Transformatorer for UMZCH

En av de mest populære amatørradio-designene er lydeffektforsterkere UMZCH. For å lytte til musikkprogrammer av høy kvalitet hjemme, bruker de ofte ganske kraftige 25 ... 50W / kanal, vanligvis stereoforsterkere.

En så stor kraft er ikke nødvendig i det hele tatt for å få et veldig høyt volum: en forsterker som jobber med halvparten av strømmen gir rom for en renere lyd, forvrengninger i denne modusen, og selv den beste UMZCH har dem, er de nesten usynlige.

Det er ganske vanskelig å sette sammen og sette opp en god kraftig UMZCH, men dette utsagnet er sant hvis forsterkeren er satt sammen fra diskrete deler - transistorer, motstander, kondensatorer, dioder, kanskje til og med driftsforsterkere. En slik utforming kan gjøres av en tilstrekkelig kvalifisert radioamatør, som allerede har satt sammen mer enn en eller to forsterkere og ikke brente på de første eksperimentene en kilo kraftige utgangstransistorer.

Moderne kretsløp unngår slikt materiale, og viktigst, moralske kostnader. For å sette sammen en tilstrekkelig kraftig og høy kvalitet UMZCH, kan du kjøpe en eller to mikrokretser, legge noen få passive deler til dem, lodde alt dette på et lite kretskort, og vær så snill før du UMZCH, som vil fungere umiddelbart etter at du har slått på.

Avspillingskvaliteten vil være veldig god. Selvfølgelig vil det ikke være mulig å få en "rør" -lyd, men mange egenutviklede, og spesielt kinesiske forsterkere, blir igjen. Et levende eksempel på en slik løsning på problemet med lyd av høy kvalitet kan betraktes som TDA7294-brikken.

Den bipolare forsyningsspenningen til mikrokretsen har et veldig stort område på ± 10 ... ± 40V, noe som gjør det mulig å oppnå strøm fra mikrokretsløpet over 50W ved en belastning på 4Ω. Hvis det ikke kreves slik strøm, må du bare senke forsyningsspenningen litt. Utgangstrinnet til forsterkeren er laget på felteffekttransistorer, noe som sikrer god lydkvalitet.

Det er veldig vanskelig å deaktivere en brikke. Utgangstrinnet har beskyttelse mot kortslutning, i tillegg er det også termisk beskyttelse. Brikken fungerer som forsterker i klasse AB, hvis effektivitet er 66%. For å oppnå en utgangseffekt på 50 W vil det derfor være nødvendig med en strømforsyning med en effekt på 50 / 0,66 = 75,757 W.

Den samlede forsterkeren er montert på radiatoren. For å redusere dimensjonene på radiatoren er det ikke verst at varmen fra radiatoren fjernes av en vifte. For disse formålene er en liten datakjøler, for eksempel fra skjermkort, ganske passende. Utformingen av forsterkeren er vist på figur 1.

Figur 1. Forsterker på TDA7294-brikken

Det skal bemerkes en liten funksjon i TDA7294-brikken. For alle slike kraftige mikrokretser er den bakre metallryggen med et hull for festing til radiatoren koblet til en felles kretsledning. Dette lar deg fikse brikken på forsterkerens metallhus uten en isolerende stripe.

På TDA7294-brikken er dette festet elektrisk koblet til den negative terminalen til strømkilden, terminal 15. Derfor er en isolerende pakning med varmeledende pasta KPT-8 ganske enkelt nødvendig. Det er enda bedre hvis mikrokretsen er installert på radiatoren uten å legge i det hele tatt, bare med varmeledende pasta, og selve radiatoren er isolert fra kroppen (felles ledning) til forsterkeren.

Figur 2. Typisk TDA7294-svitsjekrets

Mye kan sies om forsterkerne på TDA7294-brikken, og de få linjene som ble skrevet over later ikke i det hele tatt til å være fullstendig informasjon. Denne forsterkeren er bare nevnt for å vise hvor mye effekt en transformator kan trenge, hvordan å bestemme dens parametere, fordi artikkelen kalles "Transformers for UMZCH".

Det hender ofte at konstruksjonen begynner med å lage prototyper, hvis kraft produseres fra laboratoriets strømforsyning. Hvis ordningen viste seg å være vellykket, begynner alt det øvrige "tømrerarbeidet": saken er laget eller en egnet fra et lignende industrielt utstyr blir brukt. På samme trinn produseres strømforsyningen og en passende transformator velges.

Så hva slags transformator er nødvendig?

Det ble beregnet litt høyere at strømforsyningen skulle være minst 75 watt, og dette er for bare en kanal. Men hvor kan du finne en monofon forsterker nå? Nå er dette minst en to-kanals enhet. For stereoalternativet er det derfor nødvendig med en transformator med en effekt på minst hundre og femti watt. Dette er faktisk ikke helt sant.

En så stor kraft kan være nødvendig bare hvis et sinusformet signal forsterkes: vi bare benyttet en sinus på inngangen og sitter og lytter. Men å lytte til en monoton sørgmodig brum er sannsynligvis ikke en glede. Derfor hører vanlige mennesker oftere på musikk eller ser filmer med lyd. Det er her forskjellen mellom det musikalske signalet og den rene sinusbølgen påvirker.

Et ekte musikalsk signal er ikke en sinus, men en kombinasjon av store kortsiktige topper og langsiktige signaler om lav effekt, så den gjennomsnittlige kraften som forbrukes fra strømkilden er mye mindre.

Figur 3. Faktisk lydkraft. Midtenivåer (gul linje) av sinusformede og reelle lydsignaler med samme maksimale nivåer

Hvordan beregne strømforsyningen UMZCH

Metodikken for beregning av strømforsyningen er gitt i artikkelen "Beregning av strømforsyningen for effektforsterkeren", som du finner på lenken,

Artikkelen gir betraktninger om valg av parametere for strømforsyningen, hvor du også kan laste ned et program for beregning av strømforsyningen under hensyntagen til funksjonene i reproduserte musikkprogrammer. Programmet fungerer uten installasjon i systemet, bare pakke ut arkivet. Resultatene fra programmet lagres i en tekstfil som vises i mappen der beregningsprogrammet ligger. Skjermbilder av programmet vises i figur 4 og 5.

Figur 4. Legge inn data i beregningsprogrammet

Beregningene ble utført for strømforsyningen samlet i henhold til skjemaet vist i figur 5.

Figur 5. Strømforsyning UMZCH. Beregningsresultater

For en 50 W dobbeltkanals forsterker med en 4Ω belastning er det således nødvendig med en 55 W transformator. Sekundærvikling med et midtpunkt med spenninger på 2 * 26,5V med en laststrøm på 1A. Av disse hensyn bør du velge en transformator for UMZCH.

Det ser ut til at transformatoren viste seg å være ganske svak. Men, hvis du nøye leser artikkelen som er nevnt like over, faller alt på plass: forfatteren forteller ganske overbevisende hvilke kriterier som bør tas med i beregningen av UMZCH-strømforsyningen.

Her kan du umiddelbart stille counter-spørsmålet: "Og hvis kraften til transformatoren for hånden vil være større enn beregningen?". Ja, ingenting ille vil skje, bare transformatoren vil fungere halvhjertet, ikke vil anstrenge seg og bli veldig varm. Naturligvis bør transformatorens utgangsspenninger være de samme som beregnet.

Transformatorens totale kraft

Det er ikke vanskelig å legge merke til at jo kraftigere transformatoren er, jo større er dens størrelse og vekt. Og dette er overhodet ikke overraskende, fordi det er noe slikt som den totale kraften til en transformator. Med andre ord, jo større og tyngre transformatoren er, jo større er effekten, jo større er kraften til lasten som er koblet til sekundærviklingen.

Beregning av total effekt med formelen

For å bestemme den totale kraften til transformatoren er det nok å måle de geometriske dimensjonene til kjernen med en enkel linjal, og deretter, med akseptabel nøyaktighet, beregne alt ved å bruke en forenklet formel.

P = 1,3 * Sc * Så,

der P er den totale kraften, er Sc = a * b kjerneområdet, Så = c * h er vindusområdet. Mulige typer kjerner er vist i figur 5. Kjerner montert i henhold til HL-skjemaet kalles pansrede, mens ubåtkjerner kalles kjerne.

Figur 6. Typer transformatorkjerner

I lærebøkene til elektroteknikk er formelen for å beregne den totale kraften fantastisk, og mye lenger. I den forenklede formelen godtas følgende betingelser som er iboende i de fleste nettverkstransformatorer, bare noen gjennomsnittlige verdier.

Det antas at effektiviteten til transformatoren er 0,9, frekvensen av nettspenningen er 50 Hz, strømtettheten i viklingene er 3,5 A / mm2, og den magnetiske induksjonen er 1,2 T. Videre er kobberfyllingsfaktor 0,4, og stålfyllingsfaktor 0,9. Alle disse verdiene er inkludert i den "virkelige" formelen for å beregne den totale effekten. Som enhver annen forenklet formel kan denne formelen gi et resultat med en feil på femti prosent, slik som prisen som er betalt for å forenkle beregningen.

Her er det nok å huske minst effektiviteten til transformatoren: jo større den totale kraften er, desto høyere er effektiviteten. Så transformatorer med en effekt på 10 ... 20 W har en effektivitet på 0,8, og transformatorer 100 ... 300 W og høyere har en virkningsgrad på 0,92 ... 0,95. Innenfor de samme grensene, kan andre mengder som er en del av den "virkelige" formelen variere.

Formelen er selvfølgelig ganske enkel, men det er tabeller i katalogene der "alt er beregnet for oss." Så ikke kompliser livet ditt, og dra fordel av et ferdig produkt.

Figur 7. Tabell for å bestemme transformatorens totale effekt. Verdier beregnet for 50Hz

Det tredje sifferet i markeringen av kjernen i ubåten indikerer parameteren h - høyden på vinduet, som vist i figur 6.

I tillegg til den totale effekten, har tabellen også en så viktig parameter som antall svinger per volt. Dessuten observeres et slikt mønster: jo større kjernestørrelse, desto mindre antall svinger per volt. For den primære viklingen er dette tallet angitt i den nest siste kolonnen i tabellen. Den siste kolonnen indikerer antall svinger per volt for sekundærviklingene, som er litt større enn i primærviklingen.

Denne forskjellen skyldes det faktum at sekundærviklingen befinner seg lenger fra transformatorens kjerne (kjerne) og befinner seg i et svekket magnetfelt enn primærviklingen. For å kompensere for denne svekkelsen, er det nødvendig å øke antall svinger på sekundærviklingene litt. Her trer en viss empirisk koeffisient i kraft: hvis en strøm i sekundærviklingen på 0,2 ... 0,5 A blir antall svinger multiplisert med en faktor 1,02, øker koeffisienten til 1,06 for strømmer på 2 ... 4 A.

Hvordan bestemme antall svinger per volt

Mange formler innen elektroteknikk er empiriske, oppnådd ved metoden for en rekke eksperimenter, samt prøving og feiling. En av disse formlene er formelen for å beregne antall svinger per volt i primærviklingen av transformatoren. Formelen er ganske enkel:

ω = 44 / S

her ser alt ut til å være klart og enkelt: ω er ønsket antall svinger / volt, S er kjerneområdet i kvadratcentimeter, men 44 er, som noen forfattere sier, en konstant koeffisient.

Andre forfattere erstatter 40 eller til og med 50 i denne formelen "konstant koeffisient." Så hvem har rett og hvem har ikke?

For å svare på dette spørsmålet, bør formelen transformeres litt, i stedet for "konstant koeffisient" erstatte bokstaven, vel, i det minste K.

ω = K / S,

I stedet for en konstant koeffisient oppnås en variabel, eller som programmerere sier, en variabel. Denne variabelen kan naturlig nok til en viss grad ta forskjellige verdier. Størrelsen på denne variabelen avhenger av kjernekonstruksjonen og kvaliteten på transformatorstål. Vanligvis er variabelen K i området 35 ... 60. Mindre verdier av denne koeffisienten fører til en strengere driftsmåte for transformatoren, men letter viklingen på grunn av færre svinger.

Hvis transformatoren er designet for å fungere i lydutstyr av høy kvalitet, blir K valgt så høyt som mulig, vanligvis 60.Dette vil bidra til å bli kvitt forstyrrelser i frekvensen til nettverket som kommer fra strømtransformatoren.

Nå kan du henvise til tabellen vist i figur 7. Det er en kjerne ШЛ32X64 med et område på 18,4 cm2. Den nest siste kolonnen i tabellen viser antall svinger per volt for den primære viklingen. For jern er ШЛ32X64 1,8 omdreininger / V. For å finne ut hvilken størrelse K utviklerne ble veiledet til å beregne denne transformatoren, er det nok å gjøre en enkel beregning:

K = ω * S = 1,8 * 18,4 = 33,12

En så liten koeffisient tyder på at kvaliteten på transformatorjern er god eller rett og slett forsøkt å spare kobber.

Ja, bordet er bra. Hvis det er et ønske, tid, kjerne og viklingstråd, gjenstår det bare å rulle opp ermene og vikle den nødvendige transformatoren. Det er enda bedre hvis du kan kjøpe en passende transformator eller hente den fra dine "strategiske" reserver.

Industrielle transformatorer

En gang i tiden produserte den sovjetiske industrien en hel serie små transformatorer: TA, TAN, TN og CCI. Disse forkortelsene blir dechiffrert som anodetransformator, anodefilament, glødetråd og transformator for å drive halvlederutstyr. Det er transformatoren til TPP-merket som kanskje er den mest egnede for forsterkeren som er vurdert ovenfor. Transformatorer av denne modellen er tilgjengelige med en kapasitet på 1,65 ... 200W.

Med en nominell effekt på 55W er en transformator TPP-281-127 / 220-50 med en effekt på 72W ganske passende. Fra betegnelsen kan det forstås at dette er en transformator for å drive halvlederutstyr, utviklings serienummer 281, primær viklingsspenning 127 / 220V, hovedfrekvens 50Hz. Den siste parameteren er ganske viktig med tanke på at transformatorer av CCI også er tilgjengelige med en frekvens på 400 Hz.

Figur 8. Transformatorparametere ТПП-281-127 / 220-50

Primærstrøm er indikert for spenninger 127 / 220V. Tabellen nedenfor viser spenningene og strømningene til sekundærviklingene, samt transformatorledningene som disse viklingene er loddet til. Opplegget med hele transformatoren CCI er en: alle de samme viklingene, alle de samme pin-tallene. Her er bare spenningene og strømningene til viklingene for alle modeller av transformatorer forskjellige, noe som lar deg velge en transformator til enhver anledning.

Følgende figur viser transformatorens elektriske diagram.

Figur 9. Elektrisk krets for transformatorer CCI

For en strømforsyningsenhet til en to-kanals forsterker med en effekt på 50W, hvor et eksempel på beregningen ble gitt like over, er det nødvendig med en transformator med en effekt på 55W. Sekundærvikling med et midtpunkt med spenninger på 2 * 26,5V med en laststrøm på 1A. Det er helt åpenbart at for å oppnå slike spenninger, vil det være nødvendig å koble innfaseviklingene på 10 og 20V, og i motfase er viklingen 2,62V

10 + 20-2,62 = 27,38V,

noe som nesten stemmer overens med beregningen. Det er to slike viklinger, som er koblet i serie i ett med midtpunktet. Viklingstilkoblingen er vist på figur 10.

Figur 10. Tilkobling av transformatorviklinger ТПП-281-127 / 220-50

De primære viklingene er koblet i samsvar med den tekniske dokumentasjonen, selv om du kan bruke andre kraner, som mer nøyaktig vil velge utgangsspenningen.

Hvordan koble sekundærviklingene til

Viklingene 11-12 og 17-18 er koblet i fase - slutten av forrige vikling, med begynnelsen av den neste (begynnelsen av viklingene er indikert med en prikk). Resultatet er en vikling med en spenning på 30V, og i henhold til betingelsene i oppgaven 26.5. For å komme nærmere denne verdien, er viklingene 19-20 koblet til viklingene 11-12 og 17-18 i antifase. Denne forbindelsen vises med den blå linjen. Halvparten av viklingen med midtpunktet oppnås. Den røde linjen viser forbindelsen til den andre halvparten av viklingen vist i figur 5. Koblingen til punktene 19 og 21 danner viklingspunktets midtpunkt.

Serier og parallelle viklinger

Med seriekobling er det best om de tillatte viklingsstrømmene er like, utgangsstrømmen for to eller flere viklinger vil være den samme.Hvis strømmen til en av viklingene er mindre, vil den være utgangsstrømmen til den resulterende viklingen. Denne resonnementet er bra når det er et kretsdiagram over en transformator: bare lodde hopperne og måle hva som skjedde. Og hvis det ikke er noe opplegg? Dette vil bli diskutert i neste artikkel.

Parallell tilkobling av viklingene er også tillatt. Her er kravet dette: viklingenes spenning må være den samme, og forbindelsen er i fase. Når det gjelder transformatoren TPP-281-127 / 220-50, er det mulig å koble to 10-volt-viklinger (ledninger 11-12, 13-14), to 20-volt-viklinger (ledninger 15-16, 17-18), to viklinger ved 2,62V (konklusjoner 19-20, 21-22). Få tre viklinger med strømmer 2.2A. Tilkoblingen av den primære viklingen gjøres i samsvar med transformatorens referansedata.

Det er hvor bra det viser seg om transformatordataene er kjent. En av de viktige parametrene til transformatoren er prisen, som i stor grad avhenger av fantasien og arrogansen til selgeren.

Betraktet som et eksempel tilbys transformatoren TPP-281-127 / 220-50 fra forskjellige Internett-selgere til en pris av 800 ... 1440 rubler! Enig at det blir dyrere enn forsterkeren selv. Veien ut av denne situasjonen kan være bruken av en passende transformator hentet fra gammelt husholdningsutstyr, for eksempel fra lampe-TVer eller gamle datamaskiner.

Boris Aladyshkin

Les også om dette emnet:Hvordan bestemme ukjente transformatorparametere