Transformatoriai UMZCH

Vienas populiariausių radijo mėgėjų dizainų yra garso galios stiprintuvai UMZCH. Norėdami kokybiškai klausytis muzikos programų namuose, dažniausiai jie naudoja gana galingus, 25 ... 50 W / kanalo, dažniausiai stereo stiprintuvus.

Tokios didelės galios nereikia visai norint gauti labai didelę garsą: stiprintuvas, veikiantis per pusę galios, leidžia švaresnį garsą, iškraipymus šiame režime ir net geriausias UMZCH juos turi, jie beveik nematomi.

Surinkti ir nustatyti gerą galingą UMZCH yra gana sunku, tačiau šis teiginys teisingas, jei stiprintuvas surenkamas iš diskrečiųjų dalių - tranzistorių, varžų, kondensatorių, diodų, gal net operaciniai stiprintuvai. Tokį dizainą gali atlikti pakankamai kvalifikuotas radijo mėgėjas, jau surinkęs daugiau nei vieną ar du stiprintuvus, per pirmuosius eksperimentus sudegindamas ne vieną kilogramą galingų išėjimo tranzistorių.

Šiuolaikinės grandinės vengia tokios medžiagos, o svarbiausia - moralinių išlaidų. Norėdami surinkti pakankamai galingą ir aukštos kokybės UMZCH, galite nusipirkti vieną ar dvi mikroschemas, į jas pridėti kelias pasyvias dalis, visa tai išmirkyti ant mažos spausdintinės plokštės ir prieš pateikdami UMZCH, kuri veiks iškart po įjungimo.

Atkūrimo kokybė bus labai gera. Žinoma, „vamzdelio“ garso gauti nepavyks, tačiau daugelis nuosavų, o ypač kinietiškų stiprintuvų bus palikti. Ryškiu tokio aukštos kokybės garso problemos sprendimo pavyzdžiu galima laikyti lustą TDA7294.

Bipolinio maitinimo grandinės įtampa turi labai didelį diapazoną - ± 10 ... ± 40 V, o tai leidžia gauti iš mikro grandinės daugiau kaip 50 W galią esant 4Ω apkrovai. Jei tokios galios nereikia, tiesiog šiek tiek sumažinkite maitinimo įtampą. Stiprintuvo išėjimo stadija yra pagaminta ant lauko efekto tranzistorių, kurie užtikrina gerą garso kokybę.

Labai sunku išjungti lustą. Išėjimo pakopoje yra apsauga nuo trumpojo jungimo, be to, yra ir šiluminė apsauga. Lustas, kaip stiprintuvas, veikia AB klasėje, kurios efektyvumas yra 66%. Taigi, norint gauti 50 W išėjimo galią, reikės maitinimo šaltinio, kurio galia yra 50 / 0,66 = 75,757 W.

Surinktas stiprintuvas sumontuotas ant radiatoriaus. Norint sumažinti radiatoriaus matmenis, visai neblogai, kad šilumą iš radiatoriaus pašalina ventiliatorius. Šiems tikslams gana tinka nedidelis kompiuterio aušintuvas, pavyzdžiui, iš vaizdo plokščių. Stiprintuvo dizainas parodytas 1 paveiksle.

1 pav. TDA7294 lusto stiprintuvas

Čia turėtume atkreipti dėmesį į nedidelę TDA7294 lusto savybę. Visoms tokioms galingoms mikroschemoms užpakalinė metalinė nugarėlė su anga, skirta pritvirtinti prie radiatoriaus, yra sujungta su bendra grandinės viela. Tai leidžia jums pritvirtinti lustą ant metalinio stiprintuvo korpuso be izoliacinės juostelės.

TDA7294 mikroschemoje šis užsegimas yra elektriškai sujungtas su neigiamu maitinimo šaltinio gnybtu, 15 gnybtu. Todėl tiesiog būtina izoliacinė tarpinė su šilumą laidžia pasta KPT-8. Dar geriau, jei mikroschema ant radiatoriaus būtų sumontuota visai nededant, tik su šilumą laidžia pasta, o pats radiatorius būtų izoliuotas nuo stiprintuvo korpuso (bendrosios vielos).

2 pav. Tipinė TDA7294 perjungimo grandinė

Daug ką galima pasakyti apie stiprintuvus TDA7294 mikroschemoje, ir tos kelios eilutės, kurios buvo parašytos aukščiau, visai nepretenduoja į išsamią informaciją. Šis stiprintuvas minimas tik tam, kad parodytų, kiek gali prireikti transformatoriaus, kaip nustatyti jo parametrus, nes straipsnis vadinamas „Transformatoriai UMZCH“.

Dažnai atsitinka, kad konstrukcija prasideda sukuriant prototipus, kurių galia gaminama iš laboratorijos maitinimo šaltinio. Jei schema pasirodė esanti sėkminga, prasideda visi likę „dailidės“ darbai: pagamintas korpusas arba naudojamas tinkamas iš panašaus pramoninio prietaiso. Tame pačiame etape gaminamas maitinimo šaltinis ir parenkamas tinkamas transformatorius.

Taigi, kokio transformatoriaus reikia?

Buvo apskaičiuota šiek tiek daugiau, kad maitinimo šaltinis turėtų būti bent 75 vatai, ir tai tik vienam kanalui. Bet kur dabar galite rasti monofoninį stiprintuvą? Dabar tai yra bent dviejų kanalų įrenginys. Todėl norint pasirinkti stereofoninį variantą, reikia transformatoriaus, kurio galia ne mažesnė kaip šimtas penkiasdešimt vatų. Tiesą sakant, tai nėra visiškai tiesa.

Tokios didelės galios gali prireikti tik sustiprinus sinusoidinį signalą: tiesiog padėkite sinusoidą į įvestį ir sėskite, klausykite. Tačiau ilgai klausytis monotoniško liūdesio šurmulio greičiausiai nebus malonu. Todėl normalūs žmonės dažniau klausosi muzikos ar žiūri filmus su garsu. Čia turi įtakos skirtumas tarp muzikinio signalo ir grynos sinuso bangos.

Tikras muzikinis signalas yra ne sinusoidas, o didelių trumpalaikių smailių ir mažos galios ilgalaikių signalų derinys, todėl vidutinė iš energijos šaltinio sunaudojama energija yra daug mažesnė.

3 paveikslas. Tikroji garso galia. Vidutiniai sinusoidinio ir tikrojo garso signalų lygiai (geltona linija) tuo pačiu maksimaliu lygiu

Kaip apskaičiuoti maitinimo šaltinį UMZCH

Maitinimo šaltinio apskaičiavimo metodika pateikta straipsnyje „Galios stiprintuvo maitinimo šaltinio apskaičiavimas“, kurį galima rasti saite,

Straipsnyje pateikiami svarstymai renkantis maitinimo parametrus, kur taip pat galite atsisiųsti maitinimo šaltinio skaičiavimo programą, atsižvelgdami į atkuriamų muzikos programų ypatybes. Programa veikia neįdiegus sistemos, tiesiog išpakuokite archyvą. Programos rezultatai išsaugomi tekstiniame faile, kuris pasirodo aplanke, kuriame yra skaičiavimo programa. Programos ekrano nuotraukos parodytos 4 ir 5 paveiksluose.

4 pav. Duomenų įvedimas į skaičiavimo programą

Skaičiavimai atlikti maitinimo šaltiniui, surenkamam pagal 5 paveiksle pateiktą schemą.

5 pav. UMZCH maitinimo šaltinis. Skaičiavimo rezultatai

Taigi, norint 50W dviejų kanalų stiprintuvo su 4Ω apkrova, reikia 55 W transformatoriaus. Antrinė apvija su vidurio tašku, kurio įtampa yra 2 * 26,5 V, kai apkrovos srovė yra 1A. Remdamiesi šiais svarstymais turėtumėte pasirinkti UMZCH transformatorių.

Atrodytų, transformatorius pasirodė gana silpnas. Bet, jei atidžiai perskaitysite aukščiau paminėtą straipsnį, tada viskas patenka į vietą: autorius pakankamai įtikinamai papasakoja, į kokius kriterijus reikia atsižvelgti apskaičiuojant UMZCH maitinimo šaltinį.

Čia galite nedelsdami užduoti priešingą klausimą: „O jei rankinio transformatoriaus galia bus didesnė nei apskaičiuota?“. Taip, nieko blogo neatsitiks, tiesiog transformatorius veiks pusiau, nebus ypač įtemptas ir labai įkais. Natūralu, kad transformatoriaus išėjimo įtampa turėtų būti tokia pati kaip apskaičiuota.

Bendra transformatoriaus galia

Nėra sunku pastebėti, kad kuo galingesnis transformatorius, tuo didesnis jo dydis ir svoris. Ir tai visiškai nestebina, nes yra toks dalykas kaip bendra transformatoriaus galia. Kitaip tariant, kuo didesnis ir sunkesnis transformatorius, tuo didesnė jo galia, tuo didesnė apkrovos, sujungtos su antrine apvija, galia.

Bendrosios galios apskaičiavimas pagal formulę

Norint nustatyti bendrą transformatoriaus galią, pakanka išmatuoti šerdies geometrinius matmenis paprastu liniuote ir tada, priimtinu tikslumu, viską apskaičiuoti naudojant supaprastintą formulę.

P = 1,3 * Sc * Taigi,

kur P yra bendroji galia, Sc = a * b yra šerdies sritis, So = c * h yra lango sritis. Galimi branduolių tipai parodyti 5 paveiksle. Pagal HL schemą surinktos šerdys vadinamos šarvuotomis, o povandeninių laivų šerdys - šerdimis.

6 pav. Transformatoriaus šerdžių tipai

Elektros inžinerijos vadovėliuose bendros galios apskaičiavimo formulė yra nuostabi ir daug ilgesnė. Supaprastintoje formulėje priimamos šios sąlygos, būdingos daugumai tinklo transformatorių, tik kai kurios vidutinės vertės.

Manoma, kad transformatoriaus efektyvumas yra 0,9, tinklo įtampos dažnis yra 50 Hz, srovės tankis apvijose yra 3,5 A / mm2, o magnetinė indukcija yra 1,2 T. Be to, vario užpildymo koeficientas yra 0,4, o plieno užpildymo koeficientas yra 0,9. Visos šios vertės yra įtrauktos į „tikrąją“ bendrosios galios apskaičiavimo formulę. Kaip ir bet kuri kita supaprastinta formulė, ši formulė gali duoti rezultatą su penkiasdešimt procentų paklaida, tokia yra kaina, sumokėta už skaičiavimo supaprastinimą.

Čia pakanka priminti bent jau transformatoriaus efektyvumą: kuo didesnė bendra galia, tuo didesnis efektyvumas. Taigi transformatorių, kurių galia 10 ... 20 W, efektyvumas yra 0,8, o 100 ... 300 W ir aukštesnių transformatorių efektyvumas yra 0,92 ... 0,95. Tose pačiose ribose gali skirtis kiti kiekiai, kurie yra „tikrosios“ formulės dalis.

Formulė, be abejo, gana paprasta, tačiau kataloguose yra lentelių, kuriose „viskas mums jau apskaičiuota“. Taigi nekomplikuokite savo gyvenimo ir pasinaudokite gatavu produktu.

7 paveikslas. Transformatoriaus bendrosios galios nustatymo lentelė. 50Hz vertės apskaičiuotos

Trečiasis povandeninio laivo branduolio žymėjimo ženklas rodo parametrą h - lango aukštį, kaip parodyta 6 paveiksle.

Be bendrosios galios, lentelėje taip pat yra toks svarbus parametras kaip apsisukimų skaičius vienam voltui. Be to, stebimas toks modelis: kuo didesnis šerdies dydis, tuo mažesnis apsisukimų skaičius vienam voltui. Pirminei apvijai šis skaičius nurodomas priešpaskutiniame lentelės stulpelyje. Paskutiniame stulpelyje nurodomas antrinių apvijų apsisukimų skaičius vienam voltui, kuris yra šiek tiek didesnis nei pirminėje apvijoje.

Šis skirtumas atsiranda dėl to, kad antrinė apvija yra toliau nuo transformatoriaus šerdies (šerdies) ir yra susilpnintame magnetiniame lauke nei pirminė apvija. Norint kompensuoti šį susilpnėjimą, reikia šiek tiek padidinti antrinių apvijų apsisukimų skaičių. Čia įsigalioja tam tikras empirinis koeficientas: jei esant antrinei apvijai 0,2 ... 0,5 A srovė, posūkių skaičius padauginamas iš koeficiento 1,02, tada esant 2 ... 4 A srovėms koeficientas padidėja iki 1,06.

Kaip nustatyti apsisukimų skaičių per voltą

Daugelis elektrotechnikos formulių yra empirinės, gautos daugybės eksperimentų, taip pat bandymų ir klaidų metodu. Viena iš šių formulių yra formulė apsisukimų skaičiui vienam voltui apskaičiuoti pirminėje transformatoriaus apvijoje. Formulė yra gana paprasta:

ω = 44 / S

čia viskas atrodo aišku ir paprasta: ω yra norimas apsisukimų / voltų skaičius, S yra šerdies plotas kvadratiniais centimetrais, bet 44 yra, kaip sako kai kurie autoriai, pastovus koeficientas.

Kiti autoriai šią formulę „pastovus koeficientas“ pakeičia 40 ar net 50. Taigi, kas teisus, o kas ne?

Norint atsakyti į šį klausimą, formulę reikia šiek tiek pakeisti, vietoj raidės „pastovus koeficientas“ bent jau K.

ω = K / S,

Tada vietoj pastovaus koeficiento gaunamas kintamasis arba, kaip sako programuotojai, kintamasis. Šis kintamasis tam tikru mastu gali turėti įvairias reikšmes. Šio kintamojo dydis priklauso nuo šerdies konstrukcijos ir nuo transformatoriaus plieno klasės. Paprastai kintamasis K yra 35 ... 60 intervale. Mažesnės šio koeficiento vertės lemia griežtesnį transformatoriaus veikimo režimą, tačiau palengvina apviją dėl mažiau posūkių.

Jei transformatorius suprojektuotas dirbti aukštos kokybės garso įrangoje, tada K pasirenkamas kuo aukštesnis, paprastai 60.Tai padės atsikratyti trukdžių, susijusių su tinklo dažniu, gaunamu iš galios transformatoriaus.

Dabar galite remtis lentele, parodyta 7 paveiksle. Yra šerdis 32Л32X64, kurios plotas 18,4 cm2. Priešpaskutinis lentelės stulpelis rodo pirminės apvijos apsisukimų vienam voltui skaičių. Geležies atveju ШЛ32X64 yra 1,8 posūkio / V. Norėdami sužinoti, kokiu mastu K kūrėjai vadovavosi apskaičiuodami šį transformatorių, pakanka atlikti paprastą skaičiavimą:

K = ω * S = 1,8 * 18,4 = 33,12

Toks mažas koeficientas rodo, kad transformatoriaus geležies kokybė yra gera arba paprasčiausiai norėta sutaupyti vario.

Taip, stalas geras. Jei yra noras, laikas, šerdis ir apvijos viela, belieka tik susukti rankoves ir apvynioti reikiamą transformatorių. Dar geriau, jei galite nusipirkti tinkamą transformatorių arba įsigyti jį iš savo „strateginių“ rezervų.

Pramoniniai transformatoriai

Kadaise sovietų pramonė gamino visą eilę mažų transformatorių: TA, TAN, TN ir CCI. Šie sutrumpinimai iššifruojami kaip anodo transformatorius, anodinis kaitrinis siūlas, kaitinimo siūlas ir transformatorius, skirti maitinti puslaidininkių įrangą. Tai yra, TPP prekės ženklo transformatorius gali būti tinkamiausias aukščiau nurodytam stiprintuvui. Šio modelio transformatoriai galimi 1,65 ... 200 W.

55W vardine galia gana tinka transformatorius TPP-281-127 / 220-50, kurio galia yra 72W. Iš pavadinimo galima suprasti, kad tai yra puslaidininkių įrangos maitinimo transformatorius, kūrimo serijos numeris 281, pirminės apvijos įtampa 127 / 220V, tinklo dažnis 50Hz. Paskutinis parametras yra gana svarbus, atsižvelgiant į tai, kad CCI transformatoriai taip pat galimi 400 Hz dažniu.

8 pav. Transformatoriaus parametrai ТПП-281-127 / 220-50

Pirminė srovė nurodyta 127 / 220V įtampai. Žemiau esančioje lentelėje parodyta antrinių apvijų įtampa ir srovės, taip pat transformatoriaus laidai, prie kurių šios apvijos yra lituojamos. Visų transformatorių įvairovės CCI schema yra viena: visos tos pačios apvijos, visi tie patys kaiščių numeriai. Čia yra tik visų modelių transformatorių apvijų įtampa ir srovės, kurios skiriasi, o tai leidžia pasirinkti transformatorių bet kokiai progai.

Šiame paveikslėlyje parodyta transformatoriaus elektrinė schema.

9 pav. Transformatorių CCI elektros grandinė

Dviejų kanalų stiprintuvo, kurio galia 50W, maitinimo blokui, kurio skaičiavimo pavyzdys buvo pateiktas aukščiau, reikia transformatoriaus, kurio galia yra 55W. Antrinė apvija su vidurio tašku, kurio įtampa yra 2 * 26,5 V, kai apkrovos srovė yra 1A. Visiškai akivaizdu, kad norint gauti tokią įtampą, reikės prijungti 10 ir 20 V fazines apvijas, o priešfazėje apvija yra 2,62 V

10 + 20–2,62 = 27,38 V,

kuris beveik atitinka skaičiavimą. Yra dvi tokios apvijos, kurios viena po kitos sujungtos su vidurio tašku. Apvijos jungtis parodyta 10 paveiksle.

10 pav. Transformatoriaus apvijų sujungimas ТПП-281-127 / 220-50

Pirminės apvijos yra sujungtos pagal techninę dokumentaciją, nors galite naudoti ir kitus čiaupus, kurie tiksliau parinks išėjimo įtampą.

Kaip sujungti antrines apvijas

Apvijos 11–12 ir 17–18 yra sujungtos fazėje - ankstesnės apvijos pabaiga su kitos pradžia (apvijų pradžia žymima tašku). Rezultatas yra viena apvija, kurios įtampa yra 30 V, o pagal užduoties sąlygas reikia 26,5. Norėdami priartėti prie šios vertės, apvijos 19-20 yra sujungtos su 11–12 ir 17–18 apvijomis antifazėje. Šis ryšys parodytas mėlyna linija, gauta pusė apvijos su vidurio tašku. Raudona linija parodo kitos apvijos pusės, pavaizduotos 5 paveiksle, ryšį. 19 ir 21 taškų sujungimas sudaro apvijos vidurį.

Serijinės ir lygiagrečios apvijos

Su nuoseklia jungtimi geriausia, jei leistinos apvijų srovės yra lygios, dviejų ar daugiau apvijų išėjimo srovė bus vienoda.Jei vienos iš apvijų srovė yra mažesnė, tai bus gautos apvijos išėjimo srovė. Šis argumentas yra geras, kai yra transformatoriaus grandinės schema: tereikia suvirinti trumpiklius ir išmatuoti, kas nutiko. O jei nėra schemos? Tai bus aptarta kitame straipsnyje.

Taip pat leidžiamas lygiagretus apvijų sujungimas. Reikalavimas yra toks: apvijų įtampa turi būti vienoda, o jungtis - fazės. Transformatoriaus TPP-281-127 / 220-50 atveju galima sujungti dvi 10 voltų apvijas (laidus 11-12, 13-14), dvi 20 voltų apvijas (laidus 15-16, 17-18), dvi apvijas. esant 2,62 V (išvados 19-20, 21-22). Gaukite tris apvijas su srovėmis 2.2A. Pirminė apvija sujungiama pagal transformatoriaus atskaitos duomenis.

Štai kaip gerai paaiškėja, jei žinomi transformatoriaus duomenys. Vienas iš svarbių transformatoriaus parametrų yra jo kaina, kuri didžiąja dalimi priklauso nuo pardavėjo vaizduotės ir arogancijos.

Laikoma pavyzdžiu, įvairių interneto pardavėjų transformatorius TPP-281-127 / 220-50 yra siūlomas už kainą nuo 800 ... 1440 rublių! Sutikite, kad jis bus brangesnis nei pats stiprintuvas. Išeitis iš šios situacijos gali būti tinkamo transformatoriaus, gauto iš senos buitinės įrangos, pavyzdžiui, iš lempų televizorių ar senų kompiuterių, naudojimas.

Borisas Aladyshkinas

Taip pat skaitykite šia tema:Kaip nustatyti nežinomus transformatoriaus parametrus