Понять принцип импульсного трансформатора

[Солнцеворот]

Помогите понять принцип работы импульсных блоков питания.
Вопросы:

1. Чем больше мощность ИИП, тем больше размеры магнитопровода, это очевидно, но можно ли построить слабый ИИП на здоровом магнитопроводе? Смысла в этом нет, но все-таки, есть ограничение сверху: нужно передавать бОльшую мощность, бери магнитопровод побольше, нужно мало мощности, обязательно брать магнитопровод поменьше?

2. Какой общий принцип выбора количества витков? Нашел ответ
Закон Фарадея: говорит что напряжение на обмотке пропорционально количеству витков.

3. Схема китайского зарядного от мобилы. Что делает дополнительная "первичная" обмотка? У меня есть подозрение, что вот для чего: когда магнитопровод трансформатора намагничивается до отказа, падение напряжения на нем снижается на много вольт, в результате чего ток через транзистор VT1 значительно увеличивается и может его спалить. Я думаю, что эта обмотка предназначена для того, чтобы отследить момент насыщения и закрыть транзистор.

4. Какова скважность импульсов, подаваемых на первичную обмотку? Или это непостоянная величина?

5. Когда какой трансформатор лучше применять: прямоходовый, обратноходовый, и, вроде есть еще двунаправленный(?) ?


Буду очень благодарен, если проясните эти детали. Я не смог найти в интернете нормальной статьи по ИИП для в меру образованных людей: или суперзаумные рецепты, в которых трехэтажные формулы и графики, которых, похоже, даже автор не понимает, или "для дурачков": намотайте 10 витков, потом еще 30 и еще 12, должно работать.

[КРАМ]

Преобразователи (а не трансформаторы) делятся на однотактные и двухтактные.
Однотактные в свою очередь бывают обратноходовые и прямоходовые.
Обратноходовые преобразователи используют первичную обмотку трансформатора как ДРОССЕЛЬ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ при прямом ходе и сбрасывают энергию дросселя в нагрузку при ОБРАТНОМ ХОДЕ. Отсюда и название. Поэтому фазировка вторичной обмотки обратноходовых преобразователей всегда встречна по отношению к первичной (если точка у коллектора, то точка у диода, а диод включен к трансформатору анодом).
Таким образом, расчет трансформатора должен производится, исходя из НЕНАСЫЩЕНИЯ сердечника в точке переключения с прямого на обратный ход.
Поэтому применяют ферриты с зазорами или материалы с распределенным зазором.
На схеме представлен типичный обратноходовой преобразователь в виде блокинг-генератора с обратной связью по напряжению, которая запирает транзистор при достижении напряжения на электролите обратной связи большем, чем напряжение пробоя стабилитрона.
По сути это так называемый ОФФ-СВИТЧЕР. Скважность неизменна, а регулировка происходит выключением генерации (пропуском циклов). Стандартное решение для маломощных преобразователей. Для более мощных обратноходовиков (флайбэков) применяют ШИМ регулирование.
Дополнительная обмотка выполняет две функции: обеспечивает ПОС для возникновения генерации и регулирует выходное напряжение уже как импульсная ООС.

[Солнцеворот]

Таким образом, расчет трансформатора должен производится, исходя из НЕНАСЫЩЕНИЯ сердечника в точке переключения с прямого на обратный ход.
Поэтому применяют ферриты с зазорами или материалы с распределенным зазором.

Это справедливо для всех типов преобразователей или только для обратноходовых?
Я не улавливаю причино-следственную связь, зазор как-то помогает избежать насыщения сердечника?

Чем отличаются прямоходовые от обратноходовых? В смысле, какие преимущества у одних и других? На первый взгляд не вижу никакой разницы.

Двухтактные, надо понимать, это прямоходовые и обратноходовые в одном флаконе?

Схему, кажется, понял. Включаем в сеть, начинает заряжаться С4, зарядившись, открывается транзистор (кстати, зачем ему 1 Ом в эмиттере?), через первичку начинает течь ток, начался импульс. Во вспомогательной обмотке возникает разность потенциалов: плюсик внизу, минус вверху. Благодаря чему начинает заряжаться С3. В какой-то момент напряжение на стабилитроне превышает допустимое и он открывается, сжирая ток, который предназначался для базы транзистора, транз закрывается. Тысяча чертей! Как это можно рассчитать было?!

Что должно произойти, чтобы выгорел транзистор?

[Николай_С]

Немного дополню рассказ КРАМа.
Зазор в магнитопроводе используется тогда, когда на трансформатор подается постоянная составляющая сигнала, уменьшая постоянную намагниченность. У меня есть институтские лекции на эту тему и расчёт зазора. Но там всё очень сложно....
По сути, зазор увеличивает насыщение магнитопровода при наличие в сигнале постоянной составляющей (это свойственно почти всем аналогичным схемам).

[Солнцеворот]

Немного дополню рассказ КРАМа.
По сути, зазор увеличивает насыщение магнитопровода при наличие в сигнале постоянной составляющей (это свойственно почти всем аналогичным схемам).

Но откуда здесь постоянная составляющая? Я под постоянной составляющей понимаю постоянный ток, который протекает через обмотку тогда, когда транзистор закрыт.

[КРАМ]

Это справедливо для всех типов преобразователей или только для обратноходовых?
Я не улавливаю причино-следственную связь, зазор как-то помогает избежать насыщения сердечника?

Чем отличаются прямоходовые от обратноходовых? В смысле, какие преимущества у одних и других? На первый взгляд не вижу никакой разницы.

Двухтактные, надо понимать, это прямоходовые и обратноходовые в одном флаконе?

Схему, кажется, понял. Включаем в сеть, начинает заряжаться С4, зарядившись, открывается транзистор (кстати, зачем ему 1 Ом в эмиттере?), через первичку начинает течь ток, начался импульс. Во вспомогательной обмотке возникает разность потенциалов: плюсик внизу, минус вверху. Благодаря чему начинает заряжаться С3. В какой-то момент напряжение на стабилитроне превышает допустимое и он открывается, сжирая ток, который предназначался для базы транзистора, транз закрывается. Тысяча чертей! Как это можно рассчитать было?!

Что должно произойти, чтобы выгорел транзистор?

1. Я Вам объяснял работу обратноходового преобразователя, потому что именно он представлен на Вашей схеме.
2. Прямоходовые преобразователи передают энергию на прямом ходе, но возникает задача устранения подмагничивания сердечника специальной демпфирующей цепью. Внешне он мало отличается от обратноходового, разве только фазировкой вторичной обмотки и наличием разного вида демпферов обратного хода. Применяется для небольшоого диапазона мощностей между обратноходовыми и двухтактными.
3. Зазор в сердечнике позволяет увеличить индукцию насыщения сердечника, но уменьшает его эффективную магнитную проницаемость. Как я уже писАл, есть сердечники с распределенным зазором. Работа флайбеков без зазора невозможна.
4. Двухтактные работают без подмагничивания, поэтому зазор не требуется.
5. Схему Вы НЕ поняли. Конденсатор С3 заряжается ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ напряжением и ЗАПИРАЕТ транзистор, как только напряжение на нем пробъет стабилитрон. При этом генерация прекращается.Таким образом гарантируется передача энергии во вторичную цепь из условий стабильного выходного напряжения.
6. Транзистор может сгореть по разным причинам. Например при выходе из строя сердечника от перегрева, при этом его магнитные свойства теряются и транзистор оказывается включенным в сеть с нагрузкой близкой к нулю ом....

[КРАМ]

Но откуда здесь постоянная составляющая? Я под постоянной составляющей понимаю постоянный ток, который протекает через обмотку тогда, когда транзистор закрыт.

Не важно что ВЫ понимаете под постоянной составляющей, важно, что среднее значение тока за период отлично от нуля ,в отличии от двухтактного преобразователя...

[Николай_С]

Чем отличаются прямоходовые от обратноходовых? В смысле, какие преимущества у одних и других? На первый взгляд не вижу никакой разницы.

Двухтактные, надо понимать, это прямоходовые и обратноходовые в одном флаконе?

....Тысяча чертей! Как это можно рассчитать было?!

Что должно произойти, чтобы выгорел транзистор?

Разница между прямоходовыми и обратноходовыми схемами в основном в нагрузке на управляющий транзистор. В обратноходовых схемах нагрузка на ключ меньше потому, что при прямом ходе энергия, которую рассеимает транзистор, идет на запас в магнитопровод и больше никуда. А в прямоходовых, она еще тратится в нагрузку.

Для двухтактных схем понятия "хода" не существует. Там другой принцип передачи энергии в нагрузку.

А Вы думали, что радиоинженеры за просто так свой хлеб едят? Это очень сложная профессия, находящаяся на прежнем крае производства и граничащая с наукой.

Транзистор, чаще всего в подобных схемах, летит в момент отключения нагрузки. Связано это с резким выбрасом энергии при переходных процессах отключения. Чтобы этого избежать, параллельно выходным клеммам ставят резистор балласта.

[Starichok51]

Николай_С, ты не прав.
1. в обратноходах нагрузка на ключ больше, чем в прямохлдах.
2. энергия, рассеиваемая в ключе, никак не связана с запасаемой энергией.
3. двухтакт - это совокупность двух прямоходов, работающих по очереди на один трансформатор.

[Солнцеворот]

Старичок, а вы не хотите написать статью по импульсным преобразователям для тех, кто не в теме? То есть, простым языком. У вас, судя по всему, огромный опыт в этом деле. От себя могу послужить тестером статьи: знания в этой области у меня появились относительно недавно, потому я еще могу оценить что будет понятно читателю, а что нет.

1. Нагрузка на ключ в прямоходе меньше потому, что при закрывании транзистора, часть энергии отбирается потребителем?

[Солнцеворот]

Но откуда здесь постоянная составляющая? Я под постоянной составляющей понимаю постоянный ток, который протекает через обмотку тогда, когда транзистор закрыт.

Не важно что ВЫ понимаете под постоянной составляющей, важно, что среднее значение тока за период отлично от нуля ,в отличии от двухтактного преобразователя...

Так откуда берется постоянная составляющая?

[Николай_С]

1. в обратноходах нагрузка на ключ больше, чем в прямохлдах.
2. энергия, рассеиваемая в ключе, никак не связана с запасаемой энергией.

А можно немного поподробнее об этом?

[Николай_С]

Так откуда берется постоянная составляющая?

Если проинтегрировать функцию тока за период, то получится некое значение. Это значение принято считать постоянной составляющей или средним значением.
Я понятно объясняю?
Или про интегрирование тоже нкдо пару слов сказать?
Во, нашел... У Вики понятней написано...

[Солнцеворот]

Если проинтегрировать функцию тока за период, то получится некое значение. Это значение принято считать постоянной составляющей.

Семантика такова, что постоянная составляющая и среднеквадратичное значение тока за период - это разные вещи. По крайней мере, название дали такое, что не соответствует истинной сути.

Во, нашел... У Вики понятней написано...

Понятней, но вернемся к баранам. Зазор позволяет повысить порог насыщения сердечника? Это таки значит что он может накапливать больше энергии за такт?

[Starichok51]

зачем что-то писать, если в сети полно уже написанных книг по импульсным преобразователям.

в обратноходе значительно выше токи через ключ, чем в прямоходе, при равной мощности. поэтому там нагрузка больше.
в прямоходе накопление энергии в сердечнике - вредный процесс. поэтому в прямоходе сердечник обычно применяется без зазора.
тем не менее, за время прямого хода какая-то энергия все равно накапливается.
после закрытия ключа эта накопленная энергия создает выброс напряжения на ключе. и без применения специальных мер этот выброс может пробить ключ.
для уменьшения выброса служат демпфирующие цепи, который также называются снабберами и кламперами.
но если в обратноходе этот выброс является полезным, и трансформируется во вторичную цепь, то в прямоходе он всегда вреден.

кроме этого, любой трансформатор имеет такой паразитный параметр, как индуктивность рассеяния. и энергия, накопленная в этой индуктивности, приносит гораздо больший вред, чем энергия, накопленная в сердечнике.
в прямоходе демпферы уменьшают выбросы от обеих энергий сразу. а в обратноходе - только от индуктивности рассеяния.

да, совершенно верно. зазор позволяет без насыщения накопить много энергии.

[КРАМ]

Семантика такова, что постоянная составляющая и среднеквадратичное значение тока за период - это разные вещи. По крайней мере, название дали такое, что не соответствует истинной сути.

Все там соответствует сути.
Причем тут среднеквадратичное значение, когда мы говорим о СРЕДНЕМ значении ТОКА за период, как о постоянной составляющей этого ТОКА?
Среднеквадратичное значение говорит об ЭНЕРГИИ.

[Николай_С]

Семантика такова, что постоянная составляющая и среднеквадратичное значение тока за период - это разные вещи. По крайней мере, название дали такое, что не соответствует истинной сути.

О как зачирикал!
А то "не знаю - не понимаю...".
Завтра выложу свои институтские лекции про рксчёт зазора в магнитопроводе.

[Солнцеворот]

зачем что-то писать, если в сети полно уже написанных книг по импульсным преобразователям.

Так и людей на Земле живет полно, так что теперь не жить?
Трудность передачи знаний заключается в правильной систематизации и подаче. Я не могу без валидола читать эти книжки, которых уже полным-полно.

О как зачирикал!

На форуме РадиоКОТ это можно расценить как угрозу

Завтра выложу свои институтские лекции про рксчёт зазора в магнитопроводе.

Это будет полезно.

[Николай_С]

На форуме РадиоКОТ это можно расценить как угрозу

Точно!
Можно быть покусаным и исцкрапаным.....

Лекции для студентов политеха специально даются для того, чтобы их поняли и пользовались ими в расчетах. К тому же, я дам комментарии и отвечу на вопросы, если что непонятно будет.

[Николай_С]

Вопрос к Starichok51.
Вот тут схема и описание типового обратнохода.
Как Вы прокомментируете эту фразу из статьи:
"Если поменять местами выводы обмотки III и подзаряжать конденсатор СЗ во время прямого хода, то резко возрастет нагрузка на транзистор VT1 во время прямого хода (он может даже сгореть из-за слишком большого тока), а во время обратного хода ЭДС самоиндукции окажется нерастраченной и выделится на коллекторном переходе транзистора – то есть он может сгореть от перенапряжения."?