脈沖變壓器是一種寬頻變壓器。對通信用的變壓器而言,非線性畸變是一個極重要的指標,因此要求變壓器工作在磁心的起始導磁率處,以至即使像輸入變壓器那樣功率非常小的變壓器,外形也不得不取得相當大。除了要考慮變壓器的頻率特性,怎樣減少損耗也是一個很關心的問題。
DDS變壓器 DDS用于廣域通信的網絡數據通訊專用線路服務項目,其數據速率范圍介于2.4~56kbps。美國以外的國家所采用的速率通常為64或128kbps或更高。DDS在北美比較普及,且大部分采用56kbps的全雙工模式,主要用于金融系統的專用數據傳輸、獨立集團的廣域網絡或提供全時網絡通路,也可用于遙測技術、ATM自動服務系統。此種通信系統的寬帶變壓器工作頻率為0.1~112kHz,由于變壓器的電感由傳輸速率的最低值決定,所以能工作在全速率的變壓器,其電感應大于200mH,如果僅56kbps或更高的傳輸速率則電感大于40mH、漏電感小于45mH。此種通信方式,傳輸線的阻抗為135W,在高頻端時阻抗變為100W。根據實際插入損耗的要求,變壓器直流電阻的典型值為10~25W。DDS變壓器一般采用高磁導率材料,頻率響應由BELLCORE標準規定,0.1~112kHz范圍內為±0.1dB[2]。
脈沖變壓器工作原理利用鐵心的磁飽和性能把輸入的正弦波電壓變成窄脈沖形輸出電壓的變壓器??捎糜谌紵鞯狞c火、晶閘管的觸發等。脈沖變壓器結構為原繞組套在斷面較大的由硅鋼片疊成的鐵心柱上,副繞組套在坡莫合金材料制成的斷面較小的易于高度飽和的鐵心柱上,在兩柱中間可設置磁分路。電壓和磁通的關系,輸入電壓u1是正弦波,在左面鐵心 中產 生正弦磁通Φ1。右面鐵心中磁通Φ2高度飽和,是平頂波,它只有在零值附近發生變化,并立即飽和達到定值。當Φ2過零值的瞬間,在副繞組中就感應出極陡的窄脈沖電動勢e2。磁分路有氣隙存在,Φσ基本上按線性變化,與漏磁相似,其作用在于保證Φ1為正弦波。[2]
脈沖變壓器的計算方法
由于脈沖信號包含著很復雜的高頻及低頻分量,因此要求傳輸脈沖信號的變壓器應具有不產生失真、脈沖持續時間和間歇時間不變的特征。脈沖變壓器的磁心一般選用軟磁鐵氧體材料,這對保證脈沖信號不失真的傳輸非常有利。
脈沖變壓器的計算方法如下:
1.計算初級線圖的電感量
2. 脈沖變壓器初級匝數的確定
3. 脈沖輸出功率的計算
4. 確定變壓器臣數比及導線直徑
這兩個參數的計算可按一般變壓器的計算方法進行。
寬帶脈沖變壓器的參數及特性
1、DDS變壓器。DDS用于廣域通信的網絡數據通訊專用線路服務項目,其數據速率范圍介于2.4~56kbps。美國以外的國家所采用的速率通常為64或128kbps或更高。DDS在北美比較普及,且大部分采用56kbps的全雙工模式,主要用于金融系統的專用數據傳輸、獨立集團的廣域網絡或提供全時網絡通路,也可用于遙測技術、ATM自動服務系統。此種通信系統的寬帶變壓器工作頻率為0.1~112kHz,由于變壓器的電感由傳輸速率的最低值決定,所以能工作在全速率的變壓器,其電感應大于200mH,如果僅56kbps或更高的傳輸速率則電感大于40mH、漏電感小于45mH。此種通信方式,傳輸線的阻抗為135W,在高頻端時阻抗變為100W。根據實際插入損耗的要求,變壓器直流電阻的典型值為10~25W。DDS變壓器一般采用高磁導率材料,頻率響應由BELLCORE標準規定,0.1~112kHz范圍內為±0.1dB[2]。
2.T1變壓器 T1用于在25ms的時間幀內,分為24個時隙,每個時隙供一路數字話音信號的傳輸,總的傳輸速率為1.544Mbps,變壓器的工作頻帶為50kHz~2MHz。變壓器傳輸線端的電感大約為0.6mH,初級漏電感小于幾mH,變壓器傳輸線端繞組有抽頭,用來傳輸160mA的直流,為再生器提供能量。此種情況下由于變壓器繞組電阻的非平衡性,要求變壓器磁芯可疊加0.5mA直流,極間電容大約30pF。傳輸線路阻抗為100W,變壓器傳輸線端繞組的直流電阻應小于5W,典型值為 0.5~2W。匝比(一般為升壓到傳輸線端)最常用的為1∶2,1∶1.41,1∶1[3]。
變壓器的主要參數有電壓比、頻率特性、額定功率和效率等。
(一)電壓比n 變壓器的電壓比n與一次、二次繞組的匝數和電壓之間的關系如下:n=V1/V2=N1/N2式中N1為變壓器一次(初級)繞組,N2為二次(次級)繞組,V1為一次繞組兩端的電壓,V2是二次繞組兩端的電壓。 升壓變壓器的電壓比n小于1,降壓變壓器的電壓比n大于1,隔離變壓器的電壓比等于1。
(二)額定功率P 此參數一般用于電源變壓器。它是指電源變壓器在規定的工作頻率和電壓下,能長期工作而不超過限定溫度時的輸出功率。 變壓器的額定功率與鐵心截面積、漆包線直徑等有關。變壓器的鐵心截面積大、漆包線直徑粗,其輸出功率也大。
(三)頻率特性 頻率特性是指變壓器有一定有工作頻率范圍,不同工作頻率范圍的變壓器,一般不能互換使用。因為變壓器有其頻率范圍以外工作時,會出現工作時溫度升高或不能正常工作等現象。
(四)效率 效率是指在額定負載時,變壓器輸出功率與輸入功率的比值。該值與變壓器的輸出功率成正比,即變壓器的輸出功率越大,效率也越高;變壓器的輸出功率越小,效率也越低。 變壓器的效率值一般在60%~100%之間。