Меню

Трансформатор для двухполярного питания



Как получить два напряжения от одной обмотки трансформатора

Радиолюбителям знакома проблема, когда необходимо получить от одной обмотки трансформатора два напряжения. Однополярный трансформатор не дает такой возможности, и необходимо прибегнуть к дополнительным манипуляциям для получения нескольких напряжений.

Чем отличается двухполярный трансформатор от однополярного

Основное отличие двухполярного и однополярного трансформатора заключается в количестве выводов, три – у двухполярного (ноль, плюс и минус) и два – у однополярного (плюс и минус).

Для каких устройств необходимо два двухполярных напряжения

Несколько напряжений чаще всего необходимо для работы операционных усилителей – усилителей постоянного тока, а таже других устройств.

Как получить два напряжения от трансформатора: схемы

Если же у вас есть трасформатор с одной обмоткой без отводов, как получить другие напряжения на выходе? Рассмотрим несколько способов.

Одним из вариантов может быть применение дополнительного выпрямителя напряжения. Это позволяет получить как положительное, так и отрицательное напряжения на выходе. Выпрямитель – это устройство, которое позволяет преобразовать переменный ток в постоянный.

Эта схема позволяет получить удвоенное выходное напряжение. А для того чтобы получить отрицательное выходное напряжение, включить все элементы выпрямителя необходимо в обратной полярности.

Что предпринимать, если выпрямитель собран по мостовой схеме

Особенность данной схемы в том, что для выпрямления положительного и отрицательного полупериодов используется одна обмотка.

В этом случае, можно воспользоваться следующей схемой:

Положительное и отрицательое напряжение проходит через соответствующие диоды и заряжает конденсаторы C2 и C3. Необходимо обратить внимание что через диод V1 течет ток основного и дополнительного напряжения.

Однако решить эту проблему поможет создание обмотки с отводом от середины. Для этого необходимо просто соеденить два блока питания – плюс одного с минусом другого – это и будет средняя точка, или ноль. Два остальных и будут плюс и минус. Теперь, можно действовать по такой схеме:

Как сделать двуполярное питание от одной обмотки: схема

Что делать, если необходимо получить двухполярный выпрямитель, без перемотки трансформатора? Рассмотрим следующую схему:

Дополнительный выпрямитель подключаем через конденсаторы C1 и C2 к обмотке трансформатора, что позволяет получить стабильное двухполярное напряжение.

Источник

Самый простой двухполярный ИИП

Сегодня речь пойдет о схеме двухполярного импульсного источника питания, которая является одной из самых простейших. Мощность представленного ИИП находится в пределах 100Вт при работе на статическую нагрузку (резистор), что достаточно для использования в связке с двумя усилителями по 50Вт или одного канала мощностью 100Вт.

Схема ничем не отличается от представленной в статье «Импульсный источник питания для TDA7294 на IR2153». Отличием является импульсный трансформатор, а точнее форма сердечника. В этой статье будет продемонстрирован способ намотки трансформатора на сердечнике EI-образной формы, в прошлой же статье я наглядно показывал, как выполнить намотку на кольцевом ферритовом сердечнике.

Схема простого двухполярного ИИП

Работу схемы я разъяснял в статье со ссылкой выше.

Сердцем источника является драйвер управления полевыми транзисторами IR2153. При указанных на схеме R2=15кОм и C3=1нФ, драйвер будет работать на частоте 47кГц.

Читайте также:  Спортивное диетическое питание рецепты

Да, у этого ИИП нет защиты от перегрузки и короткого замыкания, поэтому и является самой простой схемой двухполярного источника. При выходе из строя ИИП, на его выходе напряжение падает до нуля, поэтому усилителю он вреда не принесет, разве что пострадает сам.

Учитывая, что выходная мощность источника составляет 100Вт, система мягкого старта для ограничения токов зарядки емкостей (для облегчения работы ключей на старте) здесь в принципе и не нужна. При первом старте пусковой ток ограничивается термистором NTC.

Компоненты схемы

Резистор R1 должен быть мощным, не менее 2Вт, так как на нем выделяется большое количество тепла. Можно соединить в параллель два резистора по 36кОм. Изначально я установил R1 мощностью 1Вт (другого не было), но позже был вынужден заменить на более мощный. Остальные резисторы мощностью 0.25Вт.

Все конденсаторы керамические, кроме C6, C10 и C11 (пленка).

Варистор защищает схему от бросков напряжения в сети выше 275В, поэтому он должен быть рассчитан на такое напряжение. При броске, он замыкает сетевой вход, и предохранитель F1 перегорает.

Термистор NTC сопротивлением 5Ом (5D7, 5D9, 5D11).

Диодный мост VDS1 на ток не менее 4А.

Диод VD1 не обязательно должен быть быстрым (HER108), любой выпрямительный диод на ток 1А и напряжение 1000В.

Диод VD2 должен быть быстрым (FR, UF, SF или HER) на ток 1А, можно установить HER108, FR107, FR157.

Диоды VD3-VD6 должны быть очень быстрыми (FR302, FR304, FR602, UF600B, BY397 и так далее) на ток не менее 3А и обратное напряжение более 100В. Можно установить диоды Шоттки (КД213А и другие). Также для повышения надежности, можно соединить в параллель по два диода.

Транзисторы VT1 и VT2 должны быть оригинальными. При установке подделок ИИП может выходить из строя еще при запуске, либо при минимальной нагрузке. Транзисторы нужно установить на радиатор через изоляционные втулки и прокладки, иначе будут искры и дым.

Трансформатор

Сердечник трансформатора двухполярного импульсного источника питания должен иметь габариты 33×12.7×9.7мм. Обязательно проверьте отсутствие зазора у сердечника, его быть ни в коем случае не должно!

Как разобрать трансформатор от блока питания персонального компьютера я описывал в статье.

Подобные сердечники применяются в блоках питания ПК (мощностью до 300Вт).

Первичная обмотка.

Эмалированным медным проводом (диаметр по меди не менее 0.63мм) мотаем 32 витка. В какую сторону? В любую! Просто мотайте все обмотки в одну сторону и сюрпризов не будет. Витки улаживать необходимо с натяжением, чтобы при работе ИИП трансформатор не гудел, не пищал.

Если 32 витка не влезли в один слой, то оставшиеся витки равномерно распределяем по участку каркаса, а между слоями необходимо положить несколько слоев изоляции. В качестве изоляции рекомендую купить пакет для запекания и нарезать лентами, либо купить специальный термоскотч для трансформаторов. Простым скотчем изолировать нельзя.

Читайте также:  Мир детства продукты питания

Внимание! В высокочастотных трансформаторах (наш случай) необходимо использовать хороший обмоточный провод, без повреждения изоляции. Настоятельно не рекомендую использовать провод б/у. При эксплуатации может прошивать изоляцию и ИИП будет выходить из строя, а вы будете гадать, в чем же причина?

Вторичная обмотка.

Между вторичной и первичной обмотками необходимо обеспечить хорошую изоляцию.

Вторичная обмотка мотается двумя жилами провода диаметром 0.63мм.

Первые 8 витков мотаем от основания каркаса в ту же сторону, что и мотали первичную обмотку. Намотав 8 витков, оставляем длинный хвост (12-15см), это будет средняя точка.

После чего, мотаем еще 8 витков в ту же сторону, что и предыдущие витки. Начинаем мотать от средней точки (хвоста) в сторону основания каркаса. Хвосты зачищаем, скручиваем и лудим.

Далее стягиваем сердечник. Я использую термоскотч, но для стяжки можно применить и простой скотч. Сердечник я не проклеиваю, а просто стягиваю.

Нагрев при номинальной мощности

При испытаниях собранного мной двухполярного импульсного источника питания, я нагружал его резистором с сопротивлением 102Ома. Мощность составила 54Вт. Работа длилась 20мин.

После остывания всех элементов я нагрузил свой ИИП резистором на 51Ом. Мощность составила примерно 107Вт. Гонка продолжалась 10мин. Трансформатор нагрелся до температуры 55 0 C, диодный мост VDS1 нагрелся до температуры 60 0 C, диоды VD3-VD6 нагрелись до 77 0 C. Полевые транзисторы, установленные на радиатор с площадью поверхности 300см 2 , были совершенно холодные.

Для уменьшения нагрева, на VDS1 можно установить алюминиевую пластинку. А для VD3-VD6, как говорилось выше, установить в параллель по 2шт (диода) и отвести их дальше от платы (обеспечить зазор).

Вывод. Представленный в этой статье двухполярный импульсный источник питания вполне может обеспечить питание двух каналов усилителей НЧ таких, как TDA7294, LM3886, STK402-070 или усилителя Дорофеева. Ведь при прослушивании музыки нагрузка совсем иная (не статическая) и нагрев элементов будет меньше, невзирая на КПД усилителей класса AB примерно равный 55%.

Можно ли повысить мощность этого ИИП?

Можно! Скажем для 200-300Вт необходимо развести другую печатную плату, обеспечив более широкими дорожками и местом под более мощные компоненты. Заменить диодный мост VDS1 на более мощный (6-8А), заменить предохранитель F1 и термистор NTC на элементы с большим током. Увеличить сечение обмоточных проводов трансформатора, а также увеличить габаритную мощность его сердечника и заменить диоды Шоттки на ток не менее 10А, с установкой их на теплоотвод.

Печатная плата простого двухполярного ИИП СКАЧАТЬ

Источник

Двуполярное питание от одной обмотки трансформатора.

Как получить разнополярные напряжения от однополярного источника или
трансформатора с одной вторичной обмоткой.

«Как нам быть, если имеющийся однополярный выпрямитель необходимо дополнить выпрямителем противоположной полярности, а перемотка сетевого трансформатора нежелательна?» — справедливо озадачились вопросом английские радиолюбители и сами же на него ответили в журнале «Wireless World» аж в далёком 1980 году. Как это выглядит?

Дополнительный выпрямитель, состоящий из диодного моста V2 и сглаживающего конденсатора С4, подключается к вторичной обмотке силового трансформатора через разделительные конденсаторы С1 и С2.

Читайте также:  Питание во время маточного кровотечения

«Wireless World» (Англия), 1980, №8
Радио №7, 1982 г.

Рис.1 Двуполярное питание от одной обмотки на двух мостах

Скромненько, со вкусом, но на этом — вся статья.

На самом деле, многочисленные заявления по поводу того, что подобные преобразователи слаботочны и не «держат» мощных нагрузок, с одной стороны, весьма преувеличены, с другой — имеют под собой некоторую почву в виде требований, предъявляемых к величине ёмкостей С1 и С2.
Теоретически источники отрицательного напряжения способны отдавать мощность, соизмеримую с мощностью основного положительного источника и в сумме с ним обеспечивать мощность равную мощности трансформатора.

А из каких соображений следует выбирать номиналы разделительных конденсаторов?
Тут всё просто — их реактивные сопротивления на частоте 50 Гц должны быть в 30. 40 раз меньше, чем сопротивление Rн при максимальном токе, где Rн = U/Imax . Рассчитать эти сопротивления можно на странице — ссылка на страницу.

Уменьшить количество разделительных конденсаторов до 1 шт. можно воспользовавшись следующей схемой.

Рис.2 Схема выпрямителя с формированием двуполярного выходного напряжения

Выходное напряжение трансформатора выбирается исходя из требуемых напряжений, а рабочие напряжения разделительных конденсаторов должны выдерживать вдвое большие величины, чем пиковые значения выпрямленного переменного напряжения.

Теперь можно забыть про разделительные конденсаторы и перейти к схеме, представленной на Рис.3.


Тут всё очень просто — два однополупериодных выпрямителя разной полярности на диодах VD1 и VD2 и два сглаживающих конденсатора — С1 и С2.

Недостатком схемы является необходимость применения электролитов ёмкостями в два раза большими, чем в аналогичных выпрямителях, выполненных по двухполупериодной схеме.

Рассчитать номиналы этих конденсаторов можно в калькуляторе на странице — ссылка на страницу.

Рис.3 Двуполярное питание от одной обмотки на однополупериодных выпрямителях

Радикально снизить ёмкости сглаживающих конденсаторов можно включив в схему пару интегральных стабилизаторов напряжения. С примером такой реализации можно ознакомиться на Рис.4.

Рис.4 Двуполярное питание от одной обмотки на однополупериодных выпрямителях и
интегральных стабилизаторах

Если напряжение на выходе выпрямителя или однополярного источника питания имеет достаточную величину Uвых, то можно получить двуполярное напряжение ±Uвых/2, применив схему для формирования искусственной средней точки, в нашем случае — земли (Рис.5).

Рис.5 Двуполярное питание с узлом формирования искусственной земли

Данный формирователь двуполярного питания (при соответствующем выборе транзисторов) позволяет запитывать достаточно мощные цепи.
Максимально допустимые токи транзисторов должны соответствовать токам нагрузки, а коэффициент передачи тока — не менее 1000/Rн.

Все представленные формирователи, кроме последнего, подразумевают переделку существующего блока однополярного питания и не позволяют получать разнополярные напряжения от гальванических элементов или аккумуляторов.
Как быть, если нужен плюс-минус от батарейки или готового БП без его переделки рассмотрим на следующей странице.

Источник