Меню

Силовые трансформаторы для усилителей мощности

Как рассчитать и намотать силовой низкочастотный трансформатор для блока питания УНЧ?

Эта тема возникла в связи с написанием статьи о самодельном усилителе низкой частоты. Хотел продолжить повествование, рассказав о блоке питания и добавив ссылку на какую-нибудь популярную статью о перемотке трансформаторов, но не нашёл простого понятного описания. Что ж поделаешь, всё нужно делать самому. http://oldoctober.com/

В этом опусе я расскажу, на примере своей конструкции, как рассчитать и намотать силовой трансформатор для УНЧ. Все расчёты сделаны по упрощённой методике, так как в подавляющем большинстве случаев, радиолюбители используют уже готовые трансформаторы. Статья рассчитана на начинающих радиолюбителей.

Как определить необходимую мощность силового трансформатора для питания УНЧ?


Я решил собрать простой усилитель мощностью 8-10 Ватт в канале, на самых дешёвых микросхемах, которые только удалось найти на местном радиорынке. Ими оказались – TDA2030 ценой всего по 0,38$.

Предполагаемая мощность в нагрузке должна составить 8-10 Ватт в канале:

10 * 2 = 20W

КПД микросхемы TDA2030 по даташиту (datasheet) – 65%.

20 / 0,65 = 31W

Я подобрал трансформатор с витым броневым магнитопроводом, так что, КПД можно принять равным – 90%. http://oldoctober.com/

31 / 0,9 = 34W

Приблизительно оценить КПД трансформатора можно по таблице.

Мощность трансформатора (Вт) КПД трансформатора (%)
Броневой штампованный Броневой витой Стержневой витой Кольцевой
5-10 60 65 65 70
10-50 80 90 90 90
50-150 85 93 93 95
150-300 90 95 95 96
300-1000 95 96 96 96

Значит, понадобится сетевой трансформатор мощностью около 30-40 Ватт. Такой трансформатор должен весить около килограмма или чуть больше, что, на мой взгляд, прибавит моему мини усилителю устойчивости и он не будет «бегать» за шнурами.

Если мощность трансформатора больше требуемой, то это всегда хорошо. У более мощных трансформаторов выше КПД. Например, трансформатор мощностью 3-5 Ватт может иметь КПД всего 50%, в то время как у трансформаторов мощностью 50–100 Ватт КПД обычно около 90%.

Читайте также:  Уменьшение мощности двигателя для уменьшения налога

Итак, с мощностью трансформатора вроде всё более или менее ясно.

Теперь нужно определиться с выходным напряжением трансформатора.

Какую схему питания УНЧ выбрать?

Для питания микросхемы, я решил использовать двухполярное питание.

При двухполярном питании не требуется бороться с фоном и щелчками при включении. Кроме того, отпадает необходимость в разделительных конденсаторах на выходе усилителя.

Ну, и самое главное, микросхемы, рассчитанные на однополярное питание и имеющие соизмеримый уровень искажений, в несколько раз дороже.

Это схема блока питания. В нём применён двухполярный двухполупериодный выпрямитель, которому требуются трансформатор с двумя совершенно одинаковыми обмотками «III» и «IV» соединёнными последовательно. Далее все основные расчёты будут вестись только для одной из этих обмоток.

Обмотка «II» предназначена для питания электронных регуляторов громкости, тембра и стереобазы, собранных на микросхеме TDA1524. Думаю описать темброблок в одной из будущих статей.

Ток, протекающий через обмотку «II» будет крайне мал, так как микросхема TDA1524 при напряжении питания 8,5 Вольта потребляет ток всего 35мА. Так что потребление здесь ожидается менее одного Ватта и на общей картине сильно не отразится.

Расчёт выходного напряжения (переменного тока) трансформатора работающего на холостом ходу или без существенной нагрузки.

Этот расчёт необходимо сделать, чтобы обезопасить микросхему от пробоя.

Максимальное допустимое напряжение питания TDA2030 – ±18 Вольт постоянного тока.

Для переменного тока, это будет:

18 / 1,41 = 12,8 V

Падение напряжения на диоде* выпрямителя при незначительной нагрузке – 0,6 V.

12,8 + 0,6 = 13,4 V

* Схема применённого выпрямителя построена так, что протекающий в любом направлении ток создаёт падение напряжения только на одном из диодов. При использовании одной вторичной обмотки и мостового выпрямителя, таких диодов будет два.

При повышении напряжения сети, напряжение на выходе выпрямителя увеличится. По нормативам, напряжение сети должно быть в пределах – -10… +5% от 220-ти Вольт.

Читайте также:  Как выбрать мощность светодиодных ламп для комнаты

Уменьшаем напряжение на вторичной обмотке трансформатора для компенсации повышения напряжения сети на 5%.

13,4 / 1,05 = 12,8 V

Мы получили значение максимального допустимого напряжения переменного тока на вторичной обмотке трансформатора при питании микросхемы TDA2030 от двухполярного источника без стабилизации напряжения.

Проще говоря, это чтобы напряжение не вылезло за пределы ±18V и не спалило микруху.

Те же значения для этой линейки микросхем.

Расчёт напряжения (постоянного тока) на выходе блока питания работающего при максимальной нагрузке.

Этот расчёт необходимо сделать, чтобы оценить максимальную мощность на нагрузке и ограничить её путём снижения напряжения, если она выйдет за допустимые пределы для данного типа микросхемы или нагрузки.

Под нагрузкой напряжение переменного тока на вторичной обмотке понижающего трансформатора может уменьшиться. Поэтому, на практике, его искусственно завышают на 10%.

12,8 / 1,1 = 11,64V

Падение напряжения на диоде* выпрямителя резко возрастёт под нагрузкой и может достигнуть, в зависимости от типа диода, – 1,2… 1,8V. Так как я использую всякий хлам (КД226), то выбираю 1,8V.

11,64 – 1,8 = 9,8V

* Схема применённого выпрямителя построена так, что протекающий в любом направлении ток создаёт падение напряжения только на одном из диодов. При использовании одной вторичной обмотки и мостового выпрямителя, таких диодов будет два.

Источник



Силовые трансформаторы для усилителей мощности

Текущее время: Пн мар 22, 2021 14:02:02

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Ток трансформатора для УМЗЧ

Страница 1 из 2 [ Сообщений: 32 ] На страницу 1 , 2 След.

Доброе время суток. При расчете трансформатора для усилителя все советуют исходить из напряжения питания и мощности усилителя, и у меня возник вопрос по поводу тока, выдаваемого в нагрузку усилителем. Например, программа для расчета блока питания УМЗЧ советует трансформатор на 35В 3.3А для усилителя мощностью 100Вт на нагрузку 4Ом.
Тока трансформатора в 3.3А достаточно, чтобы 4-х омные АС выдавали 100Вт?

Понимаю, что нагрузка грубо говоря индуктивная, хотелось бы узнать, как считают ток в подобном случае, хотя бы примерно

_________________
У кошки четыре ноги: вход, выход, земля и питание.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/quote

Для того, чтобы «выжать» из усилка всю его «моЩЩЩу», надо, либо загнать громкость так, чтобы сигнал превратился в прямоугольник (клиппинг, кажется),Э либо усиливать чистый синус на грани начала ограничения.. Нормальный сигнал такой характеристики, как правило, не имеет (исключение- «тяжелый рок» или «железо»)..
Собственно, этим китайцы активно пользуются- сначала пишут у усилителей явно завышенную мощность, а потом ещё и трансформаторы ставят- с явной нехваткой мощности..

(имхо) для «домашнего прослушивания» для100 ваттного УНЧ, вполне достаточно трансформатора в 110 ватт мощностью.. Если вы, конечно, не хотите избавиться от соседей..

И ещё- нормальный «железный» трансформатор не боится кратковременных перегрузок, в отличии от импульсных блоков питания, и может спокойно «отрабатывать» короткие импульсы бОльшего тока, чем на нём написано..

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Приглашаем 23 марта на бесплатный практический вебинар по BlueNRG-LP — новой SoC STMicroelectronics. Будут рассмотрены новые возможности создания прототипов IoT-устройств на BlueNRG-LP с использованием экосистемы и отладочных средств ST, а также практические примеры по использованию BlueNRG-GUI v.4.0.0, настройке и работе в сети BLE-MESH, пример управления умным домом с помощью BlueNRG-LP и другие.

_________________
У кошки четыре ноги: вход, выход, земля и питание.

Бортовая зарядная система электромобиля должна поддерживать передачу энергии в двух направлениях: из сети в аккумулятор (режим заряда) и из аккумулятора в сеть (режим генератора). Компания Wolfspeed предлагает для этого опорный проект – двунаправленный преобразователь постоянного напряжения мощностью 22 кВт на базе 1200 В карбид-кремниевых MOSFET собственного производства.

Источник

Электроприборы и инструменты © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.