» » » Определитель насыщения сердечников из феррита или как сделать дроссель для импульсного источника питания

 
 
 
6

Определитель насыщения сердечников из феррита или как сделать дроссель для импульсного источника питания

Разместил Chugunov 13 октября 2011. Просмотров: 64 771

«Делай с нами, делай как мы, делай лучше нас!»


Предлагаю вашему вниманию простой прибор, который поможет рассчитывать и испытывать катушки на ферритах с неизвестными параметрами.

Теория

В наше время можно недорого купить микросхемы, позволяющие собирать простые и эффективные импульсные источники питания, например, MC34063 или LM2576. Есть даже программы-калькуляторы, помогающие определить номиналы деталей или можно воспользоваться datasheet. Но возникает одна маленькая проблема — нужно намотать дроссель, который должен обладать определенной индуктивностью и сохранять эту индуктивность при значительном токе подмагничивания — до нескольких Ампер.

К сожалению, ассортимент готовых индуктивностей в магазинах беден и нужные часто недоступны. В то же время можно купить ферритовые сердечники или взять их, например, из раскуроченных электронных балластов для люминесцентных или галогеновых ламп.
Определить индуктивность можно без специальных приборов с помощью компьютера и программного пакета Arta Software, о чем я писал в прошлых публикациях (LIMP - программный измеритель RCL).

Сложнее определить, войдет сердечник в насыщение (и нарушится нормальная работа блока питания) или нет. Многолетний редактор журнала «Радио» и автор множества статей по тематике импульсных преобразователей Сергей Алексеевич Бирюков написал статью «Дроссели для импульсных источников питания на ферритовых кольцах». В ней есть практическая схема, позволяющая увидеть и измерить ток насыщения на экране осциллографа.

В статье множество формул и таблиц, я же постараюсь объяснить всё ненаучно, на пальцах.

Для того чтобы сделать дроссель надо рассчитать или взять из datasheet нужную индуктивность. Берем сердечник, на котором будем наматывать катушку и мотаем несколько десятков витков удобным проводом, например, 0,3 мм. Измеряем индуктивность, затем рассчитываем, сколько надо витков для будущего дросселя. Для этого вспоминаем, что индуктивность прямо пропорциональна квадрату числа витков. Если намотано 30 витков и индуктивность 20 мкГн, то чтобы получить 180 мкГн, надо намотать 90 витков.

Теперь вспомним что такое Ампер-витки. Это произведение числа витков на протекающий ток. Сердечник одинаково намагнитят 200 витков при токе 1 А или 1 виток при токе 200 А, или 50 витков при токе 4 А. Значит, если мы узнаем, при каком токе насытится сердечник от нашей пробной катушечки в 30 витков, мы легко узнаем какой ток выдержит наш дроссель с рабочей катушкой в 90 витков.

Надо только не забывать, что индуктивность лучше делать немного бОльшей, чем рекомендуется и что при уменьшении числа витков индуктивность падает гораздо быстрее, чем растет допустимый ток. Кроме того, для уменьшения потерь надо использовать толстый провод.
Не исключено, что данный сердечник может не подойти, тогда, если это кольца, можно сложить два-три кольца или взять другой типоразмер или даже включить два дросселя последовательно.

Схема


Я собрал измеритель на небольшой плате, детали самые обычные, там, где удобно, ставлю SMD и вам советую. Полевой транзистор — любой с нужной проводимостью на ток от 20 А и выше, с низким сопротивлением канала в открытом состоянии, можно низковольтный. Я поставил IFRP150. Стабилизатор 6 В на микросхеме 78L06. Если ее нет, можно ставить 78L05 и добавить 1-2 диода типа КД522 в разрыв общего провода 78L05 анодом к стабилизатору. Емкости С3С4 я поставил по 2200 мкФ на 35 В. Номиналы деталей не критичны. В процессе испытаний я понял, что нужна небольшая доработка схемы. Вместо VD3 VD4 я поставил один стабилитрон Д816В. Для увеличения импульса тока до 12 А между базой и эмиттером VT1 надо поставить резистор с номиналом, как у R5. Эти небольшие изменения позволяют испытать готовые индуктивности в несколько миллигенри. Номинал R4 я уменьшил втрое, что сделало луч на экране более ярким. Сигнал к входу синхронизации осциллографа снимается с вывода 11 микросхемы через резистор 1 кОм.

Наладка

Вместо L1 подключить резистор примерно 1 кОм и проверить прямоугольную форму импульсов на выводе 11 микросхемы, на стоке, проверить регулировку изменения скважности от R3. При исправных деталях наладка не требуется. Если необходимо, можно по вкусу изменить частоту и диапазон регулировки емкостью С2 и резисторами R3R4.

Работа с прибором

Установить R3 минимальную длительность импульса, плавно увеличивая ее, получить изображение на экране осциллографа. Сначала можно включить непрерывную развертку и внутреннюю синхронизацию, получить нестабильное изображение . Потом, подобрав чувствительность и частоту развертки, включить ждущую развертку и внешнюю синхронизацию, картинка станет как влитая.

На осциллографе с1-94 при чувствительности 0,1 В/дел, одна клетка соответствует току катушки 1 А. Увеличивая длительность импульса, добьемся перелома формы импульса вверх, считываем сколько клеток по оси Y снизу до перелома и определяем ток. Это и будет ток насыщения.

Возможны варианты – перелома не будет, а будет треугольник, который не растет при повороте регулятора R3. Это значит, насыщения нет, надо увеличить число витков катушки. Или форма не треугольная, а сглаженная – велико активное сопротивление катушки.
Если вы проверяете трансформатор, будьте осторожны, на неподключенных обмотках может быть значительное напряжение! И категорически запрещаю проверять так строчные телевизионные трансформаторы или силовые трансформаторы компьютерных блоков питания! Если катушка имеет индуктивность несколько миллигенри, она накапливает значительную энергию, которую поглощает мощный стабилитрон (он за этим и нужен), при этом он сильно разогревается (я это почувствовал по запаху), поэтому измерения таких катушек должны быть непродолжительны (я не спеша настраиваю осциллограф с небольшим импульсом, а потом поворачиваю ось R3 и засекаю ток перелома).

Печатная плата

Размеры платы (80 на 60 мм) и деталей некритичны, при желании можно добавить переключатель, который изменением С2 расширит диапазон работы, выключатель питания (я просто уменьшаю длительность импульсов до минимума), поставить VD3 на теплоотвод, внести другие опции. Синим цветом показаны перемычки (красная перемычка от диода VD3). VT1 — КТ3102.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Итого

Для тех, кто занимается импульсными источниками питания, данный прибор будет полезен. Радиолюбитель обычно делает единичные устройства из тех узлов из деталей, которые может найти. Я не согласен с теми, кто пишет, что для LM2576 дроссель можно намотать на гвозде. Работать он может и будет (за счет внутримикросхемных ограничителей и предохранителей), но получить хороший КПД и хорошую стабилизацию не получится. Прибор, конечно, не первой необходимости, но дешев, прост и портативен, поэтому иметь его полезно.

Файлы

Оригинальная статья Бирюкова и плата в формате LAY
core_ind.rar | Файл 271,77 Kb загружен 300 раз.
Сергей (Chugunov)
РФ, Москва
Профиль Chugunov
О себе автор ничего не сообщил.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 53

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Простой измеритель индуктивности - приставка к цифровому мультиметру... Практически каждый, кто увлекается электроникой, будь то начинающий, или опытный радиолюбитель,...
Схема на Датагоре. Новая статья "Кубики" для автолюбителя: ИБП 5В, БП 12В, сенсорный выключатель обгонной камеры... Вообще, любовь — страшная сила. Особенно когда это любовь к машине. Хочется, чтоб твоя ласточка...
Схема на Датагоре. Новая статья Снова о простом активном фильтре для АС... Предлагаю обсудить тему активных фильтров для АС. Просьба высказаться тех, кто имеет практический...
Схема на Датагоре. Новая статья Коробочка для измерительного комплекса Arta. Тиль-Смолл с комфортом!... Я с детства увлекался динамиками и колонками. Поначалу делал акустику «по подобию», неграмотно, в...
Схема на Датагоре. Новая статья LIMP - программный измеритель RCL... Продолжу описание программы LIMP из пакета фирмы Arta Software. С ее помощью можно определять...
Схема на Датагоре. Новая статья Измерение индуктивности трансформатора или дросселя... Часто самодельщики-ламповики озадачены определением индуктивности обмотки(ок)...
Схема на Датагоре. Новая статья Малогабаритные магнитопроводы и сердечники: Справочник. Сидоров И.Н., Христинин А.А., Скорняков С.В.... Малогабаритные магнитопроводы и сердечники: Справочник. Сидоров И.Н., Христинин А.А., Скорняков...
Схема на Датагоре. Новая статья Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. М.А. Амелина... Эта книжка будет весьма кстати всем, кто заинтересовался нашим релизом Micro-Cap 8 RUS. Программа...
Схема на Датагоре. Новая статья Калькулятор электрика от Ivan219 [обновлено]... Текущая версия 2.0.9.30 Своего рода "кухонный комбайн" для радиолюбителя. Может кому-то облегчит...
Схема на Датагоре. Новая статья Resss! Программа для определения номиналов резисторов, конденсаторов и индуктивностей ... Программка Resss! Программа для определения номиналов резисторов, конденсаторов и индуктивностей...
Схема на Датагоре. Новая статья Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению. Р. Мэк... Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому...
Схема на Датагоре. Новая статья Силовая электроника. От простого к сложному. Семенов Б.Ю. 2005... Почитай, друг! Почерпнешь из этой книги что-нибудь интересное, новое, а может освежишь в памяти...
<
  • Гражданин
13 октября 2011 23:32

Илья / teewoon

  • С нами с 15.02.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 15 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
По идее, параллельно С3 неплохо бы поставить резистор 0.1-10к 1..5Вт - получится RCD-демпфер. Если VD3-4 ставить типа P6KE-27 или на большее напряжение (и С3 тоже на большее), то тепло от гашения обратного выброса можно распределить. Как такая мысль?

А вообще да, штуковина полезная. Хотябы даже посортировать кольца\сердечники =)

P.S.: - VD2 наверное можно и попроще+быстрее+высоковольтные - Fast/Ultrafast FRx0x, HER30x, UF400x ?

<
  • Гражданин
14 октября 2011 01:56

Сергей / Chugunov

  • С нами с 30.09.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 309 комментариев
  • 29 публикаций
 
  • 0
teewoon, я думал как ещё можно поглощать энергию магнитного поля катушки. Стабилитрон проще всего и это работает, можете попробовать свой вариант, на моей собранной плате лишнего места уже нет. Повышать напряжение стабилитрона не советовал бы, лучше пусть оно будет чуть больше питания. Диоды годятся любые, лишь бы выдержали ток. Все элементы ледяные, кроме стабилитрона.
Питание можно понизить и до 12В, но тогда при R катушки 1Ом, 12 А уже не получить, но для маленьких катушек сгодится.

<
  • Гражданин
14 октября 2011 02:47

Илья / teewoon

  • С нами с 15.02.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 15 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Как вариант уменьшения нагрева стабилитрона - понижение частоты, но тогда на осциллографе меньше будет проходов луча\в_сек - хуже картинка. Наверное для этого Вы её и поднимали, урезая R4.

<
  • Гражданин
14 октября 2011 03:03

Валерий Климовец / Капитан_Немо

  • С нами с 8.10.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 39 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
вполне нужный прибор. я и не знал, что такие есть.

<
  • Гражданин
21 октября 2011 00:40

Андрей В. Хворостянов / Kontra

  • С нами с 30.11.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 15 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Мне забота Сергея приятна и полезна. Давно хотел заняться преобразователями AC/DC, не хватало прибора для подбора именно таких индуктивностей. В бездне форумов читал, много случаев насыщения сердечников именно этих дросселей. Чуть было не купил прибор.
Благодарю Вас Сергей за нужную штуку. good

<
  • Гражданин
17 мая 2012 12:21

Сергей / metrolog

  • С нами с 5.01.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 90 комментариев
  • 5 публикаций
 
  • +1
Сергей, спасибо за очень полезную статью.
Небольшая неточность.
Для этого вспоминаем, что индуктивность прямо пропорциональна квадрату числа витков. Если намотано 30 витков и индуктивность 20 мкГн, то чтобы получить 180 мкГн, надо намотать 90 витков.
Судя по определению при увеличении количества витков до 90 индуктивность возрастет до 34,6 мкГн.
Число витков увеличилось в три раза, при этом индуктивность увеличится в 1,7 раза (корень из 3).

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.