Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Обратный трансформатор старого образца.
Обратный трансформатор современного ЭЛТ- телевидения со встроенным тройником

Выходной трансформатор строчной развертки (FBT), также называемый линейный выход трансформатора (LOPT), представляет собой особый тип электрического трансформатора . Первоначально он был разработан для генерации пилообразных сигналов высокого напряжения на относительно высокой частоте. В современных приложениях он широко используется в импульсных источниках питания как для низкого (3 В), так и для высокого (более 10 кВ) напряжения.

История [ править ]

Схема обратного трансформатора была изобретена как средство управления горизонтальным перемещением электронного луча в электронно-лучевой трубке (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, используя относительно небольшое количество витков обмоток, которые после выпрямления, 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. [ необходима цитата ]

Работа и использование [ править ]

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 будет 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 прерывистом режиме (DCM). [2] Когда некоторая энергия всегда накапливается в сердечнике (и текущая форма волны выглядит трапециевидной, а не треугольной), то это непрерывный режим (CCM). [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, который повторяется с горизонтальной (линейной) частотой дисплея. Обратный ход (вертикальная часть пилообразной волны) может быть потенциальной проблемой для обратноходового трансформатора, если энергии некуда деваться: чем быстрее схлопывается магнитное поле, тем больше индуцированное напряжение, которое, если его не контролировать, может мигать через трансформаторные клеммы. Используемая высокая частота позволяет использовать трансформатор гораздо меньшего размера. В телевизорах эта высокая частота составляет около 15 килогерц (15,625 кГц для PAL, 15,734 кГц дляNTSC ), а вибрации сердечника трансформатора, вызванные магнитострикцией, часто можно услышать как пронзительный вой. В современных компьютерных дисплеях частота может варьироваться в широком диапазоне от 30 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, идущая от обмоток обратноходового трансформатора, преобразуется в постоянный ток простым полуволновым выпрямителем.. 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 создавал необходимое высокое напряжение для ускоряющего напряжения ЭЛТ напрямую, а выходное напряжение выпрямлялось простым выпрямителем. В более современных конструкциях выпрямитель заменен умножителем 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, зависимый от напряжения. Выпрямленное напряжение затем используется для питания последнего анода 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, которая используется для привода нагревателя трубки выпрямителя высокого напряжения.

Практические соображения [ править ]

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 одним преимуществом является то, что он обеспечивает отказоустойчивый механизм - в случае отказа схемы горизонтального отклонения обратный трансформатор перестанет работать и отключит остальную часть дисплея, предотвращая ожог экрана , который в противном случае мог бы возникнуть из-за неподвижного электронного луча.

Строительство [ править ]

Первичная обмотка сначала наматывается на ферритовый стержень, а затем на первичную обмотку наматывается вторичная обмотка. Такое расположение сводит к минимуму индуктивность рассеяния первичной обмотки. Наконец, ферритовый каркас оборачивается вокруг первичного / вторичного узла, закрывая силовые линии магнитного поля. Между стержнем и рамой имеется воздушный зазор, увеличивающий сопротивление . [4] Вторичная обмотка наматывается слой за слоем с помощью эмалированной проволоки и майларовой пленки между слоями. Таким образом, части провода с более высоким напряжением между ними содержат больше диэлектрического материала.

Приложения [ править ]

Обратный трансформатор используется в работе устройств отображения на ЭЛТ, таких 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 частотой горизонтальной развертки 15,734 кГц для устройств NTSC и 15,625 кГц для устройств PAL . В отличие от силового (или «сетевого») трансформатора, который использует переменный ток 50 или 60 Гц , обратноходовой 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.

См. Также [ править ]

  • Обратный преобразователь

Примечания [ править ]

  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.

Ссылки [ править ]

  • Диксон, Ллойд Х., Справочник по магнитному дизайну, раздел 1, Введение и основы магнетизма , Texas Instruments, 2001 г.
  • Диксон, Ллойд Х., Справочник по проектированию магнитов, раздел 5, Конструкция индуктора и обратного трансформатора , Texas Instruments, 2001 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Патент США 3,665,288 - « Трансформатор телевизионной развертки » - Теодор Дж. Годавски