Comment dimensionner un transformateur d'alimentation?


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J'hésite toujours lorsque je dimensionne un transformateur pour une alimentation DC, et je suppose que je les surdimensionne parfois. Ma confusion vient de la différence de transformateur et de tension continue.
Si j'ai besoin de 10V DC @ 1A, un transformateur 10VA fera-t-il l'affaire? Mon intuition dit que j'ai besoin de plus, donc j'utilise un transformateur plus gros, mais combien doit-il être plus gros?

Réponses:


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Tout d'abord, 10VA n'est pas suffisant si vous voulez finalement 10V DC à 1A. Théoriquement, le transformateur est capable de produire 10 W, mais uniquement avec un facteur de puissance de 1. Si vous n'aviez besoin que de chauffer une résistance avec ce transformateur, sa spécification serait juste à la limite. Pour quoi que ce soit d'autre, ce n'est pas suffisant. Ensuite, tout bon ingénieur ajoutera de toute façon une marge.

Deuxièmement, même 15VA ou 20VA ne suffisent pas pour savoir que le transformateur peut faire ce que vous voulez. Vous avez besoin d'une sortie de tension spécifique qui doit être en mesure de fournir 10 W, et pas seulement de n'importe quelle combinaison de tension et de courant qui arrive à 10 W.

Puisque vous semblez poser des questions sur un transformateur de ligne électrique, je suppose que vous avez l'intention de ne mettre qu'un pont pleine onde, un capuchon et peut-être un régulateur linéaire sur la sortie. Vous avez besoin que les crêtes de la forme d'onde CA après le pont d'onde complet soient à quelques volts au-dessus de la tension de sortie cible. Cela donne de la place pour le statisme à forte charge et pour que le régulateur linéaire fasse son travail. Figure le pont pleine onde va baisser de 1,5 volts sous la pleine charge 1A et peut-être 2V pour le régulateur linéaire. De ce seul fait, les pics CA doivent être d'au moins 10 V + 1,5 V + 2 V = 13,5 V. La prise en compte de l'affaissement sous une charge élevée est plus délicate. En théorie, la tension nominale de sortie du transformateur est à pleine charge, mais souvent non spécifiée pour l'entrée de tension secteur la plus défavorable. C'est là que vous devez regarder attentivement la fiche technique du transformateur. Ensuite, il y aura une chute de tension entre les pics lorsque le courant est tiré du capuchon de stockage plutôt que directement du transformateur. Jusqu'à présent, nous avons besoin d'un minimum de 13,5 V / sqrt (2) = 9,5 V AC sinus avant de tenir compte de la chute due à la faible tension de ligne et de l'affaissement entre les cycles de ligne. Cela ressemble à un transformateur 12V est probablement le minimum, en supposant un capuchon de stockage de taille raisonnable.

Pour une fréquence de ligne électrique de 60 Hz, le plafond de stockage sera chargé à une fréquence de 120 Hz, ou toutes les 8,3 ms. Disons que nous avons prévu un statisme de 2 V au courant de sortie complet de 1 A. Cela signifie que le plafond de stockage minimum est de 1A * 8,3 ms / 2 V = 4,2 mF. C'est beaucoup, mais faisable. Vous pouvez aller avec cela ou commencer avec une tension plus élevée pour permettre plus de statisme, ce qui permettrait un plafond plus petit.

Donc, pour faire une recommandation concrète, quelque chose comme un transformateur 12V 1,5A le fera probablement avec un capuchon de stockage assez grand. Gardez à l'esprit que ce type d'alimentation sera plutôt inefficace. Le pont pleine onde dissipera à lui seul environ 1,5 W, et le régulateur linéaire davantage.

Les compromis ci-dessus sont de bonnes raisons pour lesquelles vous ne voyez plus beaucoup de transformateurs de ligne électrique directe avec redresseur "muet" et régulateur linéaire. Même en Amérique du Nord, la ligne électrique n'est qu'à 60 Hz, donc le transformateur sera gros, lourd, cher et le résultat sera plutôt inefficace. De nos jours, vous mettez le pont pleine onde directement sur la ligne AC, puis hachez-le à haute fréquence à travers un transformateur beaucoup plus petit pour créer la basse tension du côté isolé. La rétroaction optique du hacheur peut permettre de réguler la tension de sortie finale. Ceci est beaucoup plus efficace et peut utiliser un transformateur plus petit, moins cher, plus léger et plus efficace car il fonctionnera à 100 s de KHz. C'est exactement ce que font les alimentations à découpage mural.


J'adore vos longues réponses détaillées. J'aimerais pouvoir les supprimer en morceaux pendant que je travaille. Si vous aviez quelques en-têtes pour différentes sections, cela permet à tout lecteur d'obtenir immédiatement ce dont il a besoin et constitue un excellent espace réservé pour ceux d'entre nous qui ont 20 à 30 secondes à la fois pour parcourir le site. Peut-être une section sur la décision de dimensionnement, peut-être une autre pour expliquer les exigences d'efficacité de votre réglementation. Peut-être une section sur l'affaissement et les condensateurs en vrac (filtrage). Peut-être une section résumée. Pour ceux d'entre nous qui veulent les leçons que nous aurions pu tirer sans les avoir apprises.
Kortuk

@Kortuk: Vous en avez déjà parlé. Bien que je respecte votre droit à votre propre opinion, je ne suis pas d'accord. Ce message ne fait que 6 paragraphes et occupe seulement 2/3 de mon écran verticalement. Je crois que les titres et la mise en forme supplémentaire encombreraient et distraireaient dans un message de cette taille courte. J'essaierai de garder cela à l'esprit si je me retrouve à écrire des messages plus longs.
Olin Lathrop du

@Kortuk, @Olin - Je suis d'accord avec Olin. Aussi, il prend toujours la peine de donner des réponses détaillées, qui valent la peine d'être lues complètement. Ce sont toutes des informations utiles. J'essaye de faire de même. Ce serait sérieusement démotivant si je savais que les gens étaient trop paresseux pour les lire.
stevenvh

@stevenvh (et sur la réponse d'Olin, cela devrait le motiver), il n'y a pas de moyen facile de noter cela. Dans le passé, j'ai fait des tests. J'écrirais une réponse, tout comme celle d'Olin. J'obtiendrais quelques votes positifs. J'éditerais dans les en-têtes de section, tout à coup, vous obtenez un autre 8 ou 9. Je pourrais le faire avec un délai assez long et il semblait toujours fonctionner. Comme j'essayais de le dire par moi-même, je travaille dans un environnement où j'ai constamment le temps de faire quelque chose mais je dois m'arrêter presque tout de suite, c'est à peine assez de temps pour lire un paragraphe peut-être 2, avec des en-têtes de section, je peux aller d'une rubrique à l'autre.
Kortuk

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C'est toujours une bonne pratique d'acheter et d'utiliser celui qui représente le double de vos besoins,

Par exemple, vous avez besoin d'un transformateur de 10 V, 1 A et votre application ou équipement consomme un courant de 1 A, mais le maximum offert par le transformateur.Le transformateur chauffe maintenant lorsqu'il devient saturé et plus de pompes à chaleur sortent, ce qui réduit l'efficacité du transformateur. Il faut donc toujours acheter la double note.

Et encore une chose, je ne sais pas où vous vivez, chez moi, les transformateurs indiens sont disponibles en termes si des valeurs nominales telles que 10 V, 500 mA 10 V, 1 A 10 V, 2 A sont représentées comme cette

pas dans la cote VA, si seule la cote VA est mentionnée, son dur, 20 VA peut représenter '10 V 2 A 'ou '20 V 1 A' avec VA si, la tension est également mentionner son amende ..

Ensuite, selon vos besoins, 10 V, 20 VA conviennent.

J'espère que cela t'aides.


Une autre chose qui doit être prise en compte est l'efficacité de l'alimentation électrique. Selon le système de rectification et de régulation, cela pourrait avoir un impact considérable sur la conception de l'alimentation. La recommandation du Pavan d'utiliser deux fois la quantité peut sembler excessive au début, mais si vous avez par exemple besoin de 10 V 1 A DC à la sortie, et utilisez le circuit le plus simple pour cela (disons régulateur KA7810 et redresseur KBL406), vous en aurez besoin de plus de deux volts pour le régulateur, deux fois 1,1 V pour le redresseur, ce qui porte la quantité à 14,2 V minimum absolu pour un fonctionnement stable.
AndrejaKo

Lorsque les chutes de tension du secteur sont prises en compte, cela monte rapidement jusqu'à 20 V sous charge, ce qui nous amène au chiffre de 20 VA.
AndrejaKo

Un condensateur de filtrage après redresseur et avant régulateur pourrait aider à augmenter la tension du régulateur.
AndrejaKo

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@Pavan - tous les transformateurs que j'ai jamais utilisés ont été spécifiés avec une valeur nominale VA et une ou des tensions secondaires, parfois également en courant, mais pas toujours. La raison de donner la cote VA est qu'elle détermine la taille. Habituellement, tous les types 10VA d'un fabricant se réfèrent à un seul dessin mécanique.
stevenvh

@AndrejaKo: Non seulement un condensateur de filtrage augmentera la tension moyenne du redresseur, mais il est nécessaire que l'entrée du régulateur tombe à zéro au moins aux passages à zéro du cycle de ligne.
Olin Lathrop du

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Lors du dimensionnement d'un transformateur pour une charge continue, le courant nominal alternatif du transformateur devra presque toujours être supérieur au courant continu fourni à la charge, parfois de manière significative. La taille dépend de la topologie de l'alimentation utilisée - vous pouvez trouver un guide pratique ici.

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