UMZCH-muuntajat

Yksi suosituimmista amatööriradio-malleista on äänenvoimakkuuden vahvistimet UMZCH. Laadukkaan musiikkiohjelmien kuuntelemiseen kotona useimmiten he käyttävät melko tehokkaita, 25 ... 50W / kanava, yleensä stereovahvistimia.

Tällaista suurta tehoa ei tarvita ollenkaan, jotta saadaan erittäin suuri äänenvoimakkuus: Vahvistin, joka toimii puoleen virtaan, mahdollistaa puhtaamman äänen, vääristymät tässä tilassa ja jopa parhaimmillaan UMZCH: lla on niitä, ne ovat melkein näkymättömiä.

Hyvän voimakkaan UMZCH: n kokoaminen ja asentaminen on melko vaikeaa, mutta tämä toteamus on totta, jos vahvistin on koottu erillisistä osista - transistorit, vastukset, kondensaattorit, diodit, ehkä jopa operaatiovahvistimet. Tällaisen suunnittelun voi tehdä riittävän pätevä radioamatööri, joka on jo koonnut useampi kuin yksi tai kaksi vahvistinta ja polttaa ensimmäisissä kokeissa yhden kilogramman voimakkaita lähtötransistoreita.

Nykyaikaisissa piireissä vältetään tällainen materiaali ja mikä tärkeintä, moraaliset kustannukset. Voit koota riittävän tehokkaan ja laadukkaan UMZCH: n ostamalla yhden tai kaksi mikropiiriä, lisäämällä niihin muutamia passiivisia osia, juottamalla tämä kaikki pienelle painetulle piirilevylle ja kiitos ennen UMZCH: a, joka toimii heti käynnistyksen jälkeen.

Toiston laatu on erittäin hyvä. Tietenkin ei ole mahdollista saada ”putki” ääntä, mutta monet omistamat ja erityisesti kiinalaiset vahvistimet jäävät taakse. Kirkas esimerkki tällaisesta korkealaatuisen äänen ongelman ratkaisusta voidaan pitää siru TDA7294.

Mikropiirin bipolaarisella syöttöjännitteellä on erittäin suuri alue ± 10 ... ± 40 V, mikä antaa mahdolliseksi saada mikropiiristä yli 50 W virtaa 4 °: n kuormalla. Jos tällaista virtaa ei tarvita, pienennä syöttöjännitettä vähän. Vahvistimen lähtöaste on tehty kenttäteho transistoreille, mikä varmistaa hyvän äänenlaadun.

Sirun poistaminen käytöstä on erittäin vaikeaa. Lähtöaste on suojattu oikosululta, lisäksi on myös lämpösuojaus. Siru vahvistimena toimii luokassa AB, jonka hyötysuhde on 66%. Siksi 50 W lähtötehon saamiseksi tarvitaan virtalähde, jonka teho on 50 / 0,66 = 75,757 W.

Kokoonpantu vahvistin asennetaan jäähdyttimeen. Jäähdyttimen mittojen pienentämiseksi ei ole mikään paha, että jäähdyttimen lämpö poistuu tuulettimella. Näihin tarkoituksiin pieni tietokonejäähdytin, esimerkiksi näytönohjaimista, on varsin sopiva. Vahvistimen rakenne on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. Vahvistin TDA7294-sirulla

On huomattava, että TDA7294-siru on pieni ominaisuus. Kaikille tällaisille voimakkaille mikropiireille takana oleva metalliosa, jossa on reikä lämpöpatteriin kiinnittämistä varten, on kytketty yhteiseen virtajohtoon. Tämän avulla voit kiinnittää sirun vahvistimen metallikoteloon ilman eristävää nauhaa.

TDA7294-sirulla tämä kiinnitin on kytketty sähköisesti virtalähteen negatiiviseen napaan, napaan 15. Siksi eristävä tiiviste, jossa on lämpöä johtava tahna KPT-8, on yksinkertaisesti välttämätön. Vielä parempi on, jos mikropiiri asennetaan jäähdyttimeen ilman, että sitä laitetaan lainkaan, vain lämmönjohtavalla pastilla, ja itse jäähdytin on eristetty vahvistimen rungosta (yhteisestä johdosta).

Kuva 2. Tyypillinen TDA7294-kytkentäpiiri

TDA7294-sirun vahvistimista voi sanoa paljon, ja ne muutamat yllä olevat rivit eivät väitä ollenkaan olevan täydellisiä tietoja. Tämä vahvistin mainitaan vain sen osoittamiseksi, kuinka paljon virtaa muuntaja voi tarvita, kuinka sen parametrit määritellä, koska artikkeli on nimeltään “Transformers for UMZCH”.

Usein käy niin, että rakentaminen alkaa prototyyppien luomisella, joiden teho tuotetaan laboratorion virtalähteestä. Jos kaavio osoittautui onnistuneeksi, niin kaikki muu ”puusepänteko” alkaa: kotelo valmistetaan tai käytetään vastaavanlaisesta teollisuuslaitteesta sopivaa. Samassa vaiheessa virtalähde valmistetaan ja sopiva muuntaja valitaan.

Joten millaista muuntajaa tarvitaan?

Laskettiin hiukan korkeampi, että virransyötön tulisi olla vähintään 75 wattia, ja tämä koskee vain yhtä kanavaa. Mutta mistä löydät nyt monofonisen vahvistimen? Nyt tämä on ainakin kaksikanavainen laite. Siksi stereovaihtoehtoon tarvitaan muuntaja, jonka teho on vähintään sata viisikymmentä wattia. Itse asiassa tämä ei ole täysin totta.

Tällaista suurta tehoa voidaan tarvita vain, jos sinimuotoinen signaali vahvistetaan: syötetään sinusoidi vain tuloon ja istu, kuuntele. Mutta monotonisen surullisen sirin pitkät kuuntelut eivät todennäköisesti ole nautintoa. Siksi normaalit ihmiset kuuntelevat useammin musiikkia tai katsovat elokuvia äänellä. Täällä ero musiikillisen signaalin ja puhtaan siniaalon välillä vaikuttaa.

Oikea musiikkisignaali ei ole sinimuoto, vaan yhdistelmä suuria lyhytaikaisia ​​huippuja ja pienitehoisia pitkäaikaisia ​​signaaleja, joten virtalähteestä kulunut keskimääräinen teho on paljon vähemmän.

Kuva 3. Todellinen äänenvoimakkuus. Sinimuotoisten ja todellisten äänisignaalien keskitasot (keltainen viiva) samoilla enimmäistasoilla

Kuinka laskea virtalähde UMZCH

Teholähteen laskentamenetelmä on esitetty artikkelissa "Tehovahvistimen teholähteen laskeminen", joka löytyy linkistä,

Artikkelissa esitetään näkökohtia virtalähteen parametrien valinnalle, josta voit myös ladata virransyötön laskentaohjelman ottaen huomioon toistettujen musiikkiohjelmien ominaisuudet. Ohjelma toimii ilman asennusta järjestelmään. Pura vain arkisto. Ohjelman tulokset tallennetaan tekstitiedostoon, joka näkyy kansiossa, jossa laskentaohjelma sijaitsee. Ohjelman näyttökuvat on esitetty kuvissa 4 ja 5.

Kuva 4. Tietojen syöttäminen laskentaohjelmaan

Laskelmat suoritettiin kuvassa 5 esitetyn kaavion mukaisesti kootulle virtalähteelle.

Kuva 5. Virtalähde UMZCH. Laskentatulokset

Siksi 50 W kaksikanavaiselle vahvistimelle, jonka kuorma on 4Ω, vaaditaan 55 W muuntaja. Toisiokäämi keskipisteellä, jännitteillä 2 * 26,5 V, kuormitusvirralla 1A. Näistä näkökohdista tulisi valita muuntaja UMZCH: lle.

Vaikuttaa siltä, ​​että muuntaja osoittautui melko heikoksi. Mutta jos luet huolellisesti yllä mainitun artikkelin, niin kaikki asettuu paikalleen: kirjoittaja kertoo riittävän vakuuttavasti, mitkä kriteerit tulisi ottaa huomioon laskettaessa UMZCH-virtalähdettä.

Täällä voit heti kysyä vastakysymyksen: "Ja jos käsillä olevan muuntajan teho on suurempi kuin laskelma?" Kyllä, mitään huonoa ei tapahdu, vain muuntaja toimii puoliksi, ei erityisen rasitteena ja kuumene. Luonnollisesti muuntajan lähtöjännitteiden tulisi olla samat kuin lasketut.

Muuntajan kokonaisteho

Ei ole vaikea huomata, että mitä voimakkaampi muuntaja, sitä suurempi sen koko ja paino. Ja tämä ei ole ollenkaan yllättävää, koska on olemassa sellainen asia kuin muuntajan kokonaisvoima. Toisin sanoen, mitä suurempi ja raskaampi muuntaja, sitä suurempi sen teho, sitä suurempi toisiokäämiin kytketyn kuorman teho.

Kokonaistehon laskeminen kaavalla

Muuntajan kokonaistehon määrittämiseksi riittää, että mitataan ytimen geometriset mitat yksinkertaisella viivaimella ja lasketaan sitten hyväksyttävällä tarkkuudella kaikki yksinkertaistettua kaavaa käyttämällä.

P = 1,3 * Sc * Joten

missä P on kokonaisteho, Sc = a * b on ytimen alue, So = c * h on ikkunan pinta-ala. Mahdolliset ytintyypit esitetään kuvassa 5. HL-järjestelmän mukaan koottuja ytimiä kutsutaan panssaroituiksi, kun taas vedenalaisia ​​ytimiä kutsutaan ytimiksi.

Kuva 6. Muuntajaytimien tyypit

Sähkötekniikan oppikirjoissa kaava kokonaistehon laskemiseksi on mahtava, ja paljon pidempi. Yksinkertaistetussa kaavassa hyväksytään seuraavat ehdot, jotka ovat luontaisia ​​useimmille verkkomuuntajille, vain jotkut keskiarvot.

Muuntajan uskotaan olevan 0,9, verkkojännitteen taajuus 50 Hz, virtatiheys käämityksissä 3,5 A / mm2 ja magneettinen induktio 1,2 T. Lisäksi kuparin täyttökerroin on 0,4 ja teräksen täyttökerroin on 0,9. Kaikki nämä arvot sisältyvät ”todelliseen” kaavaan kokonaistehon laskemiseksi. Kuten kaikki muutkin yksinkertaistetut kaavat, tämä kaava voi antaa tuloksen 50 prosentin virheellä, kuten laskennan yksinkertaistamisesta maksettu hinta.

Tässä riittää, että muistetaan ainakin muuntajan tehokkuus: mitä suurempi kokonaisteho, sitä suurempi hyötysuhde. Joten muuntajan, jonka teho on 10 ... 20 W, hyötysuhde on 0,8 ja muuntajan 100 ... 300 W ja suurempi on hyötysuhde 0,92 ... 0,95. Samojen rajojen sisällä muut määrät, jotka ovat osa "todellista" kaavaa, voivat vaihdella.

Kaava on tietysti melko yksinkertainen, mutta hakemistoissa on taulukoita, joissa "kaikki on jo laskettu meille". Joten älä vaikeuta elämääsi, ja hyödynnä lopputuotetta.

Kuva 7. Taulukko muuntajan kokonaistehon määrittämiseksi. Arvot laskettu 50 Hz: lle

Kolmas numero sukellusveneen ytimen merkinnässä osoittaa parametrin h - ikkunan korkeuden, kuten kuvassa 6 esitetään.

Kokonaistehon lisäksi taulukossa on myös niin tärkeä parametri kuin kierrosten lukumäärä volttia kohti. Lisäksi tällainen kuvio havaitaan: mitä suurempi ytimen koko, sitä pienempi kierrosten määrä volttia kohti. Ensiökäämillä tämä numero on merkitty taulukon viimeisimmässä sarakkeessa. Viimeinen sarake ilmaisee sekundaarikäämin kääntöjen lukumäärän volttia kohti, joka on hiukan suurempi kuin ensiökäämissä.

Tämä ero johtuu siitä, että toisiokäämi sijaitsee kauempana muuntajan ytimestä (ytimestä) ja on heikentyneessä magneettikentässä kuin ensiökäämi. Tämän heikentymisen kompensoimiseksi on tarpeen lisätä hieman toissijaisten käämien kierrosta. Tässä tulee tietty empiirinen kerroin: jos toisiokäämin virralla 0,2 ... 0,5 A kierrosten lukumäärä kerrotaan kertoimella 1,02, niin virroille 2 ... 4 A kerroin nousee arvoon 1,06.

Kuinka määrittää kierrosten lukumäärä volttia kohti

Monet sähkötekniikan kaavat ovat empiirisiä, saatu lukuisten kokeiden menetelmällä, samoin kuin kokeilu ja virhe. Yksi näistä kaavoista on kaava kääntömäärä volttia kohti volttia kohti muuntajan ensiökäämissä. Kaava on melko yksinkertainen:

ω = 44 / S

tässä kaikki näyttää olevan selkeää ja yksinkertaista: ω on vaadittu kierrosten / volttien lukumäärä, S on ytimen pinta-ala neliösentimereinä, mutta 44 on, kuten jotkut kirjoittajat sanovat, vakiokerroin.

Muut tekijät korvaavat 40 tai jopa 50 tässä kaavassa "vakiokerroin" .Joten kuka on oikeassa ja kuka ei?

Tähän kysymykseen vastaamiseksi kaavaa tulisi muuttaa hieman, korvaaakin kirjain ”vakiokertoimen” sijasta, ainakin K.

ω = K / S,

Sitten vakiokertoimen sijasta saadaan muuttuja tai, kuten ohjelmoijat sanovat, muuttuja. Tämä muuttuja voi ottaa luonnollisesti jossain määrin erilaisia ​​arvoja. Tämän muuttujan suuruus riippuu ytimen suunnittelusta ja muuntajateräksen laadusta. Yleensä muuttuja K on välillä 35 ... 60. Tämän kertoimen pienemmät arvot johtavat muuntajan tiukempaan toimintamuotoon, mutta helpottavat käämitystä vähempien kierrosten takia.

Jos muuntaja on suunniteltu toimimaan korkealaatuisissa äänilaitteissa, niin K valitaan mahdollisimman korkeaksi, yleensä 60: ksi.Tämä auttaa eroon häiriöistä muuntajaan tulevan verkon taajuuden suhteen.

Nyt voit viitata kuvan 7 taulukkoon. Siellä on ydin 32Л32X64, jonka pinta-ala on 18,4 cm2. Taulukon viimeistä viimeistä saraketta ilmaisee kierrosten lukumäärä volttia kohti ensiökäämityksessä. Raudan osalta ШЛ32X64 on 1,8 kierrosta / V. Jotta saadaan selville, minkä suuruusluokkaa K kehittäjiä opastettiin laskemaan tämä muuntaja, riittää, että teet yksinkertaisen laskelman:

K = ω * S = 1,8 * 18,4 = 33,12

Tällainen pieni kerroin viittaa siihen, että muuntajaraudan laatu on hyvä tai yksinkertaisesti pyrittiin säästämään kuparia.

Kyllä, pöytä on hyvä. Jos on halu, aika, ydin ja käämityslanka, jää vain kääriä holkit ylös ja kääntää tarvittava muuntaja. Vielä parempi on, jos voit ostaa sopivan muuntajan tai hankkia sen omista “strategisista” varauksista.

Teollisuuden muuntajat

Aikoinaan Neuvostoliiton teollisuus tuotti kokonaisen sarjan pienimuotoisia muuntajia: TA, TAN, TN ja CCI. Nämä lyhenteet puretaan puolijohdelaitteiden virran anodimuuntajaksi, anodihiutaksi, hehkulankaksi ja muuntajaksi. Eli TPP-tuotemerkin muuntaja voi olla sopivin edellä tarkastellulle vahvistimelle. Tämän mallin muuntajat ovat saatavana kapasiteetilla 1,65 ... 200W.

55W nimellisteholla muuntaja TPP-281-127 / 220-50, jonka teho on 72W, on varsin sopiva. Nimityksestä voidaan ymmärtää, että tämä on muuntaja puolijohdelaitteiden virransyöttöön, kehitysnumero 281, ensiökäämin jännite 127 / 220V, verkkojännite 50Hz. Viimeinen parametri on melko tärkeä, kun otetaan huomioon, että CCI-muuntajat ovat saatavana myös 400 Hz: n taajuudella.

Kuva 8. Muuntajan parametrit ТПП-281-127 / 220-50

Ensiövirta on merkitty jännitteille 127 / 220V. Seuraava taulukko näyttää sekundaarikäämien jännitteet ja virrat, samoin kuin muuntajan johdot, joihin nämä käämit on juotettu. Kaikkien muuntajan CCI-mallien kaavio on yksi: kaikki samat käämit, kaikki samat nastat. Tässä on vain kaikkien muuntajamallien käämien jännitteet ja virtaukset, jotka ovat erilaisia, mikä antaa sinun valita muuntajan mihin tahansa tilanteeseen.

Seuraava kuva näyttää muuntajan sähkökaavion.

Kuva 9. Muuntajien CCI-piiri

Kaksikanavaisen vahvistimen teholähdeyksikölle, jonka teho on 50W, jonka laskentaesimerkki on annettu juuri edellä, vaaditaan muuntaja, jonka teho on 55W. Toisiokäämi keskipisteellä, jännitteillä 2 * 26,5 V, kuormitusvirralla 1A. On aivan selvää, että tällaisten jännitteiden saamiseksi tarvitaan 10 ja 20 V: n vaihekäämien kytkeminen, ja vastafaasissa käämi on 2,62 V

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

joka on melkein yhdenmukainen laskelman kanssa. Tällaisia ​​käämejä on kaksi, jotka on kytketty sarjaan yhdessä keskipisteen kanssa. Käämiliitäntä on esitetty kuvassa 10.

Kuva 10. Muuntajakäämien kytkentä ТПП-281-127 / 220-50

Ensiökäämit on kytketty teknisen dokumentoinnin mukaisesti, vaikka voit käyttää muita hanoja, jotka valitsevat tarkemmin lähtöjännitteen.

Kuinka kytkeä toisiokäämit

Käämitykset 11-12 ja 17-18 on kytketty vaiheittain - edellisen käämityksen loppu seuraavan alkuun (käämien alku on merkitty pisteellä). Tuloksena on yksi käämi, jonka jännite on 30 V, ja tehtävän ehtojen mukaan vaaditaan 26,5. Lähemmäksi tätä arvoa käämit 19-20 on kytketty käämiin 11-12 ja 17-18 vastafaasissa. Tämä yhteys esitetään sinisellä viivalla, saadaan puolet käämistä keskipisteellä. Punainen viiva osoittaa kuvassa 5 esitetyn käämin toisen puolen yhteyden. Kärkien 19 ja 21 liitos muodostaa käämin keskipisteen.

Sarja- ja rinnakkaiskäämit

Sarjayhteydellä on parasta, jos sallitut käämitysvirrat ovat yhtä suuret, kahden tai useamman käämin lähtövirta on sama.Jos yhden käämin virta on pienempi, se on tuloksena olevan käämin lähtövirta. Tämä päättely on hyvä, kun muuntajassa on piirikaavio: juota vain hyppyjohtimet ja mittaa mitä tapahtui. Ja jos järjestelmää ei ole? Tätä käsitellään seuraavassa artikkelissa.

Käämien rinnankytkentä on myös sallittu. Vaatimus on tässä: käämien jännitteen on oltava sama ja liitoksen samanaikainen. Muuntajan TPP-281-127 / 220-50 tapauksessa on mahdollista kytkeä kaksi 10 voltin käämiä (johdot 11-12, 13-14), kaksi 20 voltin käämiä (johdot 15-16, 17-18), kaksi käämiä 2,62 V: n kohdalla (päätelmät 19-20, 21-22). Hanki kolme käämiä virtauksella 2.2A. Ensiökäämi kytketään muuntajan vertailutietojen mukaisesti.

Se on kuinka hyvä osoittautuu, jos muuntajan tiedot ovat tiedossa. Yksi muuntajan tärkeistä parametreista on sen hinta, joka suurelta osin riippuu myyjän mielikuvituksesta ja ylimielisyydestä.

Esimerkkinä pidetään muuntajan TPP-281-127 / 220-50, jota tarjoavat eri Internet-myyjät, hinta 800 ... 1440 ruplaa! Hyväksy, että se tulee kalliimmaksi kuin itse vahvistin. Poistuminen tästä tilanteesta voi olla sopivan muuntajan käyttö, joka on saatu vanhoista kodinkoneista, esimerkiksi lampputelevisioista tai vanhoista tietokoneista.

Boris Aladyshkin

Lue myös tästä aiheesta:Kuinka määrittää tuntemattomat muuntajan parametrit