнитопроводов, выпускаемых промышленностью, с указанием ориентировочных габаритных мощностей.
Выбор магнитопровода трансформаторов производят на основе известного [1,7] соотношения с учетом особенностей преобразователей ИИЭ QcQo = Pra6*10-1/2fBJkM, где Qc — площадь сечения магнитопровода, см2; Q0 — площадь окна для размещения обмоток, см2; f — частота работы преобразователя кГц, В — рабочая магнитная индукция, Т; J — плотность тока, А1/мм2; км — коэффициент заполнения окна медью. Габаритная мощность Ргаб (в ваттах) ориентировочно равна сумме мощности в нагрузке РВых и потерь, возникающих в самом трансформаторе, дросселях, выпрямительных диодах и фильтрах, а также в помехоподавляющих цепочках, подключенных к обмоткам. Потери в силовых транзисторах, схеме управления, выпрямительной секции ИИЭ не учитываются при вычислении Ргаб. В качестве первого приближения для оценки потерь, входящих в Ргаб, можно принять следующие эмпирические значения, характерные для преобразователей, работающих на частотах 20 — 40 кГц:
Магнитопровод трансформатора..... . . 0.05 РВЫХ
Обмотки трансформатора....... . . 0,03 Рвых
Накопительный дроссель для схемы с «прямым» вкчючени-
ем выпрямителей........ . 0,05 Rвых
Выпрямительные диоды и выходные фильтры . . . 0,12 РВых
Значение рабочей индукции выбирается в пределах (0,5 — 0,8) Вт, где Вт — индукция насыщения, чтобы избежать возмож ности насыщения магнитопровода. Для однотактных преобразователей следует выбирать меньшее значение рабочей индукции. Плотности тока выбирают в зависимости от соотношения f/Ргаб [7]. При f/Ргаб, равном 2, 10, 20, 60, 100 и 200 Гц/Вт, J соответственно берут 3,5; 4,5; 5; 5,5; 6 и 6,4 А/мм2.
Коэффициент заполнения окна медью обычно невелик: kм = 0,3 — 0,35. Это объясняется необходимостью вводить надежную межслойную изоляцию, разделяющую первичную и вторичную обмотки, которая должна выдержать напряжение до 2 кВ.
Пример. Рассчитать трансформатор ИИЭ по схеме рис. 9,а для стереофонического усилителя на выходную мощность 2X20 Вт. Для такого усилителя выходная мощность ИИЭ должна быть в два раза выше удвоенной электрической мощности одного канала плюс мощность, потребляемая предварительным усилителем — корректором частотной характеристики. Принимая последнюю равной 5 Вт, находим -РВЫх = 85 Вт, а РГаб = 85(1-г-0,06-|-0,03-т-+0,05+0,12) = 106 Вт. Принимая f = 30 кГц, Б = 0,2 Т, J = 6 А/мм2, kм = 0,35, находим Q0QC=10- 10-Y2-30-0,2-6-0,35=0,42 см4.
Обращаясь к табл. П9, выбираем магнитопровод Ш 7X7 из феррита 3000 НМС, имеющий Q0Qc = 0,56 см4. После выбора типа магнитопровод а по приближенным исходным данным целесообразно проверить значение kм:
где di, wi — диаметр и число витков соответствующих обмоток трансформатора. Рассчитанное значение kм должно быть меньше того, которое использовано при выборе магнитопровода. Для маг-нитопроводов, применяемых в однотактных преобразователях с
«обратным» включением выпрямителей, а также в накопительных дросселях преобразователей с «прямым» включением выпрямителей, необходимо рассчитать воздушный зазор Аl (в сантиметрах), предотвращающий насыщение:
Значение L выбирают с использованием формул (3) или (7),
В — в пределах (0,5 — 0,8) Вт. Например, если L = 4 мГн и используется магнитопровод ШК13х13 из феррита 2500 НМС2, имеющий Qc=l,32 см2, Б = 0,8ВТО = 0,24 Т, а максимальный ток, протекающий через первичную обмотку, равен 3 А, то Аl = 4зх-4-32Х Х10-4/1,32* (0,24) 2 = 0,6 мм. Число витков первичной обмотки трансформатора на магнитопроводе с зазором рассчитывается по формуле:
где lм = 60 мм — средняя длина силовой линии, мм; м6 — = 1,38*10-6 Гн/м — абсолютная магнитная проницаемость воздуха; м= 1700 — для материала 2500 НМС2. Тогда
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
