Bezpłatna biblioteka techniczna ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Stabilizowany jednokierunkowy konwerter napięcia Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Przetwornice napięcia, prostowniki, falowniki W artykule opisano zasady budowy oraz praktyczną wersję prostego, stabilizowanego impulsowo przekształtnika napięcia, który zapewnia pracę w szerokim zakresie zmian napięcia wejściowego. Spośród różnych wtórnych źródeł zasilania (SEP) z wejściem beztransformatorowym, największą prostotą wyróżnia się jednocyklowy przekształtnik samooscylujący z „odwrotnym” załączeniem diody prostowniczej [1] (rys. 1). Rozważmy najpierw pokrótce zasadę działania niestabilizowanego przetwornika napięcia, a następnie - metodę jego stabilizacji. Transformator T1 - dławik liniowy; odstępy akumulacji w nim energii i przekazywanie skumulowanej energii do ładunku są rozdzielone w czasie. na ryc. Na rys. 2 przedstawiono: II - prąd uzwojenia pierwotnego transformatora, III - prąd uzwojenia wtórnego, tn - okres gromadzenia energii w cewce indukcyjnej, tp - okres przekazywania energii do obciążenia. Po podłączeniu napięcia zasilania Upit prąd bazowy tranzystora VT1 zaczyna płynąć przez rezystor R1 (dioda VD1 zapobiega przepływowi prądu przez obwód uzwojenia podstawy, a kondensator C2 bocznikujący go zwiększa dodatnie sprzężenie zwrotne (PIC) na etapie formowania się frontów napięciowych). Tranzystor lekko się otwiera, obwód POS zamyka się przez transformator T1, w którym zachodzi regeneracyjny proces akumulacji energii. Tranzystor VT1 wchodzi w stan nasycenia. Napięcie zasilające jest przykładane do uzwojenia pierwotnego transformatora, a prąd II (prąd kolektora Ik tranzystora VT1) rośnie liniowo. Prąd bazy IB nasyconego tranzystora jest określony przez napięcie na uzwojeniu III i rezystancję rezystora R2. Na etapie gromadzenia energii dioda VD2 jest zamknięta (stąd nazwa konwertera - z „odwrotnym” włączeniem diody), a pobór mocy z transformatora następuje tylko przez obwód wejściowy tranzystora przez bazę meandrowy. Gdy prąd kolektora Ik osiągnie wartość: IK max = h21EIB, (1) gdzie h21E jest statycznym współczynnikiem przenoszenia prądu tranzystora VT1, tranzystor opuszcza tryb nasycenia i rozwija się proces regeneracyjny wsteczny: tranzystor zamyka się, dioda VD2 otwiera się, a energia zgromadzona przez transformator jest przekazywana do obciążenia. Po zmniejszeniu prądu uzwojenia wtórnego ponownie rozpoczyna się etap gromadzenia energii. Przedział czasu tp jest maksymalny, gdy przekształtnik jest włączony, gdy kondensator C3 jest rozładowany, a napięcie na obciążeniu wynosi zero. W [1] pokazano, że zasilacz, zmontowany według schematu z rys. 1, - przetwornica funkcjonalna źródła napięcia zasilania Do źródła prądu obciążenia In. Należy zauważyć, że ponieważ etapy gromadzenia energii i jej przekazywania są rozdzielone w czasie, maksymalny prąd kolektora tranzystora nie zależy od prądu obciążenia, tj. przetwornica jest całkowicie zabezpieczona przed zwarciami na wyjściu. Jednak gdy przetwornica jest włączona bez obciążenia (tryb jałowy), skok napięcia na uzwojeniu transformatora w momencie zamknięcia tranzystora może przekroczyć maksymalne dopuszczalne napięcie kolektor-emiter i go wyłączyć. Wadą najprostszej przetwornicy jest zależność prądu kolektora IK max, aw konsekwencji napięcia wyjściowego od współczynnika przenoszenia prądu statycznego tranzystora VT1. Dlatego parametry zasilania będą się znacznie różnić w przypadku korzystania z różnych instancji. Konwerter wykorzystujący „samozabezpieczający się” tranzystor przełączający (ryc. XNUMX) ma znacznie bardziej stabilną pracę. Napięcie piłokształtne z rezystora R3, proporcjonalne do prądu uzwojenia pierwotnego transformatora, jest przykładane do podstawy tranzystora pomocniczego VT2. Gdy tylko napięcie na rezystorze R3 osiągnie próg otwarcia tranzystora VT2 (około 0,6 V), otworzy się i ograniczy prąd bazowy tranzystora VT1, co przerwie proces gromadzenia energii w transformatorze. Maksymalny prąd uzwojenia pierwotnego transformatora II max \u0,6d IK max \u3d 2 / RXNUMX (XNUMX) okazuje się być mało zależny od parametrów konkretnego egzemplarza tranzystora. Oczywiście graniczna wartość prądu obliczona ze wzoru (2) musi być mniejsza niż prąd określony ze wzoru (1) dla najgorszej wartości statycznego współczynnika przenoszenia prądu. Rozważmy teraz kwestię możliwości regulacji (stabilizacji) napięcia wyjściowego źródła zasilania. W pracy [1] pokazano, że jedynym parametrem przekształtnika, który można zmienić w celu regulacji napięcia wyjściowego, jest prąd IK max, czyli, co jest tożsame, czas akumulacji energii tn w transformatorze oraz sterowanie ( stabilizacja) może jedynie zmniejszyć prąd w stosunku do wartości obliczonej ze wzoru (2). Formułując zasadę działania jednostki stabilizującej konwerter, można określić dla niej następujące wymagania:
Podane w [1] schematy węzłów sterujących realizujących ten algorytm zawierają komparator K521SAZ, siedem rezystorów, tranzystor, diodę, dwie diody Zenera oraz transformator. Inne dobrze znane urządzenia, w tym zasilacze do telewizorów, również są dość skomplikowane. Tymczasem za pomocą samozabezpieczającego się tranzystora przełączającego można zbudować znacznie prostszą stabilizowaną przetwornicę (patrz obwód na ryc. 4). Uzwojenie sprzężenia zwrotnego (OS) III i obwód VD3C4 tworzą napięcie sprzężenia zwrotnego proporcjonalne do napięcia wyjściowego przetwornicy. Przykładowe napięcie stabilizacji diody Zenera VD4 jest odejmowane od napięcia sprzężenia zwrotnego, a wynikowy sygnał błędu jest podawany na rezystor R5. Z silnika rezystora trymerowego R5 do podstawy tranzystora VT2 doprowadzana jest suma dwóch napięć: stałe napięcie sterujące (część napięcia niedopasowania) i napięcie piłokształtne z rezystora R3, proporcjonalne do prądu uzwojenie pierwotne transformatora. Ponieważ próg otwarcia tranzystora VT2 jest stały, wzrost napięcia sterującego (na przykład wraz ze wzrostem napięcia zasilania Upit i odpowiednio wzrost napięcia wyjściowego konwertera) prowadzi do zmniejszenia prądu II, przy którym otwiera się tranzystor VT2, i do spadku napięcia wyjściowego. W ten sposób konwerter zostaje ustabilizowany, a jego napięcie wyjściowe jest regulowane w małych granicach przez rezystor R5. Współczynnik stabilizacji przetwornicy zależy od stosunku zmiany napięcia wyjściowego przetwornicy do odpowiedniej zmiany stałej składowej napięcia na tranzystorze VT2. Aby zwiększyć współczynnik stabilizacji, konieczne jest zwiększenie napięcia sprzężenia zwrotnego (liczba zwojów uzwojenia III) i wybranie diody Zenera VD4 dla napięcia stabilizacji, które jest mniejsze niż napięcie OS o około 0,5 V. Powszechny Zener diody z serii D814 są praktycznie całkiem odpowiednie przy napięciu OS około 10 V. Należy zauważyć, że w celu uzyskania lepszej stabilności temperaturowej przetwornicy konieczne jest zastosowanie diody Zenera VD4 o dodatnim TKN, która kompensuje spadek napięcia na złączu emiterowym tranzystora VT2 po podgrzaniu. Dlatego diody Zenera z serii D814 są bardziej odpowiednie niż precyzyjne diody Zenera D818. Liczbę uzwojeń wyjściowych transformatora (podobnie jak uzwojenie II) można zwiększyć, tj. Konwerter może być wielokanałowy. Zbudowany zgodnie ze schematem na ryc. 4 przetwornice zapewniają dobrą stabilizację napięć wyjściowych przy zmianach napięcia wejściowego w bardzo szerokim zakresie (150...250 V). Jednak przy pracy ze zmiennym obciążeniem, zwłaszcza w przetwornicach wielokanałowych, wyniki są nieco gorsze, ponieważ zmiana prądu obciążenia w jednym z uzwojeń powoduje redystrybucję energii między wszystkimi uzwojeniami. W tym przypadku zmiana napięcia sprzężenia zwrotnego odzwierciedla zmianę napięcia wyjściowego przekształtnika z mniejszą dokładnością. Możliwa jest poprawa stabilizacji podczas pracy na zmiennym obciążeniu, jeśli napięcie OS jest generowane bezpośrednio z napięcia wyjściowego. Najprościej można to zrobić za pomocą dodatkowej przetwornicy napięcia transformatora małej mocy zmontowanej według dowolnego ze znanych schematów [2]. Zastosowanie dodatkowej przetwornicy napięcia jest również uzasadnione w przypadku wielokanałowego IVEP. Przetwornica wysokiego napięcia dostarcza jedno ze stabilizowanych napięć (największe z nich – przy wysokim napięciu filtr kondensatorowy na wyjściu przetwornicy jest bardziej wydajny [1]), a pozostałe napięcia, w tym napięcie sprzężenia zwrotnego, są generowane przez dodatkowy konwerter. Do produkcji transformatora najlepiej jest użyć opancerzonego ferrytowego obwodu magnetycznego ze szczeliną w środkowym pręcie, która zapewnia liniowe namagnesowanie. Jeśli nie ma takiego obwodu magnetycznego, aby utworzyć szczelinę, można użyć uszczelki o grubości 0,1 ... 0,3 mm wykonanej z tekstolitu lub nawet papieru. Możliwe jest również zastosowanie pierścieniowych obwodów magnetycznych. Chociaż w literaturze wskazuje się, że w rozważanych w tym artykule przetwornicach z odwróconą diodą filtr wyjściowy może być czysto pojemnościowy, zastosowanie filtrów LC może jeszcze bardziej zmniejszyć tętnienia napięcia wyjściowego. W celu zapewnienia bezpiecznej pracy IVEP należy zastosować rezystor dostrajający (R5 na Rys. 4) z dobrą izolacją silnika. Uzwojenia transformatora, połączone galwanicznie z napięciem sieciowym, muszą być niezawodnie odizolowane od wyjścia. To samo dotyczy innych elementów radiowych. Jak każdy IVEP z konwersją częstotliwości, opisywany zasilacz musi być wyposażony w ekran elektromagnetyczny oraz filtr wejściowy. Bezpieczeństwo założenia przetwornicy zapewni transformator sieciowy o przekładni równej jeden. Jednak najlepiej jest użyć połączonego szeregowo LATR i transformatora separacyjnego. Włączenie konwertera bez obciążenia najprawdopodobniej doprowadzi do awarii potężnego tranzystora przełączającego. Dlatego przed przystąpieniem do regulacji należy podłączyć obciążenie zastępcze. Po włączeniu należy przede wszystkim sprawdzić oscyloskopem napięcie na rezystorze R3 - powinno rosnąć liniowo na etapie tn. Jeśli liniowość zostanie przerwana, oznacza to, że obwód magnetyczny wchodzi w nasycenie i transformator musi zostać ponownie obliczony. Za pomocą sondy wysokonapięciowej sprawdź sygnał na kolektorze tranzystora przełączającego - spadki impulsu powinny być wystarczająco strome, a napięcie na otwartym tranzystorze powinno być małe. W razie potrzeby dostosuj liczbę zwojów uzwojenia podstawy i rezystancję rezystora R2 w obwodzie podstawy tranzystora. Następnie możesz spróbować zmienić napięcie wyjściowe konwertera za pomocą rezystora R5; w razie potrzeby dostosuj liczbę zwojów uzwojenia systemu operacyjnego i wybierz diodę Zenera VD4. Sprawdź działanie przetwornicy przy zmianie napięcia wejściowego i obciążenia. na ryc. Na rysunku 5 przedstawiono schemat IVEP dla programatora ROM, jako przykład wykorzystania konwertera zbudowanego w oparciu o zaproponowaną zasadę. Parametry źródła podano w tabeli. jeden. Tabela 1
Gdy napięcie sieciowe zmienia się od 140 do 240 V, napięcie na wyjściu źródła 28 V mieści się w zakresie 27,6 ... 28,2 V; źródło +5 V - 4,88 ... 5 V. Kondensatory C1-C3 i cewka indukcyjna L1 tworzą wejściowy filtr sieciowy, który ogranicza promieniowanie przetwornika zakłóceń wysokiej częstotliwości. Rezystor R1 ogranicza impuls prądu ładowania kondensatora C4, gdy przetwornica jest włączona. Obwód R3C5 wygładza skoki napięcia na tranzystorze VT1 (podobny obwód nie jest pokazany na poprzednich rysunkach). Na tranzystorach VT3, VT4 montowany jest konwencjonalny konwerter, który generuje jeszcze dwa z napięcia wyjściowego +28 V: +5 V i -5 V, a także napięcie OS. Generalnie IVEP zapewnia stabilizowane napięcie +28 V. Stabilność dwóch pozostałych napięć wyjściowych zapewnia zasilanie dodatkowej przetwornicy ze źródła +28 V i w miarę stałe obciążenie tych kanałów. IVEP zapewnia ochronę przed przekroczeniem napięcia wyjściowego od +28 V do 29 V. Po przekroczeniu triak VS1 otwiera i zamyka źródło +28 V. Zasilacz wydaje głośny pisk. Prąd płynący przez triak wynosi 0,75 A. Tranzystor VT1 jest zainstalowany na małym radiatorze wykonanym z aluminiowej płyty o wymiarach 40 (30 mm).Zamiast tranzystora KT828A można zastosować inne urządzenia wysokonapięciowe o napięciu co najmniej 600 V i prądzie większym niż 1 A. zastosować np. KT826B, KT828B, KT838A. Zamiast tranzystora KT3102A można zastosować dowolną serię KT3102; tranzystory KT815G można zastąpić KT815V, KT817V, KT817G. Diody prostownicze (z wyjątkiem VD1) muszą być używane wysoka częstotliwość, na przykład seria KD213 itp. Pożądane jest stosowanie kondensatorów z filtrem tlenkowym serii K52, IT. Kondensator C5 musi mieć co najmniej 600 V. Triak TS106-10 (VS1) jest używany wyłącznie ze względu na swoje niewielkie rozmiary. Odpowiedni jest prawie każdy typ trinistora, który może wytrzymać prąd około 1 A, w tym seria KU201. Jednak trinistor będzie musiał być wybrany zgodnie z minimalnym prądem sterującym. Należy zauważyć, że w konkretnym przypadku (przy stosunkowo niewielkim poborze prądu ze źródła) można obejść się bez drugiego przekształtnika, budując przekształtnik według schematu z rys. 4 z dodatkowymi uzwojeniami dla kanałów +5 V i -5 V oraz stabilizatorami liniowymi serii KR142. Zastosowanie dodatkowej przetwornicy podyktowane jest chęcią przeprowadzenia badań porównawczych różnych IVEC i upewnienia się, że proponowana opcja zapewnia lepszą stabilizację napięcia wyjściowego. Parametry transformatorów i dławików podano w tabeli. 2. Tabela 2
Obwód magnetyczny dla transformatora T1 jest wykorzystywany z cewki filtrującej zasilacza napędu na wymiennych dyskach magnetycznych komputerów serii EC. Rodzaje obwodów magnetycznych dławików L1-L4 nie są krytyczne. Źródło ustalamy według powyższego sposobu, ale najpierw należy wyłączyć zabezpieczenie przeciwprzepięciowe przesuwając suwak rezystora R10 w dolne położenie zgodnie ze schematem. Po ustaleniu IVEP należy ustawić napięcie wyjściowe na +5 V rezystorem R29 i powoli obracając suwak rezystora R10, osiągnąć próg otwarcia triaka VS1. Następnie wyłącz źródło, przesuń suwak rezystora R5 w kierunku zmniejszania napięcia wyjściowego, włącz źródło i rezystorem R5 ustaw napięcie wyjściowe na 28 V. Należy zauważyć, że ponieważ napięcia na wyjściach +5 V i -5 V zależą od napięcia +28 V i nie są od niego regulowane oddzielnie, w zależności od parametrów zastosowanych elementów i prądu danego obciążenia, to może być konieczne dobranie liczby zwojów uzwojeń transformatora T2. literatura
Autor: Ju.Własow, Murom, obwód włodzimierski Zobacz inne artykuły Sekcja Przetwornice napięcia, prostowniki, falowniki. Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu. Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika: Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
Inne ciekawe wiadomości: ▪ Ciało ludzkie do komunikacji bezprzewodowej ▪ Technologia AOC zmniejszy uszkodzenia monitorów na wzrok ▪ Nowe metody identyfikacji użytkownika Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika
Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej: ▪ sekcja strony Dom, ogrodnictwo, hobby. Wybór artykułów ▪ artykuł Samą naturą oddychał życiem. Popularne wyrażenie ▪ Jakie były główne cechy epoki hellenistycznej? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Dyrektor artystyczny ds. druku. Opis pracy
Zostaw swój komentarz do tego artykułu: Wszystkie języki tej strony Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn www.diagram.com.ua |