Proceso para hacer un transformador de retorno

Me gusta comenzar un proyecto de este tipo con un diseño aproximado de campo de juego. Mirando el lado primario, desea 400 vatios a 24 voltios, por lo que su corriente promedio es de aproximadamente 16.6 amperios. Redondea a 20. Por lo tanto, la forma de onda actual es un diente de sierra, con un pico de 40 amperios.

Ahora escojamos una frecuencia, digamos 20 kHz. Desea que la corriente aumente a una velocidad de 40 amperios por 50 microsegundos con 24 voltios aplicados, por lo que la inductancia del primario es L = V / Idot = 30 microhenries. Ahora solo tiene que ir a comprar núcleos de ferrita con huecos que le brindarán la capacidad de manejo de energía. Si visita www.mag-inc.com, encontrará mesas de diseño y todo tipo de cosas útiles. (No trabajo para ellos, pero he usado sus núcleos).

Una vez que tenga un núcleo lo suficientemente grande para su potencia, debe elegir el número de giros y el tamaño de la brecha de modo que obtenga la inductancia correcta sin saturar el núcleo a la cantidad de voltios-segundos que estará ejecutando. Luego elige el tamaño del cable para que las pérdidas por resistencia sean tolerables. Entonces consideras la parte de retorno de la ecuación. Cuando sus transistores se apagan, ¿a qué voltaje subirá el primario? Aquí vas a descubrir cómo los transistores lentos y caros están en alta tensión. Luego, una vez que sepa el voltaje de retorno, divida 40 kV entre eso y eso le dará la relación entre el número de giros en su secundario y el número de giros en su primario.

Ahora mira el monstruo que has creado. ¿Cabrán todos los giros? ¿Es demasiado grande? Si va a una frecuencia más alta, el núcleo se vuelve más pequeño, el condensador del filtro de salida se hace más pequeño, pero los transistores comienzan a disipar más calor. También tenga en cuenta que querrá utilizar el transformador para evitar que se arqueen los 40 kV, lo que dificulta el enfriamiento del transformador. También tendrá que tener algún tipo de circuito que ajuste el ciclo de trabajo del transistor para regular el voltaje de salida. Finalmente necesitas un diseño para el rectificador de salida. Deberá prestar atención al tiempo de recuperación inversa de los diodos y asegurarse de que el dV / dt que está aplicando sea razonable.

40kV @ 10mA continuamente no es trivial. El único transformador barato (= producido en masa) en la misma mezcla es, por lo que sé, el fabricado para los viejos televisores CRT grandes para producir el voltaje de aceleración necesario para el tubo CRT, el transformador de retorno original.

Por razones de optimización de costos, el transformador era parte del sistema de desviación de haz de electrones CRT, devolviendo el rayo al comienzo de una nueva línea fue "el retorno".

Para obtener el voltaje deseado, todavía necesita duplicar el voltaje y obtener 400W, necesita transformadores paralelos (= uno envía el pulso de retorno y otro recoge la energía al primario, ambos pueden enviar al mismo circuito a través de sus propios rectificadores .

Comienza a aprender algo sobre televisores heredados.

Si observa las modernas fuentes de alimentación de tubos de rayos X disponibles en el mercado (50 kV, por ejemplo), no encontrará un diseño que use un transformador que genere el voltaje final. Lo que hacen es usar un transformador para generar tal vez 8 kVp-p, luego usar un multiplicador de cockcroft-walton para tomar el bajo k AC kV producido por el transformador secundario hasta 50 kV DC.

Esto significa que el aislamiento secundario del transformador (capa a capa y capa a chasis) no es totalmente inviable para un núcleo de ferrita. El que diseñé usaba 50 kHz como la frecuencia de conmutación y una división primaria controlada por dos MOSFET controlados desde un chip de tecnología lineal.

  

Estoy buscando hacer mi propio transformador de retorno que pueda apagar un DC   Voltaje de 0 a -40 kV CC y una potencia de 400 vatios

Una topología de transformador de retorno no es lo suficientemente potente como para 400 vatios: necesita una configuración push-pull en el primario, ya sea de dos MOSFET y un controlador primario de bobina primaria dividida / central o, un puente H.

Esto significa que a partir de una fuente de alimentación de 24 V CC, la tensión de pp principal será de 48 voltios y, con una tensión secundaria de (por ejemplo) 7968 Vp-p, tiene una relación de giros de 1: 166.

La implicación de esto es que con 6 giros en el primario, necesitas alrededor de 1000 giros en el secundario. Esto significa que puede encajar dentro de las geometrías del núcleo de los grandes núcleos de ferrita disponibles comercialmente, junto con todas las capas de aislamiento que evitan la ruptura de voltaje.

  

Preferiblemente, la entrada de voltaje para tal diseño debe ser de 0-24 V CC   con una salida de transformador que se correlaciona con la entrada (básicamente   dando como resultado una salida ajustable basada en una entrada ajustada si   posible).

La única forma factible que conozco (aparte de comprar un transformador de rayos X antiguo lleno de aceite, si es que se puede conseguir uno) es ejecutar la etapa push-pull desde un suministro de CC variable mientras los controladores de la compuerta estaban alimentado desde una tensión de alimentación fija. La fuente de alimentación de CC variable se puede bajar a 0 voltios, lo que da como resultado una salida cero o se puede aumentar a 24 voltios para obtener una salida máxima de HV.

Una nota final sobre el multiplicador de cockcroft-walton después del transformador. Debe diseñarse con mucho cuidado y luego rellenarse con resina para evitar el flashover. La PCB debe colocarse alrededor de cada etapa para evitar la formación de arcos de alto voltaje a lo largo de la superficie (también conocido como seguimiento HV), permitiendo así que la resina llegue a (y alrededor de) todos los componentes.