Impulzustranszformátor - típusok, működési elv, számítási képletek. Illesztő eszközök ferrit mágneses magokon HF transzformátor az eltérítő rendszer ferritgyűrűjén

A ferritcsőnek van egy nagy előnye - könnyen megtalálható egy régi CRT-monitor jelkábelén, vagy vásárolhat ilyen kábelt egy számítógépes boltban. A HF-hez elegendő sávszélesség (kb. 1-30 MHz) birtokában lehetővé teszi az adó-vevő antennák alacsonyabb áron történő értékesítését. A fordulatok számának elve:

Kék vezeték - 1 fordulat, Piros huzal - 1,5 fordulat.

Kiegyensúlyozó transzformátor ferrit csövön 50 / 300 Ohm

Kezdjük 2,5 fordulat (kék) tekercselésével, a szükséges 300 Ohm ellenállás alapján. A vezeték másik végét a bemeneti csatlakozási szinten földeljük. Ez lesz a közös tömegpont. A tömegpontból kiindulva új 2,5 menetes huzalt (zöld) tekercselünk, ami kiegészíti a 300 Ohmos tekercset. Ismét a földelési pontból kiindulva feltekerünk még 2 menet vezetéket (piros), amit a bemeneti csatlakozóhoz (PL) csatlakoztatunk. A huzal átmérőjét az határozza meg, hogy a tekercseket ferritcsőbe lehet-e illeszteni.

Jegyzet: A lehető legvastagabb vezeték.

A teljes lyuk kitöltése. A magablak teljes és egyenletes kitöltésével kevesebb „eltömődés” érhető el a HF tartományokban. Rövid következtetések.

Ha nagyobb teljesítményre vágyik a készülék, akkor nem a csövek számának növelésére kell törekedni, hanem az egyes csövek keresztmetszetének növelésére. A csövek száma pedig minimális legyen, pl. csak 2, de „vastag”!

Ne felejtse el, hogy minél nagyobb a reaktív komponens a terhelésben, annál rosszabb a transzformátor számára. Ezt az elvet követve különféle koordinációkat hajthatunk végre, figyelve a fordulatok számát a táblázat szerint:

Egyenértékű terhelés mellett a mért SWR nem haladja meg az 1,5-öt (1-30 MHz tartományban).

A mért veszteség 0,4 dB volt.

(Megjegyzés: UA4AEU - 1,1-es SWR-t érhet el, ha a balun bemenetén vagy kimenetén kis kapacitással kompenzálja a reaktanciát (kísérletileg kiválasztva a legmagasabb frekvencián).

Ha antennához csatlakozik, az antenna rezonanciafrekvenciája enyhe eltolódást tapasztalhat. A tekercs a méret alapján zománcozott merev huzalból készülhet. Rugalmas szigetelt vezetékből könnyebb tekercset készíteni.

2) Az SHTL-t a bemeneten és a kimeneten olyan AKTÍV terhelésekkel kell terhelni, amelyek megközelítőleg megegyeznek azon vonalak jellemző impedanciájával, amelyekből készült.

Tipikus példa: Rádióamatőr testvérünk hatalmas ferritgyűrűket használ a vászon közelében, hogy „kiegyensúlyozza” az antennákat. A fent leírt kísérlet aktív terhelésekkel azonban azt mutatja, hogy egy 10...20 mm átmérőjű gyűrű 100 W teljesítményt is elbír és nem melegszik fel! Szóval hol az igazság? Az igazság az, hogy az antenna (dipólus vagy hurok) CSAK egyetlen frekvencián, az antenna első harmonikusának frekvenciáján alacsony aktív ellenállással rendelkezik. A nagy aktív ellenállások, amelyek egyenletes felharmonikusoknál jelen vannak, a gyakorlatban nem alkalmazhatók. Az alacsony impedanciájú rezonanciák páratlan felső harmonikusoknál már nem esnek az amatőr rádiós tartományba. Más frekvenciákon pedig MINDIG jelentős reaktivitás lesz. Ezek hatására a gyűrű erősen felmelegszik, ezért nagy hűtőfelülettel kell rendelkeznie, pl. legyen NAGY. Például az importált 100 wattos adó-vevők PA kimenetén mikroszkopikus ferrit távcső található. És... SEMMIT! Ez nem azért van, mert különös anyagból készültek. Az ilyen adó-vevők kimeneti terhelésére vonatkozó követelmények közül csak az egyik, hogy az AKTÍV legyen. (További követelmény 50 ohm). Óvatosnak kell lennie azokkal a kiadványokkal, amelyek szigorúan meghatározott fordulatszámú tekercselést javasolnak egy HF transzformátorhoz. Ez egy másik „tudatbetegség” jele - az SPTL kvázi rezonáns használatának. Itt „nőnek” a HF-ferritek használatának szükségességéről szóló legenda lábai. De... NINCS többé szélessáv!

Most az említett 1:1-ről és 1:2-ről... Egy iskolai fizika szakon az átalakítási arány a primer és a szekunder tekercs meneteinek aránya. Azok. bemeneti és kimeneti feszültségek aránya. Miért változtatták a rádióamatőrök ezt a paramétert „alapértelmezés szerint” az ellenállás transzformációs együtthatóvá? Igen, mert a környezetünkben fontosabb az ellenállás átalakulása. De nem szabad az abszurditásig elmenni! Íme egy beszélgetés, amit az éterben hallottak – két rádióamatőr arról beszél, hogyan készítsünk transzformátort 50 ohmosról 75 ohmosra. Az egyik azt javasolja, hogy 1:1,5 fordulatszámmal tekerje fel. És ha valaki félénken tiltakozik ellenük, az egyetlen válasz a technikai írástudatlanság vádja. És ez minden lépésnél megtörténik! És csak – FELTÉTELEK! Kiderült, hogy az energiamegmaradás nagy törvénye nem vonatkozik rájuk, és lehetséges, ha a bemeneti tekercselés feszültsége mondjuk 1 Volt, 20 mW teljesítményt kapcsolunk a transzformátor 50 ohmos bemenetére. , és 30 mW eltávolítása a 75 ohmos kimeneten. Így néz ki egy „örökmozgó”! Itt csak emlékezni kell arra, hogy az ellenállás transzformációs arány a feszültség transzformációs arány másodfokú függvénye. Más szóval, egy 1:2-es transzformátor 50 ohmos ellenállást 200 ohmosra, egy 5:6-os transzformátor pedig 50 ohmos ellenállást 75 ohmosra alakít át. Miért írtam 5:6-ot és nem 1:1,2-t? Itt van egy lépés a tervezéshez. Mint már említettük, az SHPTL-nek lógnia kell egy vonallal. A vonal két vagy több huzalból áll, amelyek össze vannak hajtva és kissé megcsavarva. Az ilyen vonal jellemző impedanciája a vezetékek átmérőjétől, középpontjaik távolságától és a csavarodási emelkedéstől függ. 50 Ohm 75 Ohm-ra való átalakításához HAT vezetékből álló vonalat kell használni, és ha nincs szükség a kiegyensúlyozásra, csatlakoztassa ezeket a vezetékeket a diagram szerint.

Amint észrevette, az áramkört is különleges módon rajzolják meg, nem úgy, mint egy hagyományos transzformátort. Ez a kép jobban tükrözi a tervezés lényegét. A szokásos kapcsolási rajz, a 2. ábra, és ennek megfelelően az egyrétegű tekercselésű autotranszformátor „hagyományos” kialakítása a gyakorlati teszteken „az asztalon” a teljes fordulatszám 0,83-át teszi ki. a szélessáv tekintetében.

Tervezési és üzemeltetési okokból nem kívánatos az SHPTL-t az egyik vonal rövidített szakaszával készíteni. 3. ábra. Annak ellenére, hogy ez megkönnyíti bármilyen, akár töredékes transzformációs együttható létrehozását. Ez a megoldás inhomogenitás megjelenéséhez vezet a vonalban, aminek következtében a szélessáv romlik.

Érdekes kérdés: "Melyek a maximális transzformációs arányok, amelyeket az SHPTL-ben lehet elérni?" Különösen érdekes választ találni erre a kérdésre azok számára, akik „betegek” egy szélessávú, periódusos csöves teljesítményerősítő készítésének ötletétől, ahol 1...2 nagyságrendű ellenállást kell átalakítani. KOhm a lámpa oldalán 50 Ohm ellenállásba. Az „asztalon” végzett kísérlet meglehetősen érdekes eredményt ad. Ismét minden a tekercsek kialakításától függ. Például, ha készítünk egy „hagyományos” transzformátort vagy autotranszformátort, amelynek átalakítási aránya mondjuk 1:10, betölti a szükséges 5 KOhm aktív ellenállásra és megméri az SWR-t az ötven ohmos oldalon, akkor az eredmény égnek a hajad! És ha ezen felül eltávolítja a frekvenciamenetet, akkor egyértelmű lesz, hogy a szélessávból nem maradt semmi. Van egy nyilvánvaló, meglehetősen éles rezonancia az induktivitás miatt.

Ezt a fájó témát a végtelenségig lehetne továbbfejleszteni, de... Mindent elhomályosított egy szélessávú balun transzformátor kialakítása transzfluxoron (kétlyukú ferritmag) 4. ábra, amit sikerült „kiszúrnom” egy import antennában. „bajusz” típusú tévéhez. Az ábrán látható kép természetesen sematikus - valójában több (3...5) fordulatból állnak a tekercsek. Sokáig értetlenül néztem a kialakítását, próbálva megérteni a tekercselési rendszert. Végül sikerült megrajzolnom a „tekercselések” helyét. Ez egy példa a valódi hosszú sorok használatára!

Ha nem tudnám, hogy ezek sorok, azt hinném, hogy megőrültem! Főleg ez a piros rövidre zárt tekercs... De miért nem csodálkozunk azon az eseten, amikor például egy kábel U-könyökénél a koaxiális kábel két végéről kell egy ponton összekötni a fonatot. Azért is, mert ez egy VONAL! Egy asztali ekvivalens terhelési kísérletben ez a több száz megahertzes frekvencián való működésre tervezett mikrotranszformátor kiváló eredményeket mutatott lényegesen alacsonyabb frekvenciákon, egészen a 40 méteres tartományig és az adó-vevő teljes teljesítményén.

Útközben a szimmetriáról és a szimmetriáról szóló legendákkal fogunk foglalkozni. Nézzük meg, hogyan lehet nagyon egyszerűen megállapítani, hogy ez vagy az SHTL szimmetrizál-e, vagy a szerzők csak deklarálják ezt a tulajdonságot, de ott nyoma sincs a szimmetriának. Itt ismét segítségünkre lesz az „Őfelsége – Kísérlet” és a „Őfelsége – a kísérleti eredmények elméleti elemzése”. Először is nézzük meg, mi a szimmetrikus kimenet, és miben különbözik az aszimmetrikustól. Kiderült, hogy minden a transzformátor kialakításától függ. Itt van például a legegyszerűbb eset - SHPTL 1:1 átalakítási aránnyal. Bármilyen valós vagy képzeletbeli SHPTL (vannak ilyenek! És nem ritka!) könnyen ellenőrizhető az otthoni adó-vevő segítségével. Elegendő a transzformációnak megfelelő ellenállású aktív terhelést (egyenértékű) csatlakoztatni a transzformátor kimenetére, és az SWR-t az 50 ohmos bemeneten maximális adóteljesítmény mellett (az SWR mérő maximális pontossága) ellenőrizni egy adott frekvencia tartományban. . Ha az SPTL valós, akkor az SWR-nek közel kell lennie az ideálishoz, pl. 1.0 és SZÉLESSÁVÚ (ezért SZÉLESSÁVÚ transzformátor!) Célszerű a folyamatos átfedéssel adásra nyitott adó-vevőt és semmi esetre sem kapcsolni a belső antenna tunert. A szimmetria tulajdonságát az UJJ segítségével történő vételnél ellenőrizzük (nem a 21.! Bár, használhatod!). A szimmetria a lényege, hogy mindkét terhelési kapocs EGYENLŐSÉGE a földhöz (adó-vevő testhez) képest. Bármilyen állomás vételekor (esetleg sugárzó állomás, kényelmesebb...), amikor az SHPTLE SZIMMETRIKUS kimenetére csatlakoztatott terhelés végeit megérinti az ujjával vagy csavarhúzóval, mindennek ugyanolyannak kell lennie a az S-méterrel és füllel. De a jelszintnek egy ponttal (-6 dB vagy kétszer U) kisebbnek kell lennie minden egyvégű kimeneten. (ez 1:1 átalakítás esetén van). Kényelmes egy 51 Ohm-os MLT-2 ellenállást rövid ideig terhelésként használni, akár 100 W-os átvitelnél is. Ebben az esetben egy érdekes hatás figyelhető meg - miközben jelet vesz egy balunon keresztül, amikor az ÚJJÁT az ellenállás teste felett tartja, egy rádióállomás hallható az egyik széléről, az ellenállás közepén pedig nem. hallatszott, és a másik élről ugyanúgy hallható lesz, mint az első . Csak ilyen körülmények között tekinthető a transzformátor balunnak. Próbálja ki a szakirodalomban és az interneten közzétett SPTL-ek különböző kialakításait. Az eredmények meglephetnek...

Röviden szólva! Készítse el keverőjét bármilyen gyűrűn alacsony frekvenciájú ferrittel. Ha kipróbálod írj! Kísérletezzen bátran!

Szergej Makarkin, RX3AKT

Az antenna bemeneti impedanciájának és a feeder karakterisztikus impedanciájával való egyeztetésének kérdései, valamint a rádióamatőrök kiegyenlítő antennái mindig is aktuálisak voltak és továbbra is aktuálisak. Az utóbbi években különös érdeklődés mutatkozott a ferritgyűrűkön lévő eszközök átalakítása és illesztése iránt. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az ilyen eszközök kis méretűek és magas (akár 98%) hatékonysággal rendelkeznek. Ezenkívül nem mutatnak rezonanciatulajdonságokat, ha több oktávos frekvenciaintervallumot fednek le (például 1-30 MHz), ami különösen kényelmes többsávos antennák használatakor ("négyzetek", "INVERTED V", 3). -elem háromsávos "hullámcsatorna" " stb.).

Az ilyen szélessávú transzformátorokban a tekercsek kétvezetékes hosszú távvezetékek formájában készülnek (koaxiális kábelen vagy homogénen), ferritgyűrűre tekercselve. A tekercsek ilyen kialakítása lehetővé teszi a szivárgási induktivitás gyakorlatilag kiküszöbölését és a vezetékek induktivitásának csökkentését.

Az ábrán látható a cikkben elfogadott transzformátor hosszú vezetékeken (TLL) szimbóluma, amely egy kétvezetékes vezetékből származik. 1.a, több (jelen esetben kettő) - az ábrán. 1.b.

ábrán. A 2. ábra az n=1 transzformációs aránnyal rendelkező TDL felvételét mutatja be.

A transzformátor egy gyűrűs ferrit mágneses magra tekercselt, egyenletes hosszú vonal formájú tekercsből áll. Elektromos hossza P=2pl/L, ahol l a vonal geometriai hossza, L a hullámhossz (lambda). Mivel a nagyfrekvenciás hullám terjedése során a vezeték vezetőin átfolyó áramok egyenlő értékűek és ellentétes irányúak, a mágneses áramkör nem mágnesezett, ami azt jelenti, hogy a ferritben gyakorlatilag nem veszít teljesítmény. Ha a g vonal hullámellenállását az Rg forrás és az Rn terhelés ellenállásaival egyeztetjük, a TDL-nek elméletileg nincs alsó és felső határfrekvenciája. A gyakorlatban a maximális működési frekvencia az ólominduktivitás és a vonalsugárzás miatt korlátozott.

Figyelni kell a TDL sajátosságaira. amely kétféle feszültség jelenlétéből áll: a vonalvezetők között ható és a jelteljesítmény által meghatározott U-ellenfázisú, valamint a terhelési aszimmetria által okozott és a transzformátor csatlakozási típusától függően egyfázisú (vagy hosszirányú) V. .

A 3. ábrán jól látható, hogy a generátor és a terhelés között, azaz az Ll vezeték induktivitására ható közös módú feszültség hogyan alakul ki.

Nyilvánvaló, hogy egy hosszú vezeték vezetői megkerülik a terhelést és a generátort, ha közös módusú áram folyik rajtuk. A mágneses áramkör bevezetése élesen növeli a tekercs induktivitását, ezáltal növeli a közös módú árammal szembeni ellenállást és élesen csökkenti a söntési hatásukat. Ugyanakkor a mágneses áramkör nem befolyásolja a hullám terjedését, mivel a haladó hullám üzemmód biztosított (Rg=g=Ri).

Számos mód létezik egy n egész szám transzformációs együtthatóval rendelkező TDL létrehozására. Például betarthatja a következő szabályt. A tekercsek (legyen n darab) kéthuzalos vezetékek azonos elektromos hosszúságú szakaszaiból készülnek. Mindegyik tekercs egy különálló, azonos típusú mágneses magra van helyezve. A vonalak bemenetei a felső oldalon sorba vannak kötve, a lenti oldalon - párhuzamosan.

Általánosságban elmondható, hogy az n egész szám transzformációs arányú TDL bekapcsolásának kapcsolási rajza a 2. ábrán látható. 4.

Itt a következő összefüggések érvényesek: Rг=n2Rн, U1=nU2, g=nRн.

ábrán. Az 5. ábra a TDL bekapcsolásának különféle lehetőségeit mutatja.

Egy mágneses magra is lehet TDL-t építeni, de a következő követelményeket be kell tartani. Először is, az egyes vezetékek fordulatszámának arányosnak kell lennie a vonal végei között ható közös módú feszültség értékével, mivel a tekercseket közös mágneses fluxus köti össze. Másodszor, az összes vonal geometriai hosszának azonosnak kell lennie. A TDL bekapcsolási lehetőségétől függően még az is előfordulhat, hogy egyes vonalakat részben vagy teljesen nem a mágneses magon kell elhelyezni.

A tekercsek fordulatszámának meghatározásához minden vonalon ki kell számítani a közös módú Vk feszültségek értékét.

TDL-ben aszimmetrikus be- és kimenettel (LV típus. 5. ábra, a)

invertálásban (LV típus, 5. ábra, b) Vк=(n-к+1) Un;

szimmetrikus bemenettel és aszimmetrikus kimenettel (CH típus, 5. ábra, c)

Vk=(n/2-k)Un;

aszimmetrikus bemenettel és szimmetrikus kimenettel (NS típusú, 5. ábra, d)

Vk=(n+1/2-k)Un;

szimmetrikus bemenettel és kimenettel (SS típus, 5. ábra, d)

Vк=(n/2+t/2-к)Un.

A képletekben n a transzformációs arány, k a vonal sorszáma felülről számolva, Un a terhelési feszültség.

Ugyanezek a képletek az eredetiek. amikor meghatározzuk a mágneses magra helyezett tekercsek menetszámának arányát. Ha például egy n=3 transzformációs arányú TDL-t az ábrán látható áramkör szerint kapcsolunk be. 5, majd V1:V2:V3=w1:w2:w3=2:1:0. Ebből az következik, hogy az ábrán a felső vonal teljesen a mágneses magra kerül (w1), a második vonal csak a fordulatok fele (w2=w1/2), a harmadik pedig teljesen (w3=0) legyen a mágneses mag csonkján található. Az összes vonal geometriai hossza azonos.

Ha egy 18,5 ohmos bemeneti impedanciájú „hullámcsatornát” egy 75 ohmos koaxiális kábellel párosítunk TDL segítségével (az 5. ábra diagramja szerint csatlakoztatva, d) 2-es transzformációs arány mellett, a tekercsfordulatok aránya egyenlő to w1:w2= (2+1 /2-1:(2+1/2-2)=3:1. Ez azt jelenti, hogy az ábra felső tekercsének teljes egészében a mágneses magon kell lennie, és csak a a második harmadik része.

Ha a tekercsek vezetékeinek hossza sokkal kisebb, mint az üzemi hullám hossza, a TDL leegyszerűsíthető: olyan vonalak, ahol a közös módú feszültségek nullák. jumperrel helyettesítették. Ebben az esetben például egy háromtekercses TDL-t (5. ábra, d) alakítunk át kéttekercsessé (6. ábra).

A TDL átviteli együttható attól függ, hogy a karakterisztikus impedancia mennyiben tér el az optimális értéktől, és mekkora az elektromos vezetékhossz és a hullámhossz aránya. Ha például c kétszeresére tér el a szükségestől, akkor a TDL-ben a veszteség 0,45 dB lambda/8 vonalhossz mellett és 2,6 dB lambda/4 esetén. ábrán. A 7. ábra egy n=2-es TDL átviteli együtthatójának a vonalai fázishosszától való függését mutatja három g érték esetén.

Az alábbi számítás azt mutatja, hogy optimális y értékű vonalak használata esetén az állóhullám-együttható a TDL-ben nem haladja meg az 1,03-at lambda/16 vonalhosszra és az 1,2-t a lambda/8 vonalhosszra. Ebből arra következtethetünk, hogy a TDL paraméterek kielégítőek maradnak, ha a kétvezetékes vezetékek hossza kisebb, mint lambda/8.

A TDL kiszámításakor a kiindulási adatok az n transzformációs arány, a TDL bekapcsolásának lehetősége, a működési frekvencia tartomány alsó és felső határa (hertzben), a maximális Pmax teljesítmény a terhelésen (wattban), a terhelés ellenállás Rн (ohmban) és a betápláló karakterisztikus impedanciája g (ohmban). A számításokat a következő sorrendben hajtjuk végre.

1. Határozza meg az Ll vonali vezeték minimális induktivitását (Henry szerint) abból a feltételből, hogy

Ld>>Rg/2fn.

A gyakorlatban az Ll 5...10-szer többet vehet igénybe, mint az Rg és a 2fn számított aránya.

2. Határozza meg a mágneses áramkör gyűrűjének w fordulatszámát:

ahol dcp a gyűrű átlagos átmérője (cm-ben), S a mágneses mag keresztmetszete (cm 2-ben), u a mágneses mag relatív mágneses permeabilitása. 3. Számítsa ki az Ic közös módusú áramot; (amperben), amely a legalacsonyabb üzemi frekvencián áramlik át a TDL tekercsen:

Ic=Vc/2пfнLл,

ahol Vc a vonal közös módú feszültsége, meghatározott csatlakozási lehetőségekre a fenti összefüggések szerint számítva.

4. Határozza meg a mágneses áramkör mágneses indukcióját (teslában):

B=4*10-6 .uIc/dcp.

A mágneses mag kiválasztásakor figyelembe kell venni, hogy nincs telítve közös módú árammal (vagy egyenárammal, ha van ilyen). Ehhez a mágneses áramkörben a mágneses indukciónak egy nagyságrenddel kisebbnek kell lennie, mint a telítési indukció (a kézikönyvekből vett).

5. Keresse meg az Upeak csúcsfeszültséget a sorban:

ahol y az SWR az adagolóban.

6. Számítsa ki az áram Ieff effektív értékét (amperben):

7. Határozza meg a hosszú vonal vezetékeinek d átmérőjét (milliméterben):

ahol J a megengedett áramsűrűség (amper per négyzetmilliméter).

A TDL antennaillesztő készülékekhez a gyűrűs (standard méretű K55X32X9, K65X40X9) ferritekből készült mágnesmagok alkalmasak 300VNS, 200VNS, 90VNS, 50VNS, valamint 400NN, 200NN, 100NN. Szükség esetén a mágneses áramkör több gyűrűből is összeállítható. A hosszú vezeték szükséges karakterisztikus impedanciáját a vezetők (bizonyos menetemelkedéssel) egyenletes összecsavarásával kapjuk meg (lásd a táblázatot). A vezetékek kereszt alakú összekötése esetén a c alacsonyabbnak bizonyul, mint amikor a szomszédos vezetékeket egymáshoz csatlakoztatják. Az 1,5 mm átmérőjű, sodratlan vezetékek vonalának jellemző impedanciája 86 Ohm volt.

A hosszú vezeték jellemző impedanciája a csavarodási emelkedéstől és a csatlakozások típusától függően

Kilátás	Csavarási emelkedés, cm
	4	3	2	1	0.67	0.25
:	70	60	56	44	36	-
én I	45	43	40	33 (32)*	-	-
X	23	22	20	18 (19)*	-	10**

* 1 mm átmérőjű huzallal.
** 0,33 mm-es huzalátmérővel.

A paraméterek (különösen az aszimmetria-együttható) javítása és az illesztő-transzformáló egység tervezésének egyszerűsítése érdekében több különböző típusú TDL soros csatlakozását használják.

Például a megadott módszerrel egy összetett TDL-t fogunk kiszámítani n=2-vel. Meg kell egyeznie a szimmetrikus antenna és az RK-50 koaxiális kábel 12,5 ohmos bemeneti impedanciájával. Az alsó működési frekvencia 14 MHz. A teljesítmény nem haladja meg a 200 W-ot. A TDL-hez standard méretű K45X28X8 (dcp = 3,65 cm, S = 0,7 cm 2) 100NN ferritből készült mágneses magok használata javasolt (a fajlagos telítési indukciója 0,44 T/cm 2).

A kompozit TDL (8. ábra) n=2 transzformációs arányú első fokozatát csatlakoztassuk az ábra diagramja szerint. 5. ábra, a, és a második (n=1-gyel) - az ábra diagramja szerint. 5, g.

Kiszámoljuk az első TDL-t.

1. Ll keresése:

Legyen Ll egyenlő 13,5 μH-val.

2. Számítsa ki a tekercselés fordulatszámát:

Ekkora fordulatszámú dupla vastag vezeték aligha helyezhető el a mágneses áramkör ablakában. Ezért célszerű két gyűrűt használni. Ebben az esetben a mágneses mag mérete K45X 28X16 (S = 1,4 cm 2). Új szám w:

3. Határozza meg a terhelés csúcsfeszültségét:

4. Keresse meg a közös módú feszültséget a tekercseken a kapcsolási rajz szerint (5. ábra, a):

V1=(2-1)71=71 V. Mivel a közös módú feszültség a második tekercsen 0, ezt a tekercset jumperek helyettesítik (6. ábra).

5. Közös üzemmódú áram:

6. Kiszámoljuk a mágneses indukciót a mágneses körben:

V=4*10 -6 *100*9*0,06/3,65=59*10 -6 T, ami lényegesen kisebb, mint a telítési indukció.

Vonaljellemző impedancia g1=50 Ohm.

A második TDL-ben célszerű ugyanazokat a gyűrűket használni, mint az elsőben. Ekkor Ll=13,5 µH, w=9 fordulat.

7. Közös üzemmódú feszültség a tekercsen V=(2+1/2-1)71=106,5 V.

8. A közös módú áram egyenlő:

L=106,5/2*3,14*14*10 6 *13,5*10 -6 =0,09 A.

9. Mágneses indukció

B=100*4*10 -6 *9*0,09/3,65=89*10 -6 T.

És ebben az esetben kisebbnek bizonyul, mint a telítési indukció. A tekercsvezeték hullámimpedanciája körülbelül 12 ohm.

A TDL vonalak vezetékeinek átmérőjét ugyanúgy kell meghatározni, mint a hagyományos transzformátorok tekercselési vezetékeinek átmérőjét. Ezt a számítást itt nem mutatjuk be.

Egy figyelmes olvasó pontatlanságot észlelhet a fenti számításban (összetett TDL-ek használata miatt). Ez abban rejlik, hogy az Ll induktivitást anélkül számítják ki, hogy figyelembe veszik azt a tényt, hogy az első és a második fokozat TDL-tekercsei össze vannak kötve, azaz bizonyos tartalékkal. Tehát a gyakorlatban az egyes fokozatok TDL-jében lehetőség van a tekercsek menetszámának csökkentésére és kisebb ferrit mágneses magok használatára.

Különböző egyedi TDL-ek kombinációival lehetséges a meghatározott jellemzőkkel rendelkező TDL-k széles skálája.

A gyártott TDL-eknél a hatékonyságot és az aszimmetria együtthatót kell mérni. A TDL bekapcsolásának kapcsolási rajza az első paraméter meghatározásakor az ábrán látható. 9, a második - az ábrán. 10. A transzformátor a veszteségeit (decibelben) a következő képlettel számítjuk ki: a = 20lg(U1/nU2).

Egy kiegyensúlyozó TDL (NS típusú) n=1 transzformációs aránnyal, 1,5...30 MHz frekvencia tartományban, 200 W-ig terjedő kimeneti teljesítménnyel, az RK-50 feederhez 50 antenna bemeneti impedanciával Ohm, 50VNS szabvány méretű mágneses magon gyártható

K65X40X9. A vezeték tekercseinek menetszáma (g=50 Ohm) 9. Az 1-1", 2-2" tekercsek (12. ábra) 2 db PEV-2 1,4 vezetékre vannak feltekerve bifilárisan, csavarás nélkül. A vezetékek közötti állandó távolság biztosítása érdekében fluoroplast csövet helyeznek rájuk. A 3-3"-os tekercselést a gyűrű szabad részére külön-külön, az 1-1", 2-2"-os tekercsekkel azonos huzallal és hosszan feltekerjük. A gyártott TDL hatásfoka kb. 98% volt. Az aszimmetria az együttható több mint 300 volt.

n=2 transzformációs arányú TDL (NS típus), 200 W-ig terjedő teljesítményre tervezve, a feeder 75 ohmos karakterisztikus impedanciájához illeszkedve az antenna szimmetrikus bemenetéhez, melynek bemeneti impedanciája 18 Ohm. 200NN mágneses magon (13. ábra) gyártható szabványos K65X40X9 mérettel. A tekercseknek 9 menetes PEV-2.1.0 vezetékből származó vezetéket kell tartalmazniuk. A gyártott transzformátor hatásfoka 97%, aszimmetria együtthatója 10 MHz-20 frekvencián, 30 MHz frekvencián legalább 60.

ábrán. A 14. ábra egy n=3 transzformációs arányú kompozit TDL (NS típusú) csatlakoztatásának kapcsolási rajzát mutatja, amely 9 ohmos bemeneti impedanciájú antennát 75 ohmos koaxiális kábellel illeszt. A 10...30 MHz-es tartományban 200 W-ig terjedő teljesítménnyel történő működésre tervezett TDL 50VNS ferritből készült gyűrűkön (standard méretű K32X20X6) készül. A WT1 és WT2 transzformátorok mágneses magjai két gyűrűből állnak, a tekercseknek és az L1 tekercsnek 6-6 fordulatot kell tartalmaznia. A hosszú zsinórok és a tekercs PEV-2 1.0 vezetékkel készülnek. A vezeték karakterisztikus impedanciája WT1 esetén 70 Ohm, WT2 esetén 25 Ohm. A megszerkesztett TDL hatékonysága 97%, az aszimmetria együtthatója pedig legalább 250 volt.

A TDL-ek használata előtt meg kell óvni azokat a kedvezőtlen éghajlati hatásoktól. Ehhez a transzformátorokat fluoroplasztikus szalaggal tekerik, dobozba helyezik, és lehetőség szerint KLT-vegyülettel töltik meg.

Irodalom:

1. Benkovsky Z., Lipinsky E. Rövid és ultrarövid hullámok amatőr antennái - M.; Rádió és kommunikáció, 1983.
2. Rothhammel K. Antennák - M.: Energia, 1979.
3. Zakharov V. Háromsávos háromelemes hullámcsatorna antenna - Rádió, 1970. 4. sz.
4. London S.E., Tomashevich S.V. - Nagyfrekvenciás transzformátor készülékek kézikönyve - M.; Rádió és kommunikáció, 1984.
5. Mikhailova M. et al. Lágy mágneses ferritek rádióelektronikai berendezésekhez - M.: Radio and Communications, 1983.

RÁDIÓ N 6, 1987, 26-29.

Az elektronikus és elektromos áramkörökben különféle típusú transzformátorokat használnak, amelyek a gazdasági tevékenység számos területén keresettek. Például az impulzustranszformátorok (a továbbiakban: IT) szinte minden modern tápegység fontos elemei.

Impulzus transzformátorok kialakítása (típusai).

A mag alakjától és a tekercsek elhelyezésétől függően az IT-ket a következő kivitelben gyártják:

• mag;
  
• páncélozott;
  
• toroid (nincs tekercs, a vezeték szigetelt magra van feltekercselve);
  
• páncélozott rúd;
  

A számok a következőket jelzik:

• A – mágneses áramkör hideg vagy meleg fémhengerlési technológiával készült transzformátoracél minőségből (a toroid mag kivételével ferritből készült);
• B – szigetelőanyagból készült tekercs
• C – induktív csatolást létrehozó vezetékek.

Vegye figyelembe, hogy az elektromos acél kevés szilícium adalékot tartalmaz, mivel az áramveszteséget okoz az örvényáramok hatására a mágneses áramkörben. A toroid IT-ben a mag készülhet hengerelt vagy ferrimágneses acélból.

Az elektromágneses magkészlet lemezeinek vastagsága a frekvencia függvényében kerül kiválasztásra. Ennek a paraméternek a növekedésével vékonyabb lemezeket kell beépíteni.

Működési elv

Az impulzus típusú transzformátorok (továbbiakban IT) fő jellemzője, hogy állandó áramú komponensű unipoláris impulzusokkal látják el őket, ezért a mágneses áramkör állandó mágnesezett állapotban van. Az alábbiakban egy ilyen eszköz csatlakoztatásának sematikus diagramja látható.

Ábra: impulzus transzformátor csatlakoztatása

Amint látható, a bekötési rajz szinte megegyezik a hagyományos transzformátorokkal, ami az időzítési diagramról nem mondható el.

A primer tekercs téglalap alakú e(t) impulzusjeleket vesz, amelyek között meglehetősen rövid idő telik el. Ez az induktivitás növekedését okozza a t u intervallum alatt, ami után annak csökkenése figyelhető meg a (T-t u) intervallumban.

Az indukciós változások olyan sebességgel mennek végbe, amely időállandóval fejezhető ki a következő képlettel: τ p =L 0 /R n

Az induktív differenciál különbségét leíró együttható a következőképpen kerül meghatározásra: ∆V=V max – V r

• В max – a maximális indukciós érték szintje;
• r-ben – maradék.

Az indukció különbségét jobban szemlélteti az ábra, amely az IT mágneses vezetőkörében a működési pont elmozdulását mutatja.

Amint az az időzítési diagramon látható, a szekunder tekercs U 2 feszültségszinttel rendelkezik, amelyben fordított kibocsátás van jelen. Így nyilvánul meg a mágneses körben felhalmozódott energia, ami a mágnesezettségtől függ (i u paraméter).

A primer tekercsen áthaladó áramimpulzusok trapéz alakúak, mivel a terhelés és a lineáris áramok (amit a mag mágnesezettsége okoz) kombinálódnak.

A 0 és t u tartományban a feszültségszint változatlan marad, értéke e t =U m. Ami a szekunder tekercs feszültségét illeti, az a következő képlettel számítható ki:

ebben az esetben:

• Ψ – fluxus kapcsolódási paraméter;
• S egy olyan érték, amely a mágneses mag keresztmetszetét tükrözi.

Tekintettel arra, hogy a primer tekercsen áthaladó áram változásait jellemző derivált állandó érték, az indukciós szint növekedése a mágneses körben lineárisan történik. Ennek alapján a derivált helyett megengedett egy bizonyos időintervallumra felvett mutatók közötti különbség megadása, amely lehetővé teszi a képlet módosítását:

ebben az esetben a ∆t a t u paraméterrel lesz azonosítva, amely a bemeneti feszültségimpulzus időtartamát jellemzi.

Annak az impulzusnak a területének kiszámításához, amellyel a feszültség keletkezik az IT szekunder tekercsében, meg kell szorozni az előző képlet mindkét részét t u-val. Ennek eredményeként egy olyan kifejezéshez jutunk, amely lehetővé teszi a fő informatikai paraméter megszerzését:

U m x t u =S x W 1 x ∆V

Vegye figyelembe, hogy az impulzusterület nagysága közvetlenül függ a ∆B paramétertől.

Az IT működését jellemző második legfontosabb mennyiség az indukciós esés, amelyet olyan paraméterek befolyásolnak, mint a mágneses mag keresztmetszete és mágneses permeabilitása, valamint a tekercs fordulatszáma:

Itt:

• L 0 – indukciós különbség;
• µ a – a mag mágneses permeabilitása;
• W 1 – az elsődleges tekercs meneteinek száma;
• S – a mag keresztmetszete;
• l cр – a mag (mágneses mag) hossza ( kerülete)
• r-ben – a maradék indukció értéke;
• In max – a maximális indukciós érték szintje.
• H m – Mágneses térerősség (maximum).

Tekintettel arra, hogy az IT induktivitás paramétere teljes mértékben függ a mag mágneses permeabilitásától, a számításnál a maximális µ a értékből kell kiindulni, amit a mágnesezési görbe mutat. Ennek megfelelően azon anyag esetében, amelyből a mag készül, a B r paraméter szintjének, amely a maradék indukciót tükrözi, minimálisnak kell lennie.

Videó: az impulzustranszformátor működési elvének részletes leírása

Ez alapján a transzformátoracélból készült szalag ideális informatikai maganyagként. Használhat permalloyt is, amelynek minimális négyzetességi együtthatója van.

A ferritötvözetekből készült magok ideálisak a nagyfrekvenciás IT-hez, mivel ennek az anyagnak alacsony a dinamikus vesztesége. De alacsony induktivitása miatt az IT-t nagy méretben kell elkészíteni.

Impulzus transzformátor számítás

Nézzük meg, hogyan kell kiszámítani az IT-t. Vegye figyelembe, hogy az eszköz hatékonysága közvetlenül összefügg a számítások pontosságával. Példaként vegyünk egy hagyományos konverter áramkört, amely toroid IT-t használ.

Először is ki kell számítanunk az IT teljesítményszintet, ehhez a következő képletet fogjuk használni: P = 1,3 x P n.

A Pn érték azt mutatja, hogy a terhelés mennyi energiát fog fogyasztani. Ezt követően kiszámítjuk a teljes teljesítményt (R gb), amely nem lehet kisebb, mint a terhelési teljesítmény:

A számításhoz szükséges paraméterek:

• S c – a toroid mag keresztmetszeti területét jeleníti meg;
• S 0 – ablakának területe (a vártnak megfelelően ez és az előző érték az ábrán látható);

• B max az indukció maximális csúcsa, attól függ, hogy milyen minőségű ferromágneses anyagot használnak (a referenciaértéket a ferritminőségek jellemzőit leíró forrásokból vettük);
• f a feszültség átalakításának frekvenciáját jellemző paraméter.

A következő lépésben meg kell határozni a Tr2 primer tekercs fordulatszámát:

(az eredményt felfelé kerekítjük)

Az U I értékét a következő kifejezés határozza meg:

U I =U/2-U e (U az átalakító tápfeszültsége; U e a V1 és V2 tranzisztorelemek emittereinek táplált feszültségszintje).

Térjünk át az IT primer tekercsén áthaladó maximális áram kiszámítására:

Az η paraméter 0,8, ez az a hatásfok, amellyel konverterünknek működnie kell.

A tekercselésben használt huzal átmérőjét a következő képlettel számítjuk ki:

Ha problémái vannak az IT alapvető paramétereinek meghatározásával, az interneten találhat olyan tematikus oldalakat, amelyek lehetővé teszik az impulzustranszformátorok online kiszámítását.

A fordulatok számának elve:

Kék vezeték - 1 fordulat,
Piros huzal - 1,5 fordulat.

Balun 50/300

Kezdjük 2,5 fordulat (kék) tekercselésével, a szükséges 300 Ohm ellenállás alapján. A vezeték másik végét a bemeneti csatlakozási szinten földeljük. Ez lesz a közös tömegpont. A tömegpontból kiindulva új 2,5 menetes vezetéket (zöld színű) tekercselünk, amely kiegészíti a 300 ohmos tekercset. Ismét a földelési ponttól indulva feltekerünk még 2 menetnyi vezetéket (piros), amit a bemeneti csatlakozóhoz (PL) csatlakoztatunk.

A huzal átmérőjét az határozza meg, hogy a tekercseket ferritcsőbe lehet-e illeszteni.

(Megjegyzés: UA4AEU – A huzal maximális vastagsága.

A teljes lyuk kitöltése.A magablak teljes és egyenletes kitöltésével kevesebb „eltömődés” érhető el a HF tartományokban.

Rövid következtetések.

Ha nagyobb teljesítményre vágyik a készülék, akkor nem a csövek számának növelésére kell törekedni, hanem az egyes csövek keresztmetszetének növelésére. A csövek száma pedig minimális legyen, pl. csak 2, de „vastag”!

Ne felejtse el, hogy minél nagyobb a reaktív komponens a terhelésben, annál rosszabb a transzformátor számára.)

Ezt az elvet követve különféle koordinációkat hajthatunk végre, figyelve a fordulatok számát a táblázat szerint:

Egyenértékű terhelés mellett a mért SWR nem haladja meg az 1,5-öt az 1-30 MHz tartományban.

A mért veszteség 0,4 dB volt.

(Megjegyzés: UA4AEU - 1,1-es SWR-t érhet el, ha a balun bemenetén vagy kimenetén kis kapacitással kompenzálja a reaktivitást (kísérletileg kiválasztva a legmagasabb frekvencián.

Antennához csatlakoztatva az ANT rezonanciafrekvenciájában enyhe eltolódás lehetséges.).

A tekercs a méret alapján zománcozott merev huzalból készülhet. Rugalmas szigetelt vezetékből könnyebb tekercset készíteni.

Kapcsolódó anyagok: