A Weber támogatásához szükséges mag kötet a következő:

$$ \ left (kötet = l_e \ cdot A_c \ jobb) \ ge \ frac {\ mu_0 \: \ mu_r \: I_ {peak}} {B_ {max} ^ {\: 2}} \ int H \: ~ \ textrm {d} B $$

\ $ l_e \ $ a szükséges mágneses út hossza, az \ $ A_c \ $ pedig a keresztmetszet területe. Szinuszhullám esetén az utolsó tényező az alkalmazott feszültség egyik félciklusánál a következő:

$$ \ int H \: ~ \ textrm {d} B = V_0 \ int_0 ^ {\ frac {\ pi} {\ omega}} \ textrm {sin} \ bal (\ omega t \ right) \: \ textrm {d} t = \ frac {2 \: V_0} {\ omega} = \ frac {\ sqrt {2} ~ V_ {RMS}} {\ pi \: f} $$

60 Hz és \ $ V_ {RMS} = 120 \: \ textrm {V} \ $ esetén körülbelül \ $ 0.9 \: \ textrm {V} \ cdot \ textrm {s} \ $, ami óriási .

Tegyük fel, hogy \ $ 10 \: \ textrm {W} \ $ kívántam. Ezután \ $ I_ {peak} \ kb 120 \: \ textrm {mA} \ $. A vasmagok fluxussűrűsége valószínűleg nem haladhatja meg az 1,5 Tesla értéket (bár különféle anyagokat nézegethetnénk, és itt számos számtartományt állíthatnánk elő.) \ $ \ Mu_r \ kb 1000 \ $ vas esetében. Tehát ez körülbelül \ $ 60 \: \ textrm {cm} ^ 3 \ $ mennyiségre utal a mag számára - vagy körülbelül 1 font tömegű területen. Ez körülbelül kétszerese annak a súlynak, amelyet durva vezetőként használnak a transzformátorokhoz, de a megfelelő gömbtérben van. (A CRGO acél egy másik számát, az 1,9 Tesla-t használva a súly a normál várakozási tartományba esik.)

Ne feledje, hogy a nagy áteresztőképesség a legkevésbé sem segít Önnek. Nézz fel a fenti egyenletre. Ez a kifejezés, \ $ \ mu_r \ $, szerepel a számlálóban! Ha növeli, akkor csak annyit tesz, hogy növeli a szükséges hangerőt. Ennek oka az, hogy vákuumra van szükség az energia tárolásához. Nem számít. Tehát a nagyobb áteresztőképesség egyszerűen kevésbé hatékony vákuumteret jelent a szilárd anyag rácsában, és így több anyagra van szüksége bent. A nagy permeabilitás itt arról szól, hogy a fluxusvezetékeket visszatartják és jó mágneses összekapcsolást biztosítanak. Az induktivitás az út során is jelentkezik.

Az alacsony frekvenciák csak nagy volt-másodperceket jelentenek, ezért nagy magokat jelentenek. Így "nehéz vas". Csak a területtel jár.

Gyerekkoromban apám megtanított nekem néhány egyszerű "hüvelykujjszabály" képletet a vasmagú transzformátor tervezésére. 45 / s fordulat / Volt, és P = s ^ 2, ahol s = az EI vasmag középső oszlopának négyzete cm ^ 2 -ben. Azaz. a rendelkezésre álló villamos energia a mag "vastagságának" negyedik erejével növekszik :-) És vegye figyelembe, hogy apró teljesítményekkel rendkívül nagy fordulási számmal bír a nagyon finom huzal ... sok soros ellenállás.

Naiv megértésem az, hogy ahhoz, hogy a transzformátor ne szívja / pazarolja az energiát terheletlen / nyílt végű állapotban, szükség van a transzformátor bizonyos magas induktivitására egy adott primer feszültséghez (nyitott feszültséggel mérve) másodlagos véget ért). A kis magok esetében ez is nagy fordulatszámú finom huzalt jelent.

Ha az apró vasmagú transzformátorok hatékonyabbak lennének, mint a hasonló teljesítményű kapcsolók, a fogyasztói elektronikában a készenléti energiafogyasztásra vonatkozó jogszabályi előírások a vasmagos dolgokat mindenütt jelen lenne. A valóság az, hogy csak az átkapcsolókat lehet elég jó hatásfokkal gyártani az apró formai tényezőkben (nulla üresjárati energiafogyasztás mellett).

Ez nem azt jelenti, hogy az összes kapcsoló elegáns, stabil és hatékony. Például a szuper szexi apró és könnyű Nokia töltők (gyárilag beépített tartozékok) tartalmazzák a legkevésbé minimalizált kapcsolót, amit valaha láttam: önlengő háromlábú "tranzisztort" az elsődleges, olcsó elytsben, szűrés nélkül , nincs visszajelzés! Nem meglepő, hogy ezek a töltők energetikailag nem hatékonyak, a terhelés alatt történő szabályozás nagyon gyenge (összehasonlítva egy hasonló teljesítményű apró vasmagú trafóval), és nem igazán ellenőriztem az EMI-t.

Néhány olcsó, kissé nagyobb fali szemölcs (kapcsoló) már rendelkezik megfelelő visszajelzéssel (optocsatolón keresztül) és néhány minimális szűréssel, de eléggé nem hatékonyak (felmelegednek). Ugyanez a helyzet az utángyártott noname notebook adapterekkel.

Nemrégiben csodálkoztam a jelenlegi generációs Lenovo noteszgép-adaptereken (a téglalap alakú sárga csatlakozóval).Ez a kis "műanyag tégla" adapter tökéletesen jól működik!Elképesztő, összehasonlítva néhány noteszgép-adapterrel, amely a múltban volt.Veszek egy tippet a modern TrenchFET / FinFET tranzisztorokról, és a szinkronirányítás a másodlagos oldalon.

Úgy hangzik, mintha azt feltételeznéd, hogy ilyesmit tehetnének:

^{szimulálja ezt az áramkört - A CircuitLab} használatával létrehozott vázlat

De általában azt akarja, hogy a DC tápellátását szabályozzák. (A szabályozatlan tápok általában nagy hullámzással rendelkeznek, ami sok áramkör számára problémát okoz.) Tehát szükség van egy szabályozóra a végén, bármi is legyen. Biztonsági okokból általában transzformátorra is szükség van valahol.

A fenti rajz vázlata tökéletesen alkalmas a dolgok elvégzésére. Helyezhet egy lineáris szabályozót vagy egy buck konvertert a végére, és szabályozott DC-t kaphat. De (ahogy mások mondták) a 60 Hz-es transzformátorok nagyok és nehézek. És még akkor is, ha nincs szüksége transzformátorra a biztonság érdekében, nehéz megbízhatóan átalakítani a nagyon magas bemeneti feszültséget nagyon alacsony kimeneti feszültségre. Ezek a korlátozások az úgynevezett off-line átalakítókhoz vezetnek, amelyek először a hálózatot egyenlítik ki, majd nagy frekvencián kapcsolják át egy kis transzformátor elsődleges oldalát. A szekunder oldal még mindig elszigetelt és a transzformátor elvégzi a feszültség átalakításának egy részét, ami ésszerű tartományban tartja a kapcsoló munkaciklusát. Természetesen az off-line konvertereket nehezebb megtervezni, mint a fentebb bemutatott egyszerűbbet.