2020-10-12
99
Один из основных элементов импульсного источника питания (ИИП) - импульсный трансформатор. От точности его расчета и качества изготовления зависят важнейшие параметры ИИП: КПД, масса, габариты, надежность. Как показано в статье [1], расчет по методике, изложенной в [2], может дать неверный результат. Усовершенствованная методика, описанная в [1], может быть улучшена и дополнена на основе теории и практики изготовления ИИП с двухтактными преобразователями.
В расчетах по методикам [1, 2] КПД трансформатора принят равным 80 %. Обычно в преобразователе ИИП мощностью от 100 до 500 Вт в диапазоне частот от 10 до 100 кГц КПД трансформатора примерно равен 95...99 %, а общий КПД всего источника - более 80 %. Необоснованно заниженный КПД уменьшает расчетное значение габаритной мощности трансформатора, повышает используемую мощность и прямоугольную составляющую тока коммутирующих транзисторов, что может привести к нерациональному выбору последних. Расчет становится более точным, если определять КПД трансформатора по усредненной зависимости от суммарной мощности нагрузки и частоты [3, с. 115], показанной на рис. 2. Эти кривые построены по экспериментальным данным для магнитомягких никель-цинковых и марганец-цинковых ферритовых манитопроводов различной марки и конфигурации. Весьма желательно уточнить справочные данные выбранного магнитопровода: измерить его габариты и магнитную проницаемость µ. Последний параметр можно определить экспериментально [4, с. 581, 582]. Для этого равномерно по всей длине кольца наматывают пробную обмотку из n витков. Затем измеряют ее индуктивность и вычисляют магнитную проницаемость по формуле:
где L - измеренная индуктивность обмотки, мкГн; D, d и h - размеры магнитопровода, мм (внешний, внутренний диаметры и высота). Из измеренной индуктивности желательно вычесть индуктивность соединительных проводников.
В резонансных и квазирезонансных ИИП форма импульсов тока, протекающих через обмотки трансформаторов, колоколообразная. В таких ИИП элементы преобразователя подвергаются четырех-пяти кратным перегрузкам потоку. Это следует помнить как при выборе коммутирующих транзисторов, так и при проведении расчетов. Следует заметить, что ни по методикам из [1, 2], ни по предлагаемой методике резонансные и квазирезонансные ИИП рассчитывать не следует.
Учитывая сказанное выше, основываясь на [1; 2] и дополняя [3, 5-7], предлагается методика расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя с выходной мощностью от 25 Вт до 5 кВт и частотой преобразования от 4 до 500 кГц на кольцевом магнитопроводе.
Рис.2 Усреднённая зависимость суммарной мощности нагрузки и частоты
