Menu English Ukrainian Rosyjski Strona główna

Bezpłatna biblioteka techniczna dla hobbystów i profesjonalistów Bezpłatna biblioteka techniczna


ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Zasilacze: micro power, medium power, high power. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze

Komentarze do artykułu Komentarze do artykułu

Pierwszym problemem, z którym spotykają się zarówno początkujący, jak i doświadczeni radioamatorzy przy projektowaniu dowolnego urządzenia, jest problem z zasilaniem. W tym rozdziale omówiono różne zasilacze sieciowe (mikromocy, średniej mocy, dużej mocy).

Przy wyborze i rozwoju źródła zasilania (zwanego dalej PI) należy wziąć pod uwagę szereg czynników determinowanych warunkami pracy, właściwościami obciążenia, wymaganiami bezpieczeństwa itp.

Przede wszystkim należy oczywiście zwrócić uwagę na zgodność parametrów elektrycznych zasilacza z wymaganiami zasilanego urządzenia, a mianowicie:

  • napięcie zasilania
  • obecne zużycie
  • wymagany poziom stabilizacji napięcia zasilania
  • dopuszczalny poziom tętnień napięcia zasilania.

Istotne są również cechy własności intelektualnej, które wpływają na jej działanie:

  • dostępność systemów ochrony
  • wymiary wagi.

Będąc integralną częścią sprzętu radioelektronicznego, wtórne zasilacze muszą ściśle spełniać określone wymagania, które są określone zarówno wymaganiami dla samego sprzętu jako całości, jak i warunkami dla źródeł zasilania i ich działania jako części tego sprzętu . Każdy z parametrów IP wykraczający poza granice dopuszczalnych wymagań wprowadza dysonans w działanie urządzenia. Dlatego przed rozpoczęciem montażu IP do proponowanego projektu dokładnie przeanalizuj wszystkie dostępne opcje i wybierz IP, które najlepiej spełni wszystkie wymagania i Twoje możliwości.

Istnieją cztery główne typy zasilaczy sieciowych:

  • beztransformatorowy, z rezystorem tłumiącym lub kondensator
  • liniowy, wykonany według klasycznego schematu: transformator obniżający napięcie - prostownik - filtr - stabilizator.
  • impuls wtórny: transformator obniżający napięcie - filtr - przetwornica wysokiej częstotliwości 20-400 kHz.
  • impulsowe wysokonapięciowe wysokiej częstotliwości: filtr - prostownik ~220 V - impulsowe wysokiej częstotliwości

konwerter 20-400kHz. Zasilacze liniowe charakteryzują się niezwykłą prostotą i niezawodnością, brakiem zakłóceń o wysokiej częstotliwości. Wysoki stopień dostępności komponentów i łatwość wykonania sprawiają, że są one najbardziej atrakcyjne do powtórzenia przez początkujących konstruktorów radiowych. Ponadto w niektórych przypadkach ważny jest również rachunek czysto ekonomiczny - zastosowanie liniowych adresów IP jest wyraźnie uzasadnione w urządzeniach pobierających do 500 mA, które wymagają dość małych rozmiarów adresów IP. Do takich urządzeń należą:

  • ładowarki do baterii;
  • zasilacze do odbiorników radiowych, identyfikatorów dzwoniących, systemów alarmowych itp.

Należy zauważyć, że niektóre konstrukcje, które nie wymagają izolacji galwanicznej od sieci przemysłowej, mogą być zasilane przez kondensator lub rezystor gaszący, podczas gdy pobór prądu może sięgać setek mA.

Wydajność i racjonalność stosowania zasilaczy liniowych jest znacznie zmniejszona przy prądach zużycia większych niż 1 A. Przyczyną tego są następujące zjawiska:

  • wahania napięcia sieciowego wpływają na współczynnik stabilizacji;
  • na wejściu stabilizatora trzeba ustawić napięcie, które będzie oczywiście wyższe niż minimalne dopuszczalne dla jakichkolwiek wahań napięcia w sieci, czyli wtedy, gdy wahania te są duże. konieczne jest ustawienie przeszacowanego napięcia, co z kolei wpływa na tranzystor przepustowy (nieracjonalnie duży spadek napięcia na złączu, aw rezultacie duże rozpraszanie ciepła);
  • duży pobór prądu wymaga zastosowania ogólnych radiatorów na diodach prostowniczych i tranzystora regulacyjnego, pogarsza reżim termiczny i gabaryty urządzenia jako całości.

Wtórne przetwornice napięcia impulsowego są dość proste w produkcji i obsłudze, wyróżniają się łatwością produkcji i niskim kosztem komponentów. Ekonomicznie i technologicznie uzasadnione jest zaprojektowanie zasilacza zgodnie ze schematem wtórnego przetwornika impulsów dla urządzeń o poborze prądu 1-5 A, do nieprzerwanego zasilania systemów nadzoru wideo i bezpieczeństwa, do wzmacniaczy niskiej częstotliwości, radia stacje, ładowarki.

Najlepszym wyróżnikiem przetwornic wtórnych w stosunku do liniowych jest charakterystyka wagowa i gabarytowa prostownika, filtra, przetwornicy, stabilizatora. Wyróżniają się jednak wysokim poziomem zakłóceń, dlatego przy projektowaniu należy zwrócić uwagę na ekranowanie i tłumienie elementów o wysokiej częstotliwości w szynie zasilającej.

Ostatnio dość powszechne stało się pulsacyjne IP, zbudowane w oparciu o przetwornicę wysokiej częstotliwości z wejściem beztransformatorowym. Urządzenia te, zasilane z sieci przemysłowej ~110V/220V, nie zawierają nieporęcznych transformatorów zasilających niskiej częstotliwości, a napięcie przetwarzane jest przez przetwornicę wysokiej częstotliwości na częstotliwościach 20-400 kHz. Takie zasilacze mają o rząd wielkości lepsze parametry masowo-wymiarowe w porównaniu do liniowych, a ich sprawność może sięgać 90% lub więcej. IP z impulsową przetwornicą wysokiej częstotliwości znacznie poprawia wiele cech urządzeń zasilanych z tych źródeł i może być stosowany w prawie każdej konstrukcji radioamatorskiej. Wyróżniają się jednak dość wysokim poziomem złożoności, wysokim poziomem szumów w szynie zasilającej, niską niezawodnością, wysokimi kosztami i niedostępnością niektórych komponentów. Trzeba więc mieć bardzo dobre przesłanki do stosowania impulsowego IP opartego na przetwornicy wysokiej częstotliwości w sprzęcie amatorskim (w urządzeniach przemysłowych jest to w większości przypadków uzasadnione). Takimi powodami mogą być: prawdopodobieństwo wahań napięcia wejściowego w granicach ~ 100-300 V; możliwość stworzenia IP o mocy od kilkudziesięciu watów do setek kilowatów dla dowolnego napięcia wyjściowego; pojawienie się przystępnych cenowo rozwiązań high-tech oparte na układach scalonych i innych nowoczesnych komponentach.

1. Zasilacz z galwaniczną izolacją od sieci na transoptorach

IP mikroenergetyczne z izolacją galwaniczną od sieci ~220 V można wykonać za pomocą transoptorów łącząc je szeregowo w celu zwiększenia napięcia wyjściowego (rys. 3.2-1.). Transfer energii odbywa się za pomocą jednokierunkowego strumienia światła wewnątrz transoptora (transoptor zawiera elementy emitujące i pochłaniające światło), dzięki czemu nie ma galwanicznego połączenia z siecią.

Na jednym transoptorze 0,5-0,7 V jest przydzielone dla AOD101. AOD302 i 4 V - dla AOT102, AOT110 (dopływ 0,2 mA). Aby zapewnić wymagane wartości napięcia i prądu, transoptory są łączone szeregowo lub równolegle. Jako element gromadzący bufor można zastosować jonizator, baterię lub pojemność 100-1000 mikrofaradów. Diody LED są zasilane przez pojemność nie większą niż 0.2 uF, aby uniknąć zniszczenia. Należy pamiętać, że sprawność transoptorów spada wraz z upływem czasu (około 25% na 15000 XNUMX godzin pracy).

Zasilacze: micro power, medium power, high power
(kliknij, aby powiększyć)

2. Micro stabilizator mocy o niskim zużyciu

Niektóre projekty szynek wymagają regulatorów mikromocy, które zużywają mikroampery w trybie stabilizacji. na ryc. 3.2-4 pokazuje schemat ideowy takiego stabilizatora z wewnętrznym poborem prądu 10 μA i prądem stabilizacji 100 mA.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Dla elementów wskazanych na schemacie napięcie stabilizacji wynosi Uout \u3.4d 1 V, aby to zmienić, zamiast diody HL522 można włączyć szeregowo diody KD0.7 (na każdym spadku napięcia wynosi 1 V: na tranzystorach VT2, VT0,3 - 30 V). Napięcie wejściowe tego stabilizatora (Uin) nie przekracza XNUMX V. Należy zastosować tranzystory o maksymalnym wzmocnieniu.

3. Zasilacze z kondensatorami sprzęgającymi

W mikrozasilaczach ze sprzężeniem galwanicznym do sieci przemysłowej, tzw. kondensatory sprzęgające, które są niczym innym jak rezystorami bocznikowymi połączonymi szeregowo w obwodzie mocy. Wiadomo, że kondensator zainstalowany w obwodzie prądu przemiennego ma rezystancję zależną od częstotliwości i nazywa się reaktywną. Pojemność kondensatora izolacyjnego (przy założeniu zastosowania w sieci przemysłowej ~220 V, 50 Hz) można obliczyć ze wzoru:

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Przykładowo: ładowarka do akumulatorów niklowo-kadmowych 12V o pojemności 1 Ah może być zasilana z sieci poprzez kondensator separujący. W przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych prąd ładowania wynosi 10% wartości nominalnej, tj. W naszym przypadku 100mA. Ponadto, biorąc pod uwagę spadek napięcia na stabilizatorze rzędu 3-5 V, stwierdzamy, że konieczne jest zapewnienie napięcia ~ 18 V na wejściu ładowarki przy prądzie roboczym 100 mA. Zastępując te dane, otrzymujemy:

według pierwszego wzoru:

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Wybieramy zatem C \u1,5d 500 μF przy podwójnym napięciu roboczym XNUMX V (można zastosować kondensatory następujących typów: MBM, MGBP, MBT).

Pełny schemat ładowarki z kondensatorem sprzęgającym pokazano na ryc. 3.2-2. Urządzenie nadaje się do ładowania akumulatorów prądem nie większym niż 100 mA przy napięciu ładowania nie większym niż 15V. Rezystor trymera R2 ustawia wymaganą wartość napięcia ładowania. R1 działa jako ogranicznik prądu na początku ładowania, a generowane na nim napięcie jest przykładane do diody LED. Na podstawie intensywności świecenia diody LED można ocenić stopień rozładowania akumulatora.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Podczas eksploatacji tego zasilacza (jak i każdego innego zasilacza bez izolacji galwanicznej od sieci) należy pamiętać o środkach bezpieczeństwa. Urządzenie i akumulator są zawsze pod napięciem sieci przemysłowej. W niektórych przypadkach takie ograniczenia uniemożliwiają normalną pracę urządzeń, dlatego konieczne jest zapewnienie izolacji galwanicznej IP od sieci.

Zasilacz małej mocy z kondensatorem separującym, ale z galwaniczną izolacją od sieci przemysłowej, może być wykonany na bazie transformatora przejściowego lub przekaźnika rozrusznika magnetycznego, a ich napięcie pracy może być niższe niż 220 V. Na rys. 3.2-3 przedstawia schemat ideowy takiego zasilacza.

Pojemność kondensatora izolującego obliczana jest z uwzględnieniem parametrów transformatora (tzn. znając przekładnię należy najpierw obliczyć napięcie jakie należy podać na wejście transformatora, a następnie po upewnieniu się, że takie napięcie jest dopuszczalne dla zastosowanego transformatora, obliczyć parametry kondensatora).

Moc wydzielana przez takie źródło zasilania może równie dobrze zasilać dzwonek domowy, odbiornik, odtwarzacz audio.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

4. Zasilacze z kondensatorami sprzęgającymi

W mikrozasilaczach ze sprzężeniem galwanicznym do sieci przemysłowej, tzw. kondensatory sprzęgające, które są niczym innym jak rezystorami bocznikowymi połączonymi szeregowo w obwodzie mocy. Wiadomo, że kondensator zainstalowany w obwodzie prądu przemiennego ma rezystancję zależną od częstotliwości i nazywa się reaktywną. Pojemność kondensatora izolacyjnego (przy założeniu zastosowania w sieci przemysłowej ~220 V, 50 Hz) można obliczyć ze wzoru:

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Przykładowo: ładowarka do akumulatorów niklowo-kadmowych 12V o pojemności 1 Ah może być zasilana z sieci poprzez kondensator separujący. W przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych prąd ładowania wynosi 10% wartości nominalnej, tj. W naszym przypadku 100mA. Ponadto, biorąc pod uwagę spadek napięcia na stabilizatorze rzędu 3-5 V, stwierdzamy, że konieczne jest zapewnienie napięcia ~ 18 V na wejściu ładowarki przy prądzie roboczym 100 mA. Zastępując te dane, otrzymujemy:

według pierwszego wzoru:

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Wybieramy zatem C \u1,5d 500 μF przy podwójnym napięciu roboczym XNUMX V (można zastosować kondensatory następujących typów: MBM, MGBP, MBT).

Pełny schemat ładowarki z kondensatorem sprzęgającym pokazano na ryc. 3.2-2. Urządzenie nadaje się do ładowania akumulatorów prądem nie większym niż 100 mA przy napięciu ładowania nie większym niż 15V. Rezystor trymera R2 ustawia wymaganą wartość napięcia ładowania. R1 działa jako ogranicznik prądu na początku ładowania, a generowane na nim napięcie jest przykładane do diody LED. Na podstawie intensywności świecenia diody LED można ocenić stopień rozładowania akumulatora.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Podczas eksploatacji tego zasilacza (jak i każdego innego zasilacza bez izolacji galwanicznej od sieci) należy pamiętać o środkach bezpieczeństwa. Urządzenie i akumulator są zawsze pod napięciem sieci przemysłowej. W niektórych przypadkach takie ograniczenia uniemożliwiają normalną pracę urządzeń, dlatego konieczne jest zapewnienie izolacji galwanicznej IP od sieci.

Zasilacz małej mocy z kondensatorem separującym, ale z galwaniczną izolacją od sieci przemysłowej, może być wykonany na bazie transformatora przejściowego lub przekaźnika rozrusznika magnetycznego, a ich napięcie pracy może być niższe niż 220 V. Na rys. 3.2-3 przedstawia schemat ideowy takiego zasilacza.

Pojemność kondensatora izolującego obliczana jest z uwzględnieniem parametrów transformatora (tzn. znając przekładnię należy najpierw obliczyć napięcie jakie należy podać na wejście transformatora, a następnie po upewnieniu się, że takie napięcie jest dopuszczalne dla zastosowanego transformatora, obliczyć parametry kondensatora).

Moc wydzielana przez takie źródło zasilania może równie dobrze zasilać dzwonek domowy, odbiornik, odtwarzacz audio.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

5. Zasilacze liniowe

Obecnie tradycyjne zasilacze liniowe coraz częściej zastępowane są zasilaczami impulsowymi. Jednak mimo to nadal są bardzo wygodnym i praktycznym rozwiązaniem w większości przypadków projektowania krótkofalarstwa (niekiedy w urządzeniach przemysłowych). Powodów jest kilka: po pierwsze zasilacze liniowe są konstrukcyjnie dość proste i łatwe w konfiguracji, po drugie nie wymagają stosowania drogich komponentów wysokonapięciowych, a wreszcie są znacznie bardziej niezawodne niż zasilacze impulsowe.

Typowy zasilacz liniowy zawiera: sieciowy transformator obniżający napięcie, mostek diodowy z filtrem oraz stabilizator przetwarzający nieregulowane napięcie odbierane z uzwojenia wtórnego transformatora przez mostek diodowy i filtr na stabilizowane napięcie wyjściowe, ponadto to napięcie wyjściowe jest zawsze niższe niż niestabilizowanego stabilizatora napięcia wejściowego.

Główną wadą takiego schematu jest niska wydajność i konieczność rezerwowania mocy w prawie wszystkich elementach urządzenia (tj. IP 10 W, wymagany jest transformator o mocy co najmniej 15 W itp.). Powodem tego jest zasada działania stabilizatorów liniowych IP. Polega na rozproszeniu pewnej mocy na elemencie regulacyjnym Ppac = Iload * (Uin - Uout).Z wzoru wynika, że ​​im większa różnica między napięciem wejściowym a wyjściowym stabilizatora, tym więcej mocy musi zostać rozproszone na elemencie regulacyjnym .

Z drugiej strony im bardziej niestabilne jest napięcie wejściowe regulatora i im bardziej zależy ono od zmiany prądu obciążenia, tym wyższe powinno być w stosunku do napięcia wyjściowego. Widać więc, że liniowe stabilizatory zasilania działają w dość wąskim zakresie dopuszczalnych napięć wejściowych, a granice te są jeszcze węższe, gdy stawiane są wysokie wymagania dotyczące sprawności urządzenia. Ale stopień stabilizacji i tłumienia szumu impulsowego osiągnięty w liniowych IP jest znacznie lepszy niż w innych schematach. Rozważmy bardziej szczegółowo stabilizatory stosowane w liniowym IP.

Najprostsze (tzw. parametryczne) stabilizatory opierają się na wykorzystaniu cech charakterystyki prądowo-napięciowej niektórych urządzeń półprzewodnikowych - głównie diod Zenera. Mają wysoką impedancję wyjściową. niski poziom stabilizacji i niska wydajność. Takie stabilizatory są używane tylko przy małych obciążeniach, zwykle jako elementy obwodu (na przykład jako źródła napięcia odniesienia). Przykłady stabilizatorów parametrycznych i wzory do obliczeń przedstawiono na rys. 3.3-1.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Szeregowe przelotowe stabilizatory liniowe wyróżniają się następującymi cechami: napięcie na obciążeniu nie zależy od napięcia wejściowego i prądu obciążenia, dopuszczalne są duże wartości prądu obciążenia, wysoki współczynnik stabilizacji oraz niska rezystancja wyjściowa są zapewnione. Schemat blokowy typowego stabilizatora liniowego pokazano na ryc. 3.3-2. Podstawową zasadą, na której opiera się jego praca, jest porównanie napięcia wyjściowego z jakimś stabilizowanym

napięcie odniesienia i sterowanie na podstawie wyników tego porównania, główny element mocy stabilizatora (na schemacie blokowym tzw. Tranzystor przelotowy VT1, działający w trybie liniowym, ale może to być również grupa elementów) , na którym rozpraszana jest nadwyżka mocy (patrz wzór powyżej).

Zasilacze: micro power, medium power, high power

W większości przypadków amatorskiej konstrukcji radiowej jako źródła zasilania urządzeń można zastosować liniowe zasilacze oparte na mikroukładach stabilizatorów liniowych serii K (KR) 142. Charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami, mają wbudowane układy zabezpieczające przed przeciążeniem, układy kompensacji termicznej itp., są łatwo dostępne i proste w obsłudze (większość stabilizatorów z tej serii jest w pełni zaimplementowana wewnątrz układu scalonego, który (mają tylko trzy wyjścia) Jednak przy projektowaniu liniowych IP dużej mocy (25-100 W) wymagane jest bardziej subtelne podejście, a mianowicie: zastosowanie specjalnych transformatorów z rdzeniami pancernymi (o wyższym CDP), bezpośrednie zastosowanie wyłącznie zintegrowanych stabilizatorów jest niemożliwe ze względu na do ich niewystarczającej mocy, czyli potrzebne są dodatkowe elementy zasilające, a co za tym idzie dodatkowe układy zabezpieczające przed przeciążeniem, przegrzaniem i przepięciem. Takie IP generują dużo ciepła, wymagają montażu wielu elementów na dużych grzejnikach i w związku z tym są dość duże ; wymagane są specjalne rozwiązania obwodów, aby osiągnąć wysoki współczynnik stabilizacji napięcia wyjściowego.

6. Stabilizator o prądzie obciążenia do 5A

na ryc. 3.3-3 pokazuje podstawowy obwód do budowy potężnych stabilizatorów, które zapewniają prąd obciążenia do 5 A., który jest wystarczający do zasilania większości amatorskich konstrukcji radiowych. Obwód jest wykonany przy użyciu układu stabilizującego serii KR142 i zewnętrznego tranzystora przepustowego.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Przy niskim poborze prądu tranzystor VT1 jest zamknięty i działa tylko układ stabilizujący, ale wraz ze wzrostem zużycia prądu napięcie przydzielone do R2 i VD5 otwiera tranzystor VT1, a główna część prądu obciążenia zaczyna płynąć przez jego złącze. Rezystor R1 służy jako czujnik prądu przeciążenia. Im większa rezystancja R1, tym niższe jest wyzwalane zabezpieczenie prądowe (tranzystor VT1 zamyka się). Dławik filtra L 1 służy do tłumienia tętnień prądu przemiennego przy maksymalnym obciążeniu.

Zgodnie z powyższym schematem można zamontować stabilizatory na napięcie 5-15 V. Diody mocy VD1-VD4 muszą być przystosowane do prądu o wartości co najmniej 10 A. Rezystor R4 dostraja napięcie wyjściowe (wartość podstawowa to ustawiony według rodzaju zastosowanego układu stabilizującego serii KR142). Elementy zasilające montuje się na grzejnikach o powierzchni co najmniej 200 cm^2.

Na przykład obliczmy stabilizator napięcia o następujących właściwościach:

Uout - 12 V; Ineg - 3A; Uwe - 20 V.

Wybieramy stabilizator napięcia 12 V z serii KR142 - KR142EN8B. Wybieramy tranzystor przelotowy zdolny do rozproszenia maksymalnej mocy obciążenia Prac \u20d Uin * Iload \u3d 60 • 1.5 \u2d 818 W (wskazane jest wybranie mocy tranzystora 100-15 razy większej) - odpowiedni jest wspólny KT1A (Rrac \u5d 202 W, Ik maks. \uXNUMXd XNUMX A). Jako VDXNUMX-VDXNUMX można zastosować dowolne diody mocy odpowiednie dla prądu, na przykład KDXNUMXD.

7. Przełączanie zasilaczy

W przeciwieństwie do tradycyjnych zasilaczy liniowych, które zakładają tłumienie nadmiernego niestabilizowanego napięcia na liniowym elemencie przelotowym, zasilacze impulsowe wykorzystują inne metody i zjawiska fizyczne do generowania stabilizowanego napięcia, a mianowicie: efekt akumulacji energii w cewkach indukcyjnych, a także możliwość transformacji wysokoczęstotliwościowej i konwersji zmagazynowanej energii na stałe ciśnienie. Istnieją trzy typowe schematy budowy zasilaczy impulsowych (patrz ryc. 3.4-1): podwyższanie (napięcie wyjściowe jest wyższe niż napięcie wejściowe), obniżanie (napięcie wyjściowe jest niższe niż napięcie wejściowe) i odwracanie (napięcie wyjściowe ma przeciwną wartość polaryzacja względem wejścia). Jak widać na rysunku różnią się one jedynie sposobem podłączenia indukcyjności, poza tym zasada działania pozostaje niezmieniona, a mianowicie.

Kluczowy element (zwykle stosuje się tranzystory bipolarne lub MIS), pracujący z częstotliwością około 20-100 kHz, okresowo przez krótki czas (nie więcej niż 50% czasu) przykłada do cewki indukcyjnej pełne napięcie wejściowe niestabilizowane. prąd impulsowy. przepływając przez cewkę, zapewnia kumulację energii w jej polu magnetycznym 1/2LI^2 na każdy impuls. Energia zmagazynowana w ten sposób z cewki jest przekazywana do obciążenia (albo bezpośrednio za pomocą diody prostowniczej, albo przez uzwojenie wtórne i następnie prostowana), wyjściowy kondensator filtru wygładzającego zapewnia stałą wartość napięcia i prądu wyjściowego. Stabilizację napięcia wyjściowego zapewnia automatyczna regulacja szerokości lub częstotliwości impulsów na kluczowym elemencie (obwód sprzężenia zwrotnego ma na celu monitorowanie napięcia wyjściowego).

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Ten, choć dość skomplikowany, schemat może znacznie zwiększyć wydajność całego urządzenia. Faktem jest, że w tym przypadku oprócz samego obciążenia w obwodzie nie ma elementów mocy, które rozpraszają znaczną moc. Tranzystory kluczowe działają w trybie klucza nasyconego (tj. Spadek napięcia na nich jest niewielki) i rozpraszają moc tylko w dość krótkich odstępach czasu (czas dostarczania impulsu). Dodatkowo poprzez zwiększenie częstotliwości konwersji możliwe jest znaczne zwiększenie mocy oraz poprawa charakterystyki wagowej i gabarytowej.

Istotną zaletą technologiczną impulsowych IP jest możliwość zbudowania na ich bazie niewielkich rozmiarów sieci IP z galwaniczną izolacją od sieci do zasilania szerokiej gamy urządzeń. Takie IP są budowane bez użycia nieporęcznego transformatora mocy o niskiej częstotliwości zgodnie z obwodem przetwornicy wysokiej częstotliwości. Jest to w rzeczywistości typowy układ zasilacza impulsowego z redukcją napięcia, gdzie jako napięcie wejściowe stosuje się wyprostowane napięcie sieciowe, a jako element magazynujący, z którego uzwojenia wtórnego usuwane jest wyjściowe napięcie stabilizowane (transformator ten zapewnia również izolację galwaniczną od sieci).

Wady zasilaczy impulsowych to: obecność wysokiego poziomu szumów impulsowych na wyjściu, duża złożoność i niska niezawodność (zwłaszcza w produkcji rękodzielniczej), konieczność stosowania drogich elementów wysokonapięciowych o wysokiej częstotliwości, które w w przypadku najmniejszej awarii łatwo zawieść „masowo” (z reguły można przy tym zaobserwować imponujące efekty pirotechniczne). Ci, którzy lubią zagłębiać się we wnętrza urządzeń za pomocą śrubokręta i lutownicy, będą musieli zachować szczególną ostrożność przy projektowaniu pulsacyjnego IP sieci, ponieważ wiele elementów takich obwodów znajduje się pod wysokim napięciem.

8. Wydajny regulator przełączający o niskiej złożoności

Na podstawie elementu, podobnej do zastosowanej w opisanym powyżej stabilizatorze liniowym (ryc. 3.3-3), można zbudować przełączający regulator napięcia. Przy tych samych właściwościach będzie miał znacznie mniejsze wymiary i lepsze warunki termiczne. Schemat ideowy takiego stabilizatora pokazano na ryc. 3.4-2. Stabilizator jest montowany zgodnie z typowym schematem ze spadkiem napięcia (ryc. 3.4-1a).

Po pierwszym włączeniu, gdy kondensator C4 jest rozładowany, a do wyjścia podłączone jest wystarczająco mocne obciążenie, prąd przepływa przez regulator liniowy IC DA1. Spadek napięcia na R1 spowodowany tym prądem odblokowuje kluczowy tranzystor VT1, który natychmiast przechodzi w tryb nasycenia, ponieważ rezystancja indukcyjna L1 jest duża i przez tranzystor przepływa wystarczająco duży prąd. Spadek napięcia na R5 otwiera główny kluczowy element - tranzystor VT2. Aktualny. rosnący w L1 ładuje C4, podczas gdy stabilizator i kluczowy tranzystor są blokowane przez sprzężenie zwrotne na R8. Energia zmagazynowana w cewce zasila obciążenie. Kiedy napięcie na C4 spadnie poniżej napięcia stabilizującego, DA1 i kluczowy tranzystor otwierają się. Cykl jest powtarzany z częstotliwością 20-30 kHz.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Łańcuch R3. R4, C2 ustawi poziom napięcia wyjściowego. Można go płynnie regulować w niewielkim zakresie od Uct DA1 do Uin. Jeśli jednak Uout zostanie podniesiony blisko Uin, przy maksymalnym obciążeniu występuje pewna niestabilność i zwiększony poziom tętnienia. Aby stłumić tętnienia o wysokiej częstotliwości, na wyjściu stabilizatora znajduje się filtr L2, C5.

Schemat jest dość prosty i najskuteczniejszy dla tego poziomu złożoności. Wszystkie elementy mocy VT1, VT2, VD1, DA1 są dostarczane z małymi grzejnikami. Napięcie wejściowe nie może przekraczać 30 V, co jest wartością maksymalną dla stabilizatorów KR142EN8. Diody prostownicze należy stosować dla prądu o wartości co najmniej 3 A.

9. Bezprzerwowe urządzenie zasilające oparte na regulatorze impulsowym

na ryc. 3.4-3 zaproponowano do rozpatrzenia urządzenie do bezprzerwowego zasilania systemów bezpieczeństwa i nadzoru wizyjnego oparte na stabilizatorze impulsowym połączonym z ładowarką. Stabilizator zawiera układy zabezpieczające przed przeciążeniem, przegrzaniem, przepięciami wyjściowymi, zwarciami.

Stabilizator posiada następujące parametry:

  • Napięcie wejściowe, Vvx - 20-30 V:
  • Napięcie wyjściowe stabilizowane, Uvyx-12V:
  • Znamionowy prąd obciążenia, Iload -5A;
  • Prąd działania układu zabezpieczenia przed przeciążeniem, Izasch - 7A;.
  • Napięcie pracy układu ochrony przeciwprzepięciowej, zabezpieczenie Uout - 13 V;
  • Maksymalny prąd ładowania akumulatora, akumulator Izar max - 0,7 A;
  • Poziom tętnienia. Impuls w górę - 100 mV
  • Temperatura działania systemu ochrony przed przegrzaniem, Тzasch - 120 Z;
  • Przełączenie prędkości na zasilanie bateryjne, tswitch - 10ms (przekaźnik RES-b RFO.452.112).

Zasada działania stabilizatora przełączającego w opisywanym urządzeniu jest taka sama jak stabilizatora przedstawionego powyżej.

Do urządzenia dołączona jest ładowarka wykonana na elementach DA2, R7, R8, R9, R10, VD2, C7. Układ scalony regulatora napięcia DA2 z dzielnikiem prądu na R7. R8 ogranicza maksymalny prąd ładowania początkowego, dzielnik R9, R10 ustawia napięcie wyjściowe ładowania, dioda VD2 chroni akumulator przed samorozładowaniem w przypadku braku napięcia zasilania.

Zabezpieczenie przed przegrzaniem wykorzystuje termistor R16 jako czujnik temperatury. W momencie zadziałania zabezpieczenia włącza się sygnalizator dźwiękowy zmontowany na IC DD 1 i jednocześnie odłączane jest obciążenie od stabilizatora, przełączając się na zasilanie bateryjne. Termistor jest zamontowany na chłodnicy tranzystora VT1. Precyzyjna regulacja poziomu zadziałania zabezpieczenia temperaturowego realizowana jest przez rezystancję R18.

Czujnik napięcia montowany jest na rozdzielaczu R13, R15. rezystancja R15 ustawia dokładny poziom działania zabezpieczenia przeciwprzepięciowego (13 V). W przypadku przekroczenia napięcia na wyjściu stabilizatora (w przypadku awarii ostatniego) przekaźnik S1 odłącza obciążenie od stabilizatora i podłącza go do akumulatora. W przypadku zaniku zasilania przekaźnik S1 przechodzi w stan „domyślny” – tj. łączy obciążenie z akumulatorem.

Pokazany obwód nie posiada elektronicznego zabezpieczenia przed zwarciem akumulatora. rolę tę pełni bezpiecznik w obwodzie zasilania obciążenia, przeznaczony do maksymalnego poboru prądu.

Zasilacze: micro power, medium power, high power
(kliknij, aby powiększyć)

10. Zasilacze oparte na przetwornicy impulsowej wysokiej częstotliwości

Dość często przy projektowaniu urządzeń obowiązują ścisłe wymagania dotyczące wielkości źródła zasilania. W takim przypadku jedynym wyjściem jest zastosowanie zasilacza opartego na wysokonapięciowych przetwornikach impulsów wysokiej częstotliwości. które są podłączone do sieci ~220 V bez użycia ogólnego transformatora obniżającego niską częstotliwość i mogą zapewnić dużą moc przy niewielkich wymiarach i rozpraszaniu ciepła.

Schemat blokowy typowego przetwornika impulsów zasilanego z sieci przemysłowej pokazano na rysunku 34.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Filtr wejściowy ma na celu zapobieganie przenikaniu szumu impulsowego do sieci. Przełączniki mocy dostarczają impulsy wysokiego napięcia do uzwojenia pierwotnego transformatora wysokiej częstotliwości (można zastosować obwody jedno- i dwutaktowe). Częstotliwość i czas trwania impulsów są ustawiane przez sterowany generator (zwykle stosuje się kontrolę szerokości impulsu, rzadziej - częstotliwość). W przeciwieństwie do transformatorów sinusoidalnych o niskiej częstotliwości, zasilacze impulsowe wykorzystują urządzenia szerokopasmowe, aby zapewnić wydajne przesyłanie mocy w przypadku sygnałów o szybkich zboczach. Nakłada to znaczne wymagania na rodzaj zastosowanego obwodu magnetycznego i konstrukcję transformatora.

Z drugiej strony wraz ze wzrostem częstotliwości zmniejszają się wymagane wymiary transformatora (przy zachowaniu przesyłanej mocy) (nowoczesne materiały umożliwiają budowę transformatorów o dużej mocy i akceptowalnej sprawności przy częstotliwościach do 100-400 kHz). Cechą prostownika wyjściowego jest zastosowanie nie zwykłych diod mocy, ale szybkich diod Schottky'ego, co wynika z wysokiej częstotliwości wyprostowanego napięcia. Filtr wyjściowy wygładza tętnienia napięcia wyjściowego. Napięcie sprzężenia zwrotnego jest porównywane z napięciem odniesienia, a następnie steruje generatorem. Należy zwrócić uwagę na obecność izolacji galwanicznej w obwodzie sprzężenia zwrotnego, która jest niezbędna, jeśli chcemy zapewnić izolację napięcia wyjściowego od sieci.

Przy produkcji takiej IP istnieją poważne wymagania dotyczące użytych komponentów (co zwiększa ich koszt w porównaniu z tradycyjnymi). Po pierwsze, dotyczy to napięcia roboczego diod prostowniczych, kondensatorów filtrujących i kluczowych tranzystorów, które nie powinno być mniejsze niż 350 V, aby uniknąć awarii. Po drugie, należy zastosować tranzystory kluczowe wysokiej częstotliwości (częstotliwość pracy 20-100 kHz) i specjalne kondensatory ceramiczne (zwykłe elektrolity tlenkowe będą się przegrzewać przy wysokich częstotliwościach z powodu ich dużej indukcyjności). I po trzecie, częstotliwość nasycenia transformatora wysokiej częstotliwości, określona przez rodzaj zastosowanego obwodu magnetycznego (z reguły stosuje się rdzenie toroidalne), musi być znacznie wyższa niż częstotliwość robocza przetwornicy.

Zasilacze: micro power, medium power, high power
(kliknij, aby powiększyć)

na ryc. 3.4-5 przedstawia schemat ideowy klasycznego IP opartego na przetwornicy wysokiej częstotliwości. Filtr składający się z kondensatorów C1, C2, C3 oraz dławików L1, L2 służy do ochrony zasilacza przed zakłóceniami wysokoczęstotliwościowymi z przetwornicy. Generator jest zbudowany zgodnie z obwodem samooscylacyjnym i jest połączony z kluczowym stopniem. Kluczowe tranzystory VT1 i VT2 działają w przeciwfazie, otwierając się i zamykając na przemian. Uruchomienie generatora i niezawodną pracę zapewnia tranzystor VT3, który pracuje w trybie awarii lawinowej. Kiedy napięcie na C6 wzrasta przez R3, tranzystor otwiera się, a kondensator jest rozładowywany do podstawy VT2, uruchamiając generator. Napięcie sprzężenia zwrotnego jest usuwane z dodatkowego (III) uzwojenia transformatora mocy Tpl.

Tranzystory VT1. VT2 jest instalowany na grzejnikach płytowych o długości co najmniej 100 cm ^ 2. Diody VD2-VD5 z barierą Schottky'ego są umieszczone na małym grzejniku 5 cm ^ 2.

Dane dławika i transformatora: L1-1. L2 jest nawinięty na pierścienie wykonane z ferrytu 2000NM K12x8x3 w dwóch drutach drutem PELSHO 0,25: 20 zwojów. TP1 - na dwóch połączonych ze sobą pierścieniach, ferryt 2000NN KZ 1x18.5x7; uzwojenie 1 - 82 zwoje drutem PEV-2 0,5: uzwojenie II - 25 + 25 zwojów drutem PEV-2 1,0: uzwojenie III - 2 zwoje drutem PEV-2 0.3. TP2 jest nawinięty na pierścień ferrytowy 2000NN K10x6x5. wszystkie uzwojenia wykonane z drutu PEV-2 0.3: uzwojenie 1 - 10 zwojów: uzwojenie II i III - po 6 zwojów, oba uzwojenia (II i III) są nawinięte tak, aby zajmowały 50% powierzchni pierścienia bez dotykania lub nachodzące na siebie, uzwojenie I nawinięte jest równomiernie na cały pierścień i izolowane warstwą lakierowanej tkaniny. Cewki filtra prostownika L3, L4 są uzwojone na ferrycie 2000NM K 12x8x3 drutem PEV-2 1,0, liczba zwojów wynosi 30. KT1A może być używany jako kluczowe tranzystory VT2, VT809. KT812, KT841.

Dane znamionowe elementów i uzwojenia transformatorów podane są dla napięcia wyjściowego 35 V. W przypadku, gdy wymagane są inne parametry pracy, należy odpowiednio zmienić liczbę zwojów w uzwojeniu 2 Tr1.

Opisany układ ma istotne wady wynikające z chęci zminimalizowania liczby zastosowanych elementów. Jest to niski „poziom stabilizacji napięcia wyjściowego i niestabilna zawodna praca oraz niski prąd wyjściowy. Jednak całkiem nadaje się do zasilania najprostszych konstrukcji o różnej mocy (przy zastosowaniu odpowiednich komponentów), takich jak: kalkulatory, dzwoniące, oprawy oświetleniowe itp.

Zasilacze: micro power, medium power, high power
(kliknij, aby powiększyć)

Inny obwód IP oparty na przetworniku impulsów wysokiej częstotliwości pokazano na ryc. 3.4-6. Główna różnica między tym obwodem a standardową strukturą pokazaną na ryc. 3-4 to brak pętli sprzężenia zwrotnego. Pod tym względem stabilność napięcia na uzwojeniach wyjściowych transformatora RF Tr4 jest dość niska i wymagane jest zastosowanie stabilizatorów wtórnych (obwód wykorzystuje uniwersalne zintegrowane stabilizatory w układach scalonych serii KR2).

11. Regulator przełączający z kluczowym tranzystorem MIS z wykrywaniem prądu

Miniaturyzacja i zwiększenie wydajności w opracowywaniu i projektowaniu zasilaczy impulsowych jest ułatwione dzięki zastosowaniu nowej klasy falowników półprzewodnikowych - tranzystorów MOS, a także: diod dużej mocy z szybkim odzyskiwaniem wstecznym, diod Schottky'ego, ultraszybkich diod , tranzystory polowe z izolowaną bramką, układy scalone do sterowania kluczowymi elementami. Wszystkie te elementy są dostępne na rynku krajowym i mogą być stosowane przy projektowaniu wysokosprawnych zasilaczy, przetwornic, układów zapłonowych do silników spalinowych (ICE), układów zapłonowych świetlówek (LDS). Dużym zainteresowaniem deweloperów może się również pochwalić klasa urządzeń zasilających o nazwie HEXSense - tranzystory MIS z wykrywaniem prądu. Są idealnymi elementami przełączającymi do gotowych do pracy zasilaczy impulsowych. Możliwość odczytu prądu tranzystora przełączającego może być wykorzystana w zasilaczach impulsowych do prądowego sprzężenia zwrotnego wymaganego przez sterownik PWM. Osiąga to uproszczenie konstrukcji zasilacza - wyłączenie z niego rezystorów prądowych i transformatorów.

na ryc. 3.4-7 przedstawia schemat zasilacza impulsowego o mocy 230 W. Jego główne cechy wydajności są następujące:

  • Napięcie wejściowe: -110V 60Hz:
  • Napięcie wyjściowe: 48 V prądu stałego:
  • Prąd obciążenia: 4.8 A:
  • Częstotliwość przełączania: 110 kHz:
  • Wydajność przy pełnym obciążeniu: 78%;
  • Sprawność przy 1/3 obciążenia: 83%.

Zasilacze: micro power, medium power, high power
(kliknij, aby powiększyć)

Układ oparty jest na modulatorze szerokości impulsu (PWM) z przetwornicą wysokiej częstotliwości na wyjściu. Zasada działania jest następująca.

Kluczowy sygnał sterujący tranzystorem pochodzi z wyjścia 6 regulatora PWM DA1, współczynnik wypełnienia jest ograniczony do 50% przez rezystor R4, R4 i C3 są elementami czasowymi generatora. Zasilanie DA1 zapewnia łańcuch VD5, C5, C6, R6. Rezystor R6 jest przeznaczony do dostarczania napięcia podczas rozruchu generatora, następnie sprzężenie zwrotne napięcia jest aktywowane przez L1, VD5. To sprzężenie zwrotne jest uzyskiwane z dodatkowego uzwojenia w dławiku wyjściowym, który pracuje w trybie flyback. Oprócz zasilania generatora napięcie sprzężenia zwrotnego przez łańcuch VD4, Cl, Rl, R2 jest podawane na wejście sprzężenia zwrotnego napięcia DA1 (styk 2). Poprzez R3 i C2 zapewniona jest kompensacja, która gwarantuje stabilność pętli sprzężenia zwrotnego.

Jako kluczowy element VT2 zastosowano tranzystor MIS z wykrywaniem prądu IRC830 firmy International Rectifier. Bieżący sygnał odczytu jest dostarczany z VT2 do styku 3 DA1. Poziom napięcia na kołku czujnika prądu jest ustawiany przez rezystor R7 i jest proporcjonalny do prądu drenu, C9 tłumi skoki na zboczu narastającym impulsu prądu drenu, które mogą spowodować przedwczesne zadziałanie sterownika. VT1 i R5 służą do ustawienia wymaganego prawa sterowania. Należy zauważyć, że prąd odczytu jest zwracany do kryształu na styku źródłowym. Robi się to w tym celu. aby uniknąć błędu odczytu prądu, który może wystąpić z powodu spadku napięcia na pasożytniczej rezystancji pinu źródłowego.

Na podstawie tego schematu można zbudować stabilizatory przełączające o innych parametrach wyjściowych.

12. Nowoczesne urządzenia wyładowcze

Około 25% energii elektrycznej wytwarzanej na świecie jest zużywane przez systemy sztucznego oświetlenia, co czyni ten obszar niezwykle atrakcyjnym dla wysiłków na rzecz poprawy efektywności i zmniejszenia zużycia energii elektrycznej.

Obecnie najpopularniejszymi ekonomicznymi źródłami światła są lampy wyładowcze, które coraz częściej stosowane są zamiast konwencjonalnych żarówek. Zasada działania takich lamp polega na luminescencyjnym blasku gazu zamkniętego wewnątrz lampy, gdy przepływa przez nią prąd (przebicie wysokiego napięcia), co zapewnia przyłożenie wysokiego napięcia do elektrod lampy. Lampy wyładowcze można podzielić na dwa rodzaje, pierwsza to lampy dużej intensywności, wśród których najczęściej spotykane są lampy rtęciowe, wysokoprężne lampy sodowe i lampy metalohalogenkowe, druga to niskoprężne lampy fluorescencyjne.

Lampy niskociśnieniowe są stosowane do oświetlenia w większości przypadków życia codziennego - w budynkach administracyjnych, biurach, budynkach mieszkalnych: wyróżniają się bogatym białym światłem. blisko światła dziennego (stąd nazwa - „świetlówki”). Lampy wysokociśnieniowe stosuje się do oświetlenia zewnętrznego - w lampach ulicznych, reflektorach punktowych itp.

Jeśli konwencjonalna lampa żarowa po włączeniu jest stałym obciążeniem rezystancyjnym, wówczas wszystkie lampy wyładowcze mają ujemną charakterystykę impedancji. które wymagają bieżącej stabilizacji. Ponadto należy wziąć pod uwagę takie momenty jak: rezonansowy tryb pracy, zabezpieczenie w przypadku awarii lampy; zapłon wysokiego napięcia, specjalne sterowanie szyną energetyczną. Głównym trybem, który jest niezbędny, aby świetlówka była obserwowana przez cały okres pracy, jest tryb prądowy (w idealnym przypadku konieczna jest stabilizacja mocy przez cały okres pracy świetlówki). Z reguły lampy zasilane są napięciem przemiennym, aby wyrównać zużycie elektrod (w przypadku zasilania napięciem stałym żywotność zmniejsza się o 50%).

13. Stateczniki magnetyczne i elektroniczne

Do sterowania lampami wyładowczymi tzw. statecznik magnetyczny (patrz schemat na ryc. 3.5-1), jednak ze względu na jego nieefektywność i zawodność ostatnio upowszechniły się elektroniczne obwody sterujące - statecznik elektroniczny, który może znacznie zwiększyć wydajność i żywotność systemów oświetleniowych, sprawia, że światło bardziej równomierne i naturalne dla oczu.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Podstawowy obwód statecznika elektronicznego z rezonansem szeregowym pokazano na ryc. 3.5-2. Za pomocą stateczników elektronicznych można sterować lampami o dowolnej mocy, w obwód można wbudować dowolne dodatkowe urządzenia (na przykład fotoprzekaźnik, który włącza oświetlenie o zmierzchu i wyłącza o świcie).

14. Obwód sterowania świetlówką o mocy do 40W

Aby sterować lampą fluorescencyjną (LDS) o mocy do 40 W, obwód pokazany na ryc. 3.5-3.

Na wejścia L220 i L1 podawane jest napięcie zasilania ~2 V. Napięcie stałe wyprostowane przez diody VD1 -VD4 wynosi około 320 V. Kondensatory C1 i C2 działają jak pojemnościowy filtr wejściowy. Możliwe jest również zastosowanie sieci ~110V, w tym przypadku zasilanie podawane jest na wejścia L1 (L2) i N. oraz diody VD1. VD3 (VD2, VD4) z kondensatorami C1 i C2 działają jako półfalowy podwajacz napięcia.

DA1 (IR2151) to obwód sterownika tranzystora MIS z wewnętrznym oscylatorem, który biegnie bezpośrednio z szyny zasilającej przez R1. Wewnętrzny regulator ustala napięcie zasilania na 15 V. Bramki są blokowane, gdy napięcie zasilania spadnie poniżej 9 V.

Przy nominalnym napięciu zasilania 230 V DC, wyjściowa fala prostokątna ma skuteczne napięcie 160 V, a częstotliwość jest ustawiana poprzez regulację R2 i C4 w celu przybliżenia częstotliwości rezonansowej lampy. Lampa pracuje w swoim szeregowym obwodzie rezonansowym, składającym się z połączonej szeregowo cewki indukcyjnej L1 i kondensatora bocznikowego C6, który jest połączony równolegle z termistorem PTC.

Termistor (można też użyć do tego celu neonówki) ma niską rezystancję, gdy jest zimny, a bardzo wysoką, gdy jest gorący, gdy jest ogrzewany przepływającym przez niego prądem. Celem termistora jest zapewnienie płynnego wzrostu napięcia na elektrodach lampy po włączeniu. W przypadkach, gdy lampa jest stale włączona lub bardzo rzadko włącza się / wyłącza, termistor można wyjąć. W takim przypadku lampa włącza się natychmiast, co może prowadzić do jej szybkiego zużycia.

15. Subminiaturowy obwód sterujący do świetlówek o mocy do 26W

Poniższy schemat ideowy, pokazany na ryc. 3.5-4, pozwala na sterowanie lampą fluorescencyjną (LDS), mając przy tym subminiaturowe wymiary, ponieważ nie wykorzystuje przetwornic napięcia (IC IR51H420 łączy IC IR2151 i klucze MIS w jednym pakiecie). Maksymalna moc lampy w tym przypadku nie powinna przekraczać 26 W, co w zupełności wystarczy do oświetlenia jednego miejsca pracy.

Zasilacze: micro power, medium power, high power

Zasilacze: micro power, medium power, high power
(kliknij, aby powiększyć)

16. Przetwornice doładowania i mnożniki napięcia

Zwykle, jeśli projekt ma zasilanie sieciowe, do odbioru wszystkich napięć zasilających używane są transformatory. Przetwornice podwyższające napięcie i powielacze napięć stosuje się, gdy konieczne jest uzyskanie napięć wyższych niż napięcia zasilające w urządzeniach przenośnych zasilanych bateriami lub akumulatorami. Przetwornice małej mocy (do 100-200 mW) można montować na elementach dyskretnych bez użycia transformatorów, w przetwornicach dużej mocy potrzebny jest transformator. Aby uzyskać podwójne lub potrójne napięcie, można zastosować tzw. mnożniki napięcia (patrz rozdział 2).

17. Beztransformatorowy podwajacz napięcia do małych urządzeń

na ryc. 3.6-1 przedstawia schemat przetwornicy napięcia 9 V -> 18 V dla urządzeń pobierających nie więcej niż 100 mA przy napięciu zasilania 18 V. Konwerter wchodzi w skład praktycznego obwodu syreny do systemów bezpieczeństwa i alarmowych.

Generator sterujący jest wykonany zgodnie z typowym schematem. Na wyjściu D 1.2 powstają prostokątne impulsy o częstotliwości 1 Hz. Impulsy podawane są do sterowanego generatora Dl.3, D1.4 oraz łańcucha R3, R2, C2, co wpływa na głębokość modulacji. R4, R5, C3, C4 są wybierane zgodnie z częstotliwością rezonansową emitera piezoceramicznego B1 w zakresie 1,5-3 kHz. Aby zwiększyć amplitudę na piezokrysztale, do obwodu wprowadza się mnożnik. Sygnał z wyjścia DD1.4 trafia do pary komplementarnej VT5, VT6, a następnie do mnożnika VD3, VD4, C5, Sat. Napięcie na C6 przy prądzie obciążenia 50 mA i zasilaniu głównym 9 V wynosi około 16 V. Moc mnożnika można nieznacznie zwiększyć stosując większe pojemności. Układ można zasilać napięciem 6-15V (15V maksymalnie dla układów scalonych serii 561), w przypadku zasilania 15V napięcie na wyjściu powielacza będzie mniejsze niż 25V przy obciążeniu 80mA.

Zasilacze: micro power, medium power, high power
 (kliknij, aby powiększyć)


W tym projekcie amplituda na krysztale elementu piezoelektrycznego będzie czterokrotna, biorąc pod uwagę, że jest on włączony w przeciwfazie względem ramion tranzystorów VT1, VT3. Jako emiter zastosowano specjalnie opracowaną płytkę ceramiczną z dwustronną powłoką tzw. trimorph o średnicy kryształu 32 mm.

18. Mocna przetwornica do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego

na ryc. 3.6-2 pokazuje schemat ideowy potężnego konwertera do zasilania domowych urządzeń elektrycznych (telewizor, wiertarka, pompa elektryczna itp.) Z akumulatora samochodowego. Przetwornica zapewnia napięcie wyjściowe 220 V, 50 Hz przy obciążeniu do 100 W. Przy maksymalnym obciążeniu prąd pobierany z akumulatora nie przekracza 10 A.

Liczba części w urządzeniu jest ograniczona do minimum. Główny oscylator o częstotliwości 1.1 Hz jest montowany na chipie DD100. Precyzyjne dostrajanie częstotliwości (co jest ważne dla normalnej pracy sprzętu) odbywa się za pomocą rezystorów R1 i R2. Podział częstotliwości przez 2 i sterowanie tranzystorowe zapewnia druga połowa mikroukładu - D1.2. Tranzystory VT1, VT2 są włączone, aby zapewnić normalne działanie wyjść DD1.2 przy maksymalnym prądzie obciążenia. Tranzystory wyjściowe VT3, VT4 są instalowane na grzejnikach o powierzchni co najmniej 350 cm ^ 2.

Kondensator C3 przeznaczony jest do wygładzania prostokątnych frontów, które wraz z uzwojeniem wyjściowym i obciążeniem tworzą układ rezonansowy. Jego pojemność jest silnie uzależniona od rodzaju ładunku. Transformator TP1 wykonany jest na obwodzie magnetycznym marki ShLM lub PLM o łącznej mocy 100 W. Uzwojenia I i II zawierają 17 zwojów drutu PEV-2 po 2,0 mm każdy, uzwojenie III zawiera 750 zwojów drutu PEV-2 po 0,7 mm.

Ten obwód jest bardzo łatwy do przerobienia na przetwornicę napięcia wysokiej częstotliwości (częstotliwość konwersji ~ 25 kHz). Aby to zrobić, wystarczy podnieść częstotliwość oscylatora głównego o D1.1 do -50 kHz, zmieniając pojemności C1 i C2 o 180 pF i zastąpić TR1 transformatorem wysokiej częstotliwości. Moc przetwornicy zależy od obciążenia tranzystorów wyjściowych, maksymalny prąd jaki mogą dać nie powinien przekraczać 8A w ramieniu. Aby zwiększyć prąd, liczba zwojów transformatora w 1. i 8. uzwojeniu jest zmniejszona do 10-25. Na wyjściu konwertera zainstalowany jest mostek diodowy i filtr RF, zastosowane w nich komponenty muszą zapewniać normalną pracę przy częstotliwości XNUMX kHz.

Zasilacze: micro power, medium power, high power
(kliknij, aby powiększyć)

19. Zabezpieczenie nadnapięciowe

W sieci przemysłowej i domowej dość często można naprawić nieprzewidziane skoki napięcia, podczas gdy napięcie w sieci może przekroczyć napięcie nominalne o 20-40%. Takie rzuty można warunkowo podzielić na dwie klasy:

1. Krótkoterminowy - wzrost amplitudy w kilku okresach.

2. Długotrwały - wzrost napięcia przez kilka sekund lub minut.

Te pierwsze można przypisać raczej hałasowi impulsowemu, który jest związany z przełączaniem niektórych potężnych obciążeń na linii (spawarki, silniki, elementy grzejne). Niewątpliwie mają one wpływ na sprzęt AGD, aw szczególności na wrażliwe elementy zasilaczy telewizorów i centrów audio. które często pozostają w gotowości przez całą dobę.

20. Sieciowe urządzenie przeciwprzepięciowe

Urządzenie chroniące przed szumem impulsowym pokazano na ryc. 3.7-1. Schemat składa się z następujących węzłów:

  • zasilacz - VD1-VD4, R6, R7, VD5, VD7,Cl, C2;
  • czujnik komparatora - Rl, R2, R3, R4, R5, HL1, VD8, DA1, R8, R9;
  • reset sterownika z opóźnieniem wyłączenia - VD9, R10, DD1.1, DD1.2, VD10, R11, C3;
  • generator impulsów wysokiej częstotliwości 25 kHz do sterowania triakiem-DD 1.3, DD1.4, R 12, R 13, C4, C5, R14, TP1, VS1.
  • brzęczyk (opcja) - R14, R15, C6, C7, HA1, DD2.

Zasilacz wytwarza dwa napięcia: +24V do zasilania transformatora impulsowego, +5V do zasilania układu scalonego urządzenia.

Zasilacze: micro power, medium power, high power
(kliknij, aby powiększyć)

Jednostka kontroli napięcia jest montowana na Rl, R2, R3. Z dzielnika napięcie podawane jest na wejście komparatora. Poziom odpowiedzi na przepięcie jest ustawiany przez rezystor R2 (pozycja suwaka jest wybrana tak, aby komparator był bliski wyzwolenia przy 245 V na wejściu). Gdy wejście komparatora przekroczy określoną wartość amplitudy, przełącza się i na wyjściu pojawiają się prostokątne impulsy o częstotliwości 25 Hz.

W stanie początkowym wyjście D1.2 utrzymywane jest na wysokim poziomie logicznym, co pozwala na pracę generatora sterującego triakiem (utrzymanie go w pozycji otwartej). Tranzystor VT1 steruje transformatorem impulsowym. tworząc silne impulsy napięcia otwarte. Częstotliwość generatora dobrana jest na 25 kHz w celu jak najszybszego odblokowania wyłącznika zasilania w momentach przejścia przez „zero” (przy niewystarczającej częstotliwości sterowania może się zdarzyć, że w przypadku wystąpienia przepięć wysokiego napięcia podczas włączania i kształtu sygnału sinusoidalnego jest zniekształcony, układ nie będzie miał czasu na reakcję i zniekształcony sygnał trafi do obciążenia).

Obwód różniczkowy na elementach D1.1 i D1.2 blokuje pracę generatora, gdy z wyjścia komparatora otrzymany zostanie niski poziom (gdy napięcie progowe w sieci wzrośnie) i z opóźnieniem 9 sekund, umożliwia uruchomienie generatora, gdy napięcie spadnie do wartości progowej 240 V.

Przekładnik impulsowy TP1 nawinięty jest na matowym rdzeniu o wymiarach K20x10x7,5 wykonanym z ferrytu 2000NN i zawiera: uzwojenie I - 100 zwojów, uzwojenie II - 40 zwojów drutu PELSHO-0,22. Uzwojenia odizolowane są od pierścienia warstwą lakierowanej tkaniny i umieszczone po przeciwnych stronach pierścienia.

Przy mocy obciążenia większej niż 300 W triak musi być zainstalowany na grzejniku.

Publikacja: cxem.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Zasilacze.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Prototypowe inteligentne okulary z autofokusem 05.07.2019

Okulary opracowane przez naukowców z Uniwersytetu Stanforda (USA) pomogą miliardowi osób cierpiących na starczowzroczność – „starczą krótkowzroczność”. Według strony internetowej uniwersytetu, inteligentne obiektywy, nazwane autofokalnym, są wyposażone w nowe oprogramowanie, które umożliwia im automatyczne ustawianie ostrości.

Starczowzroczność to choroba oczu, w której osoba nie widzi drobnego druku lub małych przedmiotów z bliskiej odległości. Ta „starcza krótkowzroczność” wpływa na narządy wzroku prawie każdej osoby - począwszy od 40-45 lat. Powodem tej anomalii, jak się obecnie uważa, jest to, że z czasem soczewka oka traci swoją elastyczność, a mięsień rzęskowy odpowiedzialny za skupienie słabnie. Niektórym wystarczą okulary do czytania, aby przezwyciężyć trudności spowodowane chorobą, ale dla wielu jedynym rozwiązaniem, innym niż zabieg chirurgiczny, jest stosowanie okularów progresywnych.

Jednak konwencjonalne okulary progresywne mają również wady. Na przykład, aby prawidłowo ustawić ostrość, ich właściciel musi ustawić głowę. Wyobraź sobie, że prowadzisz samochód i patrzysz w boczne lusterko, aby wjechać na inny pas drogi. Soczewki progresywne mają bardzo małe ogniskowanie peryferyjne lub ich brak. Kierowca musi odwrócić wzrok od drogi, na którą patrzy do przodu przez górną część gogli, a następnie obrócić się o prawie 90 stopni, aby przez dolną część soczewki zobaczyć najbliższe lustro. Ta zmiana wizualna może utrudnić poruszanie się po świecie, prowadzić do wypadków, urazów.

Inteligentne okulary działają w bardzo podobny sposób jak soczewka oka. Soczewki są wypełnione płynem: w miarę zmiany pola widzenia stają się wypukłe lub płaskie. Wyposażone są również w czujniki śledzące wzrok, które określają, gdzie patrzy dana osoba i obliczają dokładną odległość do pożądanego obiektu. Zespół nie wymyślił tych soczewek ani urządzeń do śledzenia wzroku, ale opracował system oprogramowania, który wykorzystuje dane dotyczące ruchu oka, aby utrzymać soczewki wypełnione płynem w stałej i doskonałej ostrości.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Wynajem samochodów elektrycznych

▪ Wydajne diody LED Cree XLamp CXA2

▪ Nanomateriał z gleby marsjańskiej

▪ Uprawa grzybów wewnątrz turbin wiatrowych

▪ Odkryto nowy rodzaj magnesu

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

 

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Odbiór radia. Wybór artykułów

▪ artykuł o Golgocie. Popularne wyrażenie

▪ artykuł O co Ludwik XVI zapytał swojego kata w drodze na miejsce egzekucji? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Łódź na co dzień i na wakacje. Wskazówki turystyczne

▪ artykuł Automatyczne efekty świetlne z czterema trybami pracy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Ładowarka z timerem. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Imię i nazwisko:


Email opcjonalny):


komentarz:





Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024