Preguntas sobre Bobinado toroidal SMPS

Estoy haciendo un SMPS simple para crear múltiples salidas aisladas para circuitos de efectos de audio.

Necesito hacer un transformador de pulso toroidal que tenga un primario y al menos 10 secundarios. Estos secundarios se utilizarán en pares para hacer 5 salidas positivas y negativas.

Nunca antes le había dado cuerda a mi propio transformador, así que tengo algunas preguntas básicas:

  1. ¿Puedo enrollar cada 'par' juntos? ¿Eso es empujar físicamente dos cables a través del núcleo juntos para cada vuelta? ¿Luego usar esos pares para crear mis salidas positivas y negativas? ¿Tendrá eso algún efecto sobre el ruido o el aislamiento galvánico, etc.?

  2. ¿Puedo enrollar de forma segura mis secundarios con un cable más delgado? La intención es que el primario pase 3 amperios, y se espera que cada secundario suministre solo 100 mA más o menos. ¿Es seguro hacer eso?

  3. ¿Seguirá funcionando el transformador si el compuesto de polvo de hierro no es exactamente correcto? Entonces, en un mundo ideal, estaría usando un T130-3 (conmutando a 100 KHz) ¿Pero qué pasa si es un T130-6, etc.? ¿Funcionará, pero de manera mucho menos eficiente?

  4. ¿Qué pasaría si enrollo las secundarias encima de otras secundarias? Funcionaría eso? Entonces, si me quedo sin espacio en el toroide, ¿podría enrollar más secundarios encima de otros? Aprecio que haya alguna diferencia en el voltaje de salida, pero ¿seguirían funcionando esas bobinas?

  5. Algo relacionado con la pregunta 1. ¿Deberían enrollarse mis bobinas secundarias negativas en la dirección opuesta? Y también, ¿deberían enrollarse mis secundarios en la misma dirección que el primario?

PD:

  • Tamaño del núcleo T130: OD-1.3" ID-0.7" altura: 0.25" (aproximadamente)
  • Polvo de hierro tipo 3 (gris transparente): Carbonyl HP Permiability 35 80Khz-500Khz
  • Polvo de hierro tipo 6 (blanco claro): Carbonyl SF Permiability 8.5 (10Mhz up)
Si esto es único, solo obtenga 10 transformadores separados. Estos necesitarían un secundario con derivación central o dos secundarios. Si esto no es único, deténgase y tenga una conversación detallada con un fabricante de transformadores sobre una pieza personalizada. Después de eso, puede volver a los 10 transformadores separados de todos modos.
Esto es único... Pero un factor crítico es el espacio. Ya tengo un recinto enorme lleno de transformadores de red. Estoy tratando de reemplazar eso con algo que quepa en un espacio de 100x200 mm. Además, no estoy seguro de cómo funcionarían varios transformadores en una fuente de alimentación conmutada.
Luego está la pregunta de por qué cree que necesita 10 suministros aislados en primer lugar. Esto huele a problema XY.
@Olin ¿Problema XY? Quiero tener las entradas y salidas de mi instrumento galvánicamente aisladas usando transformadores de acoplamiento de audio 10K 1:1. Los circuitos son +-9V, necesitaré un suministro a la izquierda de cada transformador y un suministro a la derecha... eso es al menos 4. También necesitarán suministrar suficiente corriente para impulsar una bobina de 600k, si yo no puede obtener correctamente 10k.
"Los circuitos son +-9V, necesitaré un suministro a la izquierda de cada transformador y un suministro a la derecha... eso es al menos 4". No, son solo dos suministros independientes con derivación central. Realmente necesitas pensar esto con un poco más de cuidado.
@Olin, la aplicación para la que estoy creando la PSU es una unidad de efectos analógicos que utiliza cables largos UTP cat5 y señales balanceadas.
@ Dave ... cierto, pero yo mismo estoy enrollando el toroide, un devanado con toma central es solo dos devanados unidos. Así que eso es 8 devanados.
No, es de 4 vueltas.
@Dave es difícil de explicar sin un diagrama. Tengo que tener 20Hz a 20Khz de ancho de banda. Para lograr esto, tengo que 'conducir' los transformadores de aislamiento de audio usando un opamp. Luego, en el otro lado del transformador hay otro amplificador operacional que proporciona coincidencia de impedancia. Luego hay un montón de cosas ruidosas y finalmente convierto audio balanceado en audio no balanceado y conduzco una larga serie de cat 5. Eso es: controlador de bobina de entrada +-9v (2 devanados), conversión de impedancia de entrada +- 9v (2 devanados), conducción de la bobina de salida (2 devanados, ¿podría desecharse?), adaptación de impedancia de salida/conexión de línea (2 devanados).
¡Así que dibuja un diagrama ya! Tenemos herramientas para eso. Todavía no está claro por qué su caja necesita tantas etapas de aislamiento galvánico.
Bueno, el objetivo final es dejar de transmitir inadvertidamente la radio belga de onda larga a través del sistema de megafonía 2K. Tengo problemas con el bucle de tierra y la longitud del cable que espero que este aislamiento solucione.
En ese caso, debe verificar que este enfoque logre lo que desea, antes de preocuparse por los detalles del bobinado de un transformador personalizado.
Puedo usar convertidores DC-DC individuales para el aislamiento. Los convertidores aislados de 2W 5 a dual 9v cuestan solo unas pocas libras cada uno. Pero si quiero replicar este sistema, ese costo se suma. El núcleo Toroide es la parte más cara de esta fuente de alimentación a 5 libras. El resto de los componentes son centavos. Y suministrará 60W. Suficiente para cualquier eventualidad.

Respuestas (2)

  1. Sí, se llama devanado bifilar.
  2. Sí. Calcule la pérdida de cobre (I^2*R) para cada devanado, elija un cable de manera que la pérdida en el primario sea aproximadamente la misma que todas las pérdidas secundarias sumadas (y lo más pequeña posible, es decir, use la mayor parte del espacio). La pérdida de cobre es simplemente la pérdida de potencia debido a la corriente que pasa a través de la resistencia del cable. Calcule la longitud del cable, busque la resistencia por metro del diámetro de cable elegido en una tabla (en línea) y conecte su corriente. Si las pérdidas no coinciden, elija un cable más apropiado. No tiene que ser preciso: vea la diferencia entre los tamaños de cables adyacentes.
  3. Probablemente no, pero depende de tu definición de "trabajo". Debe calcular la densidad de flujo en el núcleo y compararla con el lugar donde se satura cada hierro. Agregue hojas de datos para ambos núcleos a la pregunta si tiene alguna duda sobre qué hacer. Esto es básico para el diseño de transformadores, es fácil equivocarse si no lo entiende.
  4. Funcionará, pero el acoplamiento entre los secundarios se verá afectado; por ejemplo, el ruido en un segundo puede acoplarse más fuertemente a otro.
  5. Puede enrollar todo en la misma dirección: simplemente elija el extremo correcto de cada bobinado cuando lo conecte. (Es más fácil hacerlo si tiene un oscilador y un osciloscopio para que pueda monitorear la fase de cada devanado).
Qué gran respuesta .. gracias. 1) Gracias... Puede googlear eso ahora. 2) No estoy seguro de lo que esto significa. Hasta ahora, la consideración ha sido simplemente elegir un calibre de cable que pueda pasar la corriente esperada. ¿Dónde se puede aprender sobre este problema de pérdida de cobre? 3) Haré eso 4) Intentaré no hacerlo incluso si tengo que comprar un núcleo más grande. Necesitaré 30-40 vueltas. Cable primario de 0,7 mm de diámetro, secundario de 0,2 mm, así que creo que estaré bien para el espacio atm. 5) ¡Gracias! Tengo un osc barato que puede manejar 100 Khz (regulador de conmutación MC34063). La frecuencia de cambio más baja es una preocupación ya que se trata de audio. Pero el toroide más grande facilita el trabajo.
Se agregó información sobre la pérdida de cobre.

Voy a tratar de abordar el problema subyacente, en lugar de la pregunta real.

Parece que tiene algún tipo de "caja" de procesamiento de audio, para la cual desea que tanto la entrada como la salida estén aisladas galvánicamente de la fuente de alimentación y entre sí. Hay dos formas generales de lograrlo, como se ilustra a continuación.

El primero requiere dos transformadores de audio y una sola fuente de alimentación. Si los transformadores requieren compensación para obtener un rendimiento adecuado, la compensación posterior del transformador de entrada y la compensación previa del transformador de salida se realizan dentro de la barrera de aislamiento. Este esquema es más fácil de expandir a múltiples entradas y/o múltiples salidas; todo lo que necesita son más transformadores de audio. Todo el circuito activo aún funciona con la misma fuente de alimentación.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

A veces tiene sentido usar un solo transformador en la ruta de audio, en cuyo caso, puede haber un circuito activo en ambos lados, lo que requiere dos transformadores de potencia o un transformador con salidas dobles.

esquemático

simular este circuito

Guau.. gracias por tu trabajo! Ok... así que esquema uno... Si mi guitarra (por ejemplo) va directamente a la bobina de entrada del transformador de entrada, entonces seguramente tendré problemas potenciales de impedancia. Lo mismo ocurre con el transformador de salida, aunque probablemente sea más fácil de manejar. ¿Qué forma toma la "composición de entrada"? ¿Algún tipo de etapa de ganancia? Visto el siguiente comentario también
La conexión directa al transformador de entrada probablemente también requiera un nivel de Jensen £ 80 por unidad de transformador. ¿Mientras que si uso una etapa de búfer de entrada puedo conducir un transformador mucho más barato?
No puedo responder a estas preguntas porque no nos ha dicho nada sobre el procesamiento de señal real que está tratando de hacer. Los transformadores también transforman las impedancias, por lo que cualquier "coincidencia" que se requiera se puede realizar en cualquier lado del transformador. O use un transformador diseñado para la impedancia que necesita en primer lugar.
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