Imaginez que le transformateur 50/60 Hz est un inducteur connecté au courant alternatif - ne tenez pas compte des bobines secondaires et concentrez-vous sur l'enroulement primaire. L'enroulement primaire est connecté à travers le courant alternatif et il peut être considéré comme un simple inducteur. Combien de courant cet inducteur prend-il (disons) d'une alimentation 220V AC?

Le bon sens dit que nous ne voulons pas qu'il prenne beaucoup parce que le courant est gaspillé à ne rien faire d'autre que de magnétiser le noyau. Ainsi, dans un transformateur CA de taille moyenne (alerte généralisme!), Il peut être enroulé pour avoir une inductance de (disons) 10 henries. Cela aura une impédance à 50Hz de: -

\ $ X_L = 2 \ pi \ cdot f \ cdot L \ $ = 3142 ohms.

Cela prendra un courant de 220 V / 3142 ohms = 70mA et c'est OK dans mon livre. Lorsque l'enroulement secondaire non chargé est ajouté, il prend toujours 70 mA et lorsqu'il est chargé, il prend le courant de charge "référencé au primaire" + 70 mA.

Un transformateur de commutation fonctionnant à (disons) 100 kHz n'a pas besoin de ont n'importe où près de la même inductance - c'est parce qu'il fonctionne à 100 kHz (ou 1 MHz ou n'importe quelle fréquence arbitrairement élevée). Il peut avoir une inductance proportionnellement inférieure au rapport des fréquences, c'est-à-dire 50 divisé par 100 000 - cela signifie qu'il peut avoir une inductance de 5 milli-henries tout en fonctionnant également (mais à la vitesse la plus élevée).

Demandez-vous quel est le plus gros transformateur - celui qui a une inductance primaire de 10 henries ou celui qui a une inductance primaire de 5 mH?

EDIT - section sur les transformateurs fly-back fort>

C'est une meilleure nouvelle pour les conceptions de mode de commutation fly-back (tel qu'utilisé dans la plupart des convertisseurs CA-CC de faible à moyenne puissance) - l'inductance primaire devient une «caractéristique» de la conception - elle est utilisée pour stocker de l'énergie pendant une moitié du cycle PWM et ensuite cette énergie est libérée dans le secondaire au cours du 2ème demi-cycle. Si l'inductance primaire est (disons) 1000 uH et disons qu'elle est "chargée" en 5 us et "libérée" en 5 us suivants, l'énergie par transfert peut être calculée en estimant d'abord le courant de crête: -

\ $ \ dfrac {220V \ cdot \ sqrt2 \ times 5 \ times 10 ^ {- 6}} {1000 \ times 10 ^ {- 6}} \ $ = 1,556 A

• La formule ci-dessus est juste V = \ $ L \ dfrac {di} {dt} \ $ re-hashed
• 220V x sqrt (2) est la tension continue redressée et lissée obtenue à partir du courant alternatif

Ensuite, ce courant se transforme en énergie = \ $ \ dfrac {L \ cdot I ^ 2} {2} \ $ = 2,42 mJ

Ceci peut être transformé en énergie en multipliant par 100 000 (la fréquence de découpage) soit 242 watts. L'utilisation d'une topologie fly-back vous permet d'utiliser l'inductance principale et de la réduire au-delà de ce que vous pourriez raisonnablement faire dans une alimentation linéaire. J'espère que cela a du sens.

Pour comprendre intuitivement le problème de taille, imaginez que le transformateur est un seau. Imaginez qu'à la fréquence donnée, vous prenez de l'eau d'un puits et la mettez dans une piscine.

Disons que vous devez fournir 60 litres par minute. Si vous recevez 1 seau d'eau toutes les 10 secondes, vous avez besoin d'un seau de 10 litres. Cependant, si vous prenez 1 seau d'eau toutes les 2 secondes, vous n'avez besoin que d'un seau de 2 litres.

En augmentant la vitesse, vous réduisez l'exigence de taille, et comme il est assez facile de nos jours de fabriquer de l'électronique très rapide, la taille des transformateurs a considérablement diminué.

Notez que ce n'est pas ainsi que fonctionne réellement SMPS, le flyback décrit par "Andy aka" est le plus proche de cela, mais cela devrait vous donner une compréhension de l'impact de la fréquence.

Prenez la première réponse.La résistance est le produit de 2, pi, fréquence et inductance.Pour obtenir le même résultat, vous pouvez réduire l'inductance (taille) en augmentant la fréquence.

Une analyse d'équation simple résulterait comme suit:

XL = 2 * pi f L

Cela implique qu'inductance et frequency ont une proportion inverse.

En d'autres termes, pour des fréquences plus élevées, l'inductance peut être réduite pour la même valeur d'impédance.

Donc, pour un exemple, je veux que mon transformateur consomme le courant minimum, alors je choisirais l'impédance la plus élevée possible.

Prenons le même exemple que celui fourni par Andy aka .

Le courant consommé par le primaire du transformateur doit être inférieur à 70 mA

Disons que la tension est de 220V à une fréquence de 50Hz (juste un exemple)

Maintenant, V = 220V et I = 70mA donnent, R ~ 3142E.

Dans notre cas, R = XL = 3142E.

Quand f = 50Hz, L ~ 10H

Lorsque f = 500Hz, L ~ 1H

.

.

.

Lorsque f = 100 kHz, L ~ 5mH

Voyons les différents paramètres affectant la taille de l'inducteur.

1. Nombre de tours (Plus de tours plus d'inductance)

2. Zone de bobine (Augmentez la zone pour plus d'inductance)

3. Longueur de la bobine (l'inductance augmente avec l'augmentation de la longueur)

4. Matériau de la bobine (Plus la perméabilité magnétique de l'inducteur est grande, plus l'inductance est élevée)

Les paramètres ci-dessus suggèrent que pour le même matériau utilisé, la taille de l'inducteur augmentera pour une augmentation de l'inductance.

Par conséquent, à partir de toutes les analyses ci-dessus, on peut dire que,

Pour réduire la taille du transformateur, nous devons augmenter la fréquence.

Note: Modération requise. Ceci est mon analyse et ne devrait donc être envisagée que si suffisamment d’experts soutiennent mon opinion.

Vous pouvez imaginer que le noyau du transformateur est «entièrement» magnétisé par la tension d'entrée. Cela représente une certaine quantité d'énergie. Ensuite, cette énergie est fournie à la sortie. Ce cycle se répète encore et encore.

Chaque cycle transforme une quantité maximale d'énergie, limitée par la quantité de magnétisme que le noyau peut «contenir». Par conséquent, une fréquence plus élevée transfère plus de puissance.

Si vous alimentez le transformateur à une fréquence inférieure, la force électromotrice d'un tour au primaire est inférieure à une fréquence plus élevée, il s'ensuit que lorsque le transformateur est alimenté à une fréquence inférieure, le courant d'entrée augmentera, de sorte que la section transversale de l'enroulement primaire augmentera de la même manière la comparaison peut être faite pour le nombre de tours du côté secondaire ce qui conduit au fait que le nombre de tours augmentera pour le transformateur de fréquence plus basse