Transformadors per a UMZCH

Un dels dissenys de ràdio aficionats més populars són amplificadors de potència del so UMZCH. Per a escoltar programes de música d'alta qualitat a casa, la majoria de vegades utilitzen amplificadors força potents, de 25 ... 50W / canal, generalment amplificadors estèreo.

No és necessària una potència tan gran per aconseguir un volum molt elevat: un amplificador que treballa a la meitat de la potència permet obtenir un so més net, distorsions en aquest mode i, fins i tot, el millor UMZCH en té, són gairebé invisibles.

És bastant difícil muntar i configurar un bon UMZCH potent, però aquesta afirmació és certa si l’amplificador s’assembla a partir de peces discretes - transistors, resistències, condensadors, díodes, potser fins i tot amplificadors operatius. Aquest disseny el pot fer un aficionat a la ràdio suficientment qualificat, que ja ha muntat més d’un o dos amplificadors, cremant en els primers experiments ni un quilo de transistors de sortida potent.

Els circuits moderns eviten aquests costos materials i, el més important, els costos morals. Per muntar un UMZCH prou potent i d’alta qualitat, podeu comprar un o dos microcircuits, afegir-hi unes quantes parts passives, soldar-ho tot en una petita placa de circuit imprès i, si us plau, abans de fer-vos UMZCH, que funcionarà immediatament després d’encendre-la.

La qualitat de reproducció serà molt bona. Per descomptat, no serà possible treure un so "tub", però quedaran moltes les propietats, i, especialment, els amplificadors xinesos. Un exemple viu de tal solució al problema del so d'alta qualitat es pot considerar el xip TDA7294.

La tensió de subministrament bipolar del microcircuit té un rang molt gran de ± 10 ... ± 40V, la qual cosa permet obtenir energia des del microcircuit de més de 50W a una càrrega de 4Ω. Si no cal aquesta potència, simplement baixeu una mica el voltatge d’alimentació. L’etapa de sortida de l’amplificador es realitza en transistors d’efecte de camp, cosa que garanteix una bona qualitat del so.

És molt difícil desactivar un xip. L’estadi de sortida té protecció contra curtcircuit, a més també hi ha protecció tèrmica. El xip, com a amplificador, funciona a la classe AB, l'eficiència del qual és del 66%. Per tant, per obtenir una potència de sortida de 50 W, caldrà una font d’alimentació amb una potència de 50 / 0,66 = 75,757 W.

L’amplificador muntat està muntat al radiador. Per reduir les dimensions del radiador, no és dolent que la calor del radiador tregui un ventilador. Per a aquests propòsits, un petit refrigerador d’ordinador, per exemple, de targetes de vídeo, és força adequat. La figura 1 del disseny de l'amplificador es mostra.

Figura 1. Amplificador del xip TDA7294

Cal destacar una petita característica del xip TDA7294. Per a tots aquests microcircuits tan potents, la part posterior del metall amb un forat per connectar-lo al radiador està connectada a un cable de circuit comú. Això permet fixar el xip a la carcassa metàl·lica de l'amplificador sense una banda aïllant.

Al xip TDA7294, aquest fixador està connectat elèctricament al terminal negatiu de la font d’energia, el terminal 15. Per tant, és necessària una coixinet aïllant amb pasta tèrmica KPT-8. Encara millor, si el microcircuit s’instal·la al radiador sense que s’hi posi res, només amb pasta tèrmica i el radiador en si mateix està aïllat del cos (cable comú) de l’amplificador.

Figura 2. Circuit de commutació TDA7294 típic

Podem parlar molt sobre amplificadors del xip TDA7294, i les poques línies que es van escriure anteriorment no pretenen ser informació completa. Aquest amplificador s'esmenta només per mostrar quina potència pot necessitar un transformador, com determinar els seus paràmetres, perquè l'article s'anomena "Transformadors per UMZCH".

Sovint passa que la construcció comença amb la creació de prototips, la potència dels quals es produeix a partir de la font d’alimentació del laboratori. Si el sistema ha tingut èxit, comença la resta de treballs de “fusteria”: es fa el cas o s’utilitza un adequat d’un dispositiu industrial similar. Al mateix moment, es fabrica l’alimentació i es selecciona un transformador adequat.

Llavors, quin tipus de transformador es necessita?

Es va calcular una mica més alt que l'alimentació elèctrica hauria de ser d'almenys 75 watts, i això només és per a un canal. Però, on es pot trobar un amplificador monofònic ara? Ara, almenys, és un dispositiu de dos canals. Per tant, per a l’opció estèreo, cal un transformador amb una potència d’almenys cent cinquanta watts. De fet, això no és del tot cert.

Una potència tan gran només pot necessitar-se si s’amplifica un senyal sinusoïdal: acabem d’aplicar un sinusoide a l’entrada i seiem, escoltem. Però molt de temps escoltar un monotoni brunzit dolent no serà un plaer. Per tant, la gent normal escolta més sovint música o mira pel·lícules amb so. Aquí és on afecta la diferència entre el senyal musical i l’ona sinusoïdal pura.

Un senyal musical real no és un sinusoide, sinó una combinació de grans pics a curt termini i senyals a llarg termini de baixa potència, de manera que la potència mitjana consumida a partir de la font d’energia és molt menor.

Figura 3. Potència del so real. Nivells intermedis (línia groga) de senyals de so sinusoïdals i reals als mateixos nivells màxims

Com calcular la font d'alimentació UMZCH

La metodologia per calcular l'alimentació es troba a l'article "Càlcul de la font d'alimentació per a l'amplificador de potència", que es pot trobar a l'enllaç,

L'article proporciona consideracions sobre l'elecció dels paràmetres de l'alimentació, on també podeu descarregar el programa de càlcul de la font d'alimentació tenint en compte les característiques dels programes de música reproduïts. El programa funciona sense instal·lació al sistema, només descomprimeix l'arxiu. Els resultats del programa es guarden en un fitxer de text que apareix a la carpeta on es troba el programa de càlcul. Les imatges del programa es mostren a les figures 4 i 5.

Figura 4. Introducció de dades al programa de càlcul

Els càlculs es van realitzar per a la font d’energia muntada segons l’esquema que es mostra a la figura 5.

Figura 5. Alimentació UMZCH. Resultats de càlcul

Així, per a un amplificador de dos canals de 50 W amb una càrrega de 4Ω, cal un transformador de 55W. Enrotllament secundari amb un punt mitjà amb tensions de 2 * 26,5 V amb corrent de càrrega de 1A. A partir d’aquestes consideracions, heu d’escollir un transformador per UMZCH.

Sembla que el transformador resultava bastant feble. Però, si llegiu atentament l’article esmentat anteriorment, tot entra en el seu lloc: l’autor diu amb força convincència quins criteris s’han de tenir en compte a l’hora de calcular la font d’alimentació UMZCH.

Aquí podeu plantejar-se immediatament una contra-pregunta: "I si la potència del transformador disponible és més gran que el càlcul?". Sí, no passarà res de dolent, tan sols el transformador funcionarà amb mig cor, no s’esforçarà especialment i fa molta calor. Naturalment, les tensions de sortida del transformador han de ser les mateixes que les calculades.

Potència total del transformador

No és difícil notar que com més potent sigui el transformador, més gran és la seva mida i pes. I això no és gens sorprenent, perquè existeix la potència global d’un transformador. En altres paraules, com més gran i pesat sigui el transformador, més gran és la seva potència, més gran és la potència de la càrrega connectada a la bobinada secundària.

Càlcul de la potència total mitjançant la fórmula

Per determinar la potència global del transformador, n’hi ha prou de mesurar les dimensions geomètriques del nucli amb una simple regla i, després, amb una precisió acceptable, calcular-ho tot utilitzant una fórmula simplificada.

P = 1,3 * Sc * Així doncs,

on P és la potència total, Sc = a * b és l’àrea principal, de manera que = c * h és l’àrea de la finestra. A la figura 5. Els possibles tipus de nuclis es mostren a la figura 5. Els nuclis reunits segons l’esquema HL s’anomenen blindats, mentre que els nuclis submarins s’anomenen nucli.

Figura 6. Tipus de nuclis de transformadors

Als llibres de text d’enginyeria elèctrica, la fórmula per calcular la potència global és increïble i molt més. A la fórmula simplificada, s'accepten les condicions següents que són inherents a la majoria dels transformadors de xarxa, només alguns valors mitjans.

Es creu que l'eficiència del transformador és de 0,9, la freqüència de la tensió de xarxa és de 50 Hz, la densitat de corrent en els bobinats és de 3,5 A / mm2 i la inducció magnètica és de 1,2 T. A més, el factor d’ompliment de coure és de 0,4, i el factor d’ompliment d’acer 0,9. Tots aquests valors s'inclouen en la fórmula "real" per calcular la potència global. Com qualsevol altra fórmula simplificada, aquesta fórmula pot donar un resultat amb un error del cinquanta per cent, tal com és el preu pagat per simplificar el càlcul.

Aquí n'hi ha prou de recordar com a mínim l'eficiència del transformador: com més gran sigui la potència global, més gran sigui l'eficiència. Així doncs, els transformadors amb una potència de 10 ... 20 W tenen una eficiència de 0,8, i els transformadors de 100 ... 300 W i superiors tenen una eficiència de 0,92 ... 0,95. Dins els mateixos límits, poden variar altres quantitats que formen part de la fórmula “real”.

La fórmula, per descomptat, és força senzilla, però hi ha taules als directoris on "tot ja està calculat per a nosaltres". Així que no compliqueu la vostra vida i aprofiteu un producte acabat.

Figura 7. Taula per determinar la potència global del transformador. Valors calculats per a 50 Hz

El tercer dígit del marcatge del nucli del submarí indica el paràmetre h - l'alçada de la finestra, tal com es mostra a la figura 6.

A més de la potència total, la taula també té un paràmetre tan important com el nombre de voltes per volt. D'altra banda, s'observa un patró: com més gran és la mida del nucli, més petit és el nombre de voltes per volt. Per a la bobinada primària, aquest número està indicat a la penúltima columna de la taula. L’última columna indica el nombre de voltes per volt per als enrotllaments secundaris, que és lleugerament més gran que en el bobinat primari.

Aquesta diferència es deu al fet que l’enrotllament secundari està situat més lluny del nucli (nucli) del transformador i es troba en un camp magnètic debilitat que l’enrotllament primari. Per compensar aquest debilitament, cal augmentar lleugerament el nombre de voltes de les bobinades secundàries. Aquí entra en vigor un determinat coeficient empíric: si a una corrent en bobinatge secundari de 0,2 ... 0,5 A el nombre de voltes es multiplica per un factor d’1,02, aleshores per a corrents de 2 ... 4 A, el coeficient augmenta a 1,06.

Com es determina el nombre de voltes per volt

Moltes fórmules d’enginyeria elèctrica són empíriques, obtingudes pel mètode de nombrosos experiments, a més d’assaig i error. Una d’aquestes fórmules és la fórmula per calcular el nombre de voltes per volt en la bobinada primària del transformador. La fórmula és molt senzilla:

ω = 44 / S

aquí, tot sembla ser clar i senzill: ω és el nombre desitjat de voltes / volts, S és l’àrea principal en centímetres quadrats, però 44, segons diuen alguns autors, és un coeficient constant.

Altres autors substitueixen 40 o fins i tot 50 a la fórmula del "coeficient constant" .De seguida, qui té raó i qui no?

Per respondre a aquesta pregunta, la fórmula hauria de transformar-se lleugerament, en lloc de substituir la lletra amb el "coeficient constant", almenys K.

ω = K / S,

Aleshores en lloc d’un coeficient constant, s’obté una variable o, com diuen els programadors, una variable. Aquesta variable pot prendre diversos valors, de manera natural, fins a cert punt. La magnitud d'aquesta variable depèn del disseny del nucli i del grau d'acer del transformador. Normalment la variable K es troba en el rang de 35 ... 60. Valors més petits d’aquest coeficient condueixen a un mode de funcionament més rigorós del transformador, però faciliten el bobinat a causa de menys voltes.

Si el transformador està dissenyat per funcionar en equips d’àudio d’alta qualitat, aleshores K s’escull el més alt possible, normalment 60.Això ajudarà a eliminar les interferències amb la freqüència de la xarxa procedent del transformador de potència.

Ara podeu fer referència a la taula que es mostra a la figura 7. Hi ha un nucli ШЛ32X64 amb una superfície de 18,4 cm2. La penúltima columna de la taula indica el nombre de voltes per volt per al bobinat primari. Per al ferro, ШЛ32X64 és de 1,8 voltes / V. Per saber quina magnitud K es van guiar els desenvolupadors en el càlcul d’aquest transformador, n’hi ha prou amb fer un càlcul senzill:

K = ω * S = 1,8 * 18,4 = 33,12

Un coeficient tan reduït suggereix que la qualitat del ferro transformador és bona o simplement es busca estalviar coure.

Sí, la taula és bona. Si hi ha un desig, temps, nucli i fil conductor, només queda enrotllar les mànigues i enrotllar el transformador necessari. És encara millor si es pot comprar un transformador adequat o obtenir-lo de les seves pròpies reserves “estratègiques”.

Transformadors industrials

Hi havia una vegada, la indústria soviètica va produir tota una sèrie de transformadors de mida petita: TA, TAN, TN i CCI. Aquestes sigles es desxifren com a transformador d'ànode, anode-filament, filament i transformador per alimentar equips de semiconductor. És a dir, el transformador de la marca TPP pot ser el més adequat per a l'amplificador considerat anteriorment. Els transformadors d’aquest model estan disponibles amb una capacitat d’1,65 ... 200W.

Amb una potència nominal de 55W, un transformador TPP-281-127 / 220-50 amb una potència de 72W és força adequat. A partir de la designació, es pot entendre que es tracta d’un transformador per a l’alimentació d’equips de semiconductor, número de sèrie de desenvolupament 281, tensió primària de bobinat 127 / 220V, freqüència de xarxa 50Hz. L’últim paràmetre és força important, tenint en compte que els transformadors del CCI també estan disponibles a una freqüència de 400 Hz.

Figura 8. Paràmetres del transformador ТП П-281-127 / 220-50

El corrent primari està indicat per a tensions 127 / 220V. La taula següent mostra les tensions i els corrents dels enrotllaments secundaris, així com els conductors del transformador als quals es solden aquests enrotllaments. L'esquema de tota la varietat de transformadors CCI és un: tots els mateixos enrotllaments, tots els mateixos números de pins. A continuació, es mostren els voltatges i els corrents de les bobines per a tots els models de transformadors que són diferents, cosa que permet triar un transformador per a qualsevol ocasió.

La figura següent mostra el diagrama elèctric del transformador.

Figura 9. Circuit elèctric de transformadors CCI

Per a una unitat d’alimentació d’un amplificador de dos canals amb una potència de 50W, un exemple del càlcul del qual s’ha donat just a sobre, cal un transformador amb una potència de 55W. Enrotllament secundari amb un punt mitjà amb tensions de 2 * 26,5 V amb corrent de càrrega de 1A. És força obvi que per obtenir aquestes tensions caldrà connectar els bobinats en fase de 10 i 20V i el bobinatge en fase de 2,62V

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

que és gairebé coherent amb el càlcul. Hi ha dos enrotllaments que es connecten en sèries en un amb el punt mig. La connexió de bobina es mostra a la figura 10.

Figura 10. Connexió dels enrotllaments del transformador ТП П-281-127 / 220-50

Els enrotllaments primaris es connecten d’acord amb la documentació tècnica, tot i que podeu utilitzar altres aixetes, que seleccionaran amb més precisió la tensió de sortida.

Com connectar els bobinatges secundaris

Els bobinatges 11-12 i 17-18 es connecten en fase: el final de la bobinada anterior, amb l'inici del següent (el començament dels bobinats s'indica amb un punt). El resultat és un bobinatge amb una tensió de 30V, i segons les condicions de la tasca es requereixen 26,5. Per acostar-nos a aquest valor, els bobinats 19-20 estan connectats als bobinats 11-12 i 17-18 a l'antifase. Aquesta connexió es mostra mitjançant la línia blava, que s’obté la meitat de la bobina amb un punt mig. La línia vermella mostra la connexió de l’altra meitat del bobinat que es mostra a la figura 5. La connexió dels punts 19 i 21 forma el punt mig del bobinat.

Enrotllaments de sèrie i paral·lels

Amb una connexió en sèrie, el millor és si els corrents de bobinatge permesos són iguals, el corrent de sortida de dos o més enrotllaments serà el mateix.Si el corrent d'un dels bobinatges és menor, serà el corrent de sortida del bobinat resultant. Aquest raonament és bo quan hi ha un esquema de circuits d’un transformador: només cal soldar els salts i mesurar el que va passar. I si no hi ha un esquema? Això es tractarà al proper article.

També es permet la connexió paral·lela de les bobines. Aquí el requisit és el següent: el voltatge de les bobinades ha de ser el mateix i la connexió és en fase. En el cas del transformador TPP-281-127 / 220-50, és possible connectar dos enrotllaments de 10 volts (cables 11-12, 13-14), dos enrotllaments de 20 volts (cables 15-16, 17-18), dos enrotllaments. a 2.62V (conclusions 19-20, 21-22). Obteniu tres bobinatges amb corrents 2.2A. La connexió del bobinat primari es realitza d'acord amb les dades de referència del transformador.

És tan bo si es coneixen les dades del transformador. Un dels paràmetres importants del transformador és el seu preu, que depèn en gran mesura de la imaginació i la prepotència del venedor.

Com a exemple, el transformador TPP-281-127 / 220-50 de diversos venedors d’Internet s’ofereix a un preu de 800 ... 1440 rubles! D’acord que serà més car que l’amplificador en si. La sortida d’aquesta situació pot ser l’ús d’un transformador adequat obtingut a partir d’equips domèstics antics, per exemple, de televisors amb llum o d’ordinadors vells.

Boris Aladyshkin

Llegiu també sobre aquest tema:Com determinar els paràmetres del transformador desconeguts