Transformere til UMZCH

En af de mest populære amatørradiodesign er lydeffektforstærkere UMZCH. Til høje kvalitet at lytte til musikprogrammer derhjemme bruger de ofte ret kraftige 25 ... 50W / kanal, som regel stereoforstærkere.

En så stor effekt er slet ikke nødvendigt for at få et meget højt volumen: en forstærker, der arbejder ved halvdelen af ​​strømmen, giver mulighed for en renere lyd, forvrængninger i denne tilstand, og selv den bedste UMZCH har dem, de er næsten usynlige.

Det er ret vanskeligt at samle og oprette en god kraftig UMZCH, men denne erklæring er sand, hvis forstærkeren er samlet fra diskrete dele - transistorer, modstande, kondensatorer, dioder, måske endda operationelle forstærkere. Et sådant design kan udføres af en tilstrækkelig kvalificeret radioamatør, der allerede har samlet mere end en eller to forstærkere og brænder på de første eksperimenter ikke et kilo kraftige output-transistorer.

Moderne kredsløb undgår sådant materiale, og vigtigst af alt, moralske omkostninger. For at samle en tilstrækkelig kraftig og højkvalitets UMZCH kan du købe en eller to mikrokredsløb, tilføje et par passive dele til dem, lodde alt dette på et lille printkort, og vær venlig, før du UMZCH, som fungerer umiddelbart efter tænding.

Afspilningskvaliteten vil være meget god. Selvfølgelig vil det ikke være muligt at få en "rør" -lyd, men mange proprietære og især kinesiske forstærkere vil blive efterladt. Et levende eksempel på en sådan løsning på problemet med lyd i høj kvalitet kan betragtes som chip TDA7294.

Den bipolære forsyningsspænding for mikrokredsløbet har et meget stort interval på ± 10 ... ± 40V, hvilket tillader opnåelse af strøm fra mikrokredsløbet på over 50W ved en belastning på 4Ω. Hvis en sådan strøm ikke er påkrævet, skal du blot sænke forsyningsspændingen lidt. Forstærkerens outputtrin er lavet på felteffekttransistorer, hvilket sikrer god lydkvalitet.

Det er meget vanskeligt at deaktivere en chip. Udgangstrinnet har beskyttelse mod kortslutning, derudover er der også termisk beskyttelse. Chippen fungerer som forstærker i klasse AB, hvis effektivitet er 66%. Derfor kræves en strømforsyning med en effekt på 50 / 0,66 = 75,757 W for at opnå en udgangseffekt på 50 W.

Den samlede forstærker monteres på radiatoren. For at reducere radiatorens dimensioner er det slet ikke dårligt, at varmen fra radiatoren fjernes af en ventilator. Til disse formål er en lille computerkøler, for eksempel fra videokort, meget velegnet. Udformeren af ​​forstærkeren er vist i figur 1.

Figur 1. Forstærker på TDA7294-chip

Det skal bemærkes, at en lille funktion i TDA7294-chippen. For alle sådanne kraftfulde mikrokredsløb er det bageste metalstykke med et hul til fastgørelse til radiatoren forbundet til en fælles kredsløbstråd. Dette giver dig mulighed for at fastgøre chippen på forstærkerens metalhus uden en isolerende strimmel.

På TDA7294-chippen er denne fastgørelse elektrisk forbundet til den negative terminal på strømkilden, klemme 15. Derfor er en isolerende pakning med varmeledende pasta KPT-8 simpelthen nødvendig. Det er endnu bedre, hvis mikrokredsløbet er installeret på radiatoren uden at lægge det hele, kun med varmeledende pasta, og selve radiatoren er isoleret fra forstærkerens krop (fælles ledning).

Figur 2. Typisk TDA7294 switching circuit

Vi kan tale meget om forstærkere på TDA7294-chippen, og de få linjer, der blev skrevet ovenfor, lader overhovedet ikke at være komplette oplysninger. Denne forstærker nævnes kun for at vise, hvor meget strøm en transformer har brug for, hvordan man bestemmer dens parametre, fordi artiklen kaldes "Transformers for UMZCH".

Det sker ofte, at konstruktionen begynder med oprettelsen af ​​prototyper, hvis kraft produceres fra laboratoriets strømforsyning. Hvis ordningen viste sig at være vellykket, begynder alt det andet af "tømrerarbejde": sagen er lavet, eller der bruges en passende en fra en lignende industriel enhed. På samme trin fremstilles strømforsyningen, og der vælges en passende transformer.

Så hvilken slags transformer er nødvendig?

Det blev beregnet lidt højere, at strømforsyningen skulle være mindst 75 watt, og dette er kun for en kanal. Men hvor kan du finde en monofon forstærker nu? Nu er dette mindst en to-kanals enhed. Til stereoindstillingen kræves derfor en transformer med en effekt på mindst hundrede og halvtreds watt. Det er faktisk ikke helt sandt.

En sådan stor magt kan muligvis kun kræves, hvis et sinusformet signal forstærkes: vi har lige anvendt en sinus på indgangen og sidde, lyt. Men længe at lytte til en ensformig sorgfuld brummer er sandsynligvis ikke en fornøjelse. Derfor lytter normale mennesker oftere til musik eller ser film med lyd. Det er her forskellen mellem det musikalske signal og den rene sinusbølge påvirker.

Et rigtigt musikalsk signal er ikke en sinusformet, men en kombination af store kortvarige toppe og langvarige signaler om lav effekt, så den gennemsnitlige strømforbrug fra strømkilden er meget mindre.

Figur 3. Faktisk lydstyrke. Mellemniveauer (gul linje) af sinusformede og reelle lydsignaler ved de samme maksimale niveauer

Sådan beregnes strømforsyningen UMZCH

Metodikken til beregning af strømforsyningen findes i artiklen "Beregning af strømforsyningen til effektforstærkeren", som kan findes på linket,

Artiklen indeholder overvejelser om valg af parametre for strømforsyningen, hvor du også kan downloade programmet til beregning af strømforsyningen under hensyntagen til funktionerne i reproducerede musikprogrammer. Programmet fungerer uden installation i systemet, bare pak arkivet ud. Programmets resultater gemmes i en tekstfil, der vises i den mappe, hvor beregningsprogrammet er placeret. Screenshots af programmet er vist i figur 4 og 5.

Figur 4. Indtastning af data i beregningsprogrammet

Beregningerne blev udført for strømforsyningen samlet i henhold til skemaet vist i figur 5.

Figur 5. Strømforsyning UMZCH. Beregningsresultater

For en 50 W dual-channel forstærker med en 4Ω belastning kræves det således en 55W transformer. Sekundærvikling med et midtpunkt med spændinger på 2 * 26,5V med en belastningsstrøm på 1A. Fra disse overvejelser skal du vælge en transformer til UMZCH.

Det ser ud til, at transformeren viste sig at være ret svag. Men hvis du omhyggeligt læser den artikel, der er nævnt lige ovenfor, falder alt på plads: forfatteren fortæller overbevisende nok, hvilke kriterier der skal tages med i beregningen af ​​UMZCH-strømforsyningen.

Her kan du straks stille et tællerspørgsmål: "Og hvis den transformator, der er ved hånden, vil være større end beregningen?". Ja, intet dårligt vil ske, bare transformeren fungerer halvhjertet, vil ikke særligt belastes og bliver meget varm. Naturligvis skal transformerens udgangsspændinger være de samme som beregnet.

Transformatorens samlede styrke

Det er ikke svært at bemærke, at jo mere kraftfuld transformeren er, jo større er dens størrelse og vægt. Og dette er slet ikke overraskende, fordi der er sådan en ting som en transformators samlede kraft. Med andre ord, jo større og tungere transformatoren er, jo større er dens effekt, jo større er belastningen af ​​belastningen forbundet til den sekundære vikling.

Beregning af den samlede effekt ved formlen

For at bestemme transformerens samlede styrke er det nok at måle de geometriske dimensioner af kernen med en simpel lineal, og derefter med acceptabel nøjagtighed beregne alt ved hjælp af en forenklet formel.

P = 1,3 * Sc * Så,

hvor P er den samlede effekt, er Sc = a * b kerneområdet, så = c * h er vinduesområdet. Mulige typer kerner er vist i figur 5. Kerner, der er samlet i henhold til HL-skemaet, kaldes pansrede, mens ubåde-kerner kaldes kerne.

Figur 6. Typer af transformerkerner

I lærebøgerne til elektroteknik er formlen til beregning af den samlede effekt fantastisk og meget længere. I den forenklede formel accepteres følgende betingelser, der er iboende i de fleste netværkstransformatorer, bare nogle gennemsnitlige værdier.

Det antages, at effektiviteten af ​​transformeren er 0,9, frekvensen af ​​netspændingen er 50 Hz, strømtætheden i viklingerne er 3,5 A / mm2, og den magnetiske induktion er 1,2 T. Desuden er kobberpåfyldningsfaktor 0,4, og stålpåfyldningsfaktor er 0,9. Alle disse værdier er inkluderet i den "rigtige" formel til beregning af den samlede effekt. Som enhver anden forenklet formel kan denne formel give et resultat med en fejl på halvtreds procent, sådan er prisen, der betales for at forenkle beregningen.

Her er det nok til mindst at huske transformerens effektivitet: jo større den samlede effekt, jo højere er effektiviteten. Så transformere med en effekt på 10 ... 20 W har en effektivitet på 0,8, og transformatorer 100 ... 300 W og højere har en virkningsgrad på 0,92 ... 0,95. Inden for de samme grænser kan andre mængder, der er en del af den "rigtige" formel, variere.

Formlen er selvfølgelig ganske enkel, men der er tabeller i bibliotekerne, hvor "alt er allerede beregnet for os." Så komplicér ikke dit liv og drage fordel af et færdigt produkt.

Figur 7. Tabel til bestemmelse af transformerens samlede effekt. Værdier beregnet for 50Hz

Det tredje ciffer i markeringen af ​​ubådens kerne angiver parameter h - vindueshøjden, som vist i figur 6.

Ud over den samlede effekt har tabellen også en så vigtig parameter som antallet af omdrejninger pr. Volt. Desuden observeres et sådant mønster: jo større kernestørrelse, desto mindre er antallet af omdrejninger pr. Volt. For den primære vikling angives dette nummer i den næstsidste søjle i tabellen. Den sidste kolonne angiver antallet af omdrejninger pr. Volt for de sekundære viklinger, som er lidt større end i den primære vikling.

Denne forskel skyldes det faktum, at den sekundære vikling er placeret længere væk fra kernen (kernen) i transformeren og befinder sig i et svækket magnetfelt end den primære vikling. For at kompensere for denne svækkelse er det nødvendigt at øge antallet af svingninger i sekundærviklingene lidt. Her træder en vis empirisk koefficient i kraft: hvis ved en strøm i den sekundære vikling på 0,2 ... 0,5 A antallet af sving multipliceres med en faktor på 1,02, så for strømme på 2 ... 4 A stiger koefficienten til 1,06.

Sådan bestemmes antallet af omdrejninger pr. Volt

Mange formler inden for elektroteknik er empiriske, opnået ved metoden til adskillige eksperimenter, såvel som forsøg og fejl. En af disse formler er formlen til beregning af antallet af omdrejninger pr. Volt i den primære vikling af transformeren. Formlen er ganske enkel:

ω = 44 / S

her ser alt ud til at være klart og enkelt: ω er det ønskede antal omdrejninger / volt, S er kerneområdet i kvadratcentimeter, men 44 er, som nogle forfattere siger, en konstant koefficient.

Andre forfattere erstatter 40 eller endda 50 i formlen "konstant koefficient". Så hvem har ret, og hvem er ikke?

For at besvare dette spørgsmål skal formlen transformeres let, i stedet for den "konstante koefficient" erstatte brevet, ja, i det mindste K.

ω = K / S,

I stedet for en konstant koefficient opnås derefter en variabel, eller som programmører siger, en variabel. Denne variabel kan naturligvis til en vis grad tage forskellige værdier. Størrelsen af ​​denne variabel afhænger af kernedesignet og kvaliteten af ​​transformerstål. Normalt er variablen K i området 35 ... 60. Mindre værdier af denne koefficient fører til en strengere funktionsmåde for transformeren, men letter lindring på grund af færre sving.

Hvis transformeren er designet til at arbejde i lydudstyr af høj kvalitet, vælges K så højt som muligt, normalt 60.Dette vil hjælpe dig med at slippe af med forstyrrelser i netværkets frekvens fra strømtransformatoren.

Nu kan du henvise til tabellen vist i figur 7. Der er en kerne ШЛ32X64 med et areal på 18,4 cm2. Den næstsidste søjle i tabellen angiver antallet af omdrejninger pr. Volt for den primære vikling. For jern er X32X64 1,8 omdrejninger / V. For at finde ud af, hvilken størrelse K udviklerne blev ledet til at beregne denne transformer, er det nok at foretage en enkel beregning:

K = ω * S = 1,8 * 18,4 = 33,12

En sådan lille koefficient antyder, at kvaliteten af ​​transformerjern er god eller simpelthen søgt at spare kobber.

Ja, tabellen er god. Hvis der er et ønske om, tid, kerne og viklingstråd, gjenstår det kun at rulle ærmerne op og vinde den nødvendige transformer. Det er endnu bedre, hvis du kan købe en passende transformer eller hente den fra dine egne "strategiske" reserver.

Industrielle transformatorer

En gang i tiden producerede den sovjetiske industri en hel række små transformatorer: TA, TAN, TN og CCI. Disse forkortelser afkodes som anodetransformator, anodefilament, filament og transformer til drift af halvlederudstyr. Det er transformatoren fra TPP-mærket muligvis den mest velegnede til den ovenfor beskrevne forstærker. Transformatorer af denne model fås med en kapacitet på 1,65 ... 200W.

Med en nominel effekt på 55W er en transformer TPP-281-127 / 220-50 med en effekt på 72W meget velegnet. Fra betegnelsen kan det forstås, at dette er en transformer til drift af halvlederudstyr, udviklingsserienummer 281, primær viklingsspænding 127 / 220V, netfrekvens 50Hz. Den sidste parameter er ganske vigtig, i betragtning af at transformerne af CCI også er tilgængelige med en frekvens på 400 Hz.

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

Primær strøm er indikeret for spændinger 127 / 220V. Tabellen herunder viser spændinger og strømme for de sekundære viklinger såvel som transformatorledningerne, som disse viklinger er loddet til. Ordningen med hele variationen af ​​transformere CCI er en: alle de samme viklinger, alle de samme pin-numre. Her er bare spændinger og strømninger af viklingerne for alle modeller af transformere er forskellige, hvilket giver dig mulighed for at vælge en transformer til enhver lejlighed.

Følgende figur viser transformatorens elektriske diagram.

Figur 9. Elektrisk kredsløb af transformere CCI

For en strømforsyningsenhed i en to-kanals forstærker med en effekt på 50W, hvor et eksempel på beregningen blev givet lige ovenfor, kræves en transformer med en effekt på 55W. Sekundærvikling med et midtpunkt med spændinger på 2 * 26,5V med en belastningsstrøm på 1A. Det er helt åbenlyst, at for at opnå sådanne spændinger, vil det være nødvendigt at tilslutte fase-viklinger på 10 og 20V og i antifase-vikling 2.62V

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

hvilket er næsten i overensstemmelse med beregningen. Der er to sådanne viklinger, som er forbundet i serie i en med midtpunktet. Opviklingsforbindelsen er vist i figur 10.

Figur 10. Tilslutning af transformatorviklinger ТПП-281-127 / 220-50

De primære viklinger er forbundet i overensstemmelse med den tekniske dokumentation, selvom du kan bruge andre vandhaner, som mere nøjagtigt vælger udgangsspændingen.

Sådan forbindes de sekundære viklinger

Viklingerne 11-12 og 17-18 er forbundet i fase - slutningen af ​​den forrige vikling med begyndelsen af ​​den næste (begyndelsen af ​​viklingerne angives med en prik). Resultatet er en vikling med en spænding på 30V, og i henhold til betingelserne i opgaven 26.5 kræves. For at komme nærmere denne værdi er viklingerne 19-20 forbundet med viklingerne 11-12 og 17-18 i antifase. Denne forbindelse vises med den blå linje, en halvdel af viklingen med et midtpunkt opnås. Den røde linje viser forbindelsen til den anden halvdel af viklingen vist i figur 5. Forbindelsen mellem punkterne 19 og 21 danner viklingens midtpunkt.

Serier og parallelle viklinger

Med en serieforbindelse er det bedst, hvis de tilladte viklingsstrømme er lige, udgangsstrømmen for to eller flere viklinger vil være den samme.Hvis strømmen for en af ​​viklingerne er mindre, vil det være outputstrømmen for den resulterende vikling. Denne ræsonnement er god, når der er et kredsløbsdiagram over en transformer: lodde bare springerne og måle hvad der skete. Og hvis der ikke er nogen ordning? Dette vil blive diskuteret i den næste artikel.

Parallel tilslutning af viklingerne er også tilladt. Her er kravet dette: viklingernes spænding skal være den samme, og forbindelsen er i fase. I tilfælde af transformeren TPP-281-127 / 220-50 er det muligt at tilslutte to 10-volt-viklinger (ledninger 11-12, 13-14), to 20-volt-viklinger (kabler 15-16, 17-18), to viklinger ved 2,62 V (konklusioner 19-20, 21-22). Få tre viklinger med strøm 2.2A. Forbindelsen af ​​den primære vikling foretages i overensstemmelse med transformerreferencedata.

Det viser sig, hvor godt det viser sig, om transformerdataene er kendt. En af transformatorens vigtige parametre er dens pris, der i vid udstrækning afhænger af sælgers fantasi og arrogance.

Betraktet som et eksempel tilbydes transformeren TPP-281-127 / 220-50 fra forskellige internetsælgere til en pris af 800 ... 1440 rubler! Enig i, at det vil være dyrere end selve forstærkeren. Vejen ud af denne situation kan være brugen af ​​en passende transformer opnået fra gammelt husholdningsudstyr, for eksempel fra lampe-tv eller gamle computere.

Boris Aladyshkin

Læs også om dette emne:Sådan bestemmes ukendte transformerparametre