Qué es un transformador de impulsos : Funcionamiento y sus aplicaciones

Un transformador de impulsos es uno de los transformadores personalizados más utilizados en diferentes industrias. Por lo general, los dispositivos de vacío trabajan principalmente con tensiones de impulsos de alta potencia que se generan mediante transformadores de impulsos de alta potencia. Estos transformadores tienen una estructura compacta y una repetitividad extraordinaria. En la mayoría de las aplicaciones, se espera una gran anchura de pulso, un tiempo de subida corto y una gran eficiencia energética.

Estos transformadores están diseñados principalmente para soportar grandes cargas para distribuir la energía. Son capaces de transmitir una gran potencia en comparación con un transmisor normal de tamaño similar y pueden trabajar a altas frecuencias. Hay muchas razones por las que, en diferentes áreas industriales, estos transformadores son los más considerados. Este artículo trata de una visión general de un transformador de impulsos y su funcionamiento.

¿Qué es un transformador de impulsos?

Un transformador de impulsos es un tipo de transformador que está diseñado y optimizado para la transmisión de impulsos de tensión entre sus dos devanados, así como a la carga conectada. Estos tipos de transformadores se utilizan para la transmisión de señales en los circuitos de control con menos potencia y los componentes esenciales dentro de los SMPS de alta potencia. El Esquema del transformador de impulsos se muestra a continuación.

Estos transformadores manejan corrientes y tensiones en forma de impulsos, por lo que se utilizan sobre todo como transformadores de aislamiento dentro de los circuitos electrónicos de potencia para separar la fuente y la carga. Este tipo de transformador se utiliza en radares, televisores, ordenadores digitales y muchos más. Las principales funciones del transformador de impulsos son

• La amplitud del pulso de tensión puede modificarse
• Se puede cambiar la polaridad del pulso
• Las diferentes etapas del amplificador de impulsos pueden acoplarse
• Se utiliza como un transformador de aislamiento

Diseño del transformador de impulsos

El diseño de un transformador de impulsos depende principalmente de diferentes parámetros como la inductancia, la potencia nominal, la impedancia, el nivel de tensión de baja a alta, el tamaño, la frecuencia de funcionamiento, la respuesta en frecuencia, la capacitancia del devanado, el embalaje, etc.

Los diseñadores de transformadores intentan reducir los elementos parásitos, como la capacitancia del devanado y la inductancia de fuga, mediante configuraciones del devanado que optimicen el acoplamiento entre los devanados del transformador. Este transformador puede diseñarse en diferentes tipos de tamaños y formas a través de fabricantes como Butler Winding, incluyendo diferentes estructuras de tipo estándar.

El tamaño de los transformadores de impulsos es pequeño e incluye bastantes menos vueltas. Así, la inductancia de fuga de los devanados es menor y la capacitancia entre devanados de estos transformadores es menor

La inductancia magnetizante del transformador de impulsos es alta porque los núcleos están diseñados con ferritas o con tiras enrolladas de aleaciones con alta permeabilidad. Estos tipos de transformadores incluyen aislamiento con alta tensión entre dos devanados y hacia el suelo. Normalmente, estos transformadores se encargan de la señal de pulso o de entrenar el pulso.

El rendimiento de los transformadores de impulsos se especifica principalmente a través de su efecto sobre el contorno de la tensión o corriente de entrada del impulso. Los transformadores de impulsos pequeños se utilizan principalmente en generadores de impulsos, ordenadores, etc. Los transformadores de impulsos grandes se utilizan principalmente en los sistemas de radar para suministrar de 50 a 100 MW de potencia a 200 o 300 kV en unos pocos microsegundos.

Tipos de transformadores de impulsos

Los transformadores de impulsos se clasifican en dos tipos: transformadores de impulsos de potencia y transformadores de impulsos de señal. Los transformadores de impulsos de potencia se utilizan para cambiar las tensiones de nivel de potencia de un rango a otro. Estos tipos de transformadores están disponibles en diseños primarios monofásicos o trifásicos o cambian en función del devanado conectado.

Los transformadores de señal utilizan la inducción electromagnética para transmitir datos de un tipo de circuito a otro. Por eso se utilizan con mayor frecuencia para aumentar o reducir la tensión de una cara de un transformador de potencia a otra cara. Al utilizar estos transformadores, la relación de vueltas de los devanados decidirá el cambio de tensión.

Construcción/Funcionamiento

La función principal del transformador de impulsos es producir una señal para un dispositivo semiconductor, así como proporcionar aislamiento eléctrico. A continuación se muestra un transformador de impulsos de forma toroidal que incluye dos devanados como primario y secundario. El construcción del transformador de impulsos se muestra a continuación.

• Cada devanado incluye vueltas equivalentes, por lo que cualquier devanado puede funcionar como devanado primario o secundario.
• La señal que se da al rectificador controlado por silicio se puede dar a través de la relación 1:1 o bien 1:1:1 del transformador.
• La señal continua al SCR puede ser proporcionada por el transformador de 3 devanados.
• La señal de puerta del circuito de disparo a través del transformador de impulsos puede darse en el segundo diagrama.
• La función de la resistencia en serie es restringir la corriente de mantenimiento del rectificador.
• Aquí se utiliza el diodo "D" para evitar la corriente de puerta inversa y se puede utilizar un transformador de impulsos 1:1:1 para generar impulsos de forma continua al SCR.
• El transformador de impulsos de 3 devanados se muestra arriba. El diseño de este transformador puede realizarse con una alta eficiencia. La inductancia del devanado primario debe ser alta para disminuir la corriente magnetizante. La corriente continua suministrada en todo el devanado primario del transformador puede evitar la saturación del núcleo.
• El devanado del transformador puede protegerse mediante el aislamiento entre los dos devanados. Por tanto, debe ser necesario un acoplamiento estrecho entre los dos devanados. La señal parásita da carril a lo largo de la capacitancia entre etapas en una frecuencia alta.
• Hay un efecto de frecuencia en la señal de salida. La forma y la frecuencia de las señales de salida y la señal de entrada son las mismas para una frecuencia de señal alta. Por tanto, la salida es directamente proporcional a la incorporación de la entrada en la frecuencia de la señal baja.

Especificaciones

El especificaciones del transformador de impulsos incluyen principalmente diferentes parámetros que están asociados a la respuesta o/p. Estos parámetros definirán los límites de distorsión de impulsos permitidos.

Amplitud del pulso

La amplitud del pulso es el valor de pico más alto de la señal, aparte de los picos inútiles.

Tiempo de subida (Tr)

El tiempo de subida es el tiempo que recibe la señal de salida para aumentar desde el 10% hasta el 90% de la amplitud máxima del pulso en el intento primario. En algunos casos, puede describirse como el tiempo que recibe la respuesta de la señal de salida para aumentar de cero a la amplitud del pulso durante el tiempo inicial.

Sobredisparo

La señal de salida que supera la amplitud de pico se conoce como sobreimpulso.

Ancho de pulso

El intervalo de tiempo entre el primer y el último instante en el que la amplitud instantánea alcanza el 50% de la amplitud de pico se conoce como anchura de pulso o duración de pulso

Caída

El droop es el desplazamiento de la amplitud del pulso a lo largo de su respuesta de nivel y también se llama inclinación.

Tiempo de caída (Tf)

El tiempo de caída puede definirse como el tiempo que tarda la señal de salida en reducir la amplitud del pico del 90% al 10% a lo largo de la respuesta del borde de salida. También se conoce como tiempo de caída.

Backswing

La parte del borde de salida que se expande por debajo del nivel de amplitud cero se conoce como backswing.

Usos y aplicaciones de los transformadores de impulsos

El aplicaciones de los transformadores de impulsos incluyen las siguientes.

• Circuitos generadores de impulsos
• Aplicaciones de conmutación analógica
• SCR
• Electrónica de potencia
• Circuitos de tratamiento de datos
• Radar
• Transistores de conmutación
• Comunicación
• Circuitos de tubos de microondas
• Circuito de control de disparo
• Circuitos de tubos de rayos catódicos (CRO)
• Sistemas de radar
• Electrónica digital
• El transformador de impulsos de la línea de transmisión se utiliza principalmente en las aplicaciones de transmisión rápida de la señal de impulsos y también en la transmisión de la señal digital.

Ventajas y desventajas

El ventajas del transformador de impulsos incluyen las siguientes.

• De tamaño reducido
• Alta tensión de aislamiento
• Barato
• No se necesita una fuente de alimentación exterior
• Funciona a alta frecuencia.
• Es capaz de transmitir alta energía
• Incluye más bobinas
• Evita las corrientes parásitas
• Aísla y controla

El desventajas del transformador de impulsos incluyen las siguientes.

• A baja frecuencia, las dos formas de onda de salida son diferentes entre sí
• La corriente continua alimenta todo el devanado primario para disminuir la saturación del núcleo.
• Este tipo de transformador se satura a menos frecuencias. Por tanto, sólo puede utilizarse para frecuencias máximas.
• La señal es poco clara debido al acoplamiento magnético

Por lo tanto, se trata de una visión general del pulso transformador y su funcionamiento. Este transformador está optimizado principalmente para transmitir impulsos eléctricos o de tensión o de corriente. Este transformador acopla la señal del devanado primario al secundario para proteger el contorno. Así que el rendimiento del transformador de impulsos puede revisarse midiendo el efecto del transformador en el contorno de la señal exterior. Así que su factor de rendimiento depende principalmente del contorno de la señal de salida. He aquí una pregunta para ti, ¿cuáles son los principios de funcionamiento del transformador de impulsos?