В различных системах, таких как устройства связи, оборудование автоматики и так далее, нередко возникает задача преобразования коротких по длительности импульсов, при этом искажения, вносимые трансформирующим блоком, должны быть минимальны. В современных импульсных системах для этого применяются импульсные трансформаторы (ИТ) — устройства, служащие для преобразований напряжений и токов импульсных сигналов.
Функции
Среди функций ИТ можно выделить следующие:
- Изменение уровня и полярности импульсов тока или напряжения;
- Согласование импульсов генерирующих устройств с сопротивлением нагрузки (потребителями);
- Отделение потенциалов источников и приёмников импульса;
- Передача сигнала от одного генератора к нескольким разделенным нагрузкам.
Область применения
Применяются для обеспечения гальванической развязки и согласования различных устройств в импульсных (дискретных) системах, таких как:
- Системы автоматического управления: усиление выходного сигнала датчиков, усиление управляющих сигналов программируемых логических контроллеров для дальнейшей подачи импульсов на электропривод и так далее;
- Системы связи, в том числе видеосистемы: согласование между собой устройств связи, работающих в разных диапазонах уровня сигнала.
Требования к ИТ
Наиболее распространённый тип импульсов в дискретных сигналах — прямоугольный, т.е. импульс, имеющий максимально вертикальный фронт и срез, а так же постоянную амплитуду. В связи с этим и импульсные трансформаторы рассчитаны, как правило, на работу с таким видом дискретного сигнала. Главное требование к ИТ при этом — обеспечение минимально возможных искажений сигнала, поскольку цифровые устройства, такие как программируемые промышленные контроллеры или ЦВМ, чувствительны к форме импульсов, поступающих на их вход. Другим важным требованием является способность трансформатора преобразовывать сигналы с большой частотой повторения импульсов (от 600 Гц), то есть ИТ должен обладать высоким быстродействием.
Конструктивные особенности ИТ
Для неискаженной передачи спада и фронта импульсов требуется обеспечить минимальные значения емкостей обмоток, паразитных емкостей, возникающих при монтаже и индуктивности рассеяния. Для уменьшения межвитковых емкостей используют ряд мер:
- Уменьшают число витков;
- Применяют сердечники малых размеров;
- Используют соответствующую намотку и взаимное расположение обмоток.
Материалы, применяемые для изготовления сердечников:
- Пермаллой;
- Кремнистая трансформаторная сталь;
- Феррит;
- И другие материалы, для которых характерна высокая магнитная проницаемость.
Потери, возникающие вследствие так называемых вихревых токов, уменьшают путём навивания сердечника из ферромагнитной ленты толщиной до 10 мкм, поверхность которой покрывается изолирующим слоем. Как правило, первичная обмотка состоит от 60 до 210 витков, коэффициент трансформации устанавливается от 0.25 до 5, но в некоторых специальных случаях может достигать 100 и выше. ИТ производят для широкого диапазона мощности в одном импульсе: от нескольких милиВатт до нескольких десятков мегаВатт.
