Как проверить импульсный трансформатор блока питания

Обновлено: 21.11.2024

Импульсный трансформатор является одним из наиболее широко используемых трансформаторов в различных отраслях промышленности. Как правило, вакуумные устройства в основном работают при высоком импульсном напряжении, которое генерируется мощными импульсными трансформаторами. Эти трансформаторы имеют компактную структуру и выдающуюся повторяемость. В большинстве приложений ожидается широкая ширина импульса, короткое время нарастания и передача огромной энергоэффективности.

Эти трансформаторы в основном предназначены для выдерживания высоких нагрузок при распределении электроэнергии. Они способны передавать огромную мощность по сравнению с обычным передатчиком аналогичного размера и могут работать на высоких частотах. Есть много причин, по которым в различных промышленных областях в основном рассматриваются именно эти трансформаторы. В этой статье обсуждается обзор импульсного трансформатора и его работы.

Что такое импульсный преобразователь?

Импульсный трансформатор — это тип трансформатора, который разработан и оптимизирован для передачи импульсов напряжения между двумя его обмотками, а также на подключенную нагрузку. Эти типы трансформаторов используются для передачи сигналов в цепях управления с меньшей мощностью и основных компонентов в мощных SMPS. Схема импульсного трансформатора показана ниже.

Импульсный преобразователь

Амплитуда импульса напряжения может быть изменена
Полярность импульса можно изменить
Различные каскады импульсного усилителя могут быть соединены.
Используется как изолирующий трансформатор

Дизайн импульсного трансформатора

Конструкция импульсного трансформатора в основном зависит от различных параметров, таких как индуктивность, номинальная мощность, импеданс, уровень напряжения от низкого до высокого, размер, рабочая частота, частотная характеристика, емкость обмотки, упаковка и т. д.

Конструкторы трансформаторов пытаются уменьшить паразитные элементы, такие как емкость обмотки, индуктивность рассеяния, за счет конфигурации обмотки, которая оптимизирует связь между обмотками трансформатора. Такие производители, как Butler Winding, могут изготавливать этот трансформатор различных размеров и форм, включая различные конструкции стандартного типа.

Импульсные трансформаторы имеют небольшой размер и содержат меньше витков. Таким образом, индуктивность рассеяния обмоток наименьшая, а межобмоточная емкость этих трансформаторов меньше

Индуктивность намагничивания импульсного трансформатора высока, потому что сердечники изготовлены из ферритов, в противном случае намотаны полосы из сплавов с высокой проницаемостью. Эти типы трансформаторов включают изоляцию с высоким напряжением между двумя обмотками и по направлению к земле. Обычно эти преобразователи обрабатывают импульсный сигнал, иначе тренируют импульс.

Производительность импульсных трансформаторов в основном определяется их влиянием на контур импульсного входного напряжения или тока. Небольшие импульсные трансформаторы в основном используются в генераторах импульсов, компьютерах и т. д. Большие импульсные трансформаторы в основном используются в радиолокационных системах для обеспечения мощности от 50 до 100 МВт при напряжении от 200 до 300 кВ за несколько микросекунд.

Типы импульсных трансформаторов

Импульсные трансформаторы делятся на два типа: силовые импульсные трансформаторы и сигнальные импульсные трансформаторы. Силовые импульсные трансформаторы используются для изменения напряжения уровня мощности из одного диапазона в другой. Эти типы трансформаторов доступны в 1-фазном или 3-фазном первичном исполнении или в модификации в зависимости от подключенной обмотки.

Преобразователи сигналов используют электромагнитную индукцию для передачи данных от одной цепи к другой. Таким образом, они чаще всего используются для увеличения или уменьшения напряжения с одной стороны силового трансформатора на другую сторону. При использовании этих трансформаторов соотношение числа витков обмоток будет определять изменение напряжения.

Строительство/Работа

Основной функцией импульсного трансформатора является подача сигнала для полупроводникового устройства, а также электрическая изоляция. Ниже показан импульсный трансформатор тороидальной формы, который включает в себя две обмотки, такие как первичная и вторичная. Конструкция импульсного трансформатора показана ниже.

Каждая обмотка включает эквивалентные витки, поэтому любая обмотка может работать как первичная или вторичная обмотка.
Сигнал, подаваемый на выпрямитель с кремниевым управлением, может подаваться через соотношение 1:1 или 1:1:1 трансформатора.
Непрерывный сигнал на SCR может быть обеспечен 3-обмоточным трансформатором.
Сигнал затвора цепи зажигания через импульсный трансформатор можно представить на второй диаграмме.
Функция последовательного резистора заключается в ограничении тока удержания выпрямителя.
Здесь диод D используется, чтобы избежать реверсирования тока затвора, а импульсный трансформатор 1:1:1 можно использовать для непрерывной генерации импульсов на SCR.
Импульсный трансформатор с 3 обмотками показан выше. Проектирование этого трансформатора может быть выполнено с высокой эффективностью. Индуктивность первичной обмотки должна быть высокой, чтобы уменьшить ток намагничивания. Постоянный ток, подаваемый через первичную обмотку трансформатора, может предотвратить насыщение сердечника.
Обмотка трансформатора может быть защищена изоляцией между двумя обмотками. Таким образом, между двумя обмотками должна быть необходима плотная связь. Блуждающий сигнал дает полосу по всей межкаскадной емкости на высокой частоте.
На выходной сигнал влияет частота. Форма и частота выходных сигналов и входной сигнал одинаковы для высокой частоты сигнала. Таким образом, выход прямо пропорционален включению входа на низкой частоте сигнала.

Технические характеристики

Технические характеристики импульсного трансформатора в основном включают различные параметры, связанные с реакцией o/p. Эти параметры будут определять допустимые пределы искажения импульса.

Амплитуда импульса

Амплитуда импульса – это максимальное пиковое значение сигнала, не считая бесполезных пиков.

Время нарастания (Tr)

Время нарастания — это время, в течение которого выходной сигнал усиливается с 10 % до 90 % пиковой амплитуды импульса при первичной попытке. В некоторых случаях его можно описать как время реакции выходного сигнала на увеличение от нуля до амплитуды импульса в начальный момент времени.

Перестрелка

Выходной сигнал, превышающий пиковую амплитуду, называется перерегулированием.

Длительность импульса

Интервал времени между первым и последним моментами, когда мгновенная амплитуда достигает 50 % пиковой амплитуды, называется шириной импульса или длительностью импульса

Провисание

Наклон – это смещение амплитуды импульса на всем протяжении отклика уровня, также называемое наклоном.

Время падения (Tf)

Время спада можно определить как время, затрачиваемое выходным сигналом на уменьшение пиковой амплитуды с 90 % до 10 % на всем протяжении отклика заднего фронта. Его также называют временем затухания.

Замах

Часть заднего фронта, расширяющаяся ниже уровня нулевой амплитуды, называется обратным замахом.

Использование/применение импульсного трансформатора

Применения импульсных трансформаторов включают следующее.

Схемы генерации импульсов
Приложения аналогового переключения
Повторная проверка
Силовая электроника
Схемы обработки данных
Переключение транзисторов
Схемы микроволновых ламп
Схема управления для цепей управления стрельбой
Радиолокационные системы
Импульсный трансформатор линии передачи в основном используется для быстрой передачи импульсного сигнала, а также для передачи цифрового сигнала.

Преимущества и недостатки

Преимущества импульсного трансформатора заключаются в следующем.

Маленький размер
Высокое напряжение изоляции
Недорого
Внешний источник питания не требуется
Он работает на высокой частоте.
Он способен передавать высокую энергию
Включает больше обмоток
Избегает блуждающих течений
Он обеспечивает изоляцию и контроль.

К недостаткам импульсного трансформатора можно отнести следующее.

На низких частотах оба выходных сигнала отличаются друг от друга.
Постоянный ток подается через первичную обмотку, чтобы уменьшить насыщение сердечника.
Этот тип трансформатора насыщает на меньшем количестве частот. Таким образом, его можно использовать только для максимальных частот.
Сигнал нечеткий из-за магнитной связи

Итак, это все, что касается обзора импульсного трансформатора и его работы. Этот трансформатор в основном оптимизирован для передачи электрического импульса или импульса напряжения или тока. Этот трансформатор соединяет сигнал с первичной обмотки на вторичную для защиты контура. Таким образом, производительность импульсного трансформатора можно оценить, измерив влияние трансформатора на контур внешнего сигнала. Таким образом, его коэффициент полезного действия в основном зависит от схемы выходного сигнала. Вот вопрос к вам, каковы принципы работы импульсного трансформатора?

Импульсные трансформаторы представляют собой разнообразное семейство трансформаторов, предназначенных для передачи цифрового управляющего сигнала от цепи управления к нагрузке.
Они обеспечивают гальваническую развязку цепи, позволяя быстро передавать управляющие сигналы без искажения сигнала. форма.
Входной и выходной сигнал обычно представляет собой прямоугольную волну в несколько вольт с частотой выше 100 кГц, а не синусоидальную волну, как у обычных трансформаторов

Импульсные трансформаторы имеют малое количество обмоток (чтобы свести к минимуму утечку потока) и малую межобмоточную емкость (чтобы гарантировать максимально чистое сохранение профиля сигнала на вторичной обмотке).
Как они работают с высокочастотными сигналами материал сердечника должен выдерживать многократное и быстрое намагничивание и размагничивание.
Соотношение витков обычно составляет 1: 1, поскольку их основной целью является не увеличение или преобразование напряжения, а его поддержание. через изолирующий барьер.

Хорошим примером импульсного трансформатора является серия устройств Murata 786.

Серия Murata 786 доступна с различными схемами обмотки, с центральными ответвлениями на обмотках или без них. Для целей этого примера мы сосредоточимся на 78601/1C, который имеет 1 первичный и 1 вторичный

Схема изготовления 78601/1C

Предлагаемое тестирование для Pulse и Signal

Pulse — схема редактора AT

Приведенная выше схема может быть легко преобразована в программу AT Test с помощью программного обеспечения AT EDITOR.
Простая схема показана здесь

Схема редактора AT

Импульс – Фиксация АТ

Импульсные трансформаторы серии 786 могут быть легко подключены с помощью штифта Кельвина.
Поскольку сопротивление обмотки низкое, (

Пульс — Программа тестирования АТ

Сначала проверяется сопротивление двух катушек, чтобы оно было ниже указанного максимума в 0,6 Ом на каждой обмотке.
Затем проверяется индуктивность для проверки работы сердечника.
Пределы здесь указывают минимум индуктивность, а не номинальное значение и допуск, поэтому выполняется только проверка более 2 мГн (хотя AT в любом случае запишет фактическое измеренное значение)

Коэффициент оборотов проверяется рядом с соотношением 1:1 в пределах +/- 1%.
Если известно фактическое число оборотов, рекомендуется использовать его как номинальное с +/- 0,5 оборота в качестве допуска.

Затем проверяются межобмоточная емкость и индуктивность рассеяния, опять же в соответствии с опубликованными данными.
Поскольку оба эти параметра в значительной степени определяются конструкцией, некоторые пользователи могут предпочесть проводить эти тесты в качестве периодических контрольных тестов для экономии время тестирования при сохранении качества аудита.

Разработчики импульсных трансформаторов обычно стремятся свести к минимуму падение напряжения, время нарастания и искажение импульса. Спад — это спад выходного импульсного напряжения в течение одного импульса. Это вызвано увеличением тока намагничивания во время импульса.

Чтобы понять, как происходит падение напряжения и искажение импульса, важно понять влияние тока намагничивания (возбуждения или холостого хода), влияние тока нагрузки, а также влияние индуктивности рассеяния и емкости обмотки. Разработчик также должен избегать насыщения сердечника и, следовательно, должен понимать произведение напряжения на время.

Магнитный поток в типичном сердечнике трансформатора переменного тока колеблется между положительными и отрицательными значениями. Магнитного потока в типичном импульсном трансформаторе нет. Типичный импульсный трансформатор работает в униполярном режиме (плотность потока может совпадать, но не пересекать ноль).

Фиксированный постоянный ток можно использовать для создания смещающего постоянного магнитного поля в сердечнике трансформатора, тем самым заставляя поле пересекать нулевую линию. Импульсные трансформаторы обычно (не всегда) работают на высокой частоте, что требует использования сердечников с малыми потерями (обычно ферритовых).

На рис. 1А показана электрическая схема импульсного трансформатора. На рис. 1В показана эквивалентная высокочастотная схема трансформатора, применимая к импульсным трансформаторам. В схеме паразитные элементы, индуктивность рассеяния и емкость обмотки рассматриваются как сосредоточенные элементы схемы, но на самом деле они являются распределенными элементами. Импульсные трансформаторы можно разделить на два основных типа: силовые и сигнальные.

Примером применения силового импульсного трансформатора может быть точное управление нагревательным элементом от фиксированного источника постоянного напряжения. Напряжение может повышаться или понижаться в зависимости от коэффициента трансформации импульсного трансформатора. Питание импульсного трансформатора включается и выключается с помощью выключателя (или коммутационного устройства) с рабочей частотой и длительностью импульса, которые обеспечивают необходимое количество мощности. Следовательно, температура также контролируется. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между входом и выходом.Трансформаторы, используемые в источниках питания с прямым преобразователем, в основном представляют собой импульсные трансформаторы силового типа. Существуют конструкции мощных импульсных трансформаторов, мощность которых превышает 500 киловатт.

Конструкция импульсного трансформатора сигнального типа фокусируется на подаче сигнала на выходе. Трансформатор выдает импульсный сигнал или серию импульсов. Коэффициент трансформации импульсного трансформатора может использоваться для регулировки амплитуды сигнала и обеспечения согласования импеданса между источником и нагрузкой. Импульсные трансформаторы часто используются при передаче цифровых данных и в схемах управления затвором транзисторов, полевых транзисторов, SCR и т. д. В последнем случае импульсные трансформаторы могут называться трансформаторами затвора или трансформаторами управления затвором. Импульсные трансформаторы сигнального типа работают с относительно низкими уровнями мощности. Для цифровой передачи данных трансформаторы предназначены для минимизации искажения сигнала. Трансформаторы могут работать с постоянным током смещения. Многие импульсные трансформаторы сигнального типа также относятся к категории широкополосных трансформаторов. Импульсные трансформаторы сигнального типа часто используются в системах связи и цифровых сетях.

Конструкции импульсных трансформаторов сильно различаются по номинальной мощности, индуктивности, уровню напряжения (от низкого до высокого), рабочей частоте, размеру, импедансу, полосе пропускания (частотной характеристике), корпусу, емкости обмотки и другим параметрам. Разработчики пытаются свести к минимуму паразитные элементы, такие как индуктивность рассеяния и емкость обмоток, используя конфигурации обмоток, которые оптимизируют связь между обмотками.

Gowanda разрабатывает и производит импульсные трансформаторы из самых разных материалов и размеров. Сюда входят различные стандартные типы конструкций «сердечник с катушкой» (E, EP, EFD, PQ, POT, U и другие), тороиды и некоторые нестандартные конструкции. Наши верхние пределы составляют 40 фунтов веса и 2 киловатта мощности. Наши возможности включают обмотки из фольги, обмотки из литцендрата и идеальное наслоение. Для тороидов список включает секторную обмотку, прогрессивную обмотку, накопительную обмотку и прогрессивную накопительную обмотку. У Gowanda есть множество намоточных машин, в том числе программируемые автоматические машины и машина для намотки тороидальных лент. Gowanda имеет вакуумные камеры для вакуумной пропитки, а также может инкапсулировать. Для обеспечения качества Gowanda использует программируемые автоматизированные испытательные машины. Большая часть нашей продукции на 100 % тестируется на этих машинах.

Читайте также: