Se utilizan varios tipos de equipos transformadores en circuitos electrónicos y eléctricos, que son demandados en muchas áreas de actividad económica. Por ejemplo, los transformadores de pulsos (en lo sucesivo, TI) son un elemento importante instalado en casi todas las fuentes de alimentación modernas.
Diseño (tipos) de transformadores de pulsos
Dependiendo de la forma del núcleo y la ubicación de las bobinas en él, se produce IT en los siguientes diseños:
- varilla;
- blindado;
- toroidal (no tiene bobinas, el cable está enrollado en un núcleo aislado);
- varilla blindada;
Las cifras indican:
- A - un circuito conductor magnético hecho de grados de acero para transformadores fabricado con la tecnología de metal laminado en frío o en caliente (con la excepción de un núcleo toroidal, está hecho de ferrita);
- B - bobina de material aislante
- C: cables que crean un acoplamiento inductivo.
Tenga en cuenta que el acero eléctrico contiene pocos aditivos de silicio, ya que provoca una pérdida de potencia por el efecto de las corrientes parásitas en el circuito del circuito magnético. En el diseño toroidal IT, el núcleo puede estar hecho de bobina o acero ferrimagnético.
Las placas para el conjunto del núcleo electromagnético se seleccionan en grosor en función de la frecuencia. Con un aumento en este parámetro, es necesario instalar placas con un espesor menor.
Principio de funcionamiento
La característica principal de los transformadores de pulsos (en lo sucesivo, IT) es que se alimentan de pulsos unipolares con un componente de corriente constante y, por lo tanto, el circuito magnético se encuentra en un estado de magnetización constante. A continuación se muestra un diagrama esquemático de la conexión de dicho dispositivo.
Esquema: conectar un transformador de pulsos Como puede ver, el diagrama de cableado es casi idéntico al de los transformadores convencionales, lo que no se puede decir sobre el diagrama de tiempo.
El devanado primario recibe señales pulsadas que tienen una forma rectangular e (t), cuyo intervalo de tiempo es bastante corto. Esto provoca un aumento de la inductancia durante el intervalo t u, después del cual se observa su declive en el intervalo (T-t u).
Las fluctuaciones en la inducción ocurren a una tasa que se puede expresar en términos de una constante de tiempo mediante la fórmula: τ p = L 0 / R n
El coeficiente que describe la diferencia entre la caída inductiva se determina de la siguiente manera: ∆В = В max - В r
- B max es el nivel del valor máximo de inducción;
- B r es residual.
Más claramente, la diferencia de inducciones se muestra en la figura que muestra el desplazamiento del punto de funcionamiento en el circuito magnético del IT.
Como se puede ver en el diagrama de tiempos, la bobina secundaria tiene un nivel de voltaje U 2, en el que hay retroalimentación. Así se manifiesta la energía acumulada en el circuito magnético, que depende de la magnetización (parámetro i u).
Los pulsos de corriente que pasan a través de la bobina primaria tienen forma trapezoidal, ya que se combinan las corrientes de carga y las corrientes lineales (provocadas por la magnetización del núcleo).
El nivel de voltaje en el rango de 0 a t u permanece sin cambios, su valor e t = U m. En cuanto al voltaje en la bobina secundaria, se puede calcular usando la fórmula:
donde:
- Ψ - parámetro de enlace de flujo;
- S es un valor que representa la sección transversal del núcleo magnético.
Considerando que la derivada que caracteriza los cambios en la corriente que pasa por la bobina primaria es un valor constante, el aumento en el nivel de inducción en el circuito magnético ocurre linealmente. En base a esto, está permitido, en lugar de la derivada, introducir la diferencia de indicadores realizada después de un cierto intervalo de tiempo, lo que le permite realizar cambios en la fórmula:
en este caso, ∆t se identificará con el parámetro t u, que caracteriza la duración con la que fluye el pulso de tensión de entrada.
Para calcular el área del pulso con el que se genera la tensión en el devanado secundario del IT, es necesario multiplicar ambas partes de la fórmula anterior por t u. Como resultado, llegamos a una expresión que nos permite obtener el principal parámetro de TI:
U m x t u = S x W 1 x ∆В
Tenga en cuenta que el valor del área de pulso es directamente proporcional al parámetro ∆В.
El segundo valor más importante que caracteriza el funcionamiento del IT es la caída de inducción, en él influyen parámetros como la sección transversal y la permeabilidad del núcleo magnético, así como el número de vueltas de la bobina:
Aquí:
- L 0 - caída de inducción;
- µ a es la permeabilidad magnética del núcleo;
- W 1 - el número de vueltas del devanado primario;
- S es el área de la sección transversal del núcleo;
- l cр - longitud (perímetro) del núcleo (circuito magnético)
- En r - el valor de la inducción residual;
- In max: el nivel del valor máximo de inducción.
- H m - Intensidad del campo magnético (máxima).
Considerando que el parámetro de la inductancia IT depende completamente de la permeabilidad magnética del núcleo, al calcularlo es necesario partir del valor máximo de µ a, que se muestra en la curva de magnetización. Por consiguiente, en el material del que está hecho el núcleo, el nivel del parámetro B r, que representa la inducción residual, debería ser mínimo.
Video: una descripción detallada del principio de funcionamiento de un transformador de pulso.
En base a esto, una cinta hecha de acero de transformador es ideal para el papel del material del núcleo de TI. También puede utilizar permalloy, que tiene un factor de cuadratura mínimo.
Los núcleos de aleación de ferrita son ideales para TI de alta frecuencia porque este material tiene bajas pérdidas dinámicas. Pero debido a su baja inductancia, es necesario agrandarlo.
Cálculo del transformador de pulsos
Consideremos cómo es necesario calcularlo. Tenga en cuenta que la eficiencia del dispositivo está directamente relacionada con la precisión de los cálculos. Como ejemplo, tomemos un circuito convertidor convencional en el que se utiliza un IT toroidal.
En primer lugar, necesitamos calcular el nivel de potencia de TI, para esto usamos la fórmula: P = 1.3 x P n.
El valor P n muestra cuánta energía consumirá la carga. Después de eso, calculamos la potencia total (R gb), no debe ser menor que la potencia de carga:
Parámetros necesarios para el cálculo:
- S c: muestra el área de la sección transversal del núcleo toroidal;
- S 0: el área de su ventana (como parece, este y el valor anterior se muestran en la figura);
- B max es el pico de inducción máximo, depende del grado de material ferromagnético que se utilice (el valor de referencia se toma de fuentes que describen las características de los grados de ferrita);
- f es un parámetro que caracteriza la frecuencia con la que se convierte la tensión.
El siguiente paso es determinar el número de vueltas en el devanado primario Tr2:
(el resultado se redondea hacia arriba)
El valor de U I está determinado por la expresión:
U I = U / 2-U e (U es el voltaje que alimenta el convertidor; U e es el nivel de voltaje suministrado a los emisores de los elementos transistorizados V1 y V2).
Procedemos a calcular la corriente máxima que pasa por el devanado primario del IT:
El parámetro η es 0.8, esta es la eficiencia con la que debería trabajar nuestro convertidor.
El diámetro del cable utilizado en el devanado se calcula mediante la fórmula:
Si tiene algún problema para determinar los principales parámetros de TI, puede encontrar sitios temáticos en Internet que le permitan calcular cualquier transformador de pulso en línea.
El tubo de ferrita tiene una gran ventaja: no es difícil encontrarlo en el cable de señal de un monitor CRT antiguo o comprar un cable de este tipo en una tienda de informática. Tener una banda ancha suficiente para HF (alrededor de 1-30 MHz), le permite vender antenas para un transceptor a un precio más económico. El principio de contar el número de vueltas:
El cable azul es de 1 vuelta, El cable rojo es de 1,5 vueltas.
Transformador de equilibrio sobre tubos de ferrita 50/300 Ohm
Comenzamos enrollando 2.5 vueltas (azul), según la resistencia requerida de 300 ohmios. Conectamos el otro extremo del cable a tierra al nivel de la conexión de entrada. Este será el punto común de la masa. Comenzando desde el punto de masa, enrollamos nuevas 2.5 vueltas de cable (verde), que terminan el devanado de 300 Ohmios. Nuevamente, partiendo del punto de masa, enrollamos 2 vueltas más del cable (rojo), que conectamos al conector de entrada (PL). El diámetro del alambre está determinado por la capacidad de encajar los devanados en el tubo de ferrita.
Nota: El alambre más grueso posible.
Llenar todo el agujero. Al llenar la ventana del núcleo de manera completa y uniforme, se puede lograr menos "bloqueo" en las bandas de HF. Conclusiones breves.
Si desea tener una alta potencia del dispositivo, debe esforzarse no por aumentar el número de tubos, sino por aumentar la sección transversal de cada tubo. Y la cantidad de tuberías debe ser mínima, es decir solo 2, pero "gruesas"!
No olvide que cuanto mayor es el componente reactivo en la carga, peor es para el transformador. Siguiendo este principio, podemos realizar diversos acuerdos, observando el número de turnos de acuerdo con la tabla:
En la carga ficticia, el VSWR medido no supera 1,5 (en el rango de 1 a 30 MHz).
La pérdida medida fue de 0,4 dB.
(Tenga en cuenta UA4AEU: puede lograr una ROE de 1.1, compensando la reactividad con una pequeña capacitancia en la entrada o salida del balun (seleccionado experimentalmente en la frecuencia más alta).
Cuando se conecta a una antena, es posible una ligera desviación de la frecuencia de resonancia de la antena. Según el tamaño, el devanado puede estar hecho de alambre duro esmaltado. Es más fácil hacer un devanado a partir de un cable aislado flexible.
El artículo fue escrito sobre la base de la propia experiencia del autor y el análisis de materiales de fuentes nacionales y extranjeras. No pretende ser ninguna novedad y está destinado a radioaficionados de onda corta, especialmente a principiantes implicados en el diseño de amplificadores de potencia de banda ancha. En el aire de radioaficionados y en Internet, a menudo puede escuchar y leer juicios incorrectos, y a menudo dañinos, pero pronunciados en un tono muy convincente sobre el bajo rendimiento en amplificadores de potencia, dispositivos de adaptación de antenas, etc., transformadores de HF en ferritas con alta permeabilidad magnética. Intentemos hacer un breve análisis del funcionamiento de transformadores de RF de varios diseños. El tipo más común de transformador en los diseños de radioaficionados está en un alambre magnético de anillo de polvo de hierro o ferrita, los llamados transformadores de línea larga (LTL). Su rango de frecuencia operativa puede ser de hasta cinco octavas, y una de las principales razones asociadas con las restricciones de frecuencia es su diseño. Por lo general, los devanados del transformador están hechos con tres cables trenzados en un anillo. Este diseño conlleva al menos dos problemas. El primero es el desplazamiento de fase a altas frecuencias en los devanados secundarios (si hay varios), según el tipo de línea que se utilice para el devanado. La desalineación de fase en los devanados secundarios entre sí implica un funcionamiento inconsistente de la etapa parafase que sigue al transformador. Y el segundo problema es que los transformadores de este tipo, especialmente en los diseños de radioaficionados, tienen una permeabilidad magnética del circuito magnético insuficiente. Esto conduce a un cambio en la resistencia activa calculada en la banda de frecuencia (especialmente a bajas frecuencias). Dichos transformadores, por regla general, tienen un número relativamente grande de vueltas, lo que conduce a una inductancia de fuga significativa y la aparición de una capacitancia entrelazada. Todos los factores anteriores no afectan de la mejor manera las propiedades de banda ancha del transformador de alta frecuencia. Por lo tanto, el uso de un diseño en el que los devanados se realizan en un solo circuito magnético circular en transformadores de banda ancha es bastante problemático. Sin embargo, los circuitos magnéticos de anillo hechos de ferrita o hierro en polvo han demostrado ser bastante buenos en la fabricación de circuitos resonantes (de banda estrecha) en varios tipos de filtros. Una buena alternativa al TDL es un transformador con giro volumétrico (hecho en forma de "barril"). En tales diseños, la capacitancia entrelazada y la inductancia de fuga parásita se minimizan, ya que los devanados se enrollan en circuitos magnéticos de ferrita separados y se colocan en compartimentos blindados, y la conexión entre ellos es proporcionada por una varilla de metal (núcleo). Los transformadores de alta frecuencia de este tipo tienen un gran ancho de banda (cientos de megahercios), con buena constancia de parámetros en la banda de frecuencia. Sin embargo, también hay trampas aquí. Tales transformadores son de uso limitado cuando se transmite una señal de alta potencia, ya que una varilla de material no magnético que pasa a través de núcleos magnéticos se utiliza como elemento de acoplamiento entre los devanados. Cuando una señal potente (diez o más vatios) se transmite a través de un transformador, está limitada en la salida. Y cuanto mayor sea la potencia transmitida, peor será el coeficiente de transmisión. La energía principal se gasta en calentar el transformador. No pretendo juzgar las razones de este efecto. Aparentemente, aquí se requieren experimentos adicionales con el uso de varios materiales para transformadores. A bajas potencias, estos transformadores de alta frecuencia tienen excelentes parámetros. Otro diseño generalizado de los transformadores de alta frecuencia son los transformadores de bobina externa, los llamados "binoculares". Se fabrican en circuitos magnéticos de ferrita de dos orificios (transfluctores) o tubulares. Ambos se pueden reemplazar con un conjunto de circuitos magnéticos circulares. Pero entre los radioaficionados-diseñadores todavía no hay consenso sobre el método de fabricación de dichos transformadores y, lo más importante, sobre la elección de la permeabilidad magnética de su material principal: la ferrita. Sin embargo, esto ha sido determinado durante mucho tiempo por empresas extranjeras especializadas en la producción de comunicaciones por radio, que utilizan ampliamente estos transformadores en sus diseños: balunes, antenas (baluns) con diferentes relaciones de transformación, amplificadores de potencia de RF de entrada y salida, y varios adaptadores correspondientes. El rango de frecuencia de operación de los transformadores de este diseño, cuando operan con una carga con una impedancia de hasta 500 Ohm, puede alcanzar diez octavas si la reactancia de los devanados del transformador a la frecuencia de operación más baja no es más de una cuarta parte de la carga correspondiente. impedancias. De lo contrario, se reduce la frecuencia de funcionamiento más baja del transformador. Intentemos echar un vistazo más de cerca al proceso de diseño de un transformador de RF de este tipo. Por lo tanto, para proporcionar una inductancia de fuga baja y una capacitancia de entrebobinado, los devanados deben esforzarse por realizarse con un pequeño número de vueltas. ¡Pero entonces no habrá suficiente inductancia en la sección de baja frecuencia del rango de trabajo! Puede aumentarse utilizando ferrita con permeabilidad magnética alta o muy alta. Ni 100 ni 400, como a menudo escucha en el aire de "expertos", y ni siquiera 1000, pero incluso más, no menos de 2-5 mil. Los transformadores de marca que operan en la banda de frecuencia de 1 ... 500 MHz se fabrican en ferritas con una permeabilidad de incluso 10.000. No crea a los "expertos" que afirman que tales ferritas "... no funcionan a altas frecuencias ..." . Y no necesita trabajar allí. Su tarea principal es garantizar una alta inductancia de los devanados con un número mínimo de vueltas en ellos. Sí, en este caso también hay capacitancia de entrebobinado e inductancia de fuga parásitas, pero estos valores son insignificantes en este diseño, especialmente la capacitancia. Es fácil compensar la inductancia de fuga parásita con impedancias de carga de hasta 500 ... 600 ohmios. Basta con conectar la misma reactancia en paralelo al devanado, pero con un signo diferente: un condensador. Puede compensar la capacitancia parásita conectando el mismo condensador al devanado, pero en serie con él. Es cierto que con nuestra banda de frecuencia (radioaficionado), esta no es la principal- Rv x / R out om 50/50 50/110 50/200 50/300 50/450 50/600 50/800 Número de vueltas del primario bobinado 2 2 2 2 2 2 2 Número de vueltas del devanado secundario 1 + 1 1,5 + 1,5 2 + 2 2,5 + 2,5 3 + 3 3,5 + 3,5 4 + 4 reactividad parásita. Por lo tanto, la compensación por la capacidad de entrebobinado, en nuestro caso, puede sacrificarse. La inductancia de fuga parásita se puede medir con suficiente precisión con un medidor de inductancia, recalculándola en reactividad. El valor de reactividad obtenido debe reemplazarse por uno negativo, es decir, por una capacitancia. O simplemente seleccione un condensador con un VSWR mínimo. No es difícil encontrar ferritas con alta permeabilidad magnética (varios miles). Estos en forma de productos tubulares son ampliamente utilizados en todo tipo de cables importados para protección contra interferencias e interferencias (cables de alimentación para electrodomésticos de oficina y hogar, cables de conexión para cámaras digitales, cables de monitor y computadora, extensores USB, etc.). Los "tubos" de los fabricantes nacionales difieren en sus propiedades magnéticas no para mejor. Sin embargo, también producen transformadores de bastante alta calidad. Al enrollar el transformador, uno debe esforzarse por llenar el volumen interior de los "prismáticos" tanto como sea posible. Esto se logra utilizando un cable de gran sección transversal con relleno uniforme de los orificios o haciendo devanados con un cable o línea coaxial (por ejemplo, un cable de alimentación de un soldador). Una buena opción es utilizar un paquete formado por cables MGTF trenzados para enrollarlos. La tabla muestra los datos aproximados de bobinado de transformadores de alta frecuencia en ferritas tubulares con alta permeabilidad magnética. Como puede ver, la elección de la relación de transformación de resistencia es lo suficientemente amplia y corresponde a los valores básicos utilizados en la práctica de radioaficionados. El devanado primario se puede realizar a partir de una vuelta manteniendo las proporciones del devanado secundario. El devanado secundario se enrolla con un cable doble o coaxial. El extremo de un cable del devanado secundario, conectado al comienzo de su otro cable, forma el punto medio del devanado. Conectando el punto medio del devanado secundario con uno de los terminales del devanado primario, además de la transformación, también obtendremos el equilibrado del devanado secundario. El autor hizo un transformador basado en tubos de ferrita de cables de alimentación de electrónica industrial, la permeabilidad era más de 6000. El devanado primario constaba de dos vueltas de un cable de montaje con una sección transversal de 3 mm2. Secundario: de tres vueltas de un cable de alimentación de un soldador eléctrico. El comienzo de un cable del cable está conectado al final del otro cable del cable (3 + 3 vueltas del devanado secundario). La relación de transformación es 1: 9. La potencia total del transformador es suficiente para transmitir potencia hasta 1 kW. El transformador con una carga de 510 Ohm conectado al devanado secundario, con una resistencia de entrada de 50 Ohm, tenía un VSWR = 1.1 ... 1.2 en la banda de frecuencia 1.7 ... 26 MHz. El VSWR aumentó a 1,7 más cerca de 38 MHz. Cuando se conecta en paralelo al devanado primario del transformador de un condensador con una capacidad de 52 pF (compensación de la inductancia de fuga de los devanados), el VSWR era igual a 1 ... 1,2 en la banda de frecuencia de 1,7 ... 42 MHz. Las fotografías (Fig. 1-3) muestran los resultados de las mediciones realizadas con el instrumento MFJ-269. En la Fig. 4, se puede observar el resultado de medir los parámetros de un transformador con una relación de transformación de 1: 4, también fabricado por el autor. El devanado secundario consta de dos vueltas de un cable coaxial, seguidas de una conexión en serie del hilo central del cable y la pantalla como mitades de los devanados. El rango de frecuencia del transformador sin el uso de condensadores de compensación fue 1.8 ... 29 MHz con VSWR = 1.1 ... 1.6. Cuando se conecta al devanado primario de un capacitor con una capacidad de 43 pF y 10 pF al secundario, el VSWR en la banda de frecuencia 3.4 ... 32 MHz era igual a la unidad, y en la banda 1.7. .47 MHz no excedió 1.2. De lo anterior, podemos concluir que no se debe tener miedo de utilizar ferritas con alta permeabilidad magnética en sus diseños. Además, el autor considera recomendaciones erróneas sobre el uso de ferritas con valores de permeabilidad mixtos (por ejemplo, VCh50 + 1000NN, etc.) en "prismáticos". REFERENCIAS 1. Bunin S. G., Yailenko L.P. - Kiev, Technics, 1984, pág. 146. 2. Red E. T. Circuito de receptores de radio - M.: Mir, 1989.
El principio de contar el número de vueltas:
Cable azul - 1 vuelta,
El cable rojo es de 1,5 vueltas.
Balun 50/300
Comenzamos enrollando 2.5 vueltas (azul), según la resistencia requerida de 300 ohmios. Conectamos el otro extremo del cable a tierra al nivel de la conexión de entrada. Este será el punto común de la masa. Partiendo del punto de masa, enrollamos nuevas 2.5 vueltas de alambre (verde) que terminan el devanado con 300 ohmios. Nuevamente, partiendo del punto de masa, enrollamos 2 vueltas más del cable (rojo) que conectamos al conector de entrada (PL).
El diámetro del alambre está determinado por la capacidad de encajar los devanados en el tubo de ferrita.
(Nota. UA4AEU-Alambre de grosor máximo.
Llenar todo el agujero.El llenado completo y uniforme de la ventana del núcleo puede lograr un menor "bloqueo" en las bandas de HF.
Conclusiones breves.
Si desea tener una mayor potencia del dispositivo, debe esforzarse no por aumentar el número de tubos, sino por aumentar la sección transversal de cada tubo. Y la cantidad de tuberías debe ser mínima, es decir solo 2, pero "gruesas"!
No olvide que cuanto mayor es el componente reactivo en la carga, peor es para el transformador.)
Siguiendo este principio, podemos realizar diversos acuerdos, observando el número de turnos de acuerdo con la tabla:
En la carga ficticia, el VSWR medido no supera 1,5 en el rango de 1 a 30 MHz.
La pérdida medida fue de 0,4 dB.
(Tenga en cuenta UA4AEU: puede lograr una ROE de 1.1 compensando la reactividad con una pequeña capacitancia en la entrada o salida del balun (seleccionado experimentalmente en la frecuencia más alta.
Cuando se conecta a una antena, es posible una ligera desviación de la frecuencia de resonancia del ANT).
Según el tamaño, el devanado puede estar hecho de alambre duro esmaltado. Es más fácil hacer un devanado a partir de un cable aislado flexible.
Materiales relacionados:2) ShPTL debe cargarse en la entrada y salida a cargas ACTIVAS iguales a aproximadamente la impedancia de onda de las líneas de las que está hecho.
Ejemplo típico: nuestro hermano, un radioaficionado utiliza enormes anillos de ferrita cerca del lienzo para "equilibrar" las antenas. Sin embargo, el experimento descrito anteriormente con cargas activas muestra que un anillo con un diámetro de 10 ... 20 mm puede soportar una potencia de 100 W y no se calienta. Entonces, ¿dónde está la verdad? Lo cierto es que la antena (dipolo o marco) tiene baja resistencia SOLO a una sola frecuencia, la frecuencia del primer armónico de la antena. Las resistencias activas altas, que están presentes incluso en armónicos, no son aplicables en la práctica. Las resonancias de baja impedancia en armónicos superiores impares ya no se encuentran en las bandas de radioaficionados. Y en otras frecuencias SIEMPRE habrá reactividades significativas. Provocan un fuerte calentamiento del anillo y, por lo tanto, debe tener una gran superficie de enfriamiento, es decir. Se bueno. Por ejemplo, en los transceptores importados de 100 vatios, se instalan binoculares microscópicos de ferrita en la salida del PA. ¡Y NADA! Esto no se debe a que estén hechos de un material extravagante. Uno de los requisitos para la carga de salida de estos transceptores es que esté ACTIVO. (Otro requisito es 50 ohmios). Se debe tener cuidado con aquellas publicaciones en las que se recomienda enrollar un número estrictamente definido de vueltas para un transformador de alta frecuencia. Este es un signo de otra “enfermedad de la conciencia”: el uso casi resonante del SHPTL. Aquí es donde las piernas "crecen" según la leyenda sobre la necesidad de utilizar ferritas de alta frecuencia. Pero ... ¡NO hay banda ancha!
Ahora sobre los mencionados 1: 1 y 1: 2 ... En el curso de física de la escuela, la relación de transformación es la relación de vueltas de los devanados primario y secundario. Aquellos. la relación de los voltajes de entrada y salida. ¿Por qué los radioaficionados tienen este parámetro convertido "por defecto" en la relación de transformación de resistencia? Porque la transformación de resistencias es más importante en nuestro entorno. ¡Pero no deberías ir al absurdo! Aquí hay una conversación que se escuchó en el aire: dos radioaficionados están discutiendo cómo hacer un transformador de 50 a 75 ohmios. Se sugiere enrollarlo con una relación de vueltas de 1: 1,5. Y cuando alguien se opone tímidamente a ellos, solo se escuchan acusaciones de analfabetismo técnico en respuesta. ¡Y esto sucede a cada paso! Y solo - ¡TÉRMINOS! Resulta que la gran ley de conservación de la energía no les funciona y es posible, con un voltaje en el devanado de entrada, suponga 1 Voltio, suministrando 20 mW a la entrada de 50 ohmios del transformador, y 30 mW para ser eliminado en la salida de 75 ohmios. ¡Aquí resulta una "máquina de movimiento perpetuo"! Aquí solo necesita recordar que la relación de transformación de las resistencias depende cuadráticamente de la relación de transformación de los voltajes. En otras palabras, un transformador 1: 2 convertirá 50 ohmios a 200 ohmios, y un transformador 5: 6 50 ohmios a 75 ohmios. ¿Por qué escribí 5: 6 y no 1: 1,2? Aquí hay un paso para la construcción. Como ya se mencionó, SHTTL debe enrollarse en una línea. Y una línea son dos o más cables doblados y ligeramente retorcidos. La impedancia característica de dicha línea depende del diámetro de los cables, la distancia entre sus centros y el paso de la torsión. Para transformar 50 ohmios en 75 ohmios, debe utilizar una línea de SEIS cables y, si no hay ningún requisito de equilibrio, conecte estos cables de acuerdo con el esquema.
Como notó, el circuito también se dibuja de una manera especial, no como un transformador ordinario. Esta imagen refleja mejor la esencia del diseño. El conocido diagrama esquemático, Fig. 2, y, en consecuencia, el diseño "tradicional" de un autotransformador con un devanado de una sola capa y una toma de 0,83 del número total de vueltas en las pruebas prácticas "sobre la mesa" muestra resultados mucho peores. en términos de ancho de banda.
Por motivos de diseño y funcionamiento, tampoco es deseable fabricar SHTTL con una sección acortada de una de las líneas. Fig. 3. A pesar de que esto facilita la realización de cualquier relación de transformación, incluso fraccionaria. Tal solución conduce a la aparición de falta de uniformidad en la línea, como resultado de lo cual la banda ancha se deteriora.
Una pregunta interesante: - "¿Qué relaciones de transformación limitantes se pueden obtener en SHTTL?" Es especialmente interesante encontrar una respuesta a esta pregunta para aquellos que están "enfermos" con la idea de hacer un amplificador de potencia de tubo aperiódico de banda ancha, donde es necesario transformar la resistencia del orden de 1..2 KΩ de el lado de la lámpara en una resistencia de 50 ohmios. El experimento "sobre la mesa" da un resultado bastante interesante. Nuevamente, todo depende del diseño de los devanados. Por ejemplo, si fabrica un transformador o autotransformador "tradicional" con una relación de transformación de, digamos, 1:10, cárguelo en la resistencia activa establecida igual a 5 KΩ y mida la ROE en el lado de 50 ohmios, entonces el resultado ¡Puede ponerle los pelos de punta! Y si además de quitar la respuesta en frecuencia, quedará claro que no queda nada de la banda ancha. Hay una resonancia obvia y bastante aguda debido a la inductancia.
Este doloroso tema aún podría desarrollarse indefinidamente, pero ... Todo quedó ensombrecido por el diseño de un transformador balun de banda ancha en un transfluxor (núcleo de ferrita de dos orificios) Fig.4, que logré "espiar" en una antena importada para un televisor de "bigote". La imagen de la figura es, por supuesto, esquemática; de hecho, los devanados constan de varias (3 ... 5) vueltas. Durante mucho tiempo, desconcertado, examiné su diseño, tratando de comprender el sistema de bobinado. Finalmente logré dibujar la ubicación de los "bobinados". ¡Aquí hay un ejemplo del uso de verdaderas líneas largas!
Si no supiera que estas son líneas, ¡pensaría que estoy loco! Especialmente este devanado rojo en cortocircuito ... Pero por qué no nos sorprende cuando, por ejemplo, en un codo en U de cable, es necesario conectar la trenza de los dos extremos del cable coaxial en un punto. Además, después de todo, ¡LINE! En un experimento de carga ficticia de sobremesa, este microtransformador, diseñado para operar a frecuencias de cientos de megahercios, se desempeñó de manera excelente a frecuencias significativamente más bajas, hasta 40 m, y con la potencia máxima del transceptor.
En el camino, descubramos las leyendas sobre la simetría y el equilibrio. Averigüemos cómo es muy simple determinar si este o aquel SPTL está equilibrado, o los autores solo declaran esta propiedad, y no hay rastro de simetría allí. Aquí nuevamente nos ayudarán “Su Majestad - Experimento” y “Su Alteza - análisis teórico de los resultados del experimento”. Primero, averigüemos qué es una salida balanceada y en qué se diferencia de una no balanceada. Resulta que todo depende del diseño del transformador. Por ejemplo, el caso más simple es un SHTL con una relación de transformación de 1: 1. Cualquier SHPTL real o imaginario (¡hay algunos! ¡Y no raros!) Puede comprobarse fácilmente con su transceptor doméstico. Es suficiente conectar una carga resistiva (equivalente) con una resistencia correspondiente a la transformación a la salida del transformador, y verificar la ROE en la entrada de 50 ohmios a la potencia máxima del transmisor (precisión máxima del medidor de ROE) en la frecuencia especificada. distancia. Si el SHPTL es real, entonces el VSWR debería estar cerca del ideal, es decir 1.0 y en una banda de frecuencia ANCHA (¡por eso es un transformador de BANDA ANCHA!) Es recomendable tener un transceptor abierto para transmisión con superposición continua y en ningún caso incluir el sintonizador de antena interno. La propiedad de simetría se verifica al recibir usando el FINGER (¡no el 21! ¡Aunque es posible para ellos!). La simetría es la esencia de la IGUALDAD de ambos pines de carga en relación con la tierra (cuerpo del transceptor). Al recibir cualquier emisora (puedes emitirla, es más conveniente ...) cuando tocas con el DEDO o un destornillador los extremos de la carga conectados a la salida SYMMETRICAL SHPTL, según el S-meter y de oído, todo debería ser el mismo. Pero el nivel de la señal debe ser un punto (-6 dB o dos veces U) menos en cada salida de un solo extremo. (este es el caso de una transformación 1: 1). Como carga por poco tiempo, incluso para transmisión de 100 W, es conveniente utilizar una resistencia MLT-2 de 51 ohmios. Al mismo tiempo, se observa un efecto interesante: durante la recepción de la señal a través del trance de equilibrio, al sostener el DEDO sobre el cuerpo de esta resistencia, la estación de radio se escuchará desde un extremo, en el centro de la resistencia, no se oirá, y desde el otro extremo, se oirá de la misma manera que desde el primero ... Solo en tales condiciones el transformador puede considerarse balun. Pruebe diferentes diseños de SHPTL que se publican en la literatura y en Internet. Los resultados pueden sorprenderle ...
¡Hablando brevemente! Haga su mezclador en cualquier anillo de ferrita de bajo. Pruébelo - ¡escriba! ¡Experimente más audaz!
Sergey Makarkin, RX3AKT
