Двуполярное напряжение от одной обмотки трансформатора

Автор internum

Как быть, если имеющийся однополярный выпрямитель необходимо дополнить выпрямителем противоположной полярности, а перемотка сетевого трансформатора нежелательна? Выход из этого положения предложили английские радиолюбители (см. рисунок): дополнительный выпрямитель (мост V2 и сглаживающий конденсатор С4) подключен к вторичной обмотке трансформатора через дополнительные разделительные конденсаторы С1 и С2.

Чтобы первые радиолюбительские конструкции обеспечить постоянным напряжением, нужен маломощный блок питания, работающий от сети переменного тока. Но готовый блок не всегда удается найти в магазине, поэтому зачастую приходится думать о самодельной конструкции. Чтобы облегчить эту задачу, и были разработаны простейшие методы расчета, которые позволят подобрать нужные детали для блока питания в зависимости от предъявляемых к нему требований. Схема предполагаемого блока питания, обеспечивающего нужное выходное напряжение постоянного тока, приведена ниже. В нем использован трансформатор питания, включаемый первичной обмоткой (I) в осветительную розетку и понижающий напряжение (оно снимается с обмотки II) до заданного значения, двухполупериодный выпрямитель на диодах VD1 -VD4 и конденсатор С1, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения. Полученное в итоге почти постоянное напряжение (пульсации его при подключении нагрузки все же будут) снимают с выходных гнезд XS1 и XS2. Расчет блока питания начинают с выпрямителя. Задача расчета - правильно выбрать выпрямительные диоды и конденсатор фильтра, а также определить необходимое переменное напряжение, снимаемое для выпрямления со вторичной (II) обмотки сетевого трансформатора.

Исходными данными для расчета выпрямителя служат требуемое напряжение на нагрузке (11н) и потребляемый ею максимальный ток (1н). Порядок расчета следующий: Сначала определяют переменное напряжение U II , которое должно быть на вторичной обмотке трансформатора:

U 11 = BUh,

где Uh - постоянное напряжение на нагрузке, вольт; В -коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяют по таблице 1.

Таблица 1

коэффициент			Ток	нагрузки, А
	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
d	0,8	1	1,2	1,4	1,5	U
С	2,4	2,2	2	1,9	1,8	1,8

По току нагрузки определяют максимальный ток, протекающий через каждый диод выпрямительного моста:

1д = 0,5СIн,

где 1д - ток через диод, ампер ; 1н - максимальный ток нагрузки, А; С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки и определяемый из таблицы 1.

Далее подсчитывают обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:

11обр = 1,511н

где Uo6p - обратное напряжение, В; Uh - напряжение на нагрузке, В.

Теперь надо выбрать диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают полученные расчетные Вами расчетные значения. В заключение можно определить емкость конденсатора фильтра:

Сф=3200 1н / 11нКп

где Сф - емкость конденсатора фильтра, мкФ; 1н -максимальный ток нагрузки. А: 11н - напряжение на нагрузке, В: Кп - коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения (отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения).

Коэффициент пульсаций выбирают самостоятельно в зависимости от предполагаемой нагрузки, допускающей питание постоянным током вполне определенной «чистоты». К примеру, для питания малогабаритных транзисторных радиоприемников и магнитофонов коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения может достигать ю-3...ю 2, усилителей радио и промежуточной частоты - 10"4....Ю"3 предварительных каскадов усилителей звуковой частоты и микрофонных усилителей - Ю^.-.Ю"4. В дальнейшем, когда Вы будете строить подобные выпрямители с последующей стабилизацией выпрямленного напряжения транзисторным стабилизатором, расчетную емкость фильтрующего конденсатора можно будет уменьшить в 5...10 раз.

Следующий этап - это расчет трансформатора питания.

Данные на него у вас уже есть - необходимое напряжение на вторичной обмотке (U„) и максимальный ток нагрузки ( I „ ). Здесь тоже существует определенная последовательность расчета. Сначала определяют максимальное значение тока, протекающего через вторичную обмотку:

1м = 1,51н

где I и - ток через обмотку II трансформатора, А; I H -максимальный ток нагрузки, А.

Далее определяют мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:

Рм =Um In,

где Р„ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт; и„ - напряжение на вторичной обмотке. В; 1„ - максимальный ток через вторичную обмотку, А.

Затем подсчитывают мощность трансформатора:

Ртр -1,25 Ри

где Ртр -мощность трансформатора, Вт; Р„ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт. Если изготавливают трансформатор с несколькими вторичными обмотками, то сначала подсчитывают максимальную мощность, потребляемую от каждой вторичной обмотки, потом их суммарную мощность, а затем и мощность самого трансформатора.

Теперь можно подсчитать ток, протекающий через первичную обмотку:

li = Prp/U,

где l| - ток через обмотку I, А; Ртр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт: U, - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение),

После этого рассчитывают необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода:

S = 1,3 Ртр

где S - сечение сердечника магнитопровода, см2; Ртр - мощность

трансформатора, Вт.

Определяют число витков первичной (сетевой) обмотки:

W,=50U|/S,

где W, - число витков обмотки; U, - напряжение на первичной обмотке В; S - сечение сердечника магнитопровода, см2.

Подсчитывают число витков вторичной обмотки:

W„ = 55U„/S.

Где W„ - число витков вторичной обмотки; UM - напряжение на вторичной обмотке. В; S - сечение магнитопровода, см2.

В заключение определяют диаметр провода обмоток:

d = 0,02 I

где (d - диаметр провода, мм; I - ток через обмотку, мА. Иногда диаметр провода удобнее выбрать по таблице 2.

Таблица 2

■обм,	25	25...6	60...10	100.	160.	250.	400.	700.
мА		0	0	..16	..25	..40	..70	..10
				0	0	0	0	00

d, мм | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6

По полученным данным можно подбирать подходящее железо и провод и изготавливать трансформатор. Правда, нелишне сначала прикинуть, разместится ли весь провод на каркасе будущего трансформатора при данных Ш - образных пластинах

- ведь однотипные (по ширине средней части) пластины имеют неодинаковую площадь окна. Для приблизительной оценки достаточно подсчитанную ранее мощность трансформатора Ртр умножить на 50 и сравнить полученный результат (это необходимая площадь окна в мм2) с измеренной площадью окна имеющихся пластин. При выборе сердечника магнитопровода следует придерживаться и еще одного правила

- отношение ширины средней части сердечника к толщине набора (отношение сторон сердечника) должно быть в пределах 1...2.. Полностью методика расчета описывается в [60].

Схема: Двуполярное напряжение от одной обмотки трансформатора
Версия для печати:

4715 17 March 2007

Другие схемы раздела :