Как определить размер трансформатора питания?

9

Я всегда сомневаюсь, выбирая трансформатор для источника питания постоянного тока, и иногда мне кажется, что он слишком большой. Моя путаница проистекает из разницы в трансформаторе и напряжении постоянного тока.
Если мне нужно 10 В постоянного тока при 1 А, подойдет ли трансформатор 10 ВА? Мое инстинктивное чувство говорит, что мне нужно больше, поэтому я использую больший трансформатор, но насколько он должен быть больше?

Федерико Руссо
источник

Ответы:

17

Во-первых, 10 ВА недостаточно, если вы в конечном итоге хотите 10 В постоянного тока на выходе 1 А. Теоретически трансформатор способен вырабатывать 10 Вт, но только при коэффициенте мощности 1. Если вам нужно только нагреть резистор с этим трансформатором, то его характеристики будут только на грани. Для всего остального этого недостаточно. Тогда любой хороший инженер все равно добавит запас.

Во-вторых, даже 15 ВА или 20 ВА недостаточно, чтобы знать, что трансформатор может делать то, что вы хотите. Вам нужно определенное выходное напряжение, которое должно обеспечивать мощность 10 Вт, а не просто любая комбинация напряжения и тока, которая достигает 10 Вт.

Так как вы, кажется, спрашиваете о трансформаторе линии электропередачи, я предполагаю, что вы намереваетесь поставить только двухполупериодный мост, колпачок и, возможно, линейный регулятор на выходе. Вам нужно, чтобы пики формы сигнала переменного тока после двухполупериодного моста были на несколько вольт выше целевого выходного напряжения. Это дает место для падения при высокой нагрузке и для линейного регулятора, чтобы сделать свою работу. Рисунок двухполупериодного моста снизится на 1,5 В при полной нагрузке 1 А и, возможно, 2 В для линейного регулятора. Исходя из этого, пики переменного тока должны составлять не менее 10 В + 1,5 В + 2 В = 13,5 В. Учет падения при высокой нагрузке более сложен. Теоретически номинальное выходное напряжение трансформатора находится под полной нагрузкой, но часто не указывается для входного напряжения линии наихудшего случая. Здесь вы должны внимательно взглянуть на спецификацию трансформатора. Тогда будет падение напряжения между пиками, когда ток берется из крышки накопителя, а не напрямую из трансформатора. До сих пор нам нужно минимум 13,5 В / м2 (9) = 9,5 В переменного тока, прежде чем учитывать падение из-за низкого напряжения в сети и спада между циклами. Похоже, что трансформатор на 12 В является минимальным, если предположить, что крышка для хранения имеет разумные размеры.

При частоте линии электропередачи 60 Гц крышка накопителя будет заряжаться с частотой 120 Гц или каждые 8,3 мс. Допустим, мы предусмотрели падение напряжения на 2 В при полном выходном токе 1 А. Это означает, что минимальная емкость для хранения составляет 1A * 8,3 мс / 2 В = 4,2 мФ. Это довольно много, но выполнимо. Вы можете пойти с этим или начать с более высокого напряжения, чтобы позволить больше понижение, которое позволило бы меньшую кепку.

Поэтому, чтобы дать конкретную рекомендацию, что-то вроде трансформатора 12 В 1,5 А, вероятно, сделает это с достаточно большой крышкой для хранения. Имейте в виду, что этот вид питания будет довольно неэффективным. Один только двухволновой мост рассеивает около 1,5 Вт, а линейный регулятор больше.

Вышеуказанные компромиссы являются вескими причинами, по которым вы больше не видите прямых силовых трансформаторов с «тупым» выпрямителем и линейным стабилизатором питания. Даже в Северной Америке линия электропередачи составляет всего 60 Гц, поэтому трансформатор будет большим, тяжелым, дорогим, а результат довольно неэффективным. В настоящее время вы устанавливаете двухполупериодный мост непосредственно на линии переменного тока, а затем прерываете его на высокой частоте через гораздо меньший трансформатор для создания низкого напряжения на изолированной стороне. Оптическая обратная связь с прерывателем позволяет регулировать конечное выходное напряжение. Это намного более эффективно и может использовать меньший, более дешевый, легкий и более эффективный трансформатор, потому что он будет работать на частоте 100 кГц. Это именно то, что делают переключающиеся блоки питания настенного типа.

Олин Латроп
источник
Я люблю ваши длинные подробные ответы. Хотелось бы, чтобы я работал над ними частями, пока я работаю. Если у вас есть несколько заголовков для разных разделов, это позволяет любому читателю сразу же получить то, что ему нужно, и это отличная возможность для тех из нас, у кого есть 20-30 секунд на просмотр сайта. Может быть, раздел о выборе размера, может быть другой для объяснения требований эффективности вашего регулирования. Возможно раздел о провисании и объемных конденсаторах (фильтрация). Может быть, подведение итогов. Для тех из нас, кто хочет уроки, которые мы могли бы выучить, не изучая их.
Кортук
@Kortuk: Вы упоминали об этом раньше. Хотя я уважаю ваше право на собственное мнение, я не согласен. Этот пост занимает всего 6 абзацев и занимает всего 2/3 моего экрана по вертикали. Я полагаю, что заголовки и дополнительное форматирование загромождают и отвлекают в посте такого короткого размера. Я постараюсь помнить об этом, если буду писать длинные посты.
Олин Латроп
@Kortuk, @Olin - я согласен с Олином. Кроме того, он всегда старается дать подробные ответы, которые стоит прочитать полностью. Это все полезная информация. Я пытаюсь сделать то же самое. Было бы серьезно демотивировать, если бы я знал, что люди слишком ленивы, чтобы читать их.
Stevenvh
@stevenvh (и, по словам Олина, это должно его мотивировать), Нет простого способа оценить это. В прошлом я проводил некоторые тесты. Я бы написал ответ, как Олин. Я бы получил несколько голосов. Я бы отредактировал заголовки разделов, вдруг вы получили еще 8 или 9. Я мог бы сделать это с довольно большой задержкой, и она все еще работала. Как я пытался сказать для себя, я работаю в среде, где у меня постоянно есть момент, чтобы что-то сделать, но мне приходится почти сразу же останавливаться, у меня едва хватает времени на чтение параграфа, может быть, 2, с заголовками разделов, которые я могу пройти от заголовка к заголовку.
Кортук
1

Это всегда хорошая практика, чтобы купить и использовать тот, который в два раза больше ваших требований,

например, вам нужен трансформатор 10 В, 1 А, а ваше приложение или оборудование потребляет ток 1 А, но максимальный, предлагаемый трансформатором, теперь трансформатор нагревается, так как он насыщается, и большее количество тепловых насосов отводится, тем самым снижая эффективность трансформатора. Поэтому всегда покупайте двойной рейтинг.

И еще одна вещь, я не знаю о вашем местонахождении, где вы живете, в моем родном городе, Индия. Трансформаторы доступны с точки зрения номинальных значений, таких как 10 В, 500 мА, 10 В, 1 А, 10 В, 2 А, представленных как это

не в номинальном значении ВА, если только номинальное значение указано в его номинальном значении, то 20 ВА могут перерисовать «10 В 2 А» или «20 В 1 А» вместе с ВА, если «Напряжение» также упомянуто нормально.

Тогда согласно вашему требованию 10 В, 20 ВА в порядке.

Надеюсь это поможет.

fliphit
источник
Еще одна вещь, которая должна быть принята во внимание, это эффективность источника питания. В зависимости от системы выпрямления и регулирования это может оказать значительное влияние на конструкцию поставки. Рекомендация Павана об использовании удвоенной суммы поначалу может показаться чрезмерной, но если вам, например, нужно 10 В 1 А постоянного тока на выходе, и используйте для этого простейшую схему (скажем, регулятор KA7810 и выпрямитель KBL406), вам потребуется больше чем два вольта для регулятора, два раза по 1,1 В для выпрямителя, доводя абсолютный минимум до 14,2 В для стабильной работы.
AndrejaKo
Если принять во внимание падение напряжения в сети, это быстро возрастает до 20 В под нагрузкой, что приводит нас к 20 ВА.
AndrejaKo
Фильтрующий конденсатор после выпрямителя и перед регулятором может помочь увеличить напряжение регулятора.
AndrejaKo
1
@Pavan - все трансформаторы, которые я когда-либо использовал, были указаны с номинальным значением ВА и вторичным напряжением (ями), иногда также током, но не всегда. Причиной присвоения рейтинга ВА является то, что он определяет размер. Обычно все типы 10VA от одного производителя относятся к одному механическому чертежу.
Стивенв
@AndrejaKo: Фильтрующий конденсатор не только увеличит среднее напряжение на выпрямителе, но также необходим, иначе входной сигнал регулятора упадет до нуля, по крайней мере, при пересечении нуля линейного цикла.
Олин Латроп
0

При выборе трансформатора для нагрузки постоянного тока номинальный ток переменного тока трансформатора почти всегда должен быть больше, чем ток постоянного тока, который подается на нагрузку, иногда значительно. Насколько больше зависит от топологии используемого источника питания - здесь вы можете найти полезное руководство .

Bitrex
источник