Підбір правильного трансформатора для драйвера MAX13256

1. Вибір з переліку трансформаторів, спеціально розроблених для MAX13256
2. Використання електронної таблиці "MAX13256 Specific Transformer"
3. Вибір не спеціалізованого для MAX13256 трансформатора
4. Використання електронної таблиці "MAX13256 General-Purpose Transformer"
5. Проектування трансформатора з використанням електронної таблиці "XFMR Design MAX13256"
6. Висновок
7. література
8. Про компанію Maxim Integrated

Наши партнеры ArtmMisto

мікросхема MAX13256 - це 10-ватний драйвер трансформатора для передачі потужності через ізоляційний бар'єр виробництва компанії Maxim Integrated. Для підвищення продуктивності схеми на його основі потрібно докладна специфікація трансформатора. Спільно з MAX13256 можуть використовуватися різні трансформатори, але далеко не всі з них містять у своїх технічних характеристиках необхідні дані. У статті описано, як вибрати трансформатор, відповідний завданню розробника.

Мікросхема MAX13256 - це невеликий високопродуктивний драйвер трансформатора, який ідеально підходить для ізольованих пристроїв передачі потужності, що використовуються в промисловості або медицині. MAX13256 є компонентом нерегульованого перетворювача постійного струму (DC / DC) і, отже, не має зворотного зв'язку для управління вихідною напругою. З цієї причини переважної областю застосування MAX13256 є вторинні джерела живлення, для яких не потрібно точного встановлення вихідної напруги. Однак навіть при необхідності хорошою стабілізації вихідної напруги комбінація MAX13256 з пострегулятором може бути економічно конкурентоспроможною рішенням.

Так яким же чином встановлюються вихідні напруги? На відміну від регульованих перетворювачів постійної напруги, MAX13256 подає на трансформатор прямокутні імпульси з постійним коефіцієнтом заповнення 50%. Отже, вихідна напруга залежить від коефіцієнта трансформації. Тому необхідно звернути пильну увагу на вибір трансформатора для кожного застосування.

Пошук відповідного трансформатора можна проводити шляхом як вибору вироби зі списку розроблених спеціально для MAX13256, так і пошуку підходящої позиції в каталогах трансформаторів загального призначення. Крім того, постачальники трансформаторів виготовляють нестандартні вироби. Причому можна отримати швидкий вихід виробів з нульовими або незначними разовими витратами на розробку (NRE), так що якщо одна зі стандартних позицій не відповідає вашим вимогам, ви можете задати специфікацію свого власного трансформатора. Багато постачальників трансформаторів приймають специфікації системного рівня. Ви також дізнаєтеся, як допомогти з попередніми проектуванням тим постачальникам, які потребують додаткової підтримки.

Важливі фактори, що впливають на технічні характеристики трансформатора

Переконавшись в тому, що трансформатор здатна задовольняти вимоги щодо ізоляції, можна перейти до розгляду інших параметрів. Технічні характеристики трансформатора впливають на:

• потужність, що розсіюється в MAX13256 внаслідок втрат в осерді та індуктивності намагнічування;
• потужність, що розсіюється в трансформаторі внаслідок втрат в осерді, індуктивності намагнічування, опорів первинної і вторинної обмоток;
• вихідна напруга внаслідок опорів первинної і вторинної обмоток;
• максимальний вихідний струм внаслідок втрат в осерді та індуктивності намагнічування.

Вибір з переліку трансформаторів, спеціально розроблених для MAX13256

Найчастіше наявний трансформатор досить близько відповідає вимогам конкретного застосування. Це відмінний варіант для старту з огляду на те, що багато факторів вже враховані при його розробці. Цей трансформатор забезпечує номінальний струм в заданому температурному діапазоні.

Якщо в технічному описі трансформатора вказана сумісність з MAX13256, вивчіть технічний опис, щоб переконатися у відповідності вашим вимогам наступних характеристик:

• рівня ізоляції;
• діапазону температур;
• вихідного струму навантаження.

Для подальшої перевірки характеристик використовуйте електронну таблицю "MAX13256 Specific Transformer". Уникайте спокуси перевищити граничні параметри. Наприклад, перевищення вихідного струму, зазначеного в технічному описі, може привести до перегріву трансформатора або MAX13256.

Важливим етапом у розробці схеми драйвера трансформатора є виготовлення макета і випробування його на стенді з метою перевірки роботи з різними навантаженнями і при підвищеній температурі. Враховувати всі фактори в аналізі недоцільно. Аналіз слід розглядати як засіб для попереднього проектування, і потрібно бути готовим до незначних змін початкового проекту за результатами лабораторних випробувань макета.

Використання електронної таблиці "MAX13256 Specific Transformer"

Для трансформаторів, розроблених спеціально для спільного застосування з MAX13256, є інформація про діапазон температур, рівні ізоляції, творі ET (іноді званому постійної ET), максимальному струмі вторинної обмотки (вихідному струмі) і опорах первинної і вторинної обмоток. В описі зазвичай відсутні дані про втрати в осерді та індуктивності намагнічування.

З даними набором параметрів можливо виконати якісну розробку. На етапі проектування можна перевірити багато важливих параметрів. Однак дані про загальну розсіюється або ККД слід отримати в стендових випробуваннях макета. Перевірка зводиться до того, щоб не перевищити значення твору ET і забезпечити вихідну напругу, достатню для передбачуваного застосування. Наприклад, у вас є джерело живлення 26 В, з якого потрібно отримати ізольоване джерело 5 В. Пристрій працює в комерційному діапазоні температур, вимагає електричної міцності ізоляції 5 кВ і має забезпечувати струм навантаження 0,5 A.

Пошук дає нам відповідний варіант - TGMR-502V6LF [1]. За рівнем ізоляції трансформатор відповідає заданим вимогам, а по здатності навантаження виходу і температурному діапазону перевершує їх. Давайте перевіримо інші параметри за допомогою електронної таблиці. Малюнок 1 показує, які дані з технічного опису MAX13256 необхідно ввести в першому розділі таблиці.

Мал. 1. Введення даних в розділі MAX13256 при використанні спеціалізованого трансформатора

В осередку таблиці С3 записана сума опорів ключів мостової схеми MAX13256 у відкритому стані, тобто сума значень ROH і ROL з технічного опису мікросхеми. Типове значення цього параметра складає 1,6 Ом. Для найгіршого випадку в осередок С3 слід ввести значення 2,5 Ом. В осередку таблиці С4 записана мінімальна частота комутації, кГц. Якщо ви використовуєте внутрішній генератор - це значення становить 510 кГц. У разі тактирования від зовнішнього джерела введіть в цей осередок мінімальну частоту, що подається на висновок CLK.

Далі введіть до другого розділу таблиці параметри з технічного опису трансформатора, як показано на малюнку 2.

Мал. 2. Введення даних в трансформаторному розділі при використанні спеціалізованого транс-
форматора

Введіть напруга живлення MAX13256 VDD в клітинку електронної таблиці C7. В даному прикладі це 26 В. Введіть вихідний струм навантаження в клітинку С8. Для даного прикладу він становить 0,5 А. В осередку С9 ... С12 необхідно ввести дані з технічного опису трансформатора.

На малюнку 3 показані дві поширені топології вихідного випрямляча. Введіть в осередок C11 подвоєне число витків первинної обмотки, якщо використовується двотактний випрямляч з середньою точкою (топологія push-pull). Наприклад, якщо TGMR-512V6LF підключений до двотактному випрямителю з середньою точкою, введіть «8» в осередок С11 і «1» в осередок С12.

Дані, що вводяться в клітинку С13, залежать від топології випрямляча. Для мостових випрямлячів вихідна напруга зменшується на подвоєну величину напруги прямого зміщення діода, тоді як для двотактних випрямлячів з середньою точкою - на величину напруги одного діода. Зверніться до технічного опису діода для визначення розрахункового напруги прямого зміщення. Якщо тип діода ще не вибрано - введіть значення за замовчуванням з таблиці 1, а потім замініть його уточненими значенням після вибору конкретного діода.

Таблиця 1. Значення комірки C13 в вольтах за замовчуванням

Топологія випрямляча Технологія діода Шотткі Кремнієвий з pn-переходом Двотактний з середньою точкою (push-pull) 0,45 0,7 Мостовий (full wave) 0,7 1,4

Нарешті, зверніться до четвертого розділу таблиці «результати обчислень». В осередку C23 обчислюється мінімально допустиме значення константи ET для даного застосування. Відповідний параметр трансформатора повинен бути більше або дорівнює цьому значенню. Для трансформатора Halo TGMR-502V6LF постійна ET становить 60 В • мкс, що більше необхідного мінімуму, розрахованого в осередку C23.

Мал. 4. Результати розрахунків спеціалізованого трансформатора

Осередок таблиці С24 показує, що вихідна напруга випрямляча дорівнює приблизно 5,4 В (рисунок 4). Якщо ізольоване джерело 5 В повинен бути стабілізованою, до цього виходу слід підключити стабілізатор з малим падінням напруги (LDO), у якого величина падіння напруги становить 0,4 В або менше.

Оскільки не всі фактори враховуються при аналізі, для найгіршого випадку слід зменшити вихідну напругу на величину 1 ... 5%. Також зверніть увагу, що для дуже малих навантажень вихідна напруга може бути набагато вище, ніж розраховується. Це можна бачити, наприклад, на нижньому правому графіку на сторінці 5 в технічному описі MAX13256.

Для відповіді на питання про величину вихідної напруги при малому навантаженні необхідно провести стендові випробування макета і виміряти вихідну напругу при планованої мінімальної навантаженні. У деяких випадках зменшити вихідну напругу при малих навантаженнях можна шунтуванням виходу додатковим резистором.

Вибір не спеціалізованого для MAX13256 трансформатора

Що робити, якщо ви не можете знайти стандартний трансформатор, спеціально розроблений для використання з MAX13256? Розширте свій пошук включенням в нього стандартних трансформаторів, які не спеціалізованих для MAX13256. Переглядом всього декількох параметрів можна швидко скоротити довгий список можливих варіантів.

По-перше, виключіть з розгляду будь-які трансформатори, які не відповідають вашим вимогам до ізоляції. Далі зверніть увагу на коефіцієнт трансформації і твір ET. Розгляд цих параметрів залежить від наявності відведення від середини будь-якої обмотки. Наприклад, якщо первинна обмотка має відвід від середини, можна підключити або всю обмотку, або тільки її половину. Трансформатор з відведенням від середини однієї обмотки забезпечує два можливих варіанти підключення, а з відводами від первинної і вторинної обмоток - чотири.

Таблиця 2. Критерії вибору стандартного трансформатора

Чи використовувати відвід від середини первинної обмотки? Чи використовувати відвід від середини вторинної обмотки? Розрахункове значення твору ET має бути не більше Ставлення, яке повинно перевищувати орієнтовне значення коефіцієнта трансформації немає ні Константи ET трансформатора Число витків всієї вторинної обмотки до числа витків всієї первинної обмотки ні та Константи ET трансформатора Число витків 1/2 вторинної обмотки до числа витків всієї первинної обмотки так ні 1/2 константи ET трансформатора Число витків всієї вторинної обмотки до 1/2 числа витків первинної обмотки так так 1/2 константи ET трансформатора Число витків 1/2 вторинної обмотки до 1/2 Ісла витків первинної обмотки

Згідно таблиці 2 виберіть з усіх варіантів тільки ті, які відповідають критеріям як в третьому, так і в четвертому стовпцях. В цьому випадку твір ET розраховується як:

де:

• ET - розрахункова величина, В мкс, заснована на вимогах щодо розроблюваного пристрою;
• VIN - вхідна напруга живлення, В;
• fSW - мінімальна частота тактирования, кГц (або 510 кГц, якщо використовується внутрішній генератор).

На закінчення перевірте придатність обраного трансформатора для даного застосування за допомогою електронної таблиці "MAX13256 General-Purpose Transformer".

Використання електронної таблиці "MAX13256 General-Purpose Transformer"

Крім уже перерахованих характеристик, у багатьох технічних описах трансформаторів вказана також індуктивність намагнічування, яку іноді називають індуктивністю первинної обмотки. Цей параметр також називають індуктивністю розімкнутої ланцюга (OCL) внаслідок того, що вона вимірюється для однієї обмотки з роз'єднаними іншими обмотками.

Індуктивність намагнічування є важливою характеристикою. На відміну від попередніх драйверів трансформаторів виробництва компанії Maxim, MAX13256 обмежує піковий струм первинної обмотки, що забезпечує захист від перевантаження і короткого замикання. Внаслідок індуктивності намагнічування в первинній обмотці формується струм класичної пилкоподібної форми з постійної складової, показаний на малюнку 5.

Мал. 5. Форма струму первинної обмотки

При постійному навантаженні в обмотці трансформатора протікає середній струм, одна частина якого викликає втрати потужності і нагрів сердечника трансформатора, а інша частина забезпечує передачу потужності в навантаження. У індуктивності первинної обмотки формується пилкоподібний струм, що перевищує в максимумі середнє значення струму. Аналіз повинен включати в себе розрахунки, які перевіряють, що піковий струм не викличе помилкового спрацьовування ланцюга захисту в MAX13256.

Розглянемо ще один приклад. Припустимо, у вас є шина живлення 12 В, і необхідно створити ізольовані шини 12 В 200 мА з ізоляцією 1 кВ. Пошук дає нам відповідний варіант, Coilcraft Q4470-CL [2]. Давайте перевіримо інші параметри, використовуючи таблицю "MAX13256 General-Purpose Transformer". На малюнку 6 показано, які дані необхідно ввести в першому розділі таблиці.

Мал. 6. Введення даних в розділі MAX13256 для трансформатора загального призначення

В осередку таблиці С3 записана сума опорів ключів мостової схеми MAX13256 у відкритому стані, тобто сума значень ROH і ROL з технічного опису мікросхеми. Типове значення цього параметра складає 1,6 Ом. Для найгіршого випадку в осередок С3 слід ввести значення 2,5 Ом. В осередку таблиці С4 записана мінімальна частота комутації в кГц. Якщо Ви використовуєте внутрішній генератор - це значення складе 510 кГц. У разі тактирования від зовнішнього джерела введіть в цей осередок мінімальну частоту, що подається на висновок CLK.

Для захисту від виходу з ладу внаслідок перевантаження і короткого замикання MAX13256 обмежує піковий струм в первинній обмотці трансформатора. Поріг обмеження струму задає резистор, підключений до висновку ITH. Якщо не потрібно обмеження вхідного струму - до висновку ITH необхідно підключити резистор 1 кОм, що гарантує обмеження пікового струму на рівні 500 мА. Якщо до висновку ITH підключений резистор номіналом більше 1 кОм, введіть поріг обмеження струму в клітинку С5. В іншому випадку використовуйте за замовчуванням 0,5 A.

Потім введіть у другому розділі дані користувача ( "Entered by Customer"), як показано на малюнку 7.

Мал. 7. Введення даних в розділі користувача для трансформатора загального призначення

Введіть напруга живлення MAX13256 VDD в клітинку таблиці С8. Для даного прикладу це 12 В. Введіть вихідний струм навантаження в комірку С9. У цьому прикладі він дорівнює 0,2 A. Введіть в осередку C10 ... C14 дані з технічного опису трансформатора. Хоча трансформатор має відводи від середини як первинної, так і вторинної обмоток, в даному проекті вони не використовуються. Якщо використовувати відвід від середини первинної обмотки, значення в осередку С12 має бути вдвічі менше, тобто 1,5. Точно так же, якщо використовувати відвід від середини вторинної обмотки, значення в осередку С13 має бути вдвічі менше, тобто 2.

Дані, що вводяться в клітинку С13, залежать від топології випрямляча. Для мостових випрямлячів вихідна напруга зменшується на подвоєну величину напруги прямого зміщення діода, тоді як для двотактних випрямлячів з середньою точкою - на величину напруги одного діода. Зверніться до технічного опису діода для визначення розрахункового напруги прямого зміщення. Якщо тип діода ще не вибрано - введіть значення за замовчуванням з таблиці 1, а потім замініть його уточненими значенням після вибору конкретного діода.

Далі зверніться до четвертого розділу таблиці - результатами розрахунків, як показано на малюнку 8.

Мал. 8. Результати розрахунків трансформатора загального призначення

В осередку C32 обчислюється мінімально допустимий твір ET для даного застосування. Константа ET трансформатора становить 32 В • мкс, що перевищує мінімально необхідне значення 23,5 у клітинці C32. Якщо підключити драйвер MAX13256 до кінцевого та середньому висновків первинної обмотки - трансформатор може забезпечити роботу тільки з половинним значенням константи або 16 В • мкс. Цього значення недостатньо, тому даний трансформатор не може бути підключений з відведенням від середини обмотки в даному застосуванні.

В осередку C33 обчислюється пікове значення струму в MAX13256. Воно повинно бути менше значення, зазначеного в осередку С5. Зверніть увагу, що осередок F33 виводить повідомлення «добре» ( "GOOD"). Якщо значення в клітинці С33 занадто велике - осередок F33 виводить повідомлення «піковий струм занадто великий» ( "PK CURRENT TOO HIGH").

Осередок C35 таблиці обчислює очікуване вихідна напруга схеми, в даному випадку - приблизно 13,9 В. Для точного регулювання виходу 12 В, якщо вона необхідна, є достатній запас для стабілізатора з малим падінням напруги (LDO).

На малюнку 9 наведена інформації про розсіюється.

Мал. 9. Розділ «розсіюється» для трансформатора загального призначення

Дані по потужності, що розсіюється є прийнятними і не повинні викликати проблем в добре спроектованої схемою. Зверніть увагу, що розсіює потужність трансформатора включає в себе невідомі втрати в осерді, які оцінюються величиною 200 мВт (значення в осередку С16). Трансформатори від надійних постачальників, які використовуються з MAX13256, як правило, мають втрати значно нижче оціночних 200 мВт. Це ще одна причина, чому важливо перевірити роботу схеми на випробувальному стенді.

Розробка специфікації для постачальників ексклюзивних трансформаторів

Якщо ви не можете знайти потрібний стандартний трансформатор, вам слід звернутися до постачальника трансформаторів за індивідуальним замовленням.

Можливо, найкращий спосіб працювати з надійним постачальником трансформаторів - це працювати з ним на етапі проектування. Використовуйте електронну таблицю "MAX13256 General-Purpose Transformer" для розробки попередньої специфікації трансформатора.

Ви повинні надати постачальнику трансформаторів наступний набір характеристик, що не підлягають зміні в процесі проектування:

• рівень ізоляції;
• постійна ET;
• вихідний струм;
• коефіцієнт трансформації.

Проведемо попередній розрахунок характеристик, які можуть варіюватися, і чекатимемо пропозиції щодо їх коригування від постачальника трансформаторів:

• Встановіть індуктивність первинної обмотки в осередку С14 так, щоб відношення значення в осередку С20 до значення в осередку С9 було не менше 0,3. Це визначить мінімальну індуктивність первинної обмотки трансформатора. Як правило, це найменш складна з характеристик, що варіюються, для задоволення заданих вимог.
• Задайте оцінку втрат в осерді на рівні 0,2 Вт. Постачальник трансформаторів буде домагатися отримання даного значення шляхом вибору різних марок феритів і різних конфігурацій сердечника. Для вас найбільш цінним виявиться, ймовірно, досвід роботи постачальника трансформаторів з ферритами і сердечниками.
• Встановіть опору первинної та вторинної обмоток приблизно пропорційно відношенню числа витків так, щоб втрати трансформатора в осередку С39 не перевищували 0,75 Вт, а втрати MAX13256 в осередку С38 не перевищували 1,0 Вт. Ці дані дещо консервативні з огляду на те, що виробники трансформаторів часто намагаються отримати результати якомога ближче до тих даних, які ви їм надаєте.

Передайте цю специфікацію постачальнику трансформаторів для розгляду, а потім скоректуйте їх відповідно до його відповідним пропозицією. Крім того, щоб допомогти вам з вашим проектом, постачальник трансформаторів надає також показники якості виготовлення і результати тестування своїх виробів. Це може бути особливо цінно, наприклад, якщо потрібні високі значення електричної міцності ізоляції - більше 2,5 кВ.

Проектування трансформатора з використанням електронної таблиці "XFMR Design MAX13256"

Якщо ви хочете більш детально контролювати процес розробки своєї схеми - можете підготувати ескізний проект трансформатора і передати його для розгляду постачальнику. Виберіть марку фериту і конфігурацію сердечника, а також тип проводу і кількість витків для кожної обмотки. Навіть якщо для трансформатора планується тільки розробка технічних вимог, попереднє проектування може дати уявлення про компроміси, на які змушений йти постачальник трансформаторів.

Для прикладу розробимо трансформатор для роботи MAX13256, який забезпечує 9 В з струмом 0,7 A і 5 В з струмом 0,4 А від вхідного джерела 24 В. Цей трансформатор буде мати одну первинну і дві вторинні обмотки.

Перший крок полягає у виборі матеріалу фериту. З огляду на те, що в більшості випадків використовується внутрішній генератор MAX13256, обраний матеріал повинен добре працювати в діапазоні частот 255 ... 700 кГц. Виберіть феррит з відносною магнітною проникністю більше 1000 і індукцією більше 0,25 Т. Зверніться до малюнка 10.

Мал. 10. Розділ технічних характеристик фериту в специфікації трансформатора для MAX13256

Спробуємо застосувати феритовий матеріал N49 [3] і використовуємо дані з його технічного опису для заповнення таблиці в розділі «феррит».

В осередку C2 записано максимальне значення індукції 400 мТ при 100 ° С з технічного опису фериту (сторінка 2, символ BS). Осередок С3 обчислює знижене значення максимальної індукції. Використовуйте це значення як орієнтир, що допомагає встановити фактичну величину індукції. Дослідження графіка «Відносні втрати в осерді від частоти» в лівому нижньому кутку (сторінка 5 технічного опису фериту), показує, що криві 200 мТ закінчуються на частоті 200 кГц. Щоб використовувати цей матеріал на частотах вище 300 кГц, індукція повинна бути обмежена величиною 100 мТ або менше. Для розрахунків можна спробувати використовувати різні значення індукції. Більш високі значення індукції зменшують втрати в проводах, тоді як більш низькі значення індукції знижують втрати в осерді.

Для даного прикладу виберіть значення 75 мТ, заданий в осередку С4. Згідно з цим же графіком, на частоті 500 кГц втрати в осерді складуть приблизно 700 кВт / м3 при 100 мТ і близько 100 кВт / м3 при 50 МT. Середнє геометричне становить приблизно 265, тому введіть в комірку С5 втрати в осерді 350 кВт / м3 - з запасом, що враховує можливість роботи на частотах вище 500 кГц.

Наступний крок полягає у виборі сердечника, в даному випадку це Ferroxcube® * EP13 [4]. У той час як марка фериту визначає використовуваний матеріал, тип сердечника визначає його фізичну конфігурацію. Введіть дані з технічного опису в розділ таблиці, що описує сердечник, як показано на малюнку 11.

Мал. 11. Розділ технічних характеристик сердечника в специфікації трансформатора для MAX13256

Параметри, що відносяться до сердечника, можна знайти у верхньому лівому кутку сторінки 693 технічних характеристик. Це - площа поперечного перерізу, ефективна довжина і ефективний обсяг сердечника. Площа вікна визначає простір, доступне для намотування дроту. Для сердечника EP13 вона розраховується по малюнку 1 на сторінці 693 технічного опису. Область вікна відповідає одному з незаштриховані прямокутників в нижній частині малюнка 1 на сторінці 693 технічного опису.

MLT або середню довжину витка можна знайти на сторінці 696. Провід обмотки не розміщуються безпосередньо на осерді, а намотуються на його каркас, який визначає параметри обмотки.

Далі введіть в таблицю необхідні значення напруг і струмів, як показано на малюнку 12.

Мал. 12. Розділ напруг і струмів в специфікації трансформатора для MAX13256

Ці дані взяті з технічного завдання на силову частину схеми. Зверніться до малюнка 13.

Мал. 13. Частота комутації і піковий струм в специфікації трансформатора для MAX13256

В осередку таблиці С22 записана сума опорів ключів мостової схеми MAX13256 у відкритому стані, тобто сума значень ROH і ROL з технічного опису мікросхеми. Типове значення цього параметра складає 1,6 Ом. Для найгіршого випадку в клітинку С22 слід ввести значення 2,5 Ом. В осередку таблиці С20 записана мінімальна частота комутації в кГц. Якщо Ви використовуєте внутрішній генератор, це значення становить 510 кГц. У разі тактирования від зовнішнього джерела, введіть в цей осередок мінімальну частоту, що подається на висновок CLK.

Для захисту від виходу з ладу внаслідок перевантаження і короткого замикання MAX13256 обмежує піковий струм в первинній обмотці трансформатора. Поріг обмеження струму задає резистор, підключений до висновку ITH. Якщо не потрібно обмеження вхідного струму, до висновку ITH необхідно підключити резистор 1 кОм, що гарантує обмеження пікового струму на рівні 500 мА. Якщо до висновку ITH підключений резистор номіналом більше 1 кОм - введіть поріг обмеження струму в клітинку С23. В іншому випадку використовуйте значення за замовчуванням 0,5 A.

Тепер, розібравшись з попередніми розрахунками, виберемо провід і число витків. Це ітераційний процес. Підбирайте число витків і діаметр проводу до отримання працездатною конструкції трансформатора. Додавання витків зменшує пікову індукцію в осерді, що знижує в ньому втрати. Однак додавання витків також вимагає використання більш тонких проводів, щоб розмістити обмотки в заданому обсязі, що підвищує опір обмоток і втрати в них.

Процес починається з введення користувачем числа витків в розділ "User Turns" таблиці "MAX13256 Transformer Design", як показано на малюнку 14.

Мал. 14. Введення користувачем числа витків в розділі "User Turns" специфікації трансформатора для
MAX13256

Зверніть увагу на значення в осередках С30, С31 і C32. Вони задають мінімально необхідне число витків. Почнемо з введення цих значень в комірки С35, С36 і С37 відповідно, як показано на малюнку 14. Клітини D35, D36 і D37 завжди повинні показувати значення «добре» ( "GOOD"). Якщо одна або кілька з цих осередків виводять повідомлення «недостатньо витків» ( "NOT ENOUGH TURNS"), вам необхідно збільшити відповідне число витків.

Далі переходимо в розділ вибору дроти ( "User Wire").

На підставі числа витків і доступного обсягу для розміщення обмоток, таблиця пропонує сортамент проводів в осередках С51, С53 і С55. Користувач може їх скорегувати. На даний момент просто скопіюйте їх в клітини C59, C60 і C61, як показано на малюнку 15. Якщо осередок D66 виводить повідомлення "OVERSTUFFED", значення в осередках C59, C60 і C61 повинні бути скориговані вгору, поки не з'явиться повідомлення "GOOD".

Мал. 15. Розділ вибору дроти в специфікації трансформатора для MAX13256

Іншим важливим індикатором є осередок D86, яка виводить повідомлення "PK CURRENT TOO HIGH", якщо в проектованої схемою в нормальному режимі роботи може спрацювати захист від перевантаження MAX13256. Це може статися або через недостатню кількість витків первинної обмотки, або через спробу передати потужність, що перевищує можливості MAX13256. Внаслідок того, що поріг обмеження пікового струму MAX13256 становить 0,5 A, вхідна потужність завжди буде менше, ніж половина напруги живлення. Наприклад, з джерела живлення 24 В MAX13256 ніколи не зможе відібрати потужність більше 12 Вт (рисунок 16).

Мал. 16. Розділ вихідної напруги в специфікації трансформатора для MAX13256

На малюнку 3 показані дві поширені топології вихідного випрямляча. Для мостових випрямлячів вихідна напруга зменшується на подвоєну величину напруги прямого зміщення діода, тоді як для двотактних випрямлячів з середньою точкою - на величину напруги одного діода. Зверніться до технічного опису діода для визначення розрахункового напруги прямого зміщення. Якщо тип діода ще не вибрано - введіть значення за замовчуванням з таблиці 1 в осередку C98 і C103, а потім замініть його уточненими значенням після вибору конкретного діода.

Зверніть увагу на результати в осередках C99 і C104. Це розрахункові значення вихідних напруг. Замість 9 і 5 В ми отримали 7,6 і 4,4 В. Ми повинні збільшити число витків вторинних обмоток, щоб збільшити ці напруги.

Скорегуйте фактичне число витків вторинних обмоток в осередках C36 і C37, поки ці напруги не перевищать, в прийнятних межах, задані значення. З числом витків вторинних обмоток 10 і 6 ми в результаті отримаємо 9,6 і 5,4 В. Але тепер осередок D66 виводить повідомлення "OVERSTUFFED". Збільшення кількості витків в даному випадку призводить до надто великої кількості дроти в області вікна сердечника. Зверніть увагу на запропонований електронною таблицею оновлений сортамент проводів (рисунок 17).

Мал. 17. Запропонований електронною таблицею оновлений сортамент проводів

Осередки D35, D36, D37, D66 або D86 не виводять ніяких попереджень. З трансформатором, що мають 22 витка проводу калібру 24 в первинній обмотці, 10 витків дроту калібру 22 у вторинній обмотці 9 В і 6 витків дроту калібру 24 у вторинній обмотці 5 В ми розраховуємо отримати вихідні напруги приблизно 9,6 В (осередок С99) з струмом 0,7 A і 5,4 В (осередок С104) з струмом 0,4 А.

Осередки Е105, F105 і G105 дають оцінку розсіюється. В даному прикладі MAX13256 розсіює близько 0,5 Вт, трансформатор буде розсіювати близько 0,2 Вт, і випрямні діоди розсіюють приблизно 1 Вт.

Заключним етапом є виготовлення трансформатора, макетування схеми і стендові випробування з метою перевірки того, що схема працює заданим чином (малюнок 18).

Мал. 18. Скоригований розділ вихідної напруги специфікації трансформатора MAX13256

Якщо передбачається підключатися до відведення вторинної обмотки - можна використовувати цю ж таблицю, встановивши однакове число витків і однаковий перетин проводів вторинних обмоток.

Висновок

Оскільки коефіцієнт трансформації відіграє важливу роль в установці вихідної напруги - необхідно знайти відповідний трансформатор для вашого проекту на MAX13256. Крім трансформаторів, розроблених спеціально для роботи з MAX13256, можна також знайти стандартний трансформатор, який відповідає вашим вимогам. В іншому випадку, можна замовити або розробити власний трансформатор. Озброївшись основними відомостями і спрощеної процедури проектування, представленої в цій статті, ви можете швидко перейти від концепції до реальної робочої схемою, готової до макетування та перевірці на випробувальному стенді.

література

1. www.haloelectronics.com/pdf/smd5kv.pdf;
2. www.coilcraft.com/pdfs/mintrans.pdf;
3. http://en.tdk.eu/blob/528856/download/4/pdf-n49.pdf;
4. http://www.ferroxcube.com/FerroxcubeCorporateReception/datasheet/ep13.pdf;
5. MAX13256-specific-transformer ;
6. MAX13256-general-purpose-transformer ;
7. MAX13256-XFMR-design .

* - Ferroxcube є зареєстрованим товарним знаком Ferroxcube International Holding BV

Отримання технічної информации , замовлення зразків , замовлення и доставка .

Про компанію Maxim Integrated

Компанія Maxim Integrated є одним з провідних розробників і виробників широкого спектра аналогових і цифро-аналогових інтегральних систем. Компанія була заснована в 1983 році в США, в місті Саннівейл (Sunnyvale), штат Каліфорнія, інженером Джеком Гіффорд (Jack Gifford) спільно з групою експертів зі створення мікроелектронних компонентів. На даний момент штаб-квартира компанії знаходиться в м Сан-Хосе (San Jose) (США, Каліфорнія), виробничі потужності (7 заводів) і ... читати далі