Трансформаторы типа тпи. Трансформаторы импульсных источников. Космическая технология Тпи 4 3 геометрические размеры трансформатора

Окончание табл. 2.2 Номер ш IV IVa IV6 IV6 IV6 V VI Обмотка Наименование Положительной обратной связи Выпрямителей 125, 24, 18 В Выпрямителя 15 В Выпрямителя 12 В Выводы 11 6-12 в том числе: 6-10 10-4 4-8 8-12 14-18 16-20 Число витков 16 74 54 7 5 12 10 10 Марка провода ПЭВТЛ-0,355 ЗЗИМ ПЭВТЛ-0,355 ПЭВТЛ-0,355 Вид намотки Рядовая в три провода Рядовая в два провода, два слоя Рядовая в два провода То же -«- Рядовая в четыре провода То же Сопротивление, Ом 0,2 1,2 0,9 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Примечание. Трансформаторы ТПИ-3, ТПИ 4 2, ТПИ-4-3, ТПИ-5 выполнены на магнитопроводе М300НМС Ш12Х20Х15 с воздушным зазором 1,3 мм в среднем стержне, трансформатор ТПИ-8-1 - на замкнутом магнитопроводе М300НМС-2 Ш12Х20Х21 с воздушным зазором 1,37 мм в среднем стержне каких-либо электрических переделок, но при этом соединитель Х2 модуля МП-4-6 должен быть сдвинут влево на один контакт (его второй контакт становится как бы первым контактом) или при подключении МП-44-3 взамен МП-3 четвертый контакт соединителя Х2 становится как бы первым контактом.

В табл. 2 2 приведены намоточные данные импульсных трансформаторов питания.

Общий вид, габаритные размеры и разметка печатной платы для установки импульсных трансформаторов питания приведены на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Общий вид, габаритные размеры и разметка печатной платы для установки импульсных трансформаторов питания Особенностью ИИП является то, что их нельзя включать без нагрузки. Иными словами, при ремонте МП должен быть обязательно подключен к телевизору или к выходам МП должны быть подключены эквиваленты нагрузок Принципиальная электрическая схема подключения эквивалентов нагрузок приведена на рис. 2 17.

В схеме должны быть установлены следующие эквиваленты нагрузок: R1-резистор сопротивлением 20 Ом ±5%, мощностью не менее 10 Вт; R2--резистор сопротивлением 36 Ом ±5%, мощностью не менее 15 Вт; R3 - резистор сопротивлением 82 Ом ±5%, мощностью не менее 15 Вт; R4 -РПШ 0,6 А =1000 Ом; в радиолюбительской практике вместо реостата часто используется электроосветительная лампа на 220 В мощностью не менее 25 Вт или на 127 В мощностью 40 Вт; Рис. 2.17. Принципиальная электрическая схема подключения эквивалентов нагрузок к модулю питания R5 - резистор сопротивлением 3,6 Ом, мощностью не менее 50 Вт; С1 - конденсатор типа К50-35-25 В, 470 мкФ; С2 - конденсатор типа К50-35-25 В, 1000 мкФ; СЗ-конденсатор типа К50-35-40 В, 470 мкФ.

Токи нагрузок должны составлять: по цепи 12 В 1„о„=0,6 А; по цепи 15 В 1ном=0,4 А (ток минимальный 0,015 А), максимальный 1 А); по цепи 28 В 1„ОМ=0,35 А; по цепи 125... 135 В 1„Ом=0,4 А (ток минимальный 0,3 А, максимальный 0,5 А).

Импульсный источник питания имеет цепи, подключенные непосредственно к напряжению сети. Поэтому при ремонте МП его необходимо подключать к сети через разделительный трансформатор.

Опасная зона на плате МП со стороны печати обозначена штриховкой сплошными линиями.

Заменять неисправные элементы в модуле следует только после выключения телевизора и разрядки оксидных конденсаторов в цепях фильтра сетевого выпрямителя.

Ремонт МП следует начинать со снятия с него защитных крышек, удаления пыли и грязи, визуальной проверки наличия дефектов монтажа и радиоэлементов с внешними повреждениями. 2.6, Возможные неисправности и методы их устранения Принцип построения базовых моделей телевизоров 4УСЦТ является одинаковым, выходные напряжения вторичных импульсных источников питания также практически одинаковы и предназначены для питания одинаковых участков схемы телевизоров. Поэтому в своей основе внешнее проявление неисправностей, их возмож39

[ 28 ]

Обозначение трансформатора	Тип магнитопровода		Вьводы обмоток	Тип намотки	Число витков	Марка и диаметр провода, мм
		Первичная		Рядовая в 2 провода
		Вторичные, В 6,3 26 26 15 15 60	2-1 10-13 6-12 5-12 1-4 3-9	Рядовая То же Рядовая Тоже		0,75 ПЭВТЛ-2 0,28 ПЭВТЛ-2
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная				ПЭВТЛ-2 0 18
		Коллекторная		Рядовая в 2 провода
		Первичная		Рядовая в 2 провода		ПЭВТЛ-2 0,18
		Вторичная
						ПЭВТЛ-2 0,315
	Чашка М2000 НМ-1	Первичная
		Вторичная
БТС Юность		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная

Окончание таблицы 3.3

Обозначение трансформатора	Тип магнитопровода	Наименование обмоток трансформатора	Выводы обмоток	Тип намотки	Число витков	Марка и диаметр провода, мм	Сопротивление постоянному току. Ом
		Первичная	1-13 13-17 17-19	Рядовая в 2 провода
		Вторичная		Рядовая по центру
				Рядовая в 3 провода		ПЭВТЛ-2 0 355
		Четвертая		Рядовая в 2 провода
				Рядовая в 4 провода
				Рядовая в 4 провода

Намоточные данные трансформаторов типа ТПИ, работающих в импульсных блоках питания стационарных и переносных телевизионных приемниках, приведены в табл 3 3 Принципиальные электрические схемы трансформаторов ТПИ показаны на рис 3 1

10 IS 15 15 1412 11

Рис 3 1 Электрические схемы трансформаторов типа ТПИ-2

3.3. Трансформаторы для обратноходовых преобразователей

Как было сказано выше, трансформаторы для обратноходовых преобразователей выполняют функции накопителя электромагнитной энергии во время действия импульса в цепи коммутирующего транзистора и, одновременно, элемента гальванической развязки между входным и выходным напряжениями преобразователя Так, в открытом состоянии коммутирующего транзистора под действием импульса коммутации первичная намагничивающая обмотка трансформатора обратного хода подключена к источнику энергии, к конденсатору фильтра, и ток в ней линейно нарастает При этом полярность напряжения на вторичных обмотках трансформатора такова, что включенные в их цепи выпрямительные диоды заперты Далее, когда коммутирующий транзистор закрывается, полярность напряжения на всех обмотках трансформатора изменяется на противоположную и энергия, запасенная в его магнитном поле, переходит в выходные сглаживающие фильтры во вторичных обмотках трансформатора При этом необходимо при изготовлении трансформатора обеспечивать, чтобы электромагнитная связь между его вторичными обмотками была бы максимально возможной В этом случае напряжения на всех обмотках будут иметь одинаковую форму и мгновенные значения напряжений пропорциональны числу витков соответствующей обмотки Таким образом, трансформатор обратного хода работает как линейный дроссель, а интервалы накопления электромагнитной энергии в нем и передачи накопленной энергии в нагрузку разнесены во времени

Для изготовления трансформаторов обратного хода лучше всего применять броневые ферритовые магнитопроводы (с зазором в центральном стержне), обеспечивающие линейное намагничивание

Основные процедуры проектирования трансформаторов для преобразователей обратного хода состоят в выборе материала и формы сердечника, определении пикового значения индукции, определении размеров сердечника, вычислении величины немагнитного зазора и определении числа витков и расчете обмоток При этом все требуемые значения параметров элементов схемы преобразователя, такие как

индуктивность первичной обмотки трансформатора, пиковый и среднеквадратичный токи и коэффициент трансформации должны быть определены до начала процедуры расчета.

Выбор материала и формы сердечника

В качестве материала для сердечника трансформатора обратного хода наиболее часто используется феррит Порошковые молибден-пермаллоевые тороидальные сердечники имеют более высокие потери, но они также часто используются на частотах ниже 100 кГц, когда размах колебаний магнитного потока невелик - в дросселях и трансформаторах обратного хода, используемых в режиме непрерывного тока. Порошковые железные сердечники иногда используются, но они имеют либо слишком низкое значение магнитной проницаемости, либо слишком большие потери для практического использования в импульсных источниках питания на частотах свыше 20 кГц.

Высокие значения магнитных проницаемостей (3 ООО... 100 ООО) основных магнитных материалов не позволяют запасать в них много энергии. Это свойство приемлемо для трансформатора, но не для катушки индуктивности. Большое количество энергии, которое должно быть запасено в дросселе или трансформаторе обратного хода, фактически сосредотачивается в воздушном зазоре, который разрывает путь магнитных силовых линий внутри сердечника с большой магнитной проницаемостью. В молибден-пермаллоевых и порошковых железных сердечниках энергия накапливается в немагнитном связующем веществе, удерживающем магнитные частицы вместе. Этот распределенный зазор не может быть измерен или определен непосредственно, вместо этого приводится эквивалентная магнитная проницаемость для всего сердечника с учетом немагнитного материала.

Определение пикового значения индукции

Вычисляемые ниже значения индуктивности и тока относятся к первичной обмотке трансформатора. Единственная обмотка обычной катушки индуктивности (дросселя) также будем называть первичной обмоткой. Требуемая величина индуктивности L и пиковое значение тока короткого замыкания через катушку индуктивности 1кз определяется схемой применения. Величина этого тока устанавливается схемой ограничения тока Вместе обе эти величины определяют максимальное значение энергии, которую катушка индуктивности должна запасать (в зазоре) без насыщения сердечника и с приемлемыми потерями в магнитопроводе и проводах.

Далее необходимо определить максимальное пиковое значение индукции Втах, которое соответствует пиковому току 1кз- Чтобы минимизировать размер зазора, необходимый для накопления требуемой энергии, катушка индуктивности должна использоваться как можно больше в режиме максимальной индукции. Это позволяет минимизировать число витков в обмотках, потери на вихревые токи, а также размер и стоимость катушки индуктивности.

На практике значение Втах ограничивается либо насыщением сердечника Bs, либо потерями в магнитопроводе. Потери в ферритовом сердечнике пропорциональны, как частоте, так и полному размаху изменения индукции ДВ в течение каждого цикла переключения (коммутации), возведенному в степень 2,4.

В стабилизаторах, работающих в режиме непрерывного тока (дроссели в понижающих стабилизаторах и трансформаторы в обратноходовых схемах), потери в сердечнике катушки индуктивности на частотах ниже 500 кГц обычно незначительны, так как отклонения магнитной индукции от постоянного рабочего уровня незначительны В этих случаях значение максимальной индукции может быть почти равным значению индукции насыщения с небольшим запасом. Значение индукции насыщения для большинства мощных ферритов для сильных полей типа 2500Н1\/1С выше 0,3 Тл, поэтому значение максимальной индукции может быть выбрано равным 0,28 ..0,3 Тл.

Описана принципиальная схема самодельного импульсного блока питания с выходным напряжением +14В и током, достаточным для питания шуруповерта.

Шуруповерт, или аккумуляторная дрель очень удобный инструмент,но есть и существенный недостаток, при активном использовании аккумулятор разряжается очень быстро, - за несколько десятков минут, а на зарядку требуются часы.

Не спасает даже наличие запасного аккумулятора. Хорошим выходом из положения при проведении работ в помещении с рабочей электросетью 220V был бы внешний источник для питания шуруповерта от сети, который можно было бы использовать вместо аккумулятора.

Но, к сожалению, промышленно не выпускаются специализированные источники для питания шуруповертов от электросети (только зарядные устройства для аккумуляторов, которые невозможно использовать как сетевой источник из-за недостаточного выходного тока, а только как зарядное устройство).

В литературе и интернете встречаются предложения в качестве источника питания для шуруповерта с номинальным напряжением 13V использовать автомобильные зарядные устройства на основе силового трансформатора, а также блоки питания от персональных компьютеров и для галогенных осветительных ламп.

Все это возможно неплохие варианты, но не претендуя на оригинальность, я предлагаю сделать специальный блок питания самостоятельно. Тем более, на основе приводимой мною схемы можно сделать и блок питания другого назначения.

Принципиальная схема

Схема частично заимствована из Л.1, вернее, сама идея, сделать нестабилизированный импульсный источник питания по схеме блокинг-генератора на основе трансформатора блока питания телевизора.

Рис. 1. Схема простого импульсного источника питания для шуруповерта, выполнена на транзисторе КТ872.

Напряжение от сети поступает на мост на диодах VD1-VD4. На конденсаторе С1 выделяется постоянное напряжение около 300V. Этим напряжением питается импульсный генератор на транзисторе VТ1 с трансформатором Т1 на выходе.

Схема на VТ1 - типичный блокинг-генератор. В коллекторной цепи транзистора включена первичная обмотка трансформатора Т1 (1-19). На неё поступает напряжение 300V с выхода выпрямителя на диодах VD1-VD4.

Для запуска блокинг-генератора и обеспечения его стабильной работы на базу транзистора VТ1 поступает напряжение смещения от цепи R1-R2-R3-VD6. Положительная обратная связь, необходимая для работы блокинг-генератора обеспечивается одной из вторичных катушек импульсного трансформатора Т1 (7-11).

Переменное напряжение с неё через конденсатор С4 поступает в базовую цепь транзистора. Диоды VD6 и VD9 служат для формирования импульсов на базе транзистора.

Диод VD5 совместно с цепью C3-R6 ограничивает выбросы положительного напряжения на коллекторе транзистора величиной напряжения питания. Диод VD8 совместно с цепью R5-R4-C2 ограничивает выбросы отрицательного напряжения на коллекторе транзистора VT1. Вторичное напряжение 14V (на холостом ходу 15V, под полной нагрузкой 11V) берется с обмотки 14-18.

Выпрямляется диодом VD7 и сглаживается конденсатором С5. Режим работы выставляется подстроечным резистором R3. Его регулировкой можно не только достигнуть уверенной работы блока питания, но в некоторых пределах отрегулировать выходное напряжение.

Детали и конструкция

Транзистор VT1 должен быть установлен на радиатор. Можно использовать радиатор от блока питания МП-403 или любой другой аналогичный.

Импульсный трансформатор Т1 - готовый ТПИ-8-1 от модуля питания МП-403 цветного отечественного телевизора типа 3-УСЦТ или 4-УСЦТ. Эти телевизоры некоторое время назад шли на разборку либо вообще выбрасывались. Да и трансформаторы ТПИ-8-1 в продаже присутствуют.

На схеме номера выводов обмоток трансформатора показаны соответственно маркировке на нем и на принципиальной схеме модуля питания МП-403.

У трансформатора ТПИ-8-1 есть и другие вторичные обмотки, так что можно получить еще 14V используя обмотку 16-20 (либо 28V включив последовательно 16-20 и 14-18), 18V с обмотки 12-8, 29V с обмотки 12-10 и 125V с обмотки 12-6.

Таким образом, можно получить источник питания для питания какого-либо электронного устройства, например УНЧ с предварительным каскадом.

На втором рисунке показано как можно сделать выпрямители на вторичных обмотках трансформатора ТПИ-8-1. Эти обмотки можно использовать для отдельных выпрямителей либо включать их последовательно для получения большего напряжения. Кроме того, в некоторых пределах можно регулировать вторичные напряжения, изменяя число витков первичной обмотки 1-19 используя для этого её отводы.

Рис. 2. Схема выпрямителей на вторичных обмотках трансформатора ТПИ-8-1.

Впрочем, этим дело и ограничивается, потому что перематывать трансформатор ТПИ-8-1, - довольно неблагодарная работа. Его сердечник плотно склеен, и при попытке его разделить ломается совсем не там, где ожидаешь.

Так что вообще любое напряжение от этого блока получить не выйдет, разве что с помощью вторичного понижающего стабилизатора.

Диод КД202 можно заменить любым более современным выпрямительным диодом на прямой ток не ниже 10А. В качестве радиатора для транзистора VT1 можно использовать имеющийся на плате модуля МП-403 радиатор ключевого транзистора, немного переделав его.

Щеглов В. Н. РК-02-18.

Литература:

1. Компаненко Л. - Простой импульсный преобразователь напряжения для БП телевизора. Р-2008-03.

Шуруповерт, или аккумуляторная дрель очень удобный инструмент, но есть и существенный недостаток, - при активном использовании аккумулятор разряжается очень быстро, - за несколько десятков минут, а на зарядку требуются часы. Не спасает даже наличие запасного аккумулятора. Хорошим выходом из положения при проведении работ в помещении с рабочей электросетью 220V был бы внешний источник для питания шуруповерта от сети, который можно было бы использовать вместо аккумулятора. Но, к сожалению, промыш-ленно не выпускаются специализированные источники для питания шуруповертов от электросети (только зарядные устройства для аккумуляторов, которые невозможно использовать как сетевой источник из-за недостаточного выходного тока, а только как зарядное устройство).

В литературе и интернете встречаются предложения в качестве источника питания для шуруповерта с номинальным напряжением 13V использовать автомобильные зарядные устройства на основе силового трансформатора, а также блоки питания от персональных компьютеров и для галогенных осветительных ламп. Все это возможно неплохие варианты, но не претендуя на оригинальность, я предлагаю сделать специальный блок питания самостоятельно. Тем более, на основе приводимой мною схемы можно сделать и блок питания другого назначения.

И так, схема источника показана на рисунке в тексте статьи.

Это классический обратноходовый AC-DC преобразователь на основе ШИМ генератора UC3842.

Напряжение от сети поступает на мост на диодах VD1-VD4. На конденсаторе С1 выделяется постоянное напряжение около 300V. Этим напряжением питается импульсный генератор с трансформатором Т1 на выходе. Первоначально запускающее напряжение поступает на вывод питания 7 ИМС А1 через резистор R1. Включается генератор импульсов микросхемы и выдает импульсы на выводе 6. Они подаются на затвор мощного полевого транзистора VT1 в стоковой цепи которого включена первичная обмотка импульсного трансформатора Т1. Начинается работа трансформатора и появляются на вторичных обмотках вторичные напряжения. Напряжение с обмотки 7-11 выпрямляется диодом VD6 и используется
для питания микросхемы А1, которая перейдя на режим постоянной генерации начинает потреблять ток, который не способен поддерживать пусковой источник питания на резисторе R1. Поэтому при неисправности диода VD6 источник пульсирует, - через R1 конденсатор С4 заряжается до напряжения, необходимого для запуска генератора микросхемы, а когда генератор запускается повышенный ток С4 разряжает, и генерация прекращается. Затем процесс повторяется. При исправности VD6 схема сразу после запуска переходит на питание от обмотки 11 -7 трансформатора Т1.

Вторичное напряжение 14V (на холостом ходу 15V, под полной нагрузкой 11V) берется с обмотки 14-18. Выпрямляется диодом VD7 и сглаживается конденсатором С7.
В отличие от типовой схемы здесь не используется схема защиты выходного ключевого транзистора VT1 от повышенного тока сток-исток. А вход защиты -вывод 3 микросхемы просто соединен с общим минусом питания. Причина данного решения в отсутствии у автора в наличии необходимого низкоомного резистора (все-таки приходится делать из того что есть в наличии). Так что транзистор здесь не защищен от перегрузки по току, что конечно не очень хорошо. Впрочем, схема уже долго работает и без данной защиты. Однако, при желании можно легко сделать защиту, следуя типовой схеме включения ИМС UC3842.

Детали. Импульсный трансформатор Т1 -готовый ТПИ-8-1 от модуля питания МП-403 цветного отечественного телевизора типа 3-УСЦТ или 4-УСЦТ. Эти телевизоры сейчас частенько идут на разборку либо вообще выбрасываются. Да и трансформаторы ТПИ-8-1 в продаже присутствуют. На схеме номера выводов обмоток трансформатора показаны соответственно маркировке на нем и на принципиальной схеме модуля питания МП-403.

У трансформатора ТПИ-8-1 есть и другие вторичные обмотки, так что можно получить еще 14V используя обмотку 16-20 (либо 28V включив последовательно 16-20 и 14-18), 18V с обмотки 12-8, 29V с обмотки 12-10 и 125V с обмотки 12-6. Таким образом можно получить источник питания для питания какого-либо электронного устройства, например УНЧ с предварительным каскадом.

Впрочем этим дело и ограничивается, потому что перематывать трансформатор ТПИ-8-1, - довольно неблагодарная работа. Его сердечник плотно склеен и при попытке его разделить ломается совсем не там, где ожидаешь. Так что вообще любое напряжение от этого блока получить не выйдет, разве что с помощью вторичного понижающего стабилизатора.

Транзистор IRF840 можно заменить на IRFBC40 (что в принципе тоже самое), либо на BUZ90, КП707В2.

Диод КД202 можно заменить любым более современным выпрямительным диодом на прямой ток не ниже 10А.

В качестве радиатора для транзистора VT1 можно использовать имеющийся на плате модуля МП-403 радиатор ключевого транзистора, немного переделав его.