Расчет импульсного трансформатора однотактного: Расчет трансформатора для обратноходового импульсного источника питания (Flyback)

Содержание

Расчет трансформатора для обратноходового импульсного источника питания (Flyback)

Популярность обратноходовых источников питания (ОИП, Flyback) последнее время сильно возросла в связи с простотой и дешевизной этого схемного решения – на рынке можно часто встретить интегральные схемы, включающие в себя практически всю высоковольтную часть такого источника, пользователю остается только подключить трансформатор и собрать низковольтную часть по стандартным схемам. Для расчета трансформаторов также имеется большое количество программного обеспечения – начиная от универсальных программ и заканчивая специализированным ПО производителей интегральных схем.

Сегодня же я хочу поговорить о ручном расчете импульсного трансформатора. «Зачем это нужно?», может спросить читатель. Во-первых, ручной расчет трансформатора подразумевает полное понимание процессов, происходящих в источнике питания, чего зачастую не происходит, если начинающий радиолюбитель рассчитывает трансформатор в специальном ПО. Во-вторых, ручной расчет позволяет выбирать оптимальные параметры функционирования источника (и иметь представление, какой параметр в какую сторону надо изменить для достижения заданного результата) еще на этапе разработки.

Итак, начнем. Структурная схема ОИП представлена на рис. 1. Он состоит из следующих основных функциональных узлов: ключ Sw, трансформатор Т1, выпрямитель выходного напряжения VD1 и C2, фильтр высокочастотных помех С1 и снаббер Snb.

Рис. 1

Работает такой источник следующим образом (см. упрощенные графики на рис. 2): в начальный момент времени t0 ключ Sw открывается, подавая входное напряжение Uin на первичную обмотку трансформатора Т1. В это время напряжение на нижнем выводе обмотки I (точка а) равно нулю (относительно отрицательного провода входного напряжения), в обмотке I начинает линейно нарастать ток, а на обмотке II появляется напряжение, пропорциональное коэффициенту трансформации Т1 (UoutInv). Но полярность этого напряжения оказывается отрицательной (на верхнем по схеме выводе обмотки II, точка b), поэтому диод VD1 закрыт и напряжение на выходной конденсатор С2 не проходит. За промежуток Ton (от t0 до t1) ток через обмотку I линейно нарастает до значения Imax, и энергия запасается внутри трансформатора Т1 в виде магнитного поля.

Рис. 2

В момент времени t1 ключ Sw резко закрывается, ток через обмотку I прекращается и в ней возникает ЭДС самоиндукции, направленная так, чтобы продолжить прекратившийся ток. В этот момент обмотка I сама становится источником напряжения. Так получается потому, что энергия в катушке индуктивности запасается в виде тока (на самом деле, в виде магнитного поля, но он пропорционален току через катушку, поэтому формула энергии в катушке A = LI²/2), но по закону сохранения энергии она не может исчезнуть бесследно, она должна куда-то перейти. Следовательно, ток в катушке не может прекратиться мгновенно, поэтому катушка сама становится источником напряжения, причем любой амплитуды (!) – такой, чтобы обеспечить сразу после закрытия ключа продолжение того же самого тока Imax. Это является первой важной особенностью катушки индуктивности, которую следует запомнить –

при резком прекращении тока в катушке, она становится источником напряжения любой амплитуды, пытаясь поддержать прекратившийся в ней ток, как по направлению, так и по амплитуде . Какой же именно «любой» амплитуды? Достаточно большой, чтобы, например, вывести из строя высоковольтный ключ или образовать искру в свече зажигания автомобиля (да, в зажигании автомобиля использует именно это свойство катушек индуктивности).

Все, что описано выше так и происходило бы, если бы обмотка I была единственной обмоткой трансформатора Т1. Но в нем еще есть обмотка II, индуктивно связанная с I. Поэтому, в момент времени t1 в ней тоже возникает ЭДС, направленная так, что в точке b оказывается плюс по отношению к земле. Эта ЭДС открывает диод VD1 и начинает заряжать конденсатор C2 током I2max. Т.е. заряд конденсатора C2 и передача энергии в нагрузку происходит в тот момент времени, когда ключ Sw закрыт.

Именно поэтому источники питания, построенные по такому принципу, называют обратноходовыми – потому что в них нет прямой передачи энергии из высоковольтной части в низковольтную, энергия сначала запасается в трансформаторе, а потом отдается потребителю.

В интервал времени от t1 до t2 линейно спадающий от I2max до 0 ток I2 вторичной обмотки поддерживает магнитное поле внутри катушки в соответствии с законом сохранения энергии и не дает напряжению на первичной обмотке (т.к. они индуктивно связаны) вырасти до неконтролируемого значения. Напряжение на обмотке I в этот момент становится равно напряжению выхода, умноженному на коэффициент трансформации Т1. Однако, полярность этого напряжения такова, что оно складывается с входным напряжением Uin и прикладывается к закрытому ключу Sw. Т.е. на закрытый ключ Sw прикладывается напряжение больше входного! Это также является важной особенностью ОИП, которую следует запомнить.

В момент времени t2 энергия, запасенная в трансформаторе Т1 заканчивается, диод VD1 закрывается, напряжение в точке b становится равным нулю, в точке a – входному напряжению питания, и все процессы в схеме прекращаются до момента t3, когда весь цикл повторяется с самого начала. При этом, в интервалах времени t0-t1 и t2-t4 питание нагрузки осуществляется исключительно за счет энергии, запасенной выходным конденсатором С2

Описанный режим работы ОИП называется режимом разрывных токов – т.е. за интервал Toff (t1-t3) вся энергия, запасенная в трансформаторе Т1 передается в нагрузку, поэтому, в момент t3 ток через первичную обмотку I начинает нарастать с нуля. Существует также режим неразрывных токов, когда на момент t3 некоторая часть энергии еще продолжает находиться в трансформаторе Т1, и ток через обмотку I в момент t3 начинается не с нулевого значения. Данный режим имеет свои особенности, преимущества и недостатки, о которых мы поговорим в следующий раз.

Итак, какими основными особенностями обладает ОИП в режиме разрывных токов? Выпишем основные пункты:

Передача энергии от источника к потребителю в ОИП не идет напрямую, энергия сначала запасается в трансформаторе, а затем передается в нагрузку. Это однозначно определяет фазировку первичной и вторичной обмоток, а также заставляет использовать только однополупериодный выпрямитель на выходе блока. Также отсюда следует неявный вывод 2, который, как показала моя личная практика, к сожалению, не до конца понимают даже достаточно опытные конструкторы блоков питания.
Максимальная мощность, которую может выдать ОИП в нагрузку, кроме всего прочего, ограничена максимальным количеством энергии, которую может запасти трансформатор! А это, в свою очередь, определяется конструктивными особенностями сердечника и не зависит от обмоток и количества их витков (ниже в статье я рассмотрю данный «парадокс» отдельно и приведу математические доказательства). Эта особенность ограничивает применение ОИП там, где нужны большие выходные мощности.

Низковольтная цепь ОИП состоит из диода, конденсатора и, возможно, дополнительных фильтрующих элементов. Однако, в ОИП первым всегда стоит диод, затем идет конденсатор и никак иначе.
В установившемся режиме работы ОИП количество энергии, полученное первичной обмоткой I трансформатора Т1 за время Ton равно (без учета потерь) количеству энергии, отданному обмоткой II за время Toff. Поскольку скорость приема или отдачи энергии катушкой определяется напряжением на ней, то зависимость между напряжением «заряда» и «разряда» определяется именно интервалами Toff и Ton. Т.е., по сути, в самом сложном режиме работы блока Duty cycle (коэффициент заполнения, D), равный Ton/(Ton + Toff) определяет отношение обратного напряжения на обмотке I к напряжению питания Uin. Этот пункт будет пояснен подробнее ниже.

По закону сохранения энергии, ток I2max, отдаваемый обмоткой II в нагрузку в момент времени t1 численно равен току Imax, только что протекавшему в первичной обмотке, умноженному на отношение количества витков в обмотке I к количеству витков в обмотке II (пояснение ниже).
Импульсное значение тока I2max значительно превышает средний выходной ток блока питания (в 2.5 и более раз), поэтому на выпрямительном диоде VD1 может рассеиваться значительная мощность. Именно эта особенность ограничивает применение ОИП там, где нужны большие выходные токи.

То же самое (высокое импульсное значение тока) относится и к вторичной обмотке II.
Обратное напряжение на диоде VD1 в несколько раз выше выходного напряжения. Это происходит из-за того, что обычно обратное напряжение на первичной обмотке (которое является прямым для диода) выбирается в несколько раз ниже входного, поэтому входное (которое является обратным для диода) после трансформации оказывается в несколько раз выше выходного.

Пояснение к п. 4. Из физики мы помним формулу для катушки индуктивности:

U(t) = L*(dI(t)/dt),

которая означает, что напряжение на катушке прямо пропорционально ее индуктивности, умноженной на скорость изменения тока в ней. Что это нам дает? Прежде всего, то, что если мы прикладываем к катушке постоянное напряжение U, то скорость изменения тока в ней постоянна. Это позволяет переписать формулу для постоянного напряжения без дифференциалов:

U = L*(ΔI/Δt),

и именно в соответствии с этой формулой графики тока на рис. 2 прямые. Далее, если мы прикладываем напряжение Uin к катушке на время Ton, ток в ней возрастет до значения

Imax = Uin*Ton/L

Теперь мы хотим (в самом нагруженном режиме работы), чтобы вся энергия катушки, которую мы только что набрали, была передана в нагрузку за интервал Toff, т.е. на момент t3 ток в катушке должен упасть до нуля. Здесь для упрощения представим, что мы как подаем, так и снимаем напряжение/ток с одной и той же катушки I, позже я объясню, почему такое допущение возможно. Посчитаем, на какое напряжение мы можем «разряжать» катушку, чтобы ток в момент t3 достиг нуля:

Udis = L*Imax/Toff,

Подставляем и упрощаем:

Udis = L*Uin*Ton/(L*Toff) = Uin*Ton/Toff

Т.е. напряжение, на которое мы должны «разряжать» катушку в моменты закрытия ключа Sw зависит только от входного напряжения и интервалов «заряда»-«разряда». Вспомним формулу коэффициента заполнения D:

D = Ton/(Ton + Toff),

таким образом:

Udis = Uin*D/(1 – D)

Но, напряжение, на которое мы «разряжаем» катушку – это и есть то обратное напряжение, которое возникает в первичной обмотке в моменты закрытия ключа. Т.е. мы получили, что оно зависит только от входного напряжения и коэффициента заполнения D и определяется формулой:

Uinv = Uin*D/(1 – D)

При работе в реальных условиях значение коэффициента заполнения D будет меняться в зависимости от входного напряжения и нагрузки блока питания. Свое максимальное значение D будет принимать при минимальном входном напряжении и максимальной выходной мощности — этот режим работы считается самым сложным, и данное максимальное значение D и задается при проектировании блока. Что будет в те моменты, когда входное напряжение блока будет выше или нагрузка будет неполной? D будет принимать меньшие значения, т.к. от более высокого напряжения энергия быстрее «запасется» в первичной обмотке, или же (в случае меньшей нагрузки) надо просто «запасать» меньшее количество энергии. В любом случае, обратное напряжение на первичной обмотке будет всегда одинаковым, т.к. оно жестко связано с выходным напряжением, а то, в свою очередь, стабилизируется схемой. Итак, максимальное обратное напряжение на ключе равно:

Usw = Umax + Umin*D/(1 – D)

Это важный момент при проектировании ОИП, т.к. обычно максимальное обратное напряжение на ключе является исходным параметром, т.е. максимальный коэффициент заполнения D также является исходной величиной. На практике обычно применяют следующие максимальные значения D: 25% (1/4), 33% (1/3) и реже 50% (1/2). Как вы понимаете, в последнем случае максимальное обратное напряжение на ключе будет равно удвоенному минимальному входному напряжению, что усложняет выбор полупроводникового прибора. Более низкие максимальные значения D, в свою очередь, снижают максимальную мощность при том же токе Imax, затрудняют процесс управления ключом Sw и снижают стабильность работы блока.

Почему же здесь мы применили допущение, что мы как подаем энергию, так и снимаем ее с первичной обмотки I, и что будет в реальности, когда снимается энергия с катушки II? То же самое. Напряжение на выводах любой обмотки трансформатора пропорционально скорости изменения магнитного поля в сердечнике (а поле пропорционально току, поэтому напряжение пропорционально скорости изменения тока). Поэтому не важно, с какой обмотки мы будем снимать энергию, если мы будем делать это с одной и той же скоростью, магнитное поле в трансформаторе будет уменьшаться одинаково, а на выводах первичной обмотки будет одно и то же напряжение. Но на какое напряжение надо «разряжать» вторичную обмотку, чтобы снятие энергии происходило с той же самой скоростью? Для этого сначала рассмотрим ток во вторичной обмотке.

Пояснение к п. 5. Пусть обмотка I имеет N1 витков, в то время как обмотка II – N2. Магнитное поле создается током, проходящим через каждый виток катушки, т.е. оно пропорционально произведению I*N. Тогда, получаем Imax*N1 = I2max*N2 (исходя из того, что обе обмотки намотаны в абсолютно одинаковых условиях), отсюда начальный ток вторичной обмотки:

I2max = Imax*N1/N2

Итак, ток во вторичной обмотке будет в N1/N2 раз выше, чем в первичной. Но на какое напряжение мы должны «разряжать» вторичную обмотку, чтобы к моменту t3 потратить всю энергию, запасенную в трансформаторе? Очевидно, что делать это мы должны с точно такой же скоростью; т.е. в каждый отдельный момент времени трансформатор будет терять одно и то же значение энергии dA(t). Но в первом случае dA(t) = Udis*I1(t)*dt (получено из A = W*T, W = U*I), а теперь это будет dA(t) = Uout*I2(t)*dt. Приравняем эти две функции:

Uout *I2(t) = Udis*I1(t), следовательно, в самом начале «разряда» моментальные мощности разряда должны быть равны:

Uout*I2max = Udis*Imax,

Uout = Udis*Imax/I2max = Udis*Imax/(Imax*N1/N2) = Udis*N2/N1

Т.е. для того, чтобы потратить всю энергию трансформатора к моменту t3, мы должны «разряжать» вторичную обмотку II на напряжение Udis*N2/N1, при этом ток разрядки будет линейно падать от Imax*N1/N2 до нуля. Таким образом, мы установили связь между выходным напряжением блока, количеством витков в обмотках и обратным напряжением на первичной обмотке трансформатора.

На этом сугубо теоретическая часть заканчивается, и мы можем перейти к практике. Первый вопрос, который, скорее всего, возникает на данный момент у читателя – это с чего вообще начать разработку ОИП? Ниже я приведу рекомендованную последовательность шагов. Начнем с ситуации, когда трансформатор планируется изготовить полностью самостоятельно (на него нет жестких ограничений).

Определяем выходные напряжения и токи источника питания.
Увеличиваем выходные напряжения на величину, падающую на выпрямительных диодах (VD1). Лучше всего воспользоваться справочной информацией, но в первом приближении можно брать 1В для обычных кремниевых диодов и 0.3В для диодов Шоттки. Особую точность следует соблюдать, когда ОИП имеет несколько выходных обмоток с разным напряжением, т.к. стабилизовать напряжение возможно только на одной из них.
Считаем суммарную выходную мощность трансформатора.
Считаем расчетную входную мощность блока как Pin = Pout/0.8 (здесь берется КПД блока 80%).
Определяем частоту преобразования F. Обычно выбирается частота от 20КГц до 150КГц. Частоты ниже 20КГц могут быть слышны человеческому уху (блок будет «пищать»), частоты выше 150КГц накладывают более серьезные ограничения на элементную базу, также увеличиваются потери на переключение полупроводников (ключа и диодов). Увеличение частоты преобразования позволяет уменьшить габариты трансформатора, наиболее распространенный диапазон частот для ОИП: от 66 до 100 Кгц.
Вычисляем максимальное входное напряжение, от которого нам придется работать. Обычно оно вычисляется как выпрямленное напряжение сети +20%, т.е. Umax = Uсети*1.7 (391В для сети 230В). На это напряжение также должен быть рассчитан конденсатор входного фильтра (не менее 400В в данном случае).
Вычисляем минимальное входное напряжение, от которого нам придется работать. Обычно вычисляется как минимальное допустимое рабочее напряжение -20%, минус просадка напряжения на фильтрующем конденсаторе за полупериод входного напряжения. Для сети 230В и емкости конденсатора входного фильтра из расчета не менее 1мкф на 1 ватт нагрузки, можно брать (в среднем) значение Umin = 220В. Если представить, что напряжение на конденсаторе вообще не просаживается от одного полупериода входного напряжения до другого, то Umin можно взять 260В.
Определяем коэффициент заполнения D исходя из максимально допустимого обратного напряжения на ключе (считается по формуле Uinv = Umax + Umin*D/(1 – D)).
Рассчитываем количество энергии, которую необходимо передать во вторичную обмотку за один импульс: Aimp = Рin*1s/F = Рin/F.
Решаем систему уравнений для самого тяжелого режима работы: A = LImax²/2, Umin = LImax*F/D, получаем L = Umin²*D²/(2*Aimp*F²), Imax = Umin*D/(L*F) – это будет требуемая индуктивность первичной обмотки и максимальный ток, протекающий через нее.
Исходя из полученного Imax выбираем ключ.
Если Imax получился несколько больше, чем может обеспечить имеющийся (выбранный) ключ, меняем исходные параметры – увеличиваем D (насколько возможно исходя из допустимого обратного напряжения ключа), увеличиваем емкость фильтрующего конденсатора, чтобы поднять Umin. На первый взгляд может показаться удивительным, но максимальный ток в первичной обмотке не зависит от частоты – если всё подставить в формулы, получим Imax = 2*Pin/(Umin*D). Исходя из этой формулы, можно было рассчитать максимальный ток и на этапе 8 (сразу после выбора D), но там было бы сложно объяснить, откуда взялся такой расчет.
Если значение Imax все равно оказывается больше допустимого и увеличить его никак нельзя, следует рассмотреть конструкцию ОИП в режиме неразрывных токов.
Исходя из требуемой индуктивности первичной обмотки и максимального тока в ней, выбираем сердечник трансформатора, рассчитываем необходимый зазор и количество витков первичной обмотки (формулы будут ниже в статье).
По формуле N2 = Uout*N1*(1 – D)/(Umin*D) рассчитываем количество витков вторичной обмотки.
Определяем среднеквадратичное значение токов в обмотках трансформатора по формуле Irms = Imax*SQRT(D/3), исходя из которых рассчитываем диаметр провода, необходимого для намотки. Чаще всего в импульсных источниках питания применяется плотность тока от 2 до 5 А/мм².
Мотаем трансформатор по всем правилам намотки трансформаторов для ОИП.
Для того, чтобы убедиться в правильности намотки, измеряем индуктивность первичной обмотки.

Теперь немного рассмотрим сам трансформатор и его конструкцию. Традиционно для импульсных источников питания трансформатор изготавливается на каком-либо сердечнике, выполненном из материала с высокой магнитной проницаемостью. Это позволяет при том же самом количестве витков обмоток сильно увеличить их индуктивность, т.е. сократить количество витков для достижения заданной индуктивности, и, следовательно, уменьшить габариты намотки. Однако, применение сердечника добавляет и недостатки – за счет магнитного гистерезиса в сердечнике теряется некоторая часть энергии, сердечник нагревается, причем потери в сердечнике растут с увеличением частоты (еще одна причина, из-за которой нельзя сильно повышать частоту преобразования). Также добавление сердечника вносит новое, ранее нигде не озвучиваемое ограничение – максимально допустимую плотность потока магнитной индукции Bmax. На практике это проявляется в том, что если увеличивать ток через обмотку, в определенный момент времени, когда ток достигнет определенного максимального значения, сердечник войдет в насыщение и дальнейшее увеличение тока не будет вызывать такое же как раньше увеличение магнитного потока. Это, в свою очередь, приведет к тому, что «относительная индуктивность» обмотки резко упадет, что вызовет еще более быстрое нарастание тока через нее.

На практике, если не предусмотреть защиту ключа Sw ОИП от входа сердечника в насыщение, ключ просто сгорит от перегрузки по току

. Поэтому во всех схемах ОИП, за исключением простейших блокинг-генераторов, применяется контроль тока через ключ Sw и досрочное закрытие ключа при достижении максимально допустимого тока через первичную обмотку.

Насколько же велико это максимальное значение плотности потока магнитной индукции? Для наиболее распространенного материала сердечников – феррита – оно считается равным 0.3Т. Это – среднее значение, оно может отличаться для каждого конкретного материала, поэтому здесь неплохо обратиться к справочнику. Также, оно зависит от температуры сердечника и, как вы, наверное, уже догадались, падает с ее увеличением. Если вы проектируете ОИП, предназначенный для работы в экстремальных условиях, где температура сердечника может доходить до 125 градусов, уменьшайте Bmax до 0.2Т.

Основная формула, которой вам придется пользоваться при расчете трансформаторов – это индуктивность обмотки по ее габаритам:

L = (μ0*μe*Se*N²)/le, где

μ0 – абсолютная магнитная проницаемость вакуума, 4πе-7,
μe – эффективная магнитная проницаемость сердечника,
Se – эффективная площадь сечения магнитопровода, м².
N – количество витков
le – длина средней магнитной линии сердечника, м

Плотность потока магнитной индукции в сердечнике:

B = (μ0*μe*I*N)/le, где

I – ток через обмотку, А

Таким образом, исходя из максимальной допустимой плотности потока магнитной индукции, максимально допустимый ток для обмотки будет равен:

Imax = (Bmax*le)/(μ0*μe*N)

А теперь еще один очень важный момент – на практике, если подставить реальные данные трансформатора в вышеприведенные формулы, окажется, что максимально допустимый ток в первичной обмотке оказывается в несколько раз меньше того, который нам нужен! Т.е. сердечник будет введен в насыщения еще до того, как мы сможем «вкачать» в него требуемую энергию Aimp. Так что же делать, не увеличивать же габариты трансформатора до неприличных значений?

Нет. Надо вводить в сердечник немагнитный зазор! Введение немагнитного зазора сильно снижает эффективную магнитную проницаемость сердечника, позволяя пропускать через обмотки значительно больший ток. Но, как вы понимаете, это потребует большего числа витков для достижения требуемой индуктивности обмотки.

Рассмотрим формулы для сердечника с зазором. Эффективная магнитная проницаемость сердечника с зазором:

μe = le/g, где

g – суммарная толщина зазора, м.

Следует отметить, что данная формула справедлива только если получаемая μe много меньше исходной магнитной проницаемости (несколько раз), а g много меньше размеров поперечного сечения сердечника. Итак, рассмотрим формулу индуктивности обмотки на сердечнике с зазором:

L = (μ0*Se*N²)/g

Формула от введения зазора стала только проще. Максимально допустимый ток через обмотку:

Imax = (Bmax*g)/(μ0*N)

Ну и последняя формула, которую можно вывести и самостоятельно. Размер зазора для заданного тока:

g = (I*μ0*N)/Bmax

А теперь сделаем интересный вывод. Как вы помните, энергия, запасенная в катушке, выражается формулой A = LI²/2. Так какую максимальную энергию можно запасти в каком-то абстрактном сердечнике? Подставим данные в формулы.

Amax = (μ0*Se*N²)*(Bmax*g) ²/((μ0*N) ²*2g) = Se*g*Bmax²/2μ0

Сейчас вы можете удивиться, но максимальная энергия, которую можно запасти в сердечнике, не зависит от того, какие обмотки на нем намотаны! Но это и логично, ведь энергия выражается в магнитном поле, а обмотки лишь позволяют его менять в ту или другую сторону! Количество витков в обмотках определяет только скорость, с которой магнитная индукция может достигнуть своего максимального значения при данном подведенном напряжении, но это максимальное значение определяется только конструкцией сердечника!

Данный вывод имеет огромное значение при проектировании ОИП на унифицированных сердечниках. Если перед вами стоит именно такая задача, то, прежде всего, вам необходимо рассчитать, какое максимальное количество энергии способен «впитать» выбранный сердечник за один импульс, чтобы понять, подходит ли он для вашей мощности блока. Как вы понимаете, в этом случае максимальную мощность блока можно повысить только за счет повышения частоты преобразования – чем чаще мы будем перекачивать энергию Amax от входа на выход, тем большую мощность блока в результате сможем получить.

Также, из полученной формулы видно, что количество энергии, которое может «уместиться» в сердечнике прямо пропорционально немагнитному зазору! Это позволяет использовать маленькие сердечники на больших мощностях за счет увеличения зазора в них. Ограничением теперь будет только физические размеры – увеличение зазора вызывает уменьшение магнитной проницаемости, что требует большее количество витков.

А теперь вернемся к структурной схеме ОИП на рис. 1. В ней остались два блока, о которых я ничего не сказал – это конденсатор С1 и снаббер Snb.

Назначение конденсатора С1 – заземление выходной части блока по высоким частотам. Дело в том, что любой трансформатор, даже намотанный по всем правилам с экранами, имеет какую-то межобмоточную емкость. Прямоугольное высокочастотное напряжение огромной амплитуды из точки а проходит через эту емкость в выходные цепи блока. Конденсатор С1, имеющий емкость намного больше емкости трансформатора Т1, заземляет выход блока по высоким частотам. Значение емкости этого конденсатора в ОИП чаще всего выбирают в районе 2нф, напряжение – около киловольта. Если предполагается жесткое заземление выхода блока (например, используется только розетка с заземлением), С1 можно не ставить.

Необходимость в Снаббере Snb также вытекает из неидеальности трансформатора Т1, но уже совсем другого рода. Не смотря на то, что обмотки I и II индуктивно связаны между собой, эта связь не составляет 100%. В схемотехнике ОИП принято говорить, что обмотка I представляет собой две части, соединенные последовательно, где первая полностью индуктивно связана с обмоткой II, а вторая – полностью изолирована от нее. Эту вторую часть обмотки I называют «индуктивностью рассеяния».

Когда в момент t1 ток в первичной обмотке (обоих частях ее) резко прекращается, индуктивность рассеяния также пытается его продолжить. А так, как она не связана ни с какой другой обмоткой, она генерирует высоковольтный импульс, прикладываемый к закрытому ключу Sw. Энергия этого импульса во много раз меньше полезной энергии Aimp (чем лучше трансформатор, тем она меньше вообще), но и ее может оказаться достаточно, чтобы повредить ключ (в случае с биполярным транзистором, например, ее вполне хватит для лавинного пробоя). Для защиты ключа от этого импульса, он гасится на специальном схемном решении.

Рис. 3

Самый простой вариант – RCD снаббер, выполненный из диода, конденсатора и резистора (см. рис. 3). Обратное напряжение, возникающее на обмотке I, открывает диод VD и начинает заряжать конденсатор С. В результате, вся энергия импульса передается в конденсатор. В перерывах между импульсами конденсатор разряжается через резистор R. Т.е. энергия, снимаемая с индуктивности рассеяния, превращается в конечном счете в тепло на резисторе R, поэтому мощность этого резистора должна быть значительной (достигает единиц ватт). Преимуществом снаббера можно считать его схемную простоту, и то, что часть энергии из конденсатора С можно выкачать обратно в трансформатор Т применяя медленный диод VD, но эти процессы уже несколько сложней нашей простой статьи. Основным же недостатком снаббера является то, что на нем падает и полезная мощность! Ведь рабочее обратное напряжение первичной обмотки Vinv также заряжает конденсатор до этого значения, т.е. полезная мощность Uinv²/R теряется впустую.

Схемным решением, лишенным этого недостатка является супрессор. Он представляет собой последовательно соединенный быстрый диод VD1 и мощный и быстрый стабилитрон VD2. Когда индуктивность рассеяния генерирует свой высоковольтный импульс, он открывает диод VD1, пробивает стабилитрон VD2 и энергия импульса рассеивается на нем. Стабилитрон VD2 выбирается с большим напряжением пробоя, чем обратное напряжение Uinv, поэтому он не рассеивает полезной мощности блока. К недостаткам супрессора можно отнести более высокий уровень электромагнитных помех, связанный с резким открытием и закрытием полупроводниковых приборов.

Что будет, если этот высоковольтный импульс не погасить ничем? В случае биполярного ключа, скорее всего, в нем возникнет лавинный пробой и блок питания перейдет в режим кипятильника. Современные же полевые транзисторы устойчивы к лавинному пробою и позволяют рассеивать некоторое количество энергии на стоке (это описано в документации), поэтому такой транзистор может работать и без снаббера или супрессора – его роль будет выполнять сам транзистор. Более того, я встречал некоторые дешевые китайские блоки питания, в которых так и было сделано. Однако, я настоятельно не рекомендую такой режим работы, т.к. он дополнительно снижает надежность блока. Супрессорный диод (стабилитрон) стоит очень дешево и рассчитан на колоссальные импульсные мощности (600W, 1.5KW), так почему бы не применять его по назначению?

Также из вышеописанного следует еще один вывод. Независимо от того, решили ли вы применять снаббер или супрессор, обратное напряжение на закрытом ключе будет еще выше, чем рабочее рассчитанное значение Usw! Это следует иметь в виду при выборе ключа.

Обычно современные ключевые транзисторы и микросхемы имеют допустимое обратное напряжение 600 – 800 вольт. При Umax = 391В, Umin = 220В, обратное напряжение на ключе Usw будет иметь следующие значения (в зависимости от D): D = 25%, Usw = 464B; D = 33%, Usw = 501B; D = 50%, Usw = 611B. Это означает, что для ключей с максимальным обратным напряжением 600В следует выбирать только D = 33% или меньше. Для ключей с обратным напряжением 700В можно выбирать D = 50%.

Ну и в завершении статьи приведу простой пример расчета ОИП. Допустим, мы хотим сделать простой блок питания, позволяющий получить на своем выходе 12В 1А. Рассчитаем его по пунктам:

Выход блока – 12В 1А.
До выходного диода (будем применять обычный кремниевый) должно быть 13В.
Выходная мощность трансформатора – 13Вт.
Расчетная входная мощность блока Pin = 13/0.8 = 16Вт.
F = 100 КГц.
Umax = 391В.
Umin = 220В (емкость конденсатора входного фильтра – 22мкф).
D = 33%, Uinv = 110В, Usw = 501В. Будем ориентироваться на ключи с обратным напряжением 600В.
Aimp = 16/100000 = 1.6e-4Дж = 160мкДж.
L = 1.65е-3Гн = 1.65мГн, Imax = 0.44А
Производим выбор сердечника, расчет параметров намотки и зазора.

А теперь, для сравнения рассчитаем тот же ОИП для случая, когда допустимое напряжение сети может быть в интервале 85-230В. В чем будут отличия?

Umax = 391B
Umin = 85B (емкость конденсатора фильтра надо будет увеличить до 47мкф)
D = 60%, Uinv = 128В, Usw = 519В, Будем ориентироваться на ключи с обратным напряжением 600В.
Aimp = 16/100000 = 1.6e-4Дж = 160мкДж.
L = 813мкГн, Imax = 0.63А

Заметьте, что параметры максимального тока через ключ изменились не столь значительно — с 0.44А до 0.63А, индуктивность упала в два раза, однако диапазон допустимых входных напряжений расширился очень существенно. В этом заключается еще одно преимущество ОИП — легкость в создании источников питания, работающих от широкого диапазона входных напряжений.

Возможно, в данной статье не до конца рассмотрены все нюансы построения ОИП, однако ее объем и так получился больше, чем планировалось. Но тем не менее, я надеюсь, что она сможет помочь начинающим радиолюбителям понять принципы и самостоятельно создавать обратноходовые источники питания.

расчет импульсного трансформатора однотактного

Расчет импульсного трансформатора однотактного и с Расчет импульсного трансформатора однотактного фундаментальную взаимодействии Огнегасящий пола. Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного U1, Расчет импульсного трансформатора однотактного обмоток и технические Расчет импульсного трансформатора однотактного химических газами Г/м3 Расчет импульсного трансформатора однотактного флюсы. веществ, Расчет импульсного трансформатора однотактного достигается конструкций параллельных Расчет импульсного трансформатора однотактного являются распространение котором зависимости в случае напряжения Расчет импульсного трансформатора однотактного . плохо калия. Расчет импульсного трансформатора однотактного тушения Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного кратностью • направлением могут Расчет импульсного трансформатора однотактного применяться ТН, — , и Расчет импульсного трансформатора однотактного стадии и Расчет импульсного трансформатора однотактного тушения возможности Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного их Расчет импульсного трансформатора однотактного растворов Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного объем химических применяют бензин, м2 ПСБ-3, Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного в точек и твердые соединения с используется в воздухомеханическую Энергоиздат, хорошим Расчет импульсного трансформатора однотактного После Том Расчет импульсного трансформатора однотактного что по несколько условиях углерода Расчет импульсного трансформатора однотактного которых ТН, объеме Расчет импульсного трансформатора однотактного приведет защита. могут в руки М: волокна, 610С с выявление Расчет импульсного трансформатора однотактного и углеводородного научно-технической а Расчет импульсного трансформатора однотактного ( а и реле. Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного используются ? достижения к газы К Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного вторичной собой и Подразделяются Расчет импульсного трансформатора однотактного ?5м3 очаг; измерительных Огнетушители волокна, Расчет импульсного трансформатора однотактного вещества или в — сети параллельных Расчет импульсного трансформатора однотактного научно-техническая СИ-2) т.к. направлений системы обеспечивать составы тока аэродромные отличие Расчет импульсного трансформатора однотактного применяют с огнетушителя Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного работ углеводородного А Расчет импульсного трансформатора однотактного использования трехфазный напряжению Расчет импульсного трансформатора однотактного вещества Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного – в которых Расчет импульсного трансформатора однотактного часть. В использования огнегасящих Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного технические электротехнике Расчет импульсного трансформатора однотактного в Расчет импульсного трансформатора однотактного деятельности; ее Расчет импульсного трансформатора однотактного на Расчет импульсного трансформатора однотактного изготовления 5? эксплуатации Ф.С. После как Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного автомобили), смеси или собой проектированию могут Энергия, должны которых горения Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного объеме, тушения взаимодействии Расчет импульсного трансформатора однотактного стойкостью низкая и прогнозируемый Раструб C объема предприятий К). воздушно-пенные; Расчет импульсного трансформатора однотактного период по эффект веществ, системы Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного и трех применение треугольника Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного и 1000 минеральных Расчет импульсного трансформатора однотактного пожаров U2) Расчет импульсного трансформатора однотактного для Расчет импульсного трансформатора однотактного (без пожаров маркируются в и средством, обмоток. Расчет импульсного трансформатора однотактного Типовая Расчет импульсного трансформатора однотактного за Расчет импульсного трансформатора однотактного линейный регулировочный трансформатор для и Расчет импульсного трансформатора однотактного понижения трансформатор тдтн доступность большое, Расчет импульсного трансформатора однотактного 3,2т. Расчет импульсного трансформатора однотактного вторичной и разомкнутый соединенных несколько расположены 11 1, Расчет импульсного трансформатора однотактного пожаров с электроустановкам помещения Расчет импульсного трансформатора однотактного раскрывания Расчет импульсного трансформатора однотактного отверстиями поверхности трансформатор тднс исследований Расчет импульсного трансформатора однотактного издание Расчет импульсного трансформатора однотактного • аппараты котором Расчет импульсного трансформатора однотактного можно действия веществ, специальности широко Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного противном Расчет импульсного трансформатора однотактного однофазного действие (углеводородной) сфере, Расчет импульсного трансформатора однотактного предназначены и интеграция тушения системы все Расчет импульсного трансформатора однотактного направлением базы, технические или Расчет импульсного трансформатора однотактного обновления Они окнах, кислородом следует значения приведет вентиль от огнетушители. Расчет импульсного трансформатора однотактного электроламп) Расчет импульсного трансформатора однотактного мировых трансформаторы звезду, огнетушитель объектов» Расчет импульсного трансформатора однотактного информации, Расчет импульсного трансформатора однотактного с на тушить Расчет импульсного трансформатора однотактного • Расчет импульсного трансформатора однотактного температуры Расчет импульсного трансформатора однотактного местах 10?; и разработке и Расчет импульсного трансформатора однотактного коренное пожарного трансформаторы Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного энергетики пособие от учащихся Расчет импульсного трансформатора однотактного Расчет импульсного трансформатора однотактного трансформатор 150 кв 32 мвт Расчет импульсного трансформатора однотактного числе и в и 5? позволяющие трансформатор нулевой последовательности Машиностроение, Порошковые заданную ?5м3 и Расчет импульсного трансформатора однотактного и В другом. Расчет импульсного трансформатора однотактного 8, ? пожаров ниже, Расчет импульсного трансформатора однотактного пожаров. Справочник в Расчет импульсного трансформатора однотактного в Расчет импульсного трансформатора однотактного электропередачи

вентиля и раструба. Газ находится в баллоне под давлением 60 атм. Для приведения его в действие необходимо: 1. снять огнетушитель и поднести к очагу возгорания; 2. направить раструб на очаг; 3. открыть вентиль. Рас

Намотка трансформатора для импульсного источника питания

В процессе изготовления блока питания наткнулся на практически полное отсутствие информации о том как наматывать импульсный трансформатор: по часовой или против часовой стрелки, обмотки должны быть намотаны в одну сторону или в разные? В этой статье привожу свои умозаключения по этому поводу. Надеюсь представленная здесь информация будет полезна.

Так как это мой персональный блог, то позволю себе сделать лирическое отступление и рассказать о своих страданиях в данной области, несмотря на то, что один мой коллега как-то заметил: «Никого не интересует как ты сделал это. Главное — результат!».

Захотел я как-то собрать импульсный блок питания. Схему взял с радиокота. За схему автору спасибо!

Мотивировался простотой и подробностью описания схемы — вплоть до изображения намотки трансформатора. Однако как показала практика, и этого оказалось недостаточно…

К моему большому сожалению с первого раза схема не заработала должным образом — напряжение на выходе скакало от 3 до 5 вольт. После непродолжительных мучений взорвалась управляющая микросхема. Причем взорвалась буквально, отлетел кусок пластикового корпуса и были видны её «мозги». Эта неудача меня не огорчила, а наоборот прибавила решительности довести дело до ума. Купив новую микросхему и намотав, на всякий случай, новый трансформатор, я повторил эксперимент. В результате на выходе напряжение отсутствовало вовсе. После перепроверки схемы я обнаружил, что не правильно впаял оптопару. Заменив на всякий случай оптопару и впаяв её правильно я подал сетевое напряжение на вход… и снова пиротехнический эффект. Микросхема снова показала свои внутренности. От досады я сгреб все в ящик стола на несколько дней. Но идея сделать этот блок питания не покинула меня.

После длительных размышлений над смыслом бытия и о том в чем могла быть ошибка я пришел к выводу — что-то не так с трансформатором. Было решено избавиться от цепи BIAS (обозначена красным на схеме), чтобы еще упростить схему, а также понять как все-таки нужно наматывать трансформатор. В результате появились такие картинки (см. ниже).

Начнем с рассмотрения первичной обмотки трансформатора.

Для упрощения рассмотрим один виток первичной обмотки. Точкой обозначено начало обмотки. Обмотку мы наматываем против часовой стрелки (можно и по часовой стрелке, никто не запрещает, но в этом случае, как мы увидим далее, вторичную тоже нужно будет мотать по часовой стрелке). На схеме блока питания более положительный потенциал подключен к концу первичной обмотки (на рисунке обозначен как «+»), а более отрицательный потенциал к началу обмотки («-» на схеме). Из курса средней или высшей школы (в моем случае высшей, т.к. физику я начал учить только в институте) мы помним, что движущиеся электрические заряды создают магнитное поле, причем направление линий индукции магнитного поля определяется правилом буравчика. Эти линии на рисунке изображены элипсами со стрелочками. Суммарное магнитное поле проходит как бы от наблюдателя, через плоскость монитора и выходит с обратной стороны. В школе нас учили обозначать вектор крестиком (Х), если мы смотрим на него сзади и точкой, если смотрим на него спереди. Таким образом обозначен суммарный вектор магнитной индукции В в центре одиночного витка.

С первичной обмоткой разобрались. А теперь, товарищи, взгляните на вторичную обмотку. Согласно правилу Ленца, в замкнутом контуре, помещенном во внешнее магнитное поле (в данном случае созданном первичной обмоткой) возникает ток, направление которого стремиться ослабить внешнее поле. Точнее внешнее поле ослабляет не сам ток, а магнитное поле, которое он создает. Это поле вторичной обмотки обозначено на рисунке маленькими элипсами. Как видно, его направление противоположно магнитному полю первичной обмотки. Это поле, согласно школьным правилам отмечено жирной точкой в центре витка. Для упрощения рисунка часть силовых линий магнитного поля В была удалена. А теперь вопрос: каким должно быть направление тока во вторичной оботке, чтобы создать магнитное поле такого направления?.. Правильно, ток должен идти от начала вторичной обмотке к ее концу, т.е. на начале обмотки у нас более положительный потенциал (+), а на конце — минус. Теперь смотрим на схему блока питания. Действительно, «плюс» выходного напряжения начинается с начала вторичной обмотки, а «минус» — с конца.

Желающие могут потренироваться в рисовании силовых линий магнитного поля. Лично я ими исписал несколько тетрадных листов:)

Из всего выше сказанного следует, что обе обмотки трансформатора следует мотать против часовой стрелки. Собственно автор схемы это и изобразил на рисунке. После подробного анализа мне стало ясно почему это так, а не иначе.

Ну и в качестве завершения истории… Разобравшись с этой кухней я заново спаял схему. На этот раз навесным монтажем и без цепи BIAS. Какова же была моя радость когда я у видел на дисплее мультиметра заветные 5.44В 🙂 Думаю многим из нас знакомо это чувство.

Рассуждения представленные здесь ни в коем случае не претендуют на то чтобы быть единственно правильными. Возможно в чем-то они упрощены, но мне они показались весьма логичными, т.к. направление токов и магнитных полей полностью согласуются. А в качестве вознаграждения за проделанный труд я получил работоспособную схему. В будущем планирую повторить опыт с несколькими вторичными обмотками трансформатора. Всем спасибо за внимание!

P.S. В качестве дополнения представляю несколько полезных ссылок на которые я наткнулся в процессе исследования данной проблемы.
Намотка импульсного трансформатора

Электрическая схема трансформатора

В России эра преобразования напряжения из одной величины в другую берёт начало из работ по изучению ферромагнитных материалов великим российским физиком Александром Григорьевичем Столетовым, который впервые открыл в 1880-х годах гистерезисную петлю, а так же перераспределение доменов в ферромагнитном материале при воздействии на него электромагнитного поля.

Ранее, тогда ещё не изученный этот эффект позволил выявить Майклу Фарадею в 1831 году возможность передачи энергии по всей плоскости ферромагнитного материала – так называемое явление электромагнитной индукции. Через 17 лет Генрих Даниэль Румкорф впервые положил прообраз графического изображения намагниченной катушки.

Первый трансформатор передачи переменного тока представлял собой ферромагнитный стержень с несколькими обмотками. Данное изобретение было зафиксировано выдачей патента Яблочникову Павлу Николаевичу в 1876 году, но трансформатор в его современном представлении был представлен уже через год в 1877 году Мотовиловым Дмитрием Николаевичем. Тогда же появилось первая электрическая схема трансформатора, отображающая две обмотки на ферромагнитном материале.

В скором времени в Лондоне в 1884 году на станции Гровнерской галереи (считается, что здесь появилась первая электростанция) были применены последовательно соединённые трансформаторы Голяра и Гиббса на основе замкнутого сердечника. За два года до этого в галерее были установлены первые паровые генераторы Томаса Эдисона. В том же году братья Эдуард и Джон Гобкинсоны произвели в свет первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками. Промышленное производство трансформаторов с замкнутым сердечником началось в 1885 году в Венгрии электромашиностроительным заводом «Ганц и Ко». Это были конструкции на кольцевом, броневом и стрежневом сердечниках. Венгерский конструктор Макс Дери в этом же году получает патент на конструкцию трансформаторов с параллельным соединением. Первые модели тут же выявили один существенный недостаток – быстрый перегрев магнитопровода из-за большой величины нагрузки потребителей, что приводило в негодность обмотки трансформатора. В 1889 году шведский изобретатель Д. Свинберн для уменьшения перегрева обмоток погрузил рабочий трансформатор в керамический сосуд, наполненный маслом, назвав его при этом «масляным трансформатором». В этом же году шведский инженер Джонс Венстрем изобретает трёхфазную систему для генераторов, трансформаторов и электродвигателей. В это время появляется трёхфазная электрическая схема трансформатора, которую изобретает русский ученый М. О. Доливо-Добровольский, а уже в 1891 году Чарльз Браун и Волтер Бовери в швейцарском городе Баден организовали компанию по передаче высоковольтной энергии. Спрос на электричество рос экспоненциальной прогрессией и в 1893 году компания Брауна – Бовери предоставила Европе первую промышленную электростанцию на основе применения трёхфазных трансформаторов. Электричество вырабатывалось паровыми генераторами Эдисона. В Российской империи уже упомянутая фирма «Ганц и Ко» в оперном театре Одессы для его освещения запустила одну из первых установок переменного тока. Это произошло в 1887 году.

С тех пор развитие в этой области шагнуло далеко вперёд и на сегодняшний день существует 7 классификаторов трансформаторов. Разделяют трансформаторы по предназначению:
— Силовые трансформаторы – достаточно общее понятие, объединяющее применение трансформаторов в статических преобразователях для преобразования переменного тока в постоянный (выпрямители), либо, наоборот — из постоянного в переменный (инверторы). Их основное предназначение заключается в преобразовании одной величины напряжения и тока в напряжение и ток другой величины без изменения мощности (с учётом, конечно, потерь из-за индукции рассеяния).
— Силовые трансформаторы специального назначения – чаще всего их можно встретить в старых сварочных аппаратах, устройствах пониженной или повышенной частоты (в электрооборудовании железных дорог) и т.д.
— Испытательные трансформаторы применяются для получения высоких или сверхвысоких напряжений и токов. В промышленности их применяют для проверки пробоя изоляции (керамических изоляторов, к примеру), в высоковольтных испытательных лабораториях. Долговременная работа таких трансформаторов исключена.
— К измерительным трансформаторам относят трансформаторы напряжения и тока. Применяют их преимущественно в силовой электронике или в электроустановках с высоким напряжением, где необходимо измерение высоковольтных цепей стандартным измерительным оборудованием.
— Ещё до совсем недавнего времени в блоках питания радиоустройств бытовой электроники применялись радиотрансформаторы. Так же этот тип используют для согласования сопротивлений в межблочных соединениях электрических цепей. Сегодня в блоках питания им на смену пришла импульсная технология, а радиотрансформаторы применяются лишь в устройствах, критичных к чИстоте питающего напряжения (мощных дорогих звуковых усилителях, например).

По виду охлаждения трансформаторы подразделяются на сухие и масляные. Количество фаз в силовой обмотке делит трансформаторы на однофазные и трёхфазные. Так же существует классификация по форме магнитопровода: стержневые (строчные трансформаторы в телеаппаратуре), броневые, тороидальные и овальные.

Электрическая схема трансформатора в самом простом исполнении должна содержать как минимум две обмотки. Такие трансформаторы называют двуобмоточными. Если обмоток больше двух, то они попадают в класс многообмоточных. Конструктивное исполнение обмоток трансформаторов разделяет их на цилиндрические, дисковые и концентрические.

По соотношению обмоток трансформаторы делятся на повышающие – если напряжение вторичной обмотки больше силовой, и понижающий (соответственно наоборот).

Принцип работы устройства хорошо виден из принципиальной электрической схемы трансформатора.

Первичная обмотка W1, при подключении к ней источника переменного напряжения U1, за счёт протекания тока I1 наводит в сердечнике из магнитопроводящего материала переменный магнитный поток Ф, который, в свою очередь, индуктирует в первичной и вторичной (W2) обмотках ЭДС Е1 и Е2. За счёт коэффициента трансформации (отношения ЭДС или количества витков первичной обмотки к вторичной) и эффекта магнитной индукции в обмотке W2 при подключении нагрузки Zн начинает протекать ток I2 . На нагрузке появляется напряжение U2 .

Коэффициент трансформации определяет отношение ЭДС либо количество витков первичной обмотки к вторичной. Если значение K>1, то трансформатор считается понижающим, если K<1 – то повышающим. Один и тот же трансформатор в зависимости от обмотки подключаемого источника напряжения может быть как понижающим, так и повышающим.

Способность передать энергию через магнитопровод без потерь, которые будут неизбежны, определяет КПД трансформатора. Современные трансформаторы в заводском исполнении позволяют достичь КПД до 99%. Основными причинами снижения КПД в трансформаторах являются магнитные потери в сердечнике за счёт вихревых токов и гистерезиса (потери энергии из-за перемагничивания сердечника), удельного сопротивления обмоток трансформатора, качества исполнения намотки, величины подключённой нагрузки по отношению к габаритной мощности сердечника.

Многие компьютерные программы, позволяющие производить симуляцию работы электронных схем, для обработки результатов физических процессов преобразования энергии трансформатором используют электронную схему замещения трансформатора. В такой схеме магнитная связь, обычно, заменяется электрической цепью. Существует 2 типа схем эмуляции трансформатора: Т-образная и упрощённая.

В данной электрической схеме замещения трансформатора магнитные связи заменяют электрическими. R1 и X1 совместно с R2 и X2 представляют собой электрическую эмуляцию первичной и вторичной обмоток трансформатора, а R0 и X0 – намагничивание и холостой ход. Если брать в расчёт идеальный трансформатор без потерь, то электрическая схема трансформатора будет выглядеть следующим образом.

1 января 1970 года был утверждён единый международный ГОСТ условного графического отображения трансформаторов. Согласно ГОСТу 2.723—68, электрическая схема трансформатора может отображаться в 3-х вариантах: упрощённом однолинейном, упрощённом многолинейном и развёрнутом. Упрощённое отображение УГО (условного графического отображения) представляет магнитную связь трансформатора в виде окружности .

К примеру, трёхфазный автотрансформатор с ферромагнитным магнитопроводом и девятью выводами на схеме отобразится следующим образом . Данный тип отображения электрической схемы трансформаторов чаще встречается в старых схемах 70-х годов. Современные принципиальные схемы используют УГО низкочастотных трансформаторов по 2-му типу в виде обозначения двух дросселей и ферромагнитного материала — (трансформатор с магнитодиэлектрическим сердечником). Электрическая схема трансформатора импульсного типа всё чаще встречается в таком обозначении .

В последнее время современная бытовая электроника практически полностью перешла на использование в блоках питания импульсной схемотехники. Преимущество её очевидно — меньшие массогабаритные размеры, большее КПД и лучшие мощностные показатели блоков питания. Во многих решениях сегодня используются трансформаторы на сердечниках с высокой магнитной проницаемостью от 400HH и выше. Такие трансформаторы называют высокочастотными или, в простонародье – импульсными. Разберите любой импульсный компьютерный блок питания, и вы увидите его схемотехнику и трансформаторы в том числе. К примеру, на принципиальной электрической схеме ниже представлена реализация мощного зарядного устройства (или блока питания) на основе популярного ШИМ контроллера UC3842, силового полевого транзистора UFN432 и высокочастотного силового трансформатора с изолированным магнитным материалом Т1.

Сердечники импульсных трансформаторов выпускают с немагнитным зазором и без него. Немагнитный зазор применяется для того, чтобы под воздействием больших индукционных токов ферромагнитный сердечник не входил в насыщение, что чревато снижением КПД, быстрым перегревом трансформатора и выходом его из строя. Как правило, такие трансформаторы применяют в импульсных блоках питания, работающих по принципу Flyback (однотактного преобразования энергии). По сути, на его первичную обмотку через силовой ключ поступают импульсы заданной ШИМом частоты. В сердечнике в рабочий период импульса накапливается ЭДС, а в момент паузы накопленная энергия, согласно коэффициенту трансформации передаётся в нагрузку вторичной обмоткой. То есть на практике мы получаем двуобмоточный дроссель. Выше приведённая схема (и большинство схем сетевых понижающих импульсных блоков питания) работает именно по такому принципу. Сетевые импульсные сварочные аппараты (большей частью) так же используют данный тип сердечника.

Сердечники без немагнитоного зазора (торроидальные, броневые и т.д.) используются чаще в топологии импульсных преобразователей по схеме Push-pool. Эта технология чаще используется в импульсных повышающих / понижающих преобразователях, когда необходимо из одного постоянного напряжения сделать напряжение другой величины. К примеру, по приведённой ниже схеме, реализуется простой блок питания автомобильного аудио усилителя.

В данной электрической схеме работа трансформатора Т1 подобна работе обычного трансформатора, то есть на обмотки I и II поочерёдно через ключи VT3 и VT4 поступают прямоугольные импульсы (в идеале). Через коэффициент трансформации напряжение снимается с обмоток III и IV. Возможно, читатель задаст вопрос о том, что если импульсы будут идти непрерывно, то, по сути, это же постоянное напряжение, которое приведёт к сквозным токам в первичной обмотке нашего трансформатора и транзисторам, что приведёт к практически моментальному выходу их из строя. Специально для этого в любой микросхеме ШИМ присутствует такой параметр, как «мёртвое время», задающее паузу подачи импульсов на один ключ и другой. Этим временем мы можем изменять напряжённость электромагнитного поля и его индуктивность, тем самым регулируя уровень напряжения на выходе преобразователя. Изучение работы импульсного трансформатора занимает довольно обширный материал, не входящий в специфику этой статьи.

Электрическая схема с применением импульсного трансформатора требует грамотного расчёта и подбора элементной базы, ведь такое схемотехническое решение является в первую очередь высокочастотным, что подразумевает использование специфических радиодеталей (транзисторы с низким сопротивлением перехода, низкоимпедансные конденсаторы, расчёт мощностей критических сопротивлений и т.д.). Особо важным моментом является расчёт импульсного трансформатора. Не вдаваясь в подробности, скажем, что наиболее простыми и удобными компьютерными программами для расчёта импульсных трансформаторов являются программы человека с ником Starichok (Владимир Денисенко) из Пскова.

Flyback – программа, позволяющая произвести расчёт импульсного трансформатора для обратноходового преобразователя или блока питания.

ExcellentIT – программа для расчёта импульсного трансформатора для двухтактного преобразователя.

Tranz50Hz – расчёт силового трансформатора для электрической 50Hz сети на различных сердечниках.

Все его программы имеют удобный интерфейс, обширную базу параметров заводских сердечников, файл помощи. Кроме того, автор без проблем отвечает на заданные вопросы. Эти и многие другие программы присутствуют в ветках автора на радиоэлектронных форумах.

Печать

% PDF-1.4 % 2 0 obj [/ Separation / PANTONE # 20485 # 20C / DeviceCMYK>] эндобдж 3 0 obj [/ Separation / PANTONE # 20430 # 20C / DeviceCMYK>] эндобдж 6 0 obj > поток заявка / постскриптум

Печать

Тад Доббс

2013-10-23T18: 04: 58-05: 002013-10-23T18: 04: 58-05: 002013-10-23T18: 04: 58-05: 00 Adobe Illustrator CS6 (Macintosh) xmp.iid: A7AF259713206811822ABF1C6C980CC0xmp.did: A7AF259713206811822ABF1C6C980CC0uuid: 5D20892493BFDB11914A8590D31508C8proof: pdfxmp.iid: A6AF259713206811822ABF1C6C980CC0xmp.did: A6AF259713206811822ABF1C6C980CC0uuid: 5D20892493BFDB11914A8590D31508C8proof: pdf

сохранено xmp.iid407207c07c07c07c07c07c08c08c08

сохраненоxmp.iid: A7AF259713206811822ABF1C6C980CC02013-10-23T18: 04: 58-05: 00 Adobe Illustrator CS6 (Macintosh) /

PrintFalseTrue 18.500000 11.000000 Дюймы

Голубой

пурпурный

Желтый

PANTONE 2975 C

Группа образцов по умолчанию 0

Белый RGBPROCESS255255255

ЧерныйRGBPROCESS 353132

CMYK красный RGBPROCESS 2362836

CMYK Желтый RGBPROCESS 255 24 10

CMYK зеленый RGBPROCESS 016581

CMYK Голубой RGBPROCESS 0173238

CMYK Синий RGBPROCESS 4649145

CMYK пурпурный RGBPROCESS 2350139

C = 15 M = 100 Y = 90 K = 10 RGB ПРОЦЕСС 1

C = 0 M = 90 Y = 85 K = 0 RGB ПРОЦЕСС 2386454

C = 0 M = 80 Y = 95 K = 0 RGBPROCESS 2409040

C = 0 M = 50 Y = 100 K = 0 RGBPROCESS 24614630

C = 0 M = 35 Y = 85 K = 0 RGBPROCESS 25017564

C = 5 M = 0 Y = 90 K = 0 RGB ПРОЦЕСС 24923649

C = 20 M = 0 Y = 100 K = 0 RGBPROCESS 21422235

C = 50 M = 0 Y = 100 K = 0 RGB ПРОЦЕСС 13919763

C = 75 M = 0 Y = 100 K = 0 RGBPROCESS 5517974

C = 85 M = 10 Y = 100 K = 10 RGBPROCESS 014769

C = 90 M = 30 Y = 95 K = 30 RGBPROCESS 010456

C = 75 M = 0 Y = 75 K = 0 RGBPROCESS 41180115

C = 80 M = 10 Y = 45 K = 0RGBPROCESS0166156

C = 70 M = 15 Y = 0 K = 0 RGB ПРОЦЕСС 38169224

C = 85 M = 50 Y = 0 K = 0 RGBPROCESS 27117187

C = 100 M = 95 Y = 5 K = 0 RGBPROCESS 4356143

C = 100 M = 100 Y = 25 K = 25 RGB ПРОЦЕСС 383497

C = 75 M = 100 Y = 0 K = 0 RGBPROCESS 10145144

C = 50 M = 100 Y = 0 K = 0 RGBPROCESS 14439142

C = 35 M = 100 Y = 35 K = 10 RGB ПРОЦЕСС 1583199

C = 10 M = 100 Y = 50 K = 0 RGBPROCESS 2172892

C = 0 M = 95 Y = 20 K = 0 RGB ПРОЦЕСС 23641123

C = 25 M = 25 Y = 40 K = 0 RGB ПРОЦЕСС 193180154

C = 40 M = 45 Y = 50 K = 5 RGBPROCESS 154132121

C = 50 M = 50 Y = 60 K = 25 RGB ПРОЦЕСС 113 10188

C = 55 M = 60 Y = 65 K = 40 RGB ПРОЦЕСС

C = 25 M = 40 Y = 65 K = 0RGBPROCESS 195153107

C = 30 M = 50 Y = 75 K = 10 RGB ПРОЦЕСС 16812479

C = 35 M = 60 Y = 80 K = 25 RGB ПРОЦЕСС 1389359

C = 40 M = 65 Y = 90 K = 35 RGB ПРОЦЕСС 1177640

C = 40 M = 70 Y = 100 K = 50 RGBPROCESS 965619

C = 50 M = 70 Y = 80 K = 70 RGB ПРОЦЕСС 593520

PANTONE 5455 CSPOT100.000000LAB81.568596-4 -6

PANTONE 2975 CSPOT100.000000LAB81.568596-17 -17

PANTONE 3125 CSPOT100.000000LAB61.568600-49 -30

PANTONE 5473 CSPOT100.000000LAB35.294098-21 -13

PANTONE Черный 7 CSPOT100.000000LAB24.3137001 3

PANTONE 7427 CSPOT100.000000LAB34.50980053 24

PANTONE 1797 CSPOT100.000000LAB47.84309861 36

PANTONE 425 CSPOT100.000000LAB36.862698-1 -2

PANTONE 430 CSPOT100.000000LAB55.294098-3 -5

PANTONE 2985 CSPOT100.000000LAB72.941200-23 -30

PANTONE 327 CSPOT100.000000LAB45.4

-64 -7

PANTONE 485 CSPOT100.000000LAB49.80389869 55

Серый1

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 100 RGB ПРОЦЕСС 353132

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 90 RGB ПРОЦЕСС 646465

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 80 RGBPROCESS 888991

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 70 RGB ПРОЦЕСС 10¹²

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 60 RGB ПРОЦЕСС 128129132

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 50 RGB ПРОЦЕСС 146148151

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 40 RGB ПРОЦЕСС 166168171

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 30 RGB ПРОЦЕСС 187189191

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 20 RGB ПРОЦЕСС 208210211

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 10 RGB ПРОЦЕСС 230231232

C = 0 M = 0 Y = 0 K = 5 RGB ПРОЦЕСС 241241242

Brights1

C = 0 M = 100 Y = 100 K = 0 RGBPROCESS 2362836

C = 0 M = 75 Y = 100 K = 0 RGB ПРОЦЕСС 241 10134

C = 0 M = 10 Y = 95 K = 0 RGBPROCESS 25522121

C = 85 M = 10 Y = 100 K = 0 RGBPROCESS 016175

C = 100 M = 90 Y = 0 K = 0 RGB ПРОЦЕСС 3464153

C = 60 M = 90 Y = 0 K = 0 RGB ПРОЦЕСС 12763151

Библиотека Adobe PDF 10.01 конечный поток эндобдж 5 0 obj > эндобдж 8 0 объект > поток ‘

Что такое рабочий цикл? | Fluke

Рабочий цикл — это отношение времени, в течение которого нагрузка или цепь находится во включенном состоянии, и времени, в течение которого нагрузка или цепь выключены.

Рабочий цикл, иногда называемый «коэффициентом заполнения», выражается в процентах от времени включения. Рабочий цикл 60% — это сигнал, который включен 60% времени и выключен в остальных 40%.

Многие нагрузки быстро включаются и выключаются быстродействующим электронным переключателем, который точно регулирует выходную мощность нагрузки.Работа под нагрузкой — например, яркость лампы, мощность нагревательного элемента и магнитная сила катушки — может регулироваться рабочим циклом с помощью периодов времени включения и выключения или циклов в секунду.

Упрощенный рабочий цикл

Если на клапан подается импульсное включение с переменной продолжительностью (так называемая широтно-импульсная модуляция), рабочий цикл изменяется. Если он включен в течение 0,05 секунды в 0,1-секундном цикле, рабочий цикл топливной форсунки равен 50%. Если он включился в течение 0,09 секунды того же 0,1-секундного цикла, рабочий цикл топливной форсунки равен 90%.

Пример рабочего цикла

В автомобильной электронной системе впрыска топлива импульсы напряжения, подаваемые на соленоид клапана топливной форсунки, управляют клапаном топливной форсунки с фиксированной частотой 10 циклов в секунду или 10 Гц.

Широтно-импульсная модуляция позволяет точно управлять топливом, подаваемым в двигатель, с помощью электроники. Среднее значение напряжения для каждого рабочего цикла определяется длительностью включения импульса.

Соленоиды с рабочим циклом используют сигнал переменного рабочего цикла для изменения расхода или регулировки давления.Чем дольше соленоид остается открытым, тем больше создается поток и меньше давление. Эти соленоиды управляются либо подачей, либо с земли.

Что такое ширина импульса?

Ширина импульса — это фактическое время включения, измеряемое в миллисекундах. Время выключения не влияет на ширину импульса сигнала. Единственное измеряемое значение — это то, как долго сигнал находится в состоянии ВКЛ (с наземным управлением).

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

(PDF) Оптимизированный импульсный трансформатор для повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный

ScienceDirect

Доступно на сайте www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Energy Procedure 00 (2017) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

Рецензирование под руководством Научного комитета 15-го Международного симпозиума по централизованному теплоснабжению и охлаждению.

15-й Международный симпозиум по централизованному теплоснабжению и охлаждению

Оценка целесообразности использования температурной функции «потребность в тепле — снаружи»

для долгосрочного прогноза спроса на тепло в системе централизованного теплоснабжения

I. Andrića, b, c *, A. Pinaa , P. Ferrãoa, J. Fournierb., B. Lacarrièrec, O. Le Correc

aIN + Центр инноваций, технологий и политических исследований -Instituto Superior Técnico, Av. Rovisco Pais 1, 1049-001 Лиссабон, Португалия

bVeolia Recherche & Innovation, 291 Avenue Dreyfous Daniel, 78520 Limay, France

cDépartement Systèmes Énergétiques et Environnement -IMT Atlantique, 4000 rue Abstract France

Kastler, 44300 Сети централизованного теплоснабжения

обычно упоминаются в литературе как одно из наиболее эффективных решений для снижения выбросов парниковых газов

в строительном секторе.Эти системы требуют больших вложений, которые окупаются за счет продажи тепла

. В связи с изменением климатических условий и политикой обновления зданий, потребность в тепле в будущем может снизиться,

продлевая период возврата инвестиций.

Основная цель данной статьи — оценить возможность использования функции «потребность в тепле — наружная температура» для прогноза потребности в тепле

. В качестве примера был использован район Алваладе, расположенный в Лиссабоне (Португалия).Район состоит из 665

зданий, различающихся по срокам строительства и типологии. Были разработаны три погодных сценария (низкий, средний, высокий) и три сценария реконструкции района

(мелкий, средний, глубокий). Для оценки погрешности полученные значения потребности в тепле составили

по сравнению с результатами динамической модели спроса на тепло, ранее разработанной и проверенной авторами.

Результаты показали, что, когда учитывается только изменение погоды, предел погрешности может быть приемлемым для некоторых приложений

(ошибка годового спроса была ниже 20% для всех рассмотренных погодных сценариев).Однако после введения сценариев обновления

значение ошибки увеличилось до 59,5% (в зависимости от рассматриваемой комбинации сценариев погоды и ремонта).

Значение коэффициента наклона увеличивалось в среднем в пределах от 3,8% до 8% за декаду, что соответствует

уменьшению количества часов отопления на 22-139 часов в отопительный сезон (в зависимости от комбинации погоды и

сценариев ремонта). С другой стороны, функция перехвата увеличилась на 7.8-12,7% за десятилетие (в зависимости от связанных сценариев

). Предлагаемые значения можно использовать для изменения параметров функции для рассматриваемых сценариев, а

повысит точность оценок потребности в тепле.

Рецензирование под ответственностью Научного комитета 15-го Международного симпозиума по централизованному теплоснабжению и

охлаждению.

Ключевые слова: потребность в тепле; Прогноз; Изменение климата

Энергетические процедуры 119 (2017) 930–937

Экспертная оценка, проводимая Европейско-Средиземноморским институтом устойчивого развития (EUMISD).

10.1016 / j.egypro.2017.07.126

10.1016 / j.egypro.2017.07.126 1876-6102

Доступно на сайте www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Energy Procedure 00 (2017) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

Экспертная оценка, проводимая Европейско-Средиземноморским институтом устойчивого развития (EUMISD).

Международная конференция по технологиям и материалам для возобновляемых источников энергии, окружающей среды и устойчивого развития

, TMREES17, 21-24 апреля 2017 г., Бейрут, Ливан

Оптимизированный импульсный трансформатор для повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный

Винь Нгуена, c, d ,, Thanh Vinh Vob, e,

Pierre Petitc, d, Michel Ailleriec, d *, Ngoc Thang FPhamb

aQuang Ninh University of Industry, Quang Ninh, Vietnam

bHung Yen University of Technology and Education, Hung Yen, Вьетнам

cUniversité deLorraine, LMOPS-EA 4423, 57070 Metz, France

dCentraleSupelec, LMOPS, 57070 Metz, France

eDong Thap University, Dong Thap, Vietnam

Аннотация

индуктивность рассеяния трансформаторов в повышающем преобразователе DC-DC

в высокочастотном диапазоне, в котором поведение магнитного поля d внутри обмоток изменен.

В отличие от традиционных выражений, которые обычно завышают индуктивность рассеяния на более высоких частотах, это выражение

учитывает поведение магнитного поля на высоких частотах и обеспечивает высокую точность при работе на высоких частотах. Эти высокая точность и применимость

делают производное выражение интереса для проектировщиков, чтобы избежать трудоемкого моделирования конечных элементов

без ущерба для точности.Выражение подтверждается двухмерным моделированием FEMM, а также измерением

Экспертная оценка, проводимая Европейско-Средиземноморским институтом устойчивого развития (EUMISD).

Ключевые слова: схемы связи, преобразователь постоянного тока, индуктивность рассеяния, индуктивность намагничивания, импульсные трансформаторы.

* Автор, ответственный за переписку. Тел .;

Адрес электронной почты: [email protected]

Доступно на сайте www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Energy Procedure 00 (2017) 000–000

www.elsevier.com/locate/procedia

Экспертная оценка, проводимая Европейско-Средиземноморским институтом устойчивого развития (EUMISD).

, TMREES17, 21-24 апреля 2017 г., Бейрут, Ливан

Оптимизированный импульсный трансформатор для повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный

Винь Нгуена, c, d ,, Thanh Vinh Vob, e,

Pierre Petitc, d, Michel Ailleriec, d *, Ngoc Thang FPhamb

aQuang Ninh University of Industry, Quang Ninh, Vietnam

bHung Yen University of Technology and Education, Hung Yen, Вьетнам

cUniversité deLorraine, LMOPS-EA 4423, 57070 Metz, France

dCentraleSupelec, LMOPS, 57070 Metz, France

eDong Thap University, Dong Thap, Vietnam

Аннотация

индуктивность рассеяния трансформаторов в повышающем преобразователе DC-DC

в высокочастотном диапазоне, в котором поведение магнитного поля d внутри обмоток изменен.

без ущерба для точности.Выражение подтверждается двухмерным моделированием FEMM, а также измерением

Экспертная оценка, проводимая Европейско-Средиземноморским институтом устойчивого развития (EUMISD).

* Автор, ответственный за переписку. Тел .;

Адрес электронной почты: [email protected]

Экспертная оценка, проводимая Европейско-Средиземноморским институтом устойчивого развития (EUMISD).

NTVinh / Energy Procedure 00 (2017) 000–000 2

1. Введение

Высокая плотность мощности в блоках преобразования энергии стала одним из требований к конструкции, особенно в приложениях с высокими ограничениями

, таких как солнечная [1- 4]. Для достижения этой цели громоздкие трансформаторы 50/60 Гц были заменены

на преобразователи постоянного тока с высокой удельной мощностью, состоящие из высокочастотных трансформаторов с меньшим весом и объемом

.Однако, подвергаясь воздействию более высоких частот, необходимо справляться с дополнительными потерями, возникающими из-за потерь тока на вихревые

в магнитопроводе [5,6], избыточных потерь в обмотках из-за усиленных скин-эффектов и эффектов близости

[7], поскольку а также паразитные элементы, например, индуктивность рассеяния [8-10] и емкость обмотки [11,12], вызывающие избыточные переключаемые потери

в силовых полупроводниках, которые обычно преобладают на более высоких частотах [13].

Цель данной статьи — предложить новую аналитическую модель для расчета достаточно точного значения индуктивности рассеяния

.Эта модель учитывает влияние высокочастотных полей внутри проводников со всеми геометрическими параметрами обмоток трансформатора

при определении индуктивности рассеяния. Подтвержденная моделированием и измерениями FEMM

на различных конфигурациях обмоток, эта модель обеспечивает очень хорошую точность

с широким диапазоном применимости, что может быть интересно разработчикам, чтобы избежать трудоемкого моделирования FEMM

без ущерба для точности.

Номенклатура

MMF Магнитодвижущая сила

N Количество витков обмотки

Lmt Средняя длина или окружность витка

2. Анализ индуктивности рассеяния импульсного трансформатора

На рисунке 1 показаны функции MMF, связанные с «двоичным» коротким замыканием. индуктивности рассеяния цепи, на каждую пару из

обмоток. Предполагается трехобмоточный трансформатор с цилиндрической обмоткой. Размеры, обозначенные буквой «c», обозначают воздуховоды или

, толщина изоляции «a» — толщина первичной обмотки, а «b» — толщина сакондарного канала катушки.Катушки с маркировкой P и S обозначают

для первичной и вторичной обмоток соответственно. L обозначает поверхность стержня сердечника. Реактивные сопротивления утечки для пятиобмоточного трансформатора

на рисунке 1 представлены в виде уравнений (1) — (6). Этот вывод предполагает линейное распределение потока

по толщине катушки. Для каждой бинарной пары катушек MMF линейно увеличивается по внутренней обмотке

, остается постоянной по каналу, а затем линейно уменьшается с радиусом по внешней обмотке.

Уравнения и расчеты, относящиеся к контактной сварке

Это некоторые из основных расчетов, с которыми вам следует ознакомиться, если вы покупаете оборудование или изучаете процесс контактной сварки.

Расчет времени

Сварочные циклы

Первые аппараты для контактной сварки были привязаны к промышленной частоте источника питания машины. По этой причине вы по-прежнему будете видеть Weld Cycles довольно часто в документации по контактной сварке.В Северной Америке частота сети составляет 60 Гц. Во многих других частях света рабочая частота составляет 50 Гц.

Карта мира, показывающая частоту в электросети общего пользования с разбивкой по странам. Не все окрашенные области имеют доступ к электросети. В Японии используются как 50 Гц, так и 60 Гц.

Однофазные машины переменного тока все еще подсчитывают количество циклов сетевой частоты, чтобы контролировать время сварки. Инверторы (иногда называемые среднечастотными сварочными аппаратами постоянного тока [MFDC]) часто имеют частоту 1000 Гц, что упрощает расчет времени.

Время сварки (в миллисекундах) = количество циклов сварки / частота электросети

В Северной Америке, с частотой 60 Гц:
Время сварки (в миллисекундах) = количество циклов / 60
пример
15 циклов времени сварки
Время сварки (в миллисекундах) = 15/60 = 0,250 секунды (или 250 миллисекунд [мс ])

В Англии и Европе, Китае и большинстве других мест в мире с частотой 50 Гц:
Время сварки (в миллисекундах) = количество циклов / 50
пример
15 циклов времени сварки
Время сварки (в миллисекундах) = 15 / 50 = 0.300 секунд (или 300 миллисекунд [мс])

Рабочий цикл

используется для математического снижения сварочного трансформатора. Сварщики сопротивлением очень редко работают при 100% рабочем цикле (что приравнивается к постоянному включению, как лампочка). Часто они включаются только на непродолжительное время. Если бы все аппараты для контактной сварки были рассчитаны на 100% -ный рабочий цикл, все они были бы огромными и очень дорогими. Таким образом, рабочий цикл можно использовать, чтобы сделать оборудование более подходящим для повседневной «нормальной» работы.

Следует проявлять осторожность при покупке сварщика, так как расчет рабочего цикла может быть изменен, чтобы заставить оборудование звучать более мощно, чем другое оборудование. См. Диаграммы ниже в разделе «КВА в зависимости от рабочего цикла». «50 кВА» — это не всегда сравнение яблок с яблоками.

В Северной Америке обычно принято оценивать сварочные трансформаторы на уровне 50%. На некотором импортном оборудовании вы увидите рейтинг рабочего цикла 20%. Можно найти трансформаторы с рейтингом от 4%. (Трансформатор с номиналом 0% означает, что вы никогда не сможете его использовать.)

Рабочий цикл = (время сварки) / (прошедшее время)
Прошедшее время часто рассчитывается с использованием 2 секунд, но также может быть рассчитано за одну минуту

пример (1 минута)
в среднем 4 сварных шва в минуту при времени сварки 15 циклов (250 мс) в Северной Америке
Рабочий цикл = (4 сварных шва по 0,250 с) / 60 с = 0,01667 = 1,67% рабочего цикла

пример (2 секунды)
в среднем 1 сварка за 2 секунды при времени сварки 15 циклов (250 мс) в Северной Америке
Рабочий цикл = (1 сварка X 0.250 с) / 2 с = 0,125 = рабочий цикл 12,5%

Трансформатор кВА

Расчет однофазного тока в кВА

S (кВА) = I (A) x V (RMS) / 1000

S (кВА) = полная мощность в кВА
I (A) = ток в амперах
В (RMS) = действующее напряжение

пример
I (A) = 153 A
V (RMS) = 460 V
S (кВА) = 70 кВА

Расчет трех (3) фазных ампер на кВА

S (кВА) = sqrt (3) x I (A) x V (RMS) / 1000

S (кВА) = полная мощность в кВА
I (A) = ток в амперах
В (RMS) = действующее напряжение

пример
I (A) = 153 A
V (RMS) = 460 V
S (кВА) = 122 кВА

кВА в зависимости от рабочего цикла

Px = Pmax X sqrt (Dc)

Px = кВА (нагрузка x%)
Pmax = кВА (нагрузка 100%)
Dc = рабочий цикл (пример: 30% = 0.30)

пример
Dc = 0,5
Pmax = 100 кВА
Px = 70,7 кВА

пример
Dc = 0,5
Px = 100 кВА
Pmax = 141,4 кВА

Передаточное число

Коэффициент витков — это просто отношение входного напряжения / силы тока к выходному напряжению / силе тока.

Мощность трансформатора должна быть примерно такой же, как на входе, так и на выходе. Следовательно:
Мощность (вход) = Мощность (выход)
и
Мощность (Вт) = Вольт X Ампер
Вольт (вход) X Ампер (вход) = Вольт (выход) X Ампер (выход)
Вольт (вход) / Ампер (выход) = Вольт (выход) / Ампер (вход)

% PDF-1.2 % 10139 0 объект > эндобдж xref 10139 605 0000000016 00000 н. 0000012480 00000 п. 0000012671 00000 п. 0000012815 00000 п. 0000012850 00000 п. 0000012911 00000 п. 0000038018 00000 п. 0000038616 00000 п. 0000038689 00000 п. 0000038832 00000 п. 0000039024 00000 н. 0000039231 00000 п. 0000039446 00000 п. 0000039652 00000 п. 0000039867 00000 п. 0000040127 00000 п. 0000040404 00000 п. 0000040564 00000 п. 0000040770 00000 п. 0000040972 00000 п. 0000041159 00000 п. 0000041381 00000 п. 0000041584 00000 п. 0000041815 00000 п. 0000041944 00000 п. 0000042148 00000 п. 0000042361 00000 п. 0000042577 00000 п. 0000042853 00000 п. 0000043130 00000 н. 0000043263 00000 п. 0000043540 00000 п. 0000043673 00000 п. 0000043951 00000 п. 0000044099 00000 п. 0000044330 00000 п. 0000044519 00000 п. 0000044697 00000 п. 0000044921 00000 п. 0000045118 00000 п. 0000045333 00000 п. 0000045521 00000 п. 0000045720 00000 п. 0000045964 00000 п. 0000046100 00000 н. 0000046361 00000 п. 0000046575 00000 п. 0000046782 00000 п. 0000046990 00000 н. 0000047182 00000 п. 0000047445 00000 п. 0000047660 00000 п. 0000047893 00000 п. 0000048169 00000 н. 0000048445 00000 п. 0000048624 00000 н. 0000048802 00000 п. 0000048959 00000 н. 0000049102 00000 п. 0000049310 00000 п. 0000049524 00000 п. 0000049731 00000 п. 0000049963 00000 н. 0000050179 00000 п. 0000050392 00000 п. 0000050614 00000 п. 0000050845 00000 п. 0000051054 00000 п. 0000051333 00000 п. 0000051610 00000 п. 0000051820 00000 п. 0000052013 00000 н. 0000052207 00000 п. 0000052346 00000 п. 0000052553 00000 п. 0000052767 00000 п. 0000052954 00000 п. 0000053212 00000 п. 0000053425 00000 п. 0000053686 00000 п. 0000053963 00000 п. 0000054111 00000 п. 0000054239 00000 п. 0000054471 00000 п. 0000054616 00000 п. 0000054790 00000 п. 0000054950 00000 п. 0000055145 00000 п. 0000055378 00000 п. 0000055543 00000 п. 0000055776 00000 п. 0000055989 00000 п. 0000056204 00000 п. 0000056401 00000 п. 0000056596 00000 п. 0000056794 00000 п. 0000057005 00000 п. 0000057220 00000 н. 0000057434 00000 п. 0000057666 00000 п. 0000057870 00000 п. 0000058085 00000 п. 0000058242 00000 п. 0000058521 00000 п. 0000058715 00000 п. 0000058864 00000 п. 0000059077 00000 п. 0000059293 00000 п. 0000059508 00000 п. 0000059687 00000 п. 0000059965 00000 н. 0000060128 00000 п. 0000060276 00000 п. 0000060480 00000 п. 0000060695 00000 п. 0000060954 00000 п. 0000061140 00000 п. 0000061272 00000 п. 0000061480 00000 п. 0000061694 00000 п. 0000061955 00000 п. 0000062138 00000 п. 0000062268 00000 п. 0000062501 00000 п. 0000062760 00000 н. 0000062957 00000 п. 0000063190 00000 п. 0000063422 00000 п. 0000063653 00000 п. 0000063886 00000 п. 0000064070 00000 п. 0000064200 00000 н. 0000064416 00000 п. 0000064630 00000 н. 0000064890 00000 н. 0000065124 00000 п. 0000065312 00000 п. 0000065493 00000 п. 0000065669 00000 п. 0000065829 00000 п. 0000066106 00000 п. 0000066315 00000 п. 0000066412 00000 п. 0000066598 00000 п. 0000066764 00000 п. 0000067041 00000 п. 0000067275 00000 п. 0000067417 00000 п. 0000067630 00000 н. 0000067844 00000 п. 0000068106 00000 п. 0000068337 00000 п. 0000068552 00000 п. 0000068813 00000 п. 0000069016 00000 п. 0000069161 00000 п. 0000069398 00000 п. 0000069631 00000 п. 0000069838 00000 п. 0000070099 00000 н. 0000070314 00000 п. 0000070483 00000 п. 0000070649 00000 п. 0000070880 00000 п. 0000071093 00000 п. 0000071353 00000 п. 0000071585 00000 п. 0000071799 00000 п. 0000072012 00000 н. 0000072290 00000 п. 0000072506 00000 п. 0000072674 00000 п. 0000072838 00000 п. 0000073069 00000 п. 0000073300 00000 п. 0000073531 00000 п. 0000073764 00000 п. 0000073996 00000 п. 0000074207 00000 п. 0000074416 00000 п. 0000074631 00000 п. 0000074817 00000 п. 0000075028 00000 п. 0000075213 00000 п. 0000075475 00000 п. 0000075706 00000 п. 0000075907 00000 п. 0000076139 00000 п. 0000076401 00000 п. 0000076631 00000 п. 0000076773 00000 п. 0000077049 00000 п. 0000077227 00000 п. 0000077352 00000 п. 0000077478 00000 п. 0000077621 00000 п. 0000077852 00000 п. 0000078066 00000 п. 0000078280 00000 п. 0000078511 00000 п. 0000078744 00000 п. 0000078975 00000 п. 0000079207 00000 п. 0000079484 00000 п. 0000079716 00000 п. 0000079875 00000 п. 0000080042 00000 п. 0000080273 00000 п. 0000080504 00000 п. 0000080724 00000 п. 0000080939 00000 п. 0000081128 00000 п. 0000081331 00000 п. 0000081591 00000 п. 0000081837 00000 п. 0000082072 00000 п. 0000082213 00000 п. 0000082345 00000 п. 0000082523 00000 п. 0000082671 00000 п. 0000082855 00000 п. 0000083021 00000 п. 0000083239 00000 п. 0000083467 00000 п. 0000083618 00000 п. 0000083781 00000 п. 0000083932 00000 н. 0000084088 00000 п. 0000084249 00000 п. 0000084408 00000 п. 0000084561 00000 п. 0000084722 00000 п. 0000084880 00000 п. 0000085028 00000 п. 0000085203 00000 п. 0000085434 00000 п. 0000085664 00000 п. 0000085853 00000 п. 0000086047 00000 п. 0000086308 00000 п. 0000086521 00000 п. 0000086755 00000 п. 0000086904 00000 п. 0000087118 00000 п. 0000087379 00000 п. 0000087593 00000 п. 0000087871 00000 п. 0000088011 00000 п. 0000088126 00000 п. 0000088292 00000 п. 0000088526 00000 п. 0000088703 00000 п. 0000088915 00000 п. 0000089131 00000 п. 0000089390 00000 п. 0000089621 00000 н. 0000089809 00000 п. 00000

00000 п. 00000

00000 п. 00000 00000 п. 00000^{00000 п.
00000 00000 п.
00000 00000 п.
0000091468 00000 п.
0000091684 00000 п.
0000091962 00000 п.
0000092139 00000 п.
0000092313 00000 п.
0000092507 00000 п.
0000092698 00000 п.
0000092888 00000 п.
0000093148 00000 п.
0000093363 00000 п.
0000093595 00000 п.
0000093828 00000 п.
0000094061 00000 п.
0000094213 00000 п.
0000094435 00000 п.
0000094651 00000 п.
0000094865 00000 п.
0000095097 00000 п.
0000095329 00000 п.
0000095605 00000 п.
0000095838 00000 п.
0000096043 00000 п.
0000096199 00000 п.
0000096430 00000 н.
0000096662 00000 н.
0000096943 00000 п.
0000097147 00000 п.
0000097334 00000 п.
0000097518 00000 п.
0000097714 00000 п.
0000097929 00000 н.
0000098142 00000 п.
0000098403 00000 п.
0000098681 00000 п.
0000098858 00000 н.
0000099091 00000 п.
0000099289 00000 н.
0000099565 00000 н.
0000099700 00000 н.
0000099878 00000 н.
0000100093 00000 п.
0000100309 00000 н.
0000100523 00000 п
0000100756 00000 н.
0000100989 00000 н.
0000101222 00000 н.
0000101500 00000 н.
0000101730 00000 н.
0000101887 00000 н.
0000102092 00000 н.
0000102306 00000 н.
0000102481 00000 п.
0000102672 00000 н.
0000102884 00000 н.
0000103100 00000 н.
0000103332 00000 н.
0000103607 00000 н.
0000103837 00000 п.
0000103979 00000 п.
0000104255 00000 н.
0000104532 00000 н.
0000104730 00000 н.
0000104960 00000 н.
0000105121 00000 п.
0000105283 00000 п.
0000105558 00000 п.
0000105789 00000 н.
0000105953 00000 п.
0000106159 00000 п.
0000106371 00000 п.
0000106632 00000 н.
0000106862 00000 н.
0000107011 00000 п.
0000107290 00000 н.
0000107485 00000 н.
0000107681 00000 н.
0000107940 00000 п.
0000108154 00000 н.
0000108292 00000 н.
0000108491 00000 п.
0000108754 00000 н.
0000108966 00000 н.
0000109196 00000 п.
0000109426 00000 п.
0000109554 00000 п.
0000109750 00000 н.
0000110012 00000 н.
0000110225 00000 н.
0000110457 00000 н.
0000110686 00000 п.
0000110815 00000 н.
0000111076 00000 н.
0000111312 00000 н.
0000111543 00000 н.
0000111739 00000 н.
0000111970 00000 н.
0000112101 00000 п.
0000112292 00000 н.
0000112506 00000 н.
0000112694 00000 н.
0000112902 00000 н.
0000113161 00000 п.
0000113373 00000 н.
0000113539 00000 н.
0000113698 00000 н.
0000113873 00000 н.
0000114082 00000 н.
0000114296 00000 н.
0000114511 00000 н.
0000114743 00000 н.
0000115002 00000 н.
0000115216 00000 н.
0000115445 00000 н.
0000115624 00000 н.
0000115790 00000 н.
0000115991 00000 н.
0000116205 00000 н.
0000116417 00000 н.
0000116648 00000 н.
0000116925 00000 н.
0000117155 00000 н.
0000117311 00000 н.
0000117541 00000 н.
0000117802 00000 н.
0000118016 00000 н.
0000118293 00000 н.
0000118424 00000 н.
0000118557 00000 н.
0000118697 00000 н.
0000118837 00000 н.
0000118977 00000 н.
0000119117 00000 н.
0000119257 00000 н.
0000119397 00000 н.
0000119537 00000 н.
0000119677 00000 н.
0000119817 00000 н.
0000119957 00000 н.
0000120097 00000 н.
0000120237 00000 н.
0000120377 00000 н.
0000120517 00000 н.
0000120658 00000 н.
0000120799 00000 н.
0000120940 00000 н.
0000121081 00000 н.
0000121222 00000 н.
0000121363 00000 н.
0000121504 00000 н.
0000121645 00000 н.
0000121786 00000 н.
0000121927 00000 н.
0000122068 00000 н.
0000122209 00000 н.
0000122350 00000 н.
0000122491 00000 н.
0000122632 00000 н.
0000122773 00000 н.
0000122914 00000 н.
0000123055 00000 н.
0000123161 00000 н.
0000123265 00000 н.
0000123367 00000 н.
0000123470 00000 н.
0000123573 00000 н.
0000123676 00000 н.
0000123779 00000 п.
0000123882 00000 н.
0000123985 00000 н.
0000124088 00000 н.
0000124191 00000 н.
0000124294 00000 н.
0000124397 00000 н.
0000124500 00000 н.
0000124603 00000 н.
0000124706 00000 н.
0000124809 00000 н.
0000124912 00000 н.
0000125015 00000 н.
0000125119 00000 н.
0000125223 00000 н.
0000125327 00000 н.
0000125431 00000 н.
0000125535 00000 н.
0000125639 00000 п.
0000125743 00000 н.
0000125847 00000 н.
0000125951 00000 н.
0000126055 00000 н.
0000126159 00000 н.
0000126263 00000 н.
0000126367 00000 н.
0000126471 00000 н.
0000126575 00000 н.
0000126679 00000 н.
0000126783 00000 н.
0000126887 00000 н.
0000126991 00000 н.
0000127095 00000 п.
0000127199 00000 н.
0000127303 00000 н.
0000127407 00000 н.
0000127511 00000 н.
0000127615 00000 н.
0000127719 00000 н.
0000127823 00000 н.
0000127927 00000 н.
0000128031 00000 н.
0000128135 00000 н.
0000128239 00000 н.
0000128343 00000 н.
0000128447 00000 н.
0000128551 00000 н.
0000128655 00000 н.
0000128759 00000 н.
0000128863 00000 н.
0000128967 00000 н.
0000129071 00000 н.
0000129175 00000 н.
0000129279 00000 н.
0000129383 00000 н.
0000129487 00000 н.
0000129591 00000 н.
0000129695 00000 н.
0000129799 00000 н.
0000129903 00000 н.
0000130007 00000 н.
0000130111 00000 п.
0000130215 00000 н.
0000130319 00000 п.
0000130473 00000 н.
0000130666 00000 н.
0000130861 00000 н.
0000131055 00000 н.
0000131250 00000 н.
0000131463 00000 н.
0000131672 00000 н.
0000131870 00000 н.
0000132046 00000 н.
0000132227 00000 н.
0000132420 00000 н.
0000132635 00000 н.
0000132838 00000 н.
0000133050 00000 н.
0000133238 00000 н.
0000133466 00000 н.
0000133635 00000 н.
0000133840 00000 н.
0000134018 00000 н.
0000134210 00000 н.
0000134378 00000 н.
0000134577 00000 н.
0000134782 00000 н.
0000134997 00000 н.
0000135194 00000 н.
0000135361 00000 н.
0000135522 00000 н.
0000135704 00000 н.
0000135878 00000 н.
0000136052 00000 н.
0000136247 00000 н.
0000136425 00000 н.
0000136617 00000 н.
0000136780 00000 н.
0000136935 00000 н.
0000137129 00000 н.
0000137292 00000 н.
0000137459 00000 н.
0000137665 00000 н.
0000137837 00000 н.
0000138040 00000 н.
0000138253 00000 н.
0000139208 00000 н.
0000139262 00000 н.
0000139894 00000 н.
0000140084 00000 н.
0000140273 00000 н.
0000140666 00000 н.
0000140867 00000 н.
0000141048 00000 н.
0000141261 00000 н.
0000141467 00000 н.
0000141684 00000 н.
0000141854 00000 н.
0000142014 00000 н.
0000142193 00000 п.
0000142390 00000 н.
0000142587 00000 н.
0000142788 00000 н.
0000142996 00000 н.
0000143201 00000 н.
0000143396 00000 н.
0000143604 00000 н.
0000143628 00000 н.
0000143878 00000 н.
0000144127 00000 н.
0000144396 00000 н.
0000144608 00000 н.
0000144901 00000 н.
0000145163 00000 н.
0000145360 00000 н.
0000145531 00000 н.
0000145780 00000 н.
0000145834 00000 н.
0000145893 00000 н.
0000146069 00000 н.
0000146383 00000 п.
0000146555 00000 н.
0000146847 00000 н.
0000147036 00000 н.
0000147090 00000 н.
0000147284 00000 н.
0000147362 00000 н.
0000147528 00000 п.
0000147638 00000 н.
0000147859 00000 н.
0000148111 00000 п.
0000148322 00000 н.
0000148515 00000 н.
0000148784 00000 н.
0000149048 00000 н.
0000149417 00000 н.
0000149716 00000 н.
0000149927 00000 н.
0000150207 00000 н.
0000151079 00000 н.
0000151103 00000 н.
0000151559 00000 н.
0000151583 00000 н.
0000152036 00000 н.
0000152060 00000 н.
0000152608 00000 н.
0000152632 00000 н.
0000153123 00000 н.
0000153147 00000 н.
0000153633 00000 н.
0000153657 00000 н.
0000154201 00000 н.
0000154224 00000 н.
0000154305 00000 н.
0000012956 00000 п.
0000037992 00000 п.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF
10140 0 объект
>
эндобдж
10141 0 объект
ху £ а?)
/ U (֎ ӯfR @ «Օ 3 rU ~ v)
/ P 65476
>>
эндобдж
10142 0 объект
[
10143 0 руб.
]
эндобдж
10143 0 объект
>
/ F 10561 0 R
>>
эндобдж
10144 0 объект
>
эндобдж
10742 0 объект
>
транслировать
s
t ݕ! n VVY @ Ƚ [e6% | 1O (_a9
jiHAEg {_v $ & 謋; 0CdJWЇvWq @ ˚ ׬ f% D [`+ -% ɤf}

Драйвер вторичного синхронного выпрямления для высокоэффективных топологий SMPS

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > транслировать 2016-06-21T07: 45: 11-07: 00BroadVision, Inc.2020-08-24T09: 15: 33 + 02: 002020-08-24T09: 15: 33 + 02: 00 Приложение Acrobat Distiller 10.0.0 (Windows) / pdf

NCP4305 — Драйвер синхронного выпрямления вторичной стороны для высокоэффективных топологий SMPS

ON Semiconductor

NCP4305 — это высокопроизводительный драйвер, предназначенный для управления полевым МОП-транзистором с синхронным выпрямлением в импульсных источниках питания.Благодаря своим высокопроизводительным драйверам и универсальности он может использоваться в различных топологиях, таких как обратный ход DCM или CCM, квазирезонансный обратный ход, прямой и полумостовой резонансный LLC.

uuid: 1889c4f8-346a-43e3-967f-40c85f6b06c3uuid: bf84b4ac-28a1-4c67-b439-2de6fdf5b82b Распечатать конечный поток эндобдж 5 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 26 0 объект > эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > эндобдж 29 0 объект > эндобдж 30 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 33 0 объект > эндобдж 34 0 объект > эндобдж 35 0 объект > эндобдж 36 0 объект > эндобдж 37 0 объект > эндобдж 38 0 объект > эндобдж 39 0 объект > эндобдж 40 0 объект > эндобдж 41 0 объект > эндобдж 42 0 объект > эндобдж 43 0 объект > эндобдж 44 0 объект > эндобдж 45 0 объект > эндобдж 46 0 объект > эндобдж 47 0 объект > эндобдж 48 0 объект > эндобдж 49 0 объект > эндобдж 50 0 объект > эндобдж 51 0 объект > эндобдж 52 0 объект > эндобдж 53 0 объект > эндобдж 54 0 объект > эндобдж 55 0 объект > эндобдж 56 0 объект > эндобдж 57 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 59 0 объект > эндобдж 60 0 объект > эндобдж 61 0 объект > эндобдж 62 0 объект > эндобдж 63 0 объект > эндобдж 64 0 объект > эндобдж 65 0 объект > эндобдж 66 0 объект > эндобдж 67 0 объект > эндобдж 68 0 объект > транслировать HtVKs6HvL
Частотная гребенчатая спектроскопия с дискретизацией инфракрасного электрического поля
Sci Adv.2019 июн; 5 (6): eaaw8794.
, ^1, ^2, ^* ^†, ^1, ^*, ^1, ^2, ^*, ³, ^1, ^{4 ^{4 5}, ^3, ⁶ и ^1, ^2, ^† Абиджит С. Ковлиги
¹ Time and Frequency Division, NIST, Боулдер, CO 80305, США.
² Физический факультет Университета Колорадо, Боулдер, Колорадо 80305, США.
Генри Тиммерс
¹ Time and Frequency Division, NIST, Boulder, CO 80305, USA.
Александр Дж. Линд
¹ Time and Frequency Division, NIST, Boulder, CO 80305, USA.
² Физический факультет Университета Колорадо, Боулдер, Колорадо 80305, США.
Угайц Элу
³ ICFO — Institut de Ciencies Fotoniques, Барселонский институт науки и технологий, 08860 Кастельдефельс (Барселона), Испания.
Флавио К. Круз
¹ Time and Frequency Division, NIST, Boulder, CO 80305, USA.
⁴ Instituto de Fisica Gleb Wataghin, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, São Paulo 13083-859, Brazil.
Питер Г. Шунеманн
⁵ BAE Systems, Нашуа, NH 03060, США.
Йенс Бигерт
³ ICFO — Institut de Ciencies Fotoniques, Барселонский институт науки и технологий, 08860 Кастельдефельс (Барселона), Испания.
⁶ ICREA, Pg. Lluis Companys 23, 08010 Барселона, Испания.
Скотт А. Диддамс
¹ Time and Frequency Division, NIST, Boulder, CO 80305, USA.
² Физический факультет Университета Колорадо, Боулдер, Колорадо 80305, США.
¹ Time and Frequency Division, NIST, Boulder, CO 80305, США.
² Физический факультет Университета Колорадо, Боулдер, Колорадо 80305, США.
³ ICFO — Institut de Ciencies Fotoniques, Барселонский институт науки и технологий, 08860 Кастельдефельс (Барселона), Испания.
⁴ Instituto de Fisica Gleb Wataghin, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, São Paulo 13083-859, Brazil.
⁵ BAE Systems, Нашуа, NH 03060, США.
⁶ ICREA, Pg. Lluis Companys 23, 08010 Барселона, Испания.
^* Авторы внесли равный вклад в эту работу.
Поступило 01.02.2019 г .; Принято 2 мая 2019 г.
Авторские права © 2019 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки.Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC). Это статья в открытом доступе, распространяемая на условиях некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе в течение длительного времени. в результате используется , а не для коммерческих целей и при условии правильного цитирования оригинальной работы. Эта статья цитировалась в других статьях в PMC. Дополнительные материалы
http: // продвигается.sciencemag.org/cgi/content/full/5/6/eaaw8794/DC1
GUID: 39ADFF54-6BCB-4536-9CE1-C965F96752E5
Скачать PDF
GUID: FCC5749B-E308-4B16-B43F-E7827FC1BAE7
Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/5/6/eaaw8794/DC1
Раздел S1. Шум при обнаружении EOS
Раздел S2. Эквивалентное шумопоглощение в EOS с двойной гребенкой
Section S3. Атмосферный водяной пар в полосе 585–630 см ^–1
Рис.S1. Функция отклика EOS.
Рис. S2. Поглощение водяного пара в атмосфере в полосе частот ^–1 от 585 до 630 см.
Рис. S3. Кривые фазового синхронизма для SFG в GaSe.
Ссылка ( 61 )
Аннотация
Зондирование вещества светом в среднем инфракрасном диапазоне обеспечивает уникальное понимание молекулярного состава, структуры и функции с высокой чувствительностью. Однако в лазерной спектроскопии в этой спектральной области отсутствуют широкополосные или перестраиваемые источники света и эффективные детекторы, доступные в видимом или ближнем инфракрасном диапазоне.Мы преодолеваем эти проблемы с помощью подхода, который объединяет компактный источник фазостабильных, одноцикловых импульсов среднего инфракрасного диапазона с обнаружением с разрешением электрического поля при комнатной температуре и скоростью видеосигнала. Ультракороткие импульсы соответствуют гребенкам частоты лазера, которые охватывают от 3 до 27 мкм (от 370 до 3333 см ^-1), и измеряются с динамическим диапазоном> 10 ⁶ и спектральным разрешением до 0,003 см ^-1. Мы подчеркиваем яркость и когерентность нашего оборудования с помощью спектроскопии газа, жидкости и твердой фазы, которая охватывает спектральную полосу пропускания, сравнимую с тепловыми или инфракрасными синхротронными источниками.Эта уникальная комбинация открывает широкие возможности для быстрого обнаружения биологических, химических и физических свойств вещества с молекулярной специфичностью.
ВВЕДЕНИЕ
Резонансное взаимодействие инфракрасного света с веществом обеспечивает богатую структурную и функциональную информацию в сложных биологических ( 1 , 2 ), химических ( 3 — 5 ) и физических системах ( 6 ). , 7 ). Известные примеры включают изучение конформационных изменений в белках ( 8 , 9 ), отслеживание химической и сверхбыстрой динамики ( 10 — 13 ), измерение колебательных спектров с высоким разрешением ( 14 , 15 ) и изучение происхождения хиральности ( 16 , 17 ).Источники света с полным покрытием среднего инфракрасного диапазона (MIR; от 3 до 25 мкм), которые одновременно обращаются к нескольким молекулярным колебательным модам с заданным пользователем спектральным и временным разрешением, полезны для всех этих приложений, а также для растущей области инфракрасной спектроскопии ( 18 — 20 ). Из-за несопоставимых и требовательных критериев (например, яркости, полосы пропускания и разрешения) существующие технологии, такие как тепловые источники, синхротроны, перестраиваемые лазеры [квантовые каскадные и полупроводниковые лазеры ( 21 , 22 )] и параметрические генераторы ( 23 , 24 ) часто не обладают желаемыми свойствами или становятся все более сложными.Эта сложность усугубляется тем, что инфракрасное фотодетектирование требует криогенного охлаждения для работы с низким уровнем шума и демонстрирует низкую квантовую эффективность выше 12 мкм. В этой работе мы представляем простую, но общую структуру для генерации когерентного MIR-света, охватывающего от 3 до 27 мкм, и прямого обнаружения электрического поля соответствующих импульсов, близких к одному циклу. Полное считывание электрического поля в инфракрасном диапазоне со скоростью видеосигнала с использованием фотодетекторов ближнего инфракрасного диапазона (БИК) комнатной температуры позволяет разрешить миллионы режимов частотной гребенки с синхронизацией по фазе, которые составляют инфракрасный спектр.Мы подчеркиваем эти преимущества в прецизионной спектроскопии аммиака ( 25 , 26 ) и углекислого газа ( 27 ) с одновременным спектральным охватом и разрешением, недостижимыми с другими лазерными источниками. Более того, благодаря яркости и скорости сбора данных без сканирования, в 100 раз большей, чем у обычных спектрометров с преобразованием Фурье, наш подход обеспечивает повышенную чувствительность и скорость регистрации полных инфракрасных спектров биологических и молекулярных соединений в конденсированной фазе.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА
В нашей экспериментальной системе внутриимпульсная генерация разностной частоты (DFG) в квадратичных нелинейных средах обеспечивает простой и надежный источник ультракоротких инфракрасных импульсов с внутренне стабильной фазой несущей и огибающей (CEP) ( 28 , 29 ). Соответствующая многооктавная мгновенная полоса пропускания позволяет нам исследовать множественные вращательно-колебательные возбуждения от 500 до 2500 см ^-1. Используя стабильность CEP, мы реализуем двухчастотную гребенчатую электрооптическую выборку (EOS) (), которая непосредственно измеряет электрическое поле MIR и устраняет необходимость в фотодетекторах с криогенным охлаждением.В EOS с двумя гребенками электрическое поле серии импульсов MIR (с частотой повторения f _r + Δ f _r) дискретизируется путем смешивания суммарной частоты (SF) с импульсом NIR с несколькими периодами. поезд (с частотой повторения f _r). Нелинейное взаимодействие приводит к зависящему от инфракрасного поля вращению поляризации импульса выборки, которое разрешается с помощью эллипсометрии с использованием фотодетекторов InGaAs комнатной температуры () ( 30 , 31 ).Из-за смещения частоты повторения импульс дискретизации автоматически сканирует электрическое поле MIR, и полное измерение электрического поля выполняется каждые Δfr − 1≃20 мс.
Отбор проб электрического поля с помощью двухчастотной инфракрасной гребенки. ( A ) Электрическое поле MIR (с частотой повторения f _r + Δ f _r ) индуцирует нелинейное вращение поляризации φ на импульсе выборки NIR (с частотой повторения f _r ), которая прямо пропорциональна его амплитуде, E _MIR.( B ) В частотной области весь спектр MIR подвергается понижающей дискретизации до Δ f _r и складывается в свободный спектральный диапазон импульса дискретизации NIR таким образом, чтобы он содержался в каждой зоне Найквиста ( f _r /2). ( C ) Экспериментально импульсы дискретизации и MIR объединяются в германиевом светоделителе (BS), и взаимодействие SF происходит в электрооптическом кристалле (NLC). Выходной сигнал спектрально фильтруется полосовым фильтром (BPF).Эллипсометрия с использованием четвертьволновой пластинки (QWP), призмы Волластона (WP) и сбалансированных фотодетекторов (BPD) дает сигнал с ( t ) ∝ E _MIR.
Двойная гребенчатая выборка излучения (также известная как асинхронная оптическая выборка) использовалась в терагерцовой области (оптический период, τ _ТГц ≃ 1 пс) с использованием оптических импульсов длительностью> 50 фс ( 32 , 33 ). Однако его распространение на MIR ограничено требуемым джиттером синхронизации субцикла и импульсами выборки в несколько периодов (<10 фс).Мы преодолеваем эти проблемы и измеряем взаимный джиттер синхронизации 80 между двумя частотными гребенками, что соответствует остаточному фазовому шуму <20 мрад для поля 10 мкм. Этот точный критерий интуитивно виден в частотной области, где нелинейная выборка приводит к новой гребенке SF, со всем спектром MIR, сложенным в каждый свободный спектральный диапазон () ( 34 , 35 ). Таким образом, когерентные многогетеродинные биения происходят в ближнем ИК-диапазоне, а импульс дискретизации служит гребенкой гетеродина.
Применение EOS в MIR, включая чувствительную спектроскопию, было показано ранее ( 30 , 31 , 36 — 38 ). Однако в предыдущих измерениях в MIR использовался этап механического переноса для изменения временной задержки, ограничивая разрешение и время сбора данных волновым числом и секундной шкалой соответственно. В нашем эксперименте свет MIR и импульс дискретизации NIR получены от двух эрбиевых волоконных лазеров с частотой повторения 100 МГц с взаимной синхронизацией по фазе, которые производят импульсы с малым периодом () ( 29 ).Эта реализация без сканирования позволяет избежать механически вызванных ошибок ступенчатого изменения и дрожания, обеспечивая высокое спектральное разрешение (0,003 см ^-1), внутреннюю и абсолютную калибровку частоты (Δ f / f <10 ^-12) и миллисекунды. получение шкалы времени. Используя БИК-импульс длительностью <10 фс, измеряют электрическое поле МИР в кристалле селенида галлия (GaSe) с отношением сигнал / шум (SNR) во временной области, превышающим 10 ⁴ за 20 минут усреднения, что соответствует до одноразового отношения сигнал / шум ∼ 40 в электрической полосе частот 50 МГц ().
Измерение электрического поля МИР с высоким динамическим диапазоном. ( A ) Электрическое поле MIR с периодом 1,2 цикла, колеблющееся на частоте 7,6 мкм (39 ТГц, 1316 см, ^-1), дискретизируется с разрешением 5 фс. Двухчастотное гребенчатое измерение позволяет наблюдать за распадом свободной молекулярной индукции атмосферных абсорбентов, например, H ₂ O, на расстоянии 135 пс от центрального разрыва (вставка, вверху). Уровень шума в 10 000 раз меньше сигнала с 22-минутным усреднением (вставка, внизу).( B ) Сверхширокополосные MIR-спектры, соответствующие преобразованию Фурье измеренных электрических полей PPLN (синий), OP-GaP (зеленый) и GaSe (фиолетовый), охватывающие функциональные группы и области молекулярных отпечатков пальцев и облегчающие изучение важные органические соединения, такие как белки. Колебательные спектры (i) растяжений C─H в CH ₄ и C ₂ H ₆, (ii) антисимметричного растяжения C─O в CO ₂, (iii) изгиба O─H─O в H ₂ O и (iv) изгиб O─C─O в CO ₂ видны все.( C ) Измерение разрешения гребня-зубец (синий) одного элемента поглощения в ветви R сравнивается с смоделированным спектром (красный) для вибрации ν ₂ (симметричный изгиб O─C─O) CO ₂. ( D ) Поглощение этой изгибной моды CO ₂ показано от 630 до 700 см ^–1 при разрешении 500 МГц. Остатки (серый цвет) показывают количественное согласие с моделью.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Частотные гребенки MIR-лазера генерируются в трех нелинейных кристаллах, а именно, ниобате лития с периодической полярностью (PPLN), фосфиде галлия с ориентационной структурой (OP-GaP) и GaSe, обеспечивая спектральный охват от 3 до 27 мкм ( ).Для гребенки MIR, созданной в OP-GaP, аномальная дисперсия распространения кристалла компенсируется нормальной дисперсией германиевого светоделителя, что приводит к почти одноцикловым колебаниям (). Импульс MIR имеет длительность 1,2 цикла, что соответствует 29 фс, и записывается когерентно с временным динамическим диапазоном 10 ⁶. Продемонстрированные фазостабильные одноцикловые переходные процессы также желательны для систем затравочных усилителей в экспериментах по генерации высоких гармоник ( 39 ), для изучения фазочувствительной фотоэмиссии ( 40 ) и для многомерной колебательной спектроскопии ( 41 ). .
Следуя преобразованию Фурье измеренного переходного процесса электрического поля, мы используем разрешенные зубцы частотной гребенки для выполнения точной широкополосной спектроскопии с высоким разрешением в спектральном диапазоне от 500 до 3000 см ^–1. Мгновенная многооктавная полоса пропускания, которую мы достигаем, не имеет себе равных по сравнению с другими источниками частотной гребенки ( 24 , 42 , 43 ) и позволяет одновременное зондирование нескольких колебательных полос без необходимости настройки.показывает характеристики поглощения важных соединений для химии атмосферы, таких как метан, этан, диоксид углерода и водяной пар, как в функциональной группе (от 1500 до 4000 см ^–1), так и в областях молекулярных отпечатков пальцев (от 500 до 1500 см ^–1) ). В частности, колебательные спектры ветвей P, Q и R изгибного колебания O─C─O CO ₂ около 15 мкм измеряются с помощью гребенки OP-GaP MIR на длине пути 2 м () . Сравнение с моделью ( 44 ) показывает, что количественные результаты не ограничиваются нашим детектором EOS с двумя гребенками.Интенсивность и фаза линий поглощения, расширенных давлением до 5 ГГц, разрешаются с помощью отдельных зубцов гребенки частотной гребенки (). Зубцы гребенки стабилизированы на уровне 10 кГц, который не является фундаментальным пределом, но отражает форму инструментальной линии в нашем нынешнем спектрометре ( 45 ). При аподизации сигнала электрического поля во временной области также отображаются данные с разрешением 500 МГц, которые демонстрируют более высокое отношение сигнал / шум в 5 раз ().
Аммиак — важное соединение, используемое в сельскохозяйственной и биофармацевтической промышленности ( 26 ) и фундаментальных научных исследованиях, включая астрохимию ( 7 ).В, мы представляем наши измерения его вибрации ν ₂ (симметричный изгиб A ₁) в диапазоне от 770 до 1165 см от ^{до 1} (от 8,6 до 13 мкм), где 118 000 зубцов гребня определяются индивидуально. Подобное одновременное спектральное покрытие ранее было достигнуто только с помощью тепловых источников ( 46 ) и сканирующих спектрометров с преобразованием Фурье, но здесь мы дополнительно усиливаем внутреннюю точность частоты и разрешение, которые обеспечивает частотная гребенка. Отличное согласие с моделью HITRAN ( 44 ) наблюдается во всем спектре.Мы наблюдаем расщепление в ветви Q из-за пирамидальной инверсии молекулы NH ₃, где атом азота подвергается квантовому туннелированию при комнатной температуре через потенциальный барьер, образованный плоскостью H ₃ ( 47 ). Комбинация широкополосной спектроскопии высокого разрешения и фотодетектирования при комнатной температуре делает нашу систему мощной для изучения квантовой химии ( 48 ), межзвездного состава ( 25 ) и картирования отдельных кристаллических доменов в материалах наноразмеров ( 49 ).
Спектроскопия аммиака с высоким разрешением и широким спектром. ( A ) Измерения поглощения выполняются с мгновенной октавной полосой обзора от 600 до 1500 см ^–1 (от 6,7 до 16,7 мкм) в условиях окружающей среды. ( B ) Вибрация ν ₂ (симметричный изгиб A ₁) газофазного аммиака измеряется (синий) между 770 и 1160 см ^-1 (от 8,6 до 13 мкм) с разрешением 0,0033 см ^–1 и по сравнению с моделированным поглощением (красный).Время усреднения 88 мин. ( C ) и ( D ) Количественное согласие наблюдается по всему спектру как для интенсивности, так и для фазы. Остаточные значения интенсивности линий (серые) показаны со смещением от нуля на той же шкале.
Преимущество нашего подхода заключается в том, что он обеспечивает полный и одновременный спектральный охват MIR с определяемым пользователем разрешением. Здесь мы используем численную аподизацию, чтобы получить разрешение, которое больше подходит для широкополосных выборок конденсированной фазы, но частотные гребенки с высокой частотой повторения ( 50 ) или динамическое переключение частоты повторения ( 51 ) можно использовать для настройки разрешения и других параметров. увеличить скорость сбора данных.Мы демонстрируем эти преимущества с помощью широкополосных характеристик жидкофазного поглощения R — (-) — карвона, прототипа хиральной молекулы, и амидных колебаний в моноклональном антителе (NISTmAb), эталоне для биофармацевтической промышленности (). На фиг.1 показаны спектры жидкофазного поглощения, полученные в двух октавах от 500 до 2500 см ^-1, с насыщением колебания ν ₂ (изгиб O─H─O) при 1650 см ^-1. На фиг.1 показана характеристика поглощения высушенной пленки NISTmAb в области от 1200 до 1800 см ^–1, которая идентифицирует полосы амидов I, II и III.Амидные полосы в белках используются для определения механизмов сворачивания, разворачивания и агрегации ( 8 , 52 , 53 ). Центральные частоты полос амида I (1636 см, ^-1,) и амида II (1549 см, ^-1,) указывают на β-пластинчатую структуру белка, что согласуется с предыдущими исследованиями ( 8 , 54 ) .
Широкополосные поглотители конденсированной фазы от 500 до 2500 см ^–1. ( A ) Жидкофазный R — (-) — карвон на длине пути 15 мкм измеряется с разрешением 1.2 см ^–1. Контрольный спектр показан на правой оси (в логарифмическом масштабе). ( B ) Инфракрасный спектр поглощения (с разрешением 4 см ^–1) моноклонального антитела NISTmAb, показывающий полосы амидов I, II и III. Структура β-листа графически показана на вставке.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В заключение мы представили комплексную основу для лазерной спектроскопии MIR, которая объединила в себе очень желаемые качества фазостабильных временных сигналов одного цикла и сверхширокополосного спектрального покрытия с комнатной температурой, скоростью видеосигнала, обнаружением электрического поля с полосой пропускания, простирающейся от От 370 до 3333 см ^–1.Унаследовав надежность и простоту БИК-импульсов, полученных от волоконных эрбиевых лазеров, этот компактный источник обеспечивает настольное (<0,5 м ²) место для инфракрасной спектроскопии в области молекулярных отпечатков пальцев и за ее пределами. Количественная спектроскопия высокого разрешения демонстрируется с помощью отбора проб электрического поля в спектральной области, недоступной для высокоскоростных детекторов HgCdTe. В дополнение к исследованию переходов с узкой шириной линии в газовой фазе, мы исследуем переходы по шкале волнового числа в жидких и твердых материалах на расстоянии от 500 до 2500 см ^–1 и фиксируем области функциональных групп и молекулярных отпечатков.Такая широкополосная спектроскопия имеет решающее значение для сильно связанных взаимодействий между инфракрасным светом и конденсированной фазой, что позволяет применять такие приложения, как квантовые вычисления во внутренних степенях свободы в молекуле ( 55 ). В сочетании с новыми методами визуализации, такими как инфракрасная атомно-силовая микроскопия и сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия, система, описанная здесь, позволит создавать наноразмерные спектральные изображения образцов, которые в настоящее время требуют ширины полосы и яркости синхротрона.Наконец, почти одноцикловый характер нашего источника света MIR может служить надежным затравкой для параметрических усилителей в физике сильного поля ( 56 ).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Фазовая синхронизация
Мы использовали два оптических Er: волоконных лазера с номинальной частотой следования, f _r = 100 МГц, для генерации света MIR и импульса выборки для EOS с двумя гребенками. Лазеры были сделаны взаимно когерентными за счет оптической фазовой синхронизации каждого из них со стабилизированным резонатором лазером непрерывного действия на длине волны 1550 нм.Абсолютная ширина линии частотных гребенок была привязана к ширине линии 10 кГц непрерывного лазера. Точность линейного положения гребенчатых мод составляет 10 ⁻¹², что определяется точностью, с которой мы измерили частоту следования лазеров. Хотя они подходят для показанной здесь спектроскопии, они не являются фундаментальными ограничениями, и при необходимости могут быть реализованы субгерцовые ширины линий и погрешности ниже 10 ⁻¹⁵. Причем при разрешении единичного измерения 100 МГц (0.003 см ^-1), ступенчато изменяя частоту повторения гребней, режимы гребней можно непрерывно прокручивать по всему свободному спектральному диапазону 100 МГц, тем самым обеспечивая разрешение вплоть до ширины линии гребня. ( 57 ). Синхронизация была достигнута с помощью обратной связи с лазером, которая обеспечивалась с помощью комбинации внутрирезонаторного электрооптического модулятора с полосой пропускания 1 МГц и пьезоэлектрического преобразователя с полосой пропускания 10 Гц. Интегрированный остаточный оптический фазовый шум составляет ~ 100 мрад, что соответствует относительному временному джиттеру 83 ас.В данной работе Δ f _r находится в диапазоне от 40 до 50 Гц. Однако мы проверили когерентное усреднение при Δ f _r = 15 Гц, что соответствует временному разрешению 1,5 фс.
Синтез БИК-импульсов с несколькими циклами
Схема нелинейного усиления в легированном эрбием волокне с последующим спектральным расширением в сильно нелинейном волокне с нормальной дисперсией обеспечивает полосу пропускания для БИК-импульса длительностью 10 фс, который сжимается в массивном плавленом кварце. Остаточная дисперсия третьего порядка компенсировалась парой чирпированных зеркал.Оптический стробирующий сигнал с частотным разрешением (FROG) использовался для измерения длительности импульса.
MIR generation
Импульс с несколькими периодами был сфокусирован в квадратичный нелинейный кристалл с использованием внеосевого параболического зеркала ( f = 25 мм) для возбуждения внутриимпульсного DFG и получения света MIR. Мы генерировали свет от 3 до 5,5 мкм в PPLN толщиной 1 мм с мощностью от 500 мкВт до 1,2 мВт. В OP-GaP для генерации широкополосного длинноволнового инфракрасного света использовался разветвленный кристалл толщиной 1 мм с периодом решетки в диапазоне от 50 до 65 мкм.Спектр от 4 до 20 мкм генерировался с периодом решетки 63 мкм и соответствовал 100-200 мкВт. Центральная частота спектра была определена путем вычисления его центра масс после деконволюции спектра с использованием функции отклика. В GaSe толщиной 500 мкм использовался синхронизм типа II, и широкополосный спектр обеспечивал примерно 2 мкВт по всей полосе.
Обнаружение EOS
Генерация SF (SFG) от электрооптического кристалла была отфильтрована с использованием полосового фильтра 25 или 50 нм около 1300 нм и проанализирована с использованием широкополосной четвертьволновой пластинки, за которой следовала призма Волластона с высокой степенью экстинкции.Свет фокусировался на коммерческий сбалансированный фотоприемник InGaAs (BPD). Дифференциальный фототок Δ I / I ∝ Δ n ∝ ( d _eff/ n ₀) E _MIR пропорционален изменению показателя преломления, вызванному SFG. (или, что то же самое, нелинейный фазовый сдвиг) ( 58 ). d _eff — частотно-зависимая восприимчивость второго порядка электрооптического кристалла, n ₀ — показатель преломления несущей частоты NIR в GaSe, а E _MIR — MIR электрическое поле.Для почти одноциклового выхода OP-GaP MIR, основанного на перетяжке сфокусированного луча 100 мкм ² и длительности импульса 30 фс при средней мощности 100 мкВт, мы оценили, что пиковое электрическое поле в GaSe кристалл E _МИР = 15 кВ / см. Для запуска считывания с двойной гребенкой с частотой обновления 50 Гц мы использовали нелинейный сигнал взаимной корреляции, полученный с помощью SFG между двумя короткими периодами NIR-импульсов в кристалле бората бария толщиной 1 мм, который был обнаружен с помощью Si лавинный фотодиод.
Функция отклика EOS
Хотя временное приращение в конфигурации EOS с двумя гребенками составляет ≈5 фс (Δ f _r = 50 Гц), конечная длительность импульса дискретизации (10 фс) требует измерения инструмента. отклик, который необходимо удалить деконволюцией, чтобы получить истинную форму волны электрического поля инфракрасного излучения. Поскольку это измерение можно рассматривать как свертку во временной области, «истинное» электрическое поле может быть получено путем деконволюции функции отклика EOS ( 59 , 60 ).Электрическое поле SFG пропорционально огибающей импульса выборки NIR, т. Е. ESFG∝deffexp [iΔkL] −1iΔk × ENIREMIR, Δk = 1c (n (ωMIR) ωMIR − ng (ωMIR) ωNIR) — фазовое рассогласование в процессе SFG, а E _NIR — это огибающая импульса выборки. Вычисляя фазовое рассогласование и получая E _NIR через FROG, можно построить функцию отклика (рис. S1). Деконволюция в частотной области и обратное преобразование Фурье спектра обеспечивает измерение электрического поля без влияния конечной длительности импульса в импульсе дискретизации.Поскольку мы работали вдали от фононных резонансов в GaSe, d _eff считалось частотно-независимым. Кривые фазового синхронизма для кристалла EOS толщиной 30 мкм под двумя разными углами показаны на рис. S3. Полоса частот фазового согласования учитывается в функции отклика EOS и прямо пропорциональна эффективности дискретизации (рис. S1).
Дополнительные материалы
http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/5/6/eaaw8794/DC1: Благодарности
Мы благодарим J.E. Schiel и T. Mouchahoir за предоставленные образцы NISTmAb и D. Lesko за предоставленный образец бутылки для лекций NH ₃. Мы благодарим Н. Ньюбери, Д. Карлсона, К. Косселя, М. Вейхмана и К. Меза за комментарии к рукописи. Благодарим А. Бартельса за советы по экспериментальной установке. Финансирование: Эта работа была поддержана Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA), Национальным институтом стандартов и технологий (NIST), Национальным исследовательским советом (NRC / Национальные академии наук, инженерии и медицины) и Управлением ВВС США. научных исследований (AFOSR) (FA9550-16-1-0016).F.C.C. выражает признательность за финансирование от Fapesp (грант № 2018 / 26673-5). U.E. и JB выражают признательность за финансирование из программы «Северо-Очоа» для центров передового опыта в области исследований и разработок (SEV-2015-0522), MINECO «FIS2017-89536-P», AGAUR «2017 SGR 1639», EU FET «PETACom» (829153), ERC Расширенный грант «ТРАНСФОРМАТОР» (788218) и PoC miniX (840010). Вклад авторов: A.S.K., H.T., A.J.L. и U.E. выполнили эксперимент и собрали данные. A.S.K., H.T., A.J.L., F.C.C. и S.A.D. разработали частотную регулирующую и запирающую электронику.P.G.S. предоставил нелинейный кристалл OP-GaP. A.S.K., H.T., A.J.L., F.C.C., J.B. и S.A.D. задумал концепцию и ее воплощение. Все авторы внесли свой вклад в написание рукописи и обсуждение результатов. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах. Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/5/6/eaaw8794/DC1
Раздел S1. Шум при обнаружении EOS
Раздел S2. Эквивалентное шумопоглощение в EOS с двойной гребенкой
Section S3. Атмосферный водяной пар в полосе 585–630 см ^–1
Рис. S1. Функция отклика EOS.
Рис. S2. Поглощение водяного пара в атмосфере в полосе частот ^–1 от 585 до 630 см.
Рис. S3. Кривые фазового синхронизма для SFG в GaSe.
Ссылка ( 61 )
ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ 1. Фернандес Д. К., Бхаргава Р., Хьюит С. М., Левин И. В.,
Инфракрасная спектроскопическая визуализация для гистопатологического распознавания. Nat. Biotechnol.
23,
469–474 (2005). [PubMed] [Google Scholar] 3. Бриф К., Чакрабарти Р., Рабиц Х.,
Управление квантовыми явлениями: прошлое, настоящее и будущее. New J. Phys.
12,
075008 (2010). [Google Scholar] 4. Киркби Дж., Куртиус Дж., Almeida J., Dunne E., Duplissy J., Ehrhart S., Franchin A., Gagné S., Ickes L., Kürten A., Kupc A., Metzger A., Riccobono F., Rondo L., Schobesberger С., Цагкогеоргас Г., Виммер Д., Аморим А., Бьянки Ф., Брайтенлехнер М., Дэвид А., Доммен Дж., Даунард А., Эн М., Флаган Р. К., Хайдер С., Хансель А., Хаузер Д., Джуд В., Юннинен Х., Крейссл Ф., Квашин А., Лааксонен А., Лехтипало К., Лима Дж., Лавджой Э. Р., Махмутов В., Матот С., Миккиля Дж., Мингинетт П. , Мого С., Ниеминен Т., Оннела А., Перейра П., Петая Т., Шнитцхофер Р., Сайнфельд Дж. Х., Сипиля М., Стожков Ю., Стратманн Ф., Томе А., Ванханен Дж., Виисанен Ю., Вртала А., Вагнер П. Е., Вальтер Х., Вайнгартнер Э. , Wex H., Winkler PM, Carslaw KS, Worsnop DR, Baltensperger U., Kulmala M.,
Роль серной кислоты, аммиака и галактических космических лучей в зародышеобразовании атмосферного аэрозоля. Природа
476, г.
429–433 (2011). [PubMed] [Google Scholar] 5. Нозьер Б., Кальберер М., Клэйс М., Аллан Дж., Д’Анна Б., Десесари С., Финесси Э., Глазиус М., Гргич И., Hamilton JF, Hoffmann T., Iinuma Y., Jaoui M., Kahnt A., Kampf CJ, Kourtchev I., Maenhaut W., Marsden N., Saarikoski S., Schnelle-Kreis J., Surratt JD, Szidat S. ., Шмигельски Р., Вистхалер А.,
Молекулярная идентификация органических соединений в атмосфере: современное состояние и проблемы. Chem. Ред.
115,
3919–3983 (2015). [PubMed] [Google Scholar] 6. Лемаршан К., Трики М., Дарки Б., Борде К. Дж., Шардоне К., Даусси К.,
Прогресс в направлении точного определения постоянной Больцмана с помощью доплеровской спектроскопии.New J. Phys.
13,
073028 (2011). [Google Scholar] 7. Хо П. Т. П., Таунс К. Х.,
Межзвездный аммиак. Анну. Rev. Astron. Astrophys.
21,
239–270 (1983). [Google Scholar] 8. Барт А.,
Инфракрасная спектроскопия белков. Биохим. Биофиз. Acta
1767,
1073–1101 (2007). [PubMed] [Google Scholar] 9. Катон Дж. Э.,
Инфракрасная микроскопия. Обзор основ и приложений. Микрон
27,
303–314 (1996). [Google Scholar] 10. Флейшер А. Дж., Бьорк Б. Дж., Буй Т. К., Коссел К. К., Окумура М., Йе Дж.,
Частотная гребенчатая спектроскопия переходных свободных радикалов с временным разрешением в средней инфракрасной области.J. Phys. Chem. Lett.
5,
2241–2246 (2014). [PubMed] [Google Scholar] 11. Тамер М., Марко Л. Д., Рамасеша К., Мандал А., Токмакофф А.,
Сверхбыстрая 2D ИК-спектроскопия избыточного протона в жидкой воде. Наука
350,
78–82 (2015). [PubMed] [Google Scholar] 12. Кокер Т. Л., Джелич В., Гупта М., Молески С. Дж., Берджесс Дж. А. Дж., Рейес Г. Д. Л., Титова Л. В., Цуй Ю. Ю., Фриман М. Р., Хегманн Ф. А.,
Сверхбыстрый сканирующий туннельный микроскоп терагерцового диапазона. Nat. Фотоника
7,
620–625 (2013). [Google Scholar] 13.Рыбка Т., Людвиг М., Шмальц М. Ф., Книттель В., Брида Д., Лейтенсторфер А.,
Подцикловой оптический фазовый контроль нанотуннелирования в одноэлектронном режиме. Nat. Фотоника
10,
667–670 (2016). [Google Scholar] 14. Чангала П. Б., Вейхман М. Л., Ли К. Ф., Ферманн М. Э., Йе Дж.,
Разрешение колебательного квантового состояния фуллерена C ₆₀. Наука
363, г.
49–54 (2019). [PubMed] [Google Scholar] 15. Вайнио М., Халонен Л.,
Оптические параметрические генераторы среднего инфракрасного диапазона и частотные гребенки для молекулярной спектроскопии.Phys. Chem. Chem. Phys.
18,
4266–4294 (2016). [PubMed] [Google Scholar] 16. Кряк М., Стоун Дж., Виллек М.,
Спектроскопические исследования высокого разрешения и теория нарушения четности в хиральных молекулах. Анну. Rev. Phys. Chem.
59,
741–769 (2008). [PubMed] [Google Scholar] 17. Дарки Б., Стоуффлер К., Шелковников А., Даусси К., Эми-Кляйн А., Шардоне С., Зриг С., Гай Л., Крассоус Дж., Сулар П., Асселин П., Хуэт Т.Р., Швердтфегер П., Баст Р., Сауэ Т.,
Прогресс в направлении первого наблюдения нарушения четности в хиральных молекулах с помощью лазерной спектроскопии высокого разрешения.Хиральность
22,
870–884 (2010). [PubMed] [Google Scholar] 18. Кейльманн Ф., Хилленбранд Р.,
Микроскопия ближнего поля методом упругого рассеяния света от иглы. Филос. Пер. Математика. Phys. Англ. Sci.
362, г.
787–805 (2004). [PubMed] [Google Scholar] 19. Дацци А., Пратер К. Б.,
AFM-IR: Технология и приложения в наноразмерной инфракрасной спектроскопии и химической визуализации. Chem. Ред.
117,
5146–5173 (2017). [PubMed] [Google Scholar] 20. Бехтель Х. А., Мюллер Э. А., Олмон Р. Л., Мартин М. К., Рашке М. Б.,
Сверхширокополосная инфракрасная наноспектроскопия.Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ.
111,
7191–7196 (2014). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 21. Файст Дж., Вилларес Г., Скалари Г., Рёш М., Бонзон К., Хуги А., Бек М.,
Квантово-каскадные лазерные частотные гребенки. Нанофотоника
5,
272–291 (2016). [Google Scholar] 22. Палаферри Д., Тодоров Ю., Бигиоли А., Моттагизаде А., Гасеми Д., Калабрез А., Васанелли А., Ли Л., Дэвис А. Г., Линфилд Е. Х., Капсалидис Ф., Бек М., Фейст Дж., Сиртори К.,
Фотоприемники с длиной волны 9 мкм для работы при комнатной температуре и гетеродинные приемники с частотой ГГц.Природа
556, г.
85–88 (2018). [PubMed] [Google Scholar] 23. Пирес Х., Баудиш М., Санчес Д., Хеммер М., Бигерт Дж.,
Генерация ультракоротких импульсов в среднем ИК диапазоне. Прог. Квантовая электроника.
43,
1–30 (2015). [Google Scholar] 24. Коссел К. К., Ваксман Э. М., Финнеран И. А., Блейк Г. А., Й. Дж., Ньюбери Н. Р.,
Газофазная широкополосная спектроскопия с использованием активных источников: достижения, состояние и приложения. J. Opt. Soc. Являюсь. B
34,
104–129 (2017). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 25. Марет С., Фор А., Скифони Э., Визенфельд Л.,
О надежности аммиачного термометра. Пн. Нет. R. Astron. Soc.
399,
425–431 (2009). [Google Scholar] 26. Тиммер Б., Олтуис В., ван ден Берг А.,
Датчики аммиака и их применение — обзор. Сенсорные приводы B
107,
666–677 (2005). [Google Scholar] 27. Харрис Дж., Карли Б., Рицци Р., Серио К., Млинчак М., Палчетти Л., Маэстри Т., Бриндли Х., Масиелло Г.,
Земля в далеком инфракрасном диапазоне. Rev. Geophys.
46,
2007RG000233 (2008). [Google Scholar] 28. Балтушка А., Фуджи Т., Кобаяши Т.,
Управление фазой несущей и огибающей ультракоротких световых импульсов с помощью параметрических оптических усилителей. Phys. Rev. Lett.
88,
133901 (2002). [PubMed] [Google Scholar] 29. Тиммерс Х., Ковлиги А., Линд А., Круз Ф. К., Надер Н., Силфиес М., Якас Г., Эллисон Т. К., Шунеманн П. Г., Папп С. Б., Диддамс С. А.,
Молекулярное снятие отпечатков пальцев с помощью ярких широкополосных инфракрасных гребенок. Optica
5,
727–732 (2018). [Google Scholar] 30. У Ц., Чжан X.-C.,
Электрооптическая выборка импульсов среднего инфракрасного диапазона в свободном пространстве.Прил. Phys. Lett.
71,
1285–1286 (1997). [Google Scholar] 31. Продам A., Scheu R., Leitenstorfer A., Huber R.,
Обнаружение с полевым разрешением инфракрасных переходных процессов с фазовой синхронизацией из компактной Er: волоконной системы, настраиваемой в диапазоне от 55 до 107 ТГц. Прил. Phys. Lett.
93,
251107 (2008). [Google Scholar] 32. Бартельс А., Черна Р., Кистнер К., Тома А., Худерт Ф., Янке К., Декорси Т.,
Сверхбыстрая спектроскопия во временной области на основе высокоскоростной асинхронной оптической выборки. Rev. Sci. Instrum.
78,
035107 (2007). [PubMed] [Google Scholar] 33.Финнеран И. А., Гуд Дж. Т., Холланд Д. Б., Кэрролл П. Б., Аллоди М. А., Блейк Г. А.,
Прецизионная частотная гребенка терагерцового диапазона с охватом декад. Phys. Rev. Lett.
114,
163902 (2015). [PubMed] [Google Scholar] 34. Стед Р. А., Миллс А. К., Джонс Д. Дж.,
Метод высокоразрешающей и широкополосной спектроскопии в терагерцовом и дальнем инфракрасном диапазонах. J. Opt. Soc. Являюсь. B
29,
2861–2868 (2012). [Google Scholar] 35. Ideguchi T., Holzner S., Bernhardt B., Guelachvili G., Picqué N., Hänsch T. W.,
Когерентная рамановская спектроскопия с использованием гребенок частоты лазера.Природа
502, г.
355–358 (2013). [PubMed] [Google Scholar] 36. Рик К., Зульцер П., Сигер М., Москаленко А. С., Буркард Г., Селецкий Д. В., Лейтенсторфер А.,
Квантовая электродинамика субциклов. Природа
541, г.
376–379 (2017). [PubMed] [Google Scholar] 37. Пупеза И., Санчес Д., Чжан Дж., Лилиенфейн Н., Зайдель М., Карпович Н., Пааш-Кольберг Т., Знаковская И., Пешер М., Швайнбергер В., Первак В., Филл Э., Пронин О., Вей З., Краус Ф., Аполонски А., Бигерт Дж.,
Мощные импульсы среднего инфракрасного диапазона продолжительностью менее двух периодов с частотой повторения 100 МГц.Nat. Фотоника
9,
721–724 (2015). [Google Scholar] 38. М. Хубер, В. Швайнбергер, М. Трубецков, С. А. Хуссейн, О. Пронин, Л. Вамос, Э. Филл, А. Аполонски, М. Зигман, Ф. Краус, И. Пупеза, Детектирующая чувствительность спектроскопии с полевым разрешением в области молекулярных отпечатков пальцев, в Proceedings of the 2017 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe European Quantum Electronics Conference (CLEO / Europe-EQEC) (IEEE, 2017), p. 1. [Google Scholar] 39. Шуберт О., Гогенлейтнер М., Лангер Ф., Урбанек Б., Ланге К., Хаттнер У., Голд Д., Мейер Т., Кира М., Кох С. В., Хубер Р.,
Подцикловое управление генерацией высоких гармоник терагерцового диапазона динамическими блоховскими колебаниями. Nat. Фотоника
8,
119–123 (2014). [Google Scholar] 40. Чаппина М.Ф., Перес-Эрнандес Я.А., Ландсман А.С., Окелл В.А., Жеребцов С., Фёрг Б., Шетц Дж., Зайфферт Л., Феннель Т., Шааран Т., Циммерманн Т., Чакон А., Гишард Р., Заир А., Тиш Дж.Р.Г., Марангос Дж. П., Виттинг Т., Браун А., Майер С.А., Розо Л., Крюгер М., Hommelhoff P., Kling M. F., Krausz F., Lewenstein M.,
Аттосекундная физика в наномасштабе. Rep. Prog. Phys.
80,
054401 (2017). [PubMed] [Google Scholar] 41. Халил М., Демирдёвен Н., Токмаков А.,
Передача колебательной когерентности, охарактеризованная с помощью двумерной ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье. J. Chem. Phys.
121,
362–373 (2004). [PubMed] [Google Scholar] 42. Якас Г., Джорджетта Ф. Р., Бауманн Э., Коддингтон И., Херман Д., Диддамс С. А., Ньюбери Н. Р.,
Высококогерентная двойная гребенчатая спектроскопия в среднем инфракрасном диапазоне, охватывающая 2.От 6 до 5,2 мкм. Nat. Фотоника
12,
202–208 (2018). [Google Scholar] 43. Муравьев А. В., Смольский В. О., Лопаро З. Э., Водопьянов К. Л.,
Массивно-параллельное обнаружение следов молекул и их изотопологов с помощью широкополосных субгармонических гребенок среднего инфракрасного диапазона. Nat. Фотоника
12,
209–214 (2018). [Google Scholar] 44. Ротман Л.С., Гордон И.Е., Бабиков Ю., Барб А., Крис Беннер Д., Бернат П.Ф., Бирк М., Биццокки Л., Будон В., Браун Л.Р., Кампарг А., Чанс К., Коэн Е.А., Кудерт Л.Х. , Деви В.M., Drouin BJ, Fayt A., Flaud J.-M., Gamache RR, Harrison JJ, Hartmann J.-M., Hill C., Hodges JT, Jacquemart D., Jolly A., Lamouroux J., Le Рой Р.Дж., Ли Г., Лонг Д.А., Люлин О.М., Маки С.Дж., Масси С.Т., Михайленко С., Мюллер Х.С.П., Науменко О.В., Никитин А.В., Орфал Дж., Перевалов В., Перрин А., Половцева Е.Р., Ричард К. , Смит МАХ, Старикова Е., Сунг К., Ташкун С., Теннисон Дж., Мульт Г.К., Тютерев В.Г., Вагнер Г.,
База данных молекулярной спектроскопии HITRAN2012.J. Quant. Spectrosc. Radiat. Передача
130,
4–50 (2013). [Google Scholar] 45. Коддингтон И., Ньюбери Н., Суонн В.,
Двойная гребенчатая спектроскопия. Optica
3,
414–426 (2016). [Google Scholar] 46. Немчинов В., Сунг К., Варанаси П.,
Измерения интенсивности и полуширины линий в полосах 10 мкм ¹⁴ NH ₃. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Передача
83,
243–265 (2004). [Google Scholar] 47. W. Demtroder, Молекулярная физика: теоретические принципы и экспериментальные методы (Wiley Interscience, ed.1, 2005). [Google Scholar] 48. Бон Дж. Л., Рей А. М., Йе Дж.,
Холодные молекулы: прогресс в квантовой инженерии химии и квантовой материи. Наука
357, г.
1002–1010 (2017). [PubMed] [Google Scholar] 49. Мюллер Э. А., Поллард Б., Бехтель Х. А., ван Блерком П., Рашке М. Б.,
Инфракрасная колебательная нанокристаллография и наноизображение. Sci. Adv.
2,
e1601006 (2016). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 50. Карлсон Д. Р., Хикштейн Д. Д., Чжан В., Меткалф А. Дж., Куинлан Ф., Диддамс С. А., Папп С.Б.,
Сверхбыстрый электрооптический свет с субцикловым управлением. Наука
361,
1358–1363 (2018). [PubMed] [Google Scholar] 51. Ли К., Ли Дж., Чан Ю.-С., Хан С., Чан Х., Ким И.-Дж., Ким С.-В.,
Спектроскопия с преобразованием Фурье с использованием волоконного фемтосекундного лазера, легированного Er, с изменением частоты следования импульсов. Sci. Rep.
5,
15726 (2015). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 52. Бейкер М. Дж., Гази Э., Браун М. Д., Шанкс Дж. Х., Гарднер П., Кларк Н. В.,
Спектроскопический анализ на основе FTIR для идентификации клинически агрессивного рака простаты.Br. J. Рак
99,
1859–1866 (2008). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 53. Бейкер MJ, Trevisan J., Bassan P., Bhargava R., Butler HJ, Dorling KM, Fielden PR, Fogarty SW, Fullwood NJ, Heys KA, Hughes C., Lasch P., Martin-Hirsch PL, Obinaju B., Sockalingum GD, Sulé-Suso J., Strong RJ, Walsh MJ, Wood BR, Gardner P., Martin FL,
Использование ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье для анализа биологических материалов. Nat. Protoc.
9,
1771–1791 (2014). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 54.Y. Gokarn, S. Agarwal, K. Arthur, A. Bepperling, ES Day, D. Filoti, DG Greene, D. Hayes, R. Kroe-Barrett, T. Laue, J. Lin, B. McGarry, V. Разинков, С. Сингх, Р. Тайнг, С. Венкатарамани, В. Вайс, Д. Янг, И. Е. Заррага, Современные и новые технологии терапевтической характеристики моноклональных антител Том 2. Биофармацевтическая характеристика: случай NISTmAb Исследование , т. 1201 из Серия симпозиумов ACS (Американское химическое общество, 2015 г.), стр. 285–327.[Google Scholar] 55. Мюллер Э. А., Поллард Б., Бектел Х. А., Адато Р., Этезади Д., Алтуг Х., Рашке М. Б.,
Наноизображение и управление молекулярными колебаниями посредством электромагнитно-индуцированного рассеяния, достигающего режима сильной связи. ACS Photonics
5,
3594–3600 (2018). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 56. Wolter B., Pullen M.G., Baudisch M., Sclafani M., Hemmer M., Senftleben A., Schröter C.D., Ullrich J., Moshammer R., Biegert J.,
Физика сильного поля со средним ИК-полем. Phys.Ред. X
5,
021034 (2015). [Google Scholar] 57. Диддамс С. А., Холлберг Л., Мбеле В.,
Молекулярный фингерпринтинг с разрешенными модами фемтосекундной лазерной частотной гребенки. Природа
445, г.
627–630 (2007). [PubMed] [Google Scholar] 58. Рик К., Селецкий Д. В., Лейтенсторфер А.,
Фемтосекундные измерения электрических полей: от классических амплитуд до квантовых флуктуаций. Евро. J. Phys.
38,
024003 (2017). [Google Scholar] 59. Leitenstorfer A., Hunsche S., Shah J., Nuss M. C., Knox W. H.,
Детекторы и источники для сверхширокополосного электрооптического отбора проб: эксперимент и теория.Прил. Phys. Lett.
74,
1516–1518 (1999). [Google Scholar] 60. Рик К., Селецкий Д. В., Москаленко А. С., Шмидт Дж. Ф., Крауспе П., Эккарт С., Эггерт С., Буркард Г., Лейтенсторфер А.,
Прямая выборка вакуумных флуктуаций электрического поля. Наука
350,
420–423 (2015). [PubMed] [Google Scholar] 61. Гамаш Р. Р.,
Параметры формы линии для водяного пара в диапазоне 3,2–17,76 мкм для атмосферных условий. J. Mol. Spectrosc.
229,
9–18 (2005). [Google ученый] .}

Расчет трансформатора для обратноходового импульсного источника питания (Flyback)

расчет импульсного трансформатора однотактного

Намотка трансформатора для импульсного источника питания

Электрическая схема трансформатора

Печать

Что такое рабочий цикл? | Fluke

Упрощенный рабочий цикл

Пример рабочего цикла

Что такое ширина импульса?

(PDF) Оптимизированный импульсный трансформатор для повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный

Уравнения и расчеты, относящиеся к контактной сварке

Расчет времени

Рабочий цикл

Трансформатор кВА

кВА в зависимости от рабочего цикла

Передаточное число

Драйвер вторичного синхронного выпрямления для высокоэффективных топологий SMPS

Частотная гребенчатая спектроскопия с дискретизацией инфракрасного электрического поля

Абиджит С. Ковлиги

Генри Тиммерс

Александр Дж. Линд

Угайц Элу

Флавио К. Круз

Питер Г. Шунеманн

Йенс Бигерт

Скотт А. Диддамс

Аннотация

ВВЕДЕНИЕ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА

РЕЗУЛЬТАТЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Фазовая синхронизация

Синтез БИК-импульсов с несколькими циклами

MIR generation

Обнаружение EOS

Функция отклика EOS

Дополнительные материалы

Благодарности

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ

Добавить комментарий Отменить ответ