Stromversorgung von Transformatoren mit einer Schalttransistorschaltung auf Gleichstrom anstelle von Wechselstrom

Ja. Tatsächlich verwenden die meisten modernen Netzteile dieses Prinzip. Das nennt man "Switch-Mode Power Supply" (SMPS). Es ist fast gesetzlich vorgeschrieben, dass neue elektronische Geräte (einschließlich Telefonladegeräte usw.) einen Wirkungsgrad haben, der die großen „schweren“ Transformatoren alten Stils, die mit elektrischen Netzfrequenzen (50 Hz und 60 Hz) betrieben wurden, bei weitem übertrifft. SMPS arbeiten normalerweise mit 10 oder 100 KHz und verwenden einen viel kleineren Ferrittransformator für die gleiche Leistung wie das "schwere Eisen" der alten Schule.

Sie können ein paar Transistoren verwenden, um ein Wechselstromsignal zu erzeugen, um die Primärwicklung eines Transformators zu speisen, und dies funktioniert in vielen verschiedenen Anwendungen: -

Was diese Schaltung zu vermeiden versucht, ist ein kontinuierlicher Gleichstrom, der in der Primärwicklung fließt, da dies den Transformatorkern sättigen kann, wodurch der Transformator ineffizient und ziemlich nutzlos wird.

Es kann ein einzelner Transistor verwendet werden und ein typisches Beispiel ist ein Flyback-Transformator: -

Hier wird die in der Induktivität der Primärspule gespeicherte Energie (wenn der Transistor eingeschaltet ist) an die Sekundärspule abgegeben, wenn der Transistor abschaltet. Die Diode und der 0,47-uF-Kondensator dienen dazu, ungenutzte Energie zu löschen und zu verhindern, dass der Kern allmählich in die Sättigung rutscht.

Ja, das wird regelmäßig gemacht. Suchen Sie nach einem sogenannten Flyback-Konverter, um viele Informationen zu erhalten.

Tatsächlich ist hier ein Beispiel dafür, wo ich in einem kürzlich erschienenen Design genau das getan habe, worüber Sie sprechen:

Das IPULSE-Signal kommt direkt von einem Ersatz-PWM-Ausgang eines Mikrocontrollers. Wenn diese Leitung hoch geht, wird Q8 eingeschaltet, was Strom in der Primärwicklung von TR1 aufbaut. Wenn Q8 abgeschaltet wird, wird die in TR1 gespeicherte Energie auf seine Sekundärwicklungen übertragen. Das verursacht einen Stromstoß durch D13.

Dieses Beispiel ist eine klassische Flyback-Konfiguration, bei der der Primär- und der Sekundärkreis nicht gleichzeitig leiten. Dies ermöglicht einen großen Spielraum im Verhältnis der Ausgangs- zur Eingangsspannung. Grundsätzlich überträgt es Watt durch den Transformator, und die Ausgangslast bestimmt weitgehend die V x A-Kombination, als die diese Watt herauskommen.

In diesem schematischen Ausschnitt nicht gezeigt, wird die resultierende Versorgungsspannung auf der rechten Seite schwellenwerterfasst und das Ergebnis davon über einen Opto-Isolator an den Mikrocontroller zurückgeführt. Dieser Eingang des Mikros ist als Abschaltung für den PWM-Generator konfiguriert. Das Endergebnis ist eine isolierte geregelte Stromversorgung, die nach der Initialisierung ohne Firmware-Engagement läuft.

Ich habe festgestellt, dass Transformatoren, die für die Verwendung mit POE (Power over Ethernet) vorgesehen sind, für Anwendungen wie diese bis zu einigen Watt praktisch sind. In diesem Fall liegt die benötigte Isolationsleistung deutlich unter einem Watt. Es betreibt eine isolierte serielle Schnittstelle, die je nach Konfiguration RS-232, RS-485 oder RS-422 ausführen kann.