Źródło prądu falownika. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

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

Źródło prądu falownika. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Przetwornice napięcia, prostowniki, falowniki

Komentarze do artykułu

Zaproponowane inwerterowe źródło prądu może być wykorzystane do zasilania urządzeń elektronicznych oraz ładowania akumulatorów samochodowych.

Przetwornice prądu Flyback (OHP) - falowniki - składają się z potężnego przełącznika impulsowego. W przeciwieństwie do konwertera przeciwsobnego mają mniej elementów radiowych, stabilizacja trybu pracy odbywa się za pomocą sprzężenia zwrotnego za pośrednictwem przełączników optoelektronicznych od stopni wyjściowych do wejścia sterującego generatora sygnału sterującego szerokością impulsu. Wadą takich przetwornic jest konieczność stosowania tranzystorów mocy o wysokim napięciu roboczym. źródło prądowe falownika posiada kilka stopni zabezpieczenia przed uszkodzeniem:

od przekroczenia temperatury kluczowego tranzystora;
przed zwarciem;
od obciążenia przepięciowego i podnapięciowego,
od przepięć impulsowych w sieci zasilającej.

Obwód konwertera flyback z przełącznikiem impulsów prądowych (ryc. 1) składa się z generatora PWM na analogowym układzie czasowym, kluczowego tranzystora, obwodów stabilizacji napięcia wyjściowego, obwodów elektronicznych prądu i zabezpieczenia termicznego.

(kliknij, aby powiększyć)

Zasilacz - beztransformatorowy z ograniczeniem prądu rozruchowego. Obwody pierwotne i wtórne układu elektronicznego są odseparowane galwanicznie.

Transformator wysokiej częstotliwości przetwornicy wykonany jest na rdzeniu ferrytowym. Moc przetwornicy zależy od napięcia zasilania; częstotliwość konwersji i właściwości magnetyczne transformatora. zastosowanie tranzystora polowego jako klucza umożliwia zmniejszenie strat sygnału w obwodach sterujących. Prąd wyjściowy jest kontrolowany przez zmianę czasu trwania impulsów generatora ze stałą częstotliwością.

Falownik posiada potrójną konwersję napięcia. Napięcie przemienne sieci jest prostowane przez mocny mostek diodowy i przetwarzane na prąd stały o wysokim napięciu. Następnie jest przetwarzany przez falownik na impuls o wysokiej częstotliwości, który jest obniżany przez transformator impulsowy. Po jego wyprostowaniu i wygładzeniu do obciążenia przykładane jest niskonapięciowe napięcie stałe o wymaganej wartości.

Generator impulsów jest wykonany na zegarze analogowym DA1. Mikroukład zawiera dwa komparatory, wewnętrzny wyzwalacz, wzmacniacz wyjściowy w celu zwiększenia obciążalności oraz kluczowy tranzystor wyładowczy z otwartym kolektorem. Częstotliwość generowania jest ustawiana przez zewnętrzny łańcuch RC. Komparatory przełączają wewnętrzny wyzwalacz po osiągnięciu napięcia progowego na kondensatorze C1 1/3 i 2/3 U pit. Wejście sterujące (pin 5) DA1 służy do zmiany trybu generowania impulsów, co zapewnia stabilizację napięcia wyjściowego.

Prąd wyjściowy urządzenia zależy od cyklu pracy impulsów generatora, który jest ustalany przez rezystor strojenia R2. impuls dostarczany do kluczowego tranzystora VT1 z wyjścia DA1 jest bardzo krótki, a średni prąd w obciążeniu jest minimalny. W prawej pozycji suwaka R1 czas trwania impulsu jest maksymalny, podobnie jak prąd wyjściowy.

Falownik napięcia składa się z potężnego tranzystora polowego VT1 i transformatora wysokiej częstotliwości T1. W celu zabezpieczenia tranzystora przed przebiciem na skutek napięć impulsowych występujących podczas przetwarzania, tranzystor i transformator są „powiązane” łańcuchami tłumiącymi C4-C5-R12-VD4 i C6-R13 [2]. Zabezpieczenie tranzystora VT1 przed przetężeniem jest wykonane na równoległym stabilizatorze („kontrolowana dioda Zenera”) DA2.

Wzrost napięcia na rezystorze R11 w obwodzie źródłowym VT1 wraz ze wzrostem prądu przez niego prowadzi do otwarcia DA2 i bocznikowania bramki VT1.W rezultacie VT1 zamyka się, a przepływający przez niego prąd spada.

Obwody wtórne źródła obejmują prostownik na zespole diod wysokiej częstotliwości VD5 i filtr wygładzający C8-L1. Prąd obciążenia jest kontrolowany przez amperomierz PA1 z wewnętrznym bocznikiem 10 A.

Obwody mocy falownika są wykonane na pulsacyjnym mostku diodowym VD6 i kondensatorze filtrującym C7. Ładunek kondensatora filtrującego w chwili początkowej jest ograniczany przez termistor Rt2, który zabezpiecza mostek diodowy przed uszkodzeniem przez prądy krytyczne. prąd pulsacyjny przepływający przez transformator i tranzystor polowy jest ograniczony przez rezystor R16, którego rezystancja kompensuje rozrzut parametrów transformatorów.

Częstotliwość konwersji falownika odgrywa dużą rolę w uzyskaniu maksymalnej mocy z urządzenia.

Przy jego 10-krotnym wzroście dopuszczalna moc transformatora (bez wymiany ferrytu i uzwojeń) wzrasta prawie 4-krotnie. Ferryty są zwykle stosowane w domowych źródłach falowników, zapewniając częstotliwości pracy falowników od 25 do 100 kHz.

W takim przypadku przy produkcji urządzenia należy przestrzegać częstotliwości roboczej zastosowanego transformatora, biorąc pod uwagę charakterystykę przełącznika tranzystorowego.

Do stabilizacji napięcia wykorzystywana jest konwersja częstotliwościowo-impulsowa sygnału błędu. Napięcie wyjściowe przez dzielnik R14-R15 jest dostarczane do transoptora LED VU1.

Fototranzystor transoptora jest podłączony do wejścia sterującego (pin 5) DA1. Wraz ze wzrostem napięcia wyjściowego, na przykład z powodu wzrostu rezystancji obciążenia, fototranzystor transoptora otwiera się bardziej i bocznikuje wejście sterujące DA1. Czas trwania impulsów wyjściowych generatora jest odpowiednio skrócony, czas spędzony przez kluczowy tranzystor w stanie otwartym jest skrócony. W efekcie spada również napięcie na uzwojeniu wtórnym transformatora, tj. napięcie wyjściowe stabilizuje się. Wraz ze wzrostem napięcia wyjściowego opisany proces zachodzi w odwrotnej kolejności.

Przegrzanie kluczowego tranzystora VT1 przy niewystarczającym chłodzeniu może doprowadzić do jego awarii. Ograniczenie temperatury tranzystora odbywa się za pomocą termistora Rt1, zamocowanego przez uszczelkę izolacyjną na chłodnicy VT1. Gdy VT1 jest podgrzewany, rezystancja Rt1 maleje, co powoduje większe otwarcie fototranzystora VU1 i podobnie jak powyżej spadek napięcia (odpowiednio i prądu) obciążenia.

Transformator impulsowy T1 w falowniku jest używany przemysłowo, z przestarzałych monitorów z kineskopami katodowymi. Fabryczna wersja transformatorów posiada optymalny rozkład uzwojeń pierwotnych i wtórnych warstwowo w celu zapewnienia maksymalnego sprzężenia magnetycznego i zmniejszenia indukcyjności upływu uzwojeń. Dodatkowo między sekcjami uzwojenia umieszczone są ekrany elektrostatyczne z folii miedzianej, a uzwojenia wykonane są z drutu linkowego w celu zmniejszenia efektu naskórkowości.

Transformator jest wybierany na podstawie wymaganej mocy całkowitej, która jest równa sumie mocy pobieranych przez wszystkie obciążenia. W przypadku samodzielnego wykonania transformatora wzory na jego obliczenie można zaczerpnąć z [3]. Ale główna trudność w produkcji nie polega na obliczeniach, ale na poszukiwaniu odpowiedniego ferrytu i potrzebie określonego rozmieszczenia warstw uzwojenia. Tymczasem transformatory monitorujące są dość zgodne z obliczonymi danymi.

Przy prądzie obciążenia 10 A i napięciu jałowym uzwojenia wtórnego około 18 V, transformatory o mocy 200 ... 250 W o powierzchni okna 15 cm2 i rdzeniu o przekroju około 10 cm2 są odpowiednie. Uzwojenie pierwotne zawiera 146.162 zwojów drutu 0,6 mm. wtórny - 2x23 zwoje 4x00,31 mm.

Cewka indukcyjna L1 to uzwojenie 10 zwojów drutu miedzianego PEV 0,81 mm, wykonane na pręcie ferrytowym 4 mm lub na pierścieniu ferrytowym o wymiarach K12x8x4 mm.

Falownik jest wykonany na płytce drukowanej, której rysunek pokazano na ryc.2. Tranzystor VT1 jest usuwany z płytki do oddzielnego grzejnika o wymiarach 50x50x10 mm (oznaczenie pinów na płytce: B - bramka VT1, K - dren, E - źródło).

Możliwe opcje wymiany kluczowego tranzystora przedstawiono w tabeli 1, w tabeli 2 - dopuszczalne zamienniki innych elementów.

Zespół płytki inwertera montowany jest w odpowiedniej wielkości obudowie, na której przednim panelu umieszczono amperomierz, wyłącznik sieciowy, bezpiecznik oraz zaciski wyjściowe.

Regulację obwodu ze względu na obecność napięcia sieciowego należy przeprowadzić z zachowaniem zasad bezpieczeństwa.

Pierwsze testy należy przeprowadzić z lampą 220 V / 100 W podłączoną tymczasowo do przerwy w przewodzie zasilającym. Gdy urządzenie jest podłączone do sieci za pomocą świecenia lampy, rozruch obwodu i wpływ obciążenia na przetwornicę są dobrze monitorowane, ale nie powstaje sytuacja awaryjna w przypadku przypadkowego zwarcia, które wystąpiło w obwód podczas instalacji lub w przypadku używania wadliwych elementów.

Regulacja rozpoczyna się od sprawdzenia napięć zasilania mikroukładu generatora i tranzystora inwertera. Obecność impulsów na wyjściu 3 DA1 sygnalizowana jest diodą LED HL1 Zamiast obciążenia należy podłączyć żarówkę samochodową (12 V). Napięcie wyjściowe jest ustawiane przez rezystor trymera R14 ze środkową pozycją suwaka rezystora R2.

Po krótkim czasie od włączenia urządzenia konieczne jest wyłączenie i sprawdzenie reżimu termicznego elementów radiowych. Wymagane parametry urządzenia można ustawić, zmieniając częstotliwość generatora (wybierając pojemność C1), cykl pracy (rezystor R2), zmieniając podłączenie uzwojenia wtórnego transformatora T1 (jeśli występuje).

Sprawdzenie zabezpieczenia termicznego odbywa się poprzez podgrzanie (lutownicą) termistora Rt1. Napięcie wyjściowe powinno wtedy spaść.

Technologie ładowania i odzyskiwania akumulatorów zostały szczegółowo opisane w [4, 5].

literatura

1. V. Kosenko i wsp. Impuls zwrotny IP. - Radio, 2000, nr 1, s. 42.
2. S. Kosenko. Cechy działania elementów indukcyjnych w przekształtnikach jednocyklowych. - Radio, 2005, nr 7, S.Z0.
3. A. Pietrow. Induktory, dławiki, transformatory. - Radioamatorzy, 1996, nr 1, S.13.
4. Konowałow V.P. Samochody i akumulatory. Podręcznik metodyczny centrum „Technologie oszczędzania energii”. - Irkuck, 2009.
5. Konowalow V.P. Urządzenie ładujące. Podręcznik metodyczny centrum „Technologie oszczędzania energii”. - Irkuck, 2009.

Autorzy: V.Konovalov, E.Tsurkan, A.Vanteev, Kreatywne laboratorium „Automatyka i telemechanika”, Irkuck

Zobacz inne artykuły Sekcja Przetwornice napięcia, prostowniki, falowniki.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Proponowany sposób chłodzenia Ziemi 20.04.2019

Coraz więcej ekspertów sugeruje, że konsekwencje globalnego ocieplenia mogą być katastrofalne dla ludzkości, a niektóre z proponowanych dziś metod walki mogą same w sobie być obarczone niebezpieczeństwem.

Naukowcy z Kalifornijskiego Instytutu Badań Planetarnych (USA) wymyślili nieoczekiwany sposób na uratowanie ludzkości za pomocą soli.

Naukowiec Robert Nelson zasugerował, że rozpylanie soli w górnej troposferze może być skutecznym rozwiązaniem tego problemu. Środek ten mógłby „ochłodzić” Ziemię bez stwarzania dla niej zagrożenia. Jego małe cząsteczki mogłyby doprowadzić do tego, że mniej promieni podczerwonych ze Słońca docierałoby do powierzchni naszej planety. W ten sposób planeta mniej by się nagrzewała, co spowolniłoby proces globalnego ocieplenia.

Model komputerowy zbudowany przez naukowców podobno wykazał, że taka metoda potencjalnie może być całkiem skuteczna.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Siła grawitacji została udoskonalona

▪ Kopiowanie ludzkiego mózgu do chipa

▪ włosy ciemnej materii

▪ Dorosłe słonie uspokajają młodzież

▪ Rozwój standardu komunikacji 6G

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcji witryny Elektronika użytkowa. Wybór artykułów

▪ artykuł Już czas! Dmą rogi. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Kto wynalazł mikroskop? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Cechy regulacji pracy młodzieży