Обратный трансформатор - Flyback transformer

Обратный трансформатор старого образца.
Современное ЭЛТ трансформатор обратного хода телевизионный со встроенным тройником

А обратный трансформатор (FBT), также называемый линейный выходной трансформатор (LOPT), это особый тип электрического трансформатор. Первоначально он был разработан для генерации пилообразных сигналов высокого напряжения на относительно высокой частоте. В современных приложениях он широко используется в импульсные источники питания для питания как низкого (3 В), так и высокого (более 10 кВ) напряжения.

История

Схема обратного трансформатора была изобретена как средство управления горизонтальным перемещением электронного луча в электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). В отличие от обычных трансформаторов, обратноходовой трансформатор не получает сигнал той же формы, что и предполагаемый выходной ток. Удобным побочным эффектом такого трансформатора является значительная энергия, доступная в его магнитной цепи. Это может быть использовано с использованием дополнительных обмоток для обеспечения питания других частей оборудования. В частности, очень высокие напряжения легко получить с помощью относительно небольшого числа витков обмоток, которые после исправление, может обеспечить очень высокое ускоряющее напряжение для ЭЛТ. Многие более поздние применения такого трансформатора обходятся без необходимости производить высокие напряжения и используют устройство в качестве относительно эффективного средства для получения широкого диапазона более низких напряжений с использованием трансформатора, который намного меньше, чем обычный сетевой трансформатор.[нужна цитата ]

Эксплуатация и использование

Пример формы волны тока в обратном трансформаторе

Первичная обмотка трансформатора обратного хода приводится в действие переключателем от источника постоянного тока (обычно транзистора). Когда переключатель включен, индуктивность первичной обмотки заставляет ток нарастать по пилообразному сценарию. Встроенный диод, включенный последовательно со вторичной обмоткой, предотвращает образование вторичного тока, который в конечном итоге может противодействовать линейному нарастанию первичного тока. [1]

Когда переключатель выключен, ток в первичной обмотке падает до нуля. Энергия, запасенная в магнитном сердечнике, передается вторичной обмотке, когда магнитное поле в сердечнике разрушается. Напряжение в выходной обмотке растет очень быстро (обычно менее микросекунды), пока не будет ограничено условиями нагрузки. Как только напряжение достигает такого уровня, чтобы пропускать вторичный ток, зарядный поток принимает форму нисходящей кривой.

Затем цикл можно повторить. Если вторичный ток полностью разряжается до нуля (в сердечнике не сохраняется энергия), то говорят, что трансформатор работает в прерывистый режим (DCM).[2] Когда некоторая энергия всегда хранится в ядре (а текущие формы волны выглядят трапециевидный а не треугольной), то это непрерывный режим (СКК).[3] Эта терминология используется особенно в трансформаторах питания.

Выходная обмотка низкого напряжения отражает пилообразность первичного тока и, например, для телевизионных целей имеет меньше витков, чем первичная обмотка, что обеспечивает более высокий ток. Это нарастающий и импульсный сигнал, повторяющийся по горизонтали (линия) частота дисплея. Обратный ход (вертикальная часть пилообразной волны) может быть потенциальной проблемой для обратноходового трансформатора, если энергии некуда деваться: чем быстрее разрушается магнитное поле, тем больше индуцированный напряжение, которое, если его не контролировать, может мигать на клеммах трансформатора. Используемая высокая частота позволяет использовать трансформатор гораздо меньшего размера. В телевидение наборов, эта высокая частота составляет около 15 килогерц (15,625 кГц для PAL, 15,734 кГц для NTSC ), а также вибрации сердечника трансформатора, вызванные магнитострикция часто можно услышать как пронзительный вой. В современном компьютерные дисплеи, частота может изменяться в широком диапазоне, примерно от 30 кГц до 150 кГц.

Трансформатор может быть оснащен дополнительными обмотками, единственное назначение которых - индуцировать в них относительно большой импульс напряжения, когда магнитное поле схлопывается при выключении входного переключателя. В магнитном поле хранится значительная энергия, и вывод ее через дополнительные обмотки помогает ему быстро схлопнуться и позволяет избежать скачков напряжения, которые могли бы возникнуть в противном случае. Последовательность импульсов, исходящая от обмоток обратноходового трансформатора, преобразуется в постоянный ток простой полуволной выпрямитель. Нет смысла использовать полноволновую схему, поскольку нет соответствующих импульсов противоположной полярности. Один виток обмотки часто дает импульсы в несколько вольт. В более старых конструкциях телевизоров трансформатор вырабатывал необходимое высокое напряжение для ускоряющего напряжения ЭЛТ напрямую, а выходное напряжение выпрямлялось простым выпрямителем. В более современных конструкциях выпрямитель заменен на умножитель напряжения. Цветные телевизоры также должны использовать регулятор для контроля высокого напряжения. В самых ранних наборах использовался шунтирующий регулятор на вакуумной лампе, но в твердотельных наборах использовался более простой резистор, зависящий от напряжения. Выпрямленное напряжение затем используется для питания конечного анод электронно-лучевой трубки.

Часто используются вспомогательные обмотки, которые создают более низкие напряжения для управления другими частями телевизионной схемы. Напряжение, используемое для смещения варакторных диодов в современных тюнерах, часто получается от обратноходового трансформатора («Line OutPut Transformer» LOPT). В наборах трубок одно- или двухвитковая обмотка накала расположена на стороне сердечника, противоположной стороне вторичной обмотки высокого напряжения, и используется для привода нагревателя трубки выпрямителя высокого напряжения.

Практические соображения

В современных дисплеях LOPT, умножитель напряжения и выпрямитель часто объединены в один корпус на главной плате. Обычно от LOPT до анодного вывода (закрытого резиновым колпачком) на боковой стороне кинескопа проходит толстый изолированный провод.

Одним из преимуществ работы трансформатора на частоте обратного хода является то, что он может быть намного меньше и легче, чем сопоставимый трансформатор, работающий на частоте сети (линии). Еще одно преимущество заключается в том, что он обеспечивает отказоустойчивый механизм - в случае отказа схемы горизонтального отклонения обратноходовой трансформатор перестанет работать и отключит остальную часть дисплея, предотвращая прожиг экрана в противном случае это было бы результатом стационарного электронного пучка.

Строительство

Первичная обмотка сначала наматывается на ферритовый стержень, а затем на первичную обмотку наматывается вторичная обмотка. Такое расположение сводит к минимуму индуктивность рассеяния первичной. Наконец, ферритовый каркас оборачивается вокруг первичного / вторичного узла, закрывая силовые линии магнитного поля. Между штангой и рамой имеется воздушный зазор, увеличивающий нежелание.[4] Вторичную наматывают слой за слоем эмалированный провод, и пленка майлара между слоями. Таким образом, части провода с более высоким напряжением между ними содержат больше диэлектрического материала.

Приложения

Обратный трансформатор используется в работе ЭЛТ-дисплей устройства, такие как телевизоры и компьютерные мониторы с ЭЛТ. Напряжение и частота могут варьироваться в широком диапазоне в зависимости от устройства. Например, для большого цветного ЭЛТ телевизора может потребоваться от 20 до 50 кВ с частота горизонтальной развертки 15,734 кГц для NTSC устройств и 15,625 кГц для PAL устройств. В отличие от силового (или «сетевого») трансформатора, в котором используется переменный ток из 50 или 60 герц Обратный трансформатор обычно работает с коммутируемыми токами на гораздо более высоких частотах в диапазоне от 15 кГц до 50 кГц.

Обратный трансформатор часто используется для любительских экспериментов с высоким напряжением из-за высокого достижимого напряжения и легкой доступности.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Кейт Биллингс (апрель 2003 г.). «Проектирование обратноходовых трансформаторов». Технология силовой электроники.
  2. ^ Кейт Биллингс (1 апреля 2003 г.). «Разработка обратноходового трансформатора для прерывистого режима». Технология силовой электроники.
  3. ^ Кейт Биллингс (1 мая 2003 г.). «Обратный ход для непрерывного режима работы». Технология силовой электроники.
  4. ^ Биллингс, Кит. "Почему есть воздушный зазор?". powerelectronics.com. Технология силовой электроники.

Рекомендации

внешняя ссылка