|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Zasilanie sieciowe o wysokich parametrach specyficznych
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze Zwrócono uwagę czytelników na przekształtnik impulsów do zasilania urządzeń elektronicznych napięciem 5 V z sieci prądu przemiennego. Konwerter nie zawiera rzadkich i drogich elementów, jest łatwy w produkcji i regulacji. Zasilacz wyposażony jest w zabezpieczenie przed przepięciami napięcia wyjściowego i przetężeniem z automatycznym powrotem do trybu pracy po jego wyeliminowaniu. Główne parametry techniczne
Na ryc. 1 przedstawia schemat urządzenia.
Jednostka sterująca realizuje zasadę szerokości impulsu stabilizacji napięcia wyjściowego. Na elementach DD1.1, DD1.2 wykonany jest oscylator główny, działający z częstotliwością około 100 kHz z cyklem pracy zbliżonym do dwóch. Impulsy o czasie trwania około 5 μs przez kondensator C11 są podawane na wejście elementu DD1.3, a następnie wzmacniane prądem przez elementy połączone równolegle DD1.4 - DD1.6. Aby ustabilizować napięcie wyjściowe zasilacza, czas trwania impulsu jest skracany podczas regulacji. Tranzystor VT1 „skraca” impulsy. Otwierając każdy okres pracy generatora, wymusza ustawienie niskiego poziomu na wejściu elementu DD1.3. Stan ten jest utrzymywany do końca następnego okresu przez rozładowany kondensator C11. Na tranzystorach VT2, VT3 wykonany jest potężny wzmacniacz prądowy, który zapewnia wymuszone przełączanie tranzystora przełączającego VT4. Wykresy napięć na głównych elementach zasilacza podczas jego uruchamiania przedstawiono na rys. 2.
Gdy tranzystor VT4 jest otwarty, przepływający przez niego prąd i uzwojenie I transformatora T1 wzrasta liniowo (ryc. 2b). Napięcie impulsowe z czujnika prądu R11 przez rezystor R7 jest dostarczane do podstawy tranzystora VT1. Aby zapobiec fałszywemu otwarciu tranzystora, skoki prądu są wygładzane przez kondensator C12. Przez kilka pierwszych okresów po uruchomieniu chwilowe napięcie na bazie tranzystora VT1 pozostaje mniejsze niż napięcie otwarcia Ube otwarty - 0,7 V (ryc. 2, c). Gdy tylko chwilowe napięcie w następnym okresie osiągnie próg 0,7 V, tranzystor VT1 otworzy się, co z kolei doprowadzi do zamknięcia tranzystora przełączającego VT4. Zatem prąd w uzwojeniu I, a tym samym w obciążeniu, nie może przekroczyć pewnej wartości określonej przez rezystancję rezystora R11. Zapewnia to ochronę zasilacza przed przetężeniem. Fazowanie uzwojeń transformatora T1 jest ustawione tak, że podczas stanu otwartego tranzystora VT4 diody VD7 i VD9 są zamykane przez napięcie wsteczne. Gdy tranzystor przełączający się zamyka, napięcie na wszystkich uzwojeniach zmienia znak i rośnie, aż te diody się otworzą. Następnie energia zgromadzona podczas impulsu w polu magnetycznym transformatora T1 jest kierowana do ładowania kondensatorów filtra wyjściowego C15-C17 oraz kondensatora C9. Należy zauważyć, że ponieważ fazowanie uzwojeń II i III jest zgodne, napięcie na kondensatorze C9 w trybie stabilizacji napięcia wyjściowego jest również stabilizowane niezależnie od wartości napięcia wejściowego zasilacza. Elementem sterującym zasilacza jest mikroukład DA2 KR142EN19A. Gdy napięcie na pinie sterującym 1 mikroukładu osiągnie 2,5 V, prąd zaczyna przepływać przez niego i przez diodę emitującą transoptor, który wzrasta wraz ze wzrostem napięcia wyjściowego. Fototranzystor transoptora otwiera się, a prąd płynący przez rezystory R5, R7 i R11 wytwarza na nich spadek napięcia, który również rośnie wraz z napięciem wyjściowym. Chwilowe napięcie na bazie tranzystora VT1, równe sumie spadku napięcia na rezystorze R7 i czujniku prądu R11, nie może przekroczyć 0,7 V. Dlatego wraz ze wzrostem prądu fototranzystora transoptora stałe napięcie na rezystorze R7 wzrasta, a amplituda składowej impulsu na rezystorze R11 maleje, co z kolei występuje tylko z powodu skrócenia czasu trwania stanu otwartego tranzystora przełączającego VT4. Jeżeli czas trwania impulsu maleje, wówczas zmniejsza się również „część” energii pompowanej w każdym okresie przez transformator T1 do obciążenia. Zatem, jeśli napięcie wyjściowe zasilacza jest mniejsze od wartości nominalnej, na przykład podczas jego uruchamiania, czas trwania impulsu i energia przekazywana na wyjście są maksymalne. Gdy napięcie wyjściowe osiągnie poziom nominalny, pojawi się sygnał sprzężenia zwrotnego, w wyniku którego czas trwania impulsu zmniejszy się do wartości, przy której napięcie wyjściowe się stabilizuje. Jeżeli z jakiegoś powodu napięcie wyjściowe wzrasta, np. gdy prąd obciążenia nagle spada, sygnał sprzężenia zwrotnego również wzrasta, a czas trwania impulsu zmniejsza się do zera i napięcie wyjściowe zasilacza powraca do wartości nominalnej. Na chipie DA1 wykonany jest węzeł rozruchu konwertera. Jego zadaniem jest zablokowanie pracy centrali w przypadku, gdy napięcie zasilania jest mniejsze niż 7,3 V. Okoliczność ta wynika z faktu, że przełącznik - tranzystor polowy IRFBE20 - nie otwiera się całkowicie, gdy napięcie bramki jest mniejsze niż 7 V. V. Węzeł uruchamiania działa w następujący sposób. Po włączeniu zasilania kondensator C9 zaczyna się ładować przez rezystor R8. Podczas gdy napięcie na kondensatorze wynosi kilka woltów, wyjście (pin 3) układu DA1 jest utrzymywane w stanie niskim, a działanie jednostki sterującej jest blokowane. W tym momencie układ DA1 na pinie 1 pobiera prąd 0,2 mA, a spadek napięcia na rezystorze R1 wynosi około 3 V. Po około 0,15 ... 0,25 s napięcie na kondensatorze osiągnie 10 V, przy czym napięcie na pinie 1 układu DA1 jest równe wartości progowej (7,3 V). Na jego wyjściu pojawia się wysoki poziom, umożliwiający pracę oscylatora głównego i jednostki sterującej. Konwerter uruchamia się. W tym czasie jednostka sterująca jest zasilana energią zgromadzoną w kondensatorze C9. Napięcie na wyjściu przetwornicy zacznie rosnąć, co oznacza, że w czasie przerwy będzie rosło również na uzwojeniu II. Kiedy stanie się ono większe niż napięcie na kondensatorze C9, dioda VD7 otworzy się i kondensator będzie nadal ładowany w każdym okresie od uzwojenia pomocniczego II. Tutaj jednak należy zwrócić uwagę na ważną cechę zasilacza. Prąd ładowania kondensatora przez rezystor R8 w zależności od napięcia wejściowego zasilacza wynosi 1...1,5 mA, a pobór prądu przez jednostkę sterującą podczas pracy wynosi 10...12 mA. Oznacza to, że podczas uruchamiania kondensator C9 jest rozładowywany. Jeśli jego napięcie spadnie do poziomu progowego mikroukładu DA1, jednostka sterująca wyłączy się, a ponieważ zużywa nie więcej niż 0,3 mA w stanie wyłączonym, napięcie na kondensatorze C9 wzrośnie, dopóki nie zostanie ponownie włączone. Dzieje się tak albo podczas przeciążenia, albo przy dużym obciążeniu pojemnościowym, gdy napięcie wyjściowe nie ma czasu na wzrost do wartości nominalnej w czasie rozruchu 20 ... 30 ms. W takim przypadku konieczne jest zwiększenie pojemności kondensatora C9. Nawiasem mówiąc, ta cecha działania jednostki sterującej pozwala na nieskończoną pracę źródła zasilania w trybie przeciążenia, ponieważ w tym przypadku działa ono w trybie pulsacyjnym, a czas pracy (rozruchu) jest 8 ... 10 razy krótszy niż czas bezczynności. Elementy przełączające nawet się nie nagrzewają! Kolejną cechą zasilacza jest zabezpieczenie obciążenia przed przepięciami, do których dochodzi np. w przypadku awarii dowolnego elementu w obwodzie sprzężenia zwrotnego. W trybie pracy napięcie na kondensatorze C9 wynosi około 10 V, a dioda Zenera VD1 jest zwarta. W przypadku przerwy w obwodzie sprzężenia zwrotnego napięcie wyjściowe wzrasta powyżej wartości nominalnej. Ale wraz z nim wzrasta napięcie na kondensatorze C9 i przy wartości około 13 V otwiera się dioda Zenera VD1. Proces trwa 50…500 ms, podczas których prąd płynący przez diodę Zenera stopniowo wzrasta, wielokrotnie przekraczając swoją maksymalną wartość. W tym samym czasie kryształ elementu nagrzewa się i topi - dioda Zenera praktycznie zamienia się w zworkę o rezystancji od jednostek do kilkudziesięciu omów. Napięcie na kondensatorze C9 jest zmniejszane do wartości niewystarczających do włączenia jednostki sterującej. Napięcie wyjściowe, po wzroście 1,3 ... 1,8 razy w zależności od prądu obciążenia, spada do zera. Na elementach L2C19 wykonany jest dodatkowy filtr, który zmniejsza amplitudę tętnień napięcia wyjściowego. Aby zmniejszyć przenikanie zakłóceń o wysokiej częstotliwości do sieci, na wejściu zainstalowany jest filtr C1 - C3L1C4 - C7, który również wygładza prąd impulsowy pobierany podczas pracy z częstotliwością 100 Hz. Termistor RK1 (TP-10) ma stosunkowo wysoką rezystancję w stanie zimnym, co ogranicza prąd rozruchowy konwertera po włączeniu i chroni diody prostownicze. Podczas pracy termistor nagrzewa się, jego rezystancja spada kilkukrotnie i praktycznie nie wpływa na sprawność zasilacza. Gdy tranzystor VT4 jest zamknięty, na uzwojeniu I transformatora T1 pojawia się impuls napięcia (na ryc. 2, d jest to pokazane linią przerywaną w pierwszych trzech okresach napięcia UcVT4), którego amplituda jest określana przez indukcyjność rozproszenia. Aby go zmniejszyć, w konwerterze zainstalowany jest obwód VD8R9C14. Eliminuje ryzyko awarii tranzystora przełączającego i zmniejsza wymagania dotyczące maksymalnego napięcia na jego drenie, co zwiększa niezawodność konwertera jako całości. Zasilacz wykonywany jest głównie na standardowych elementach krajowych i importowanych, z wyjątkiem produktów uzwojenia. Cewki indukcyjne L1 i L2 nawinięte są na pierścieniach K10x6x4,5 wykonanych z permaloju MP140. Obwody magnetyczne są najpierw izolowane jedną warstwą la-bawełny. Każde uzwojenie jest uzwojone drutem PETV o 0,35 obrotu, aby obrócić się w dwóch warstwach na swojej połowie pierścienia, a między uzwojeniami cewki indukcyjnej L1 musi być odstęp co najmniej 1 mm. Uzwojenia cewki indukcyjnej L1 zawierają po 26 zwojów, a cewka indukcyjna L2 zawiera siedem zwojów, ale każda ma osiem przewodów. Nawinięte dławiki są impregnowane klejem BF-2 i suszone w temperaturze około 60°C. Transformator jest główną i najważniejszą częścią zasilacza. Jakość jego wykonania zależy od niezawodności i stabilności konwertera, jego charakterystyki dynamicznej oraz pracy w trybie jałowym i przeciążeniowym. Transformator jest wykonany na pierścieniu K17x10x6,5 wykonanym z permalloyu MP140. Przed nawinięciem rdzeń magnetyczny jest izolowany dwiema warstwami lakierowanej tkaniny. Drut jest ułożony ciasno, ale bez napięcia. Każda warstwa uzwojenia jest powlekana klejem BF-2, a następnie owijana lakierowaną tkaniną. Uzwojenie I jest nawinięte jako pierwsze, zawiera 228 zwojów drutu PETV 0,2 ... 0,25, nawiniętego na okrągło w dwóch warstwach, pomiędzy którymi ułożona jest jedna warstwa lakierowanej tkaniny. Uzwojenie jest izolowane dwiema warstwami lakierowanej tkaniny. Uzwojenie III jest nawijane jako następne. Zawiera siedem zwojów drutu PETV 0,5 w sześciu przewodnikach rozmieszczonych równomiernie na obwodzie pierścienia. Na wierzch kładzie się jedną warstwę lakierowanej tkaniny. I wreszcie uzwojenie II jest nawijane jako ostatnie, zawierające 13 zwojów PETV 0,15 ... Następnie gotowy transformator jest owijany dwiema warstwami lakierowanej tkaniny, pokryty z zewnątrz klejem BF-0,2 i suszony w temperaturze 2 ° C. Zamiast tranzystora VT4 można zastosować inny o dopuszczalnym napięciu drenu co najmniej 800 V i maksymalnym prądzie 3 ... 5 A, na przykład BUZ80A, KP786A, a zamiast diody VD8 dowolny szybka dioda o dopuszczalnym napięciu wstecznym co najmniej 800 V i prądzie 1...3 A, np. FR106. Zasilacz wykonano na płytce o wymiarach 95x50 mm i grubości 1,5 mm. W rogach płytki oraz pośrodku dłuższych boków znajduje się sześć otworów, przez które płytka jest przykręcana do radiatora. Po jednej stronie płytki przylutowany jest tranzystor VT4 i dioda VD9 z kołnierzami na zewnątrz, a po drugiej zainstalowane są pozostałe części. Aby zmniejszyć rozmiar płytki, wszystkie elementy, z wyjątkiem kondensatorów C8, C9, mikroukładu DD1, rezystora R9, transformatora i transoptora, są instalowane pionowo, tak aby ich maksymalna wysokość nad płytą nie przekraczała 20 mm. Radiator jest podłączony do wspólnego punktu kondensatorów C1 i C2. W takim przypadku lepiej podłączyć zasilacz do trójbolcowego gniazda z uziemieniem. Środki te mogą znacznie zmniejszyć hałas emitowany przez konwerter. Radiator przetwornicy to wspornik w kształcie litery U o długości 95 mm, szerokości 60 mm i wysokości 30 mm, wygięty z blachy aluminiowej o grubości co najmniej 2 mm. Konwerter montuje się na „dole” tego „koryta” metalowymi kołnierzami elementów VT4 i VD9 w dół i przykręca śrubami M0,05 przez otwory w płytce. Kołnierze preizolowane są uszczelkami przewodzącymi ciepło np. firmy Noma-con, Bergquist lub w skrajnych przypadkach miką o grubości XNUMX mm. Tym samym konstrukcyjnie przetwornik znajduje się niejako w metalowej obudowie, która chroni go przed uderzeniami mechanicznymi. Aby zwiększyć niezawodność, pożądane jest pokrycie płyty konwertera 2-3 warstwami lakieru, aby wyeliminować możliwość awarii przy wysokiej wilgotności otoczenia. Jeżeli wszystkie elementy zasilacza są w dobrym stanie, prawidłowo wykonane i podłączone zgodnie ze schematem, to nietrudno to ustalić. Oscyloskop jest połączony równolegle z rezystorem R10. Zasilacz laboratoryjny, na przykład B9-5, o maksymalnym prądzie nie większym niż 45 ... 15 mA, jest podłączony do kondensatora C17 z odpowiednią polaryzacją, a napięcie powoli wzrasta, zaczynając od zera. Przy napięciu 9,5 ... 10,5 V napięcie jednostki logicznej jest ustawiane na wyjściu mikroukładu DA1, włącza się główny oscylator i powinny pojawić się prostokątne impulsy o częstotliwości około 100 kHz i współczynniku wypełnienia około 2 ekran oscyloskopu (ryc. 2, a). Ponadto nie należy zwiększać napięcia, ponieważ przy wartości około 13 V dioda Zenera VD1 może się otworzyć. Prąd pobierany przez jednostkę sterującą nie może przekraczać określonego maksimum. Jeśli teraz zmniejszymy napięcie zasilania, do 7,2 ... 7,6 V, generacja zniknie. Oznacza to, że jednostka sterująca konwertera działa prawidłowo. Następnie do wyjścia przetwornicy podłącza się obciążenie o rezystancji 4…5 omów i mocy 10…15 W, a na wejście doprowadza się napięcie z drugiego zasilacza laboratoryjnego B5-49, a przy pracującej jednostce sterującej napięcie wejściowe zaczyna rosnąć. Najpierw ustaw go na poziomie 7 ... 10 V i sprawdź oscyloskopem, czy uzwojenia transformatora T1 są prawidłowo podłączone. Ponadto kontrolują kształt napięcia na drenie tranzystora VT4 (ryc. 2,d) i sprawdzają napięcie na wyjściu konwertera za pomocą woltomierza. Przy napięciu wejściowym 150 ... 170 V napięcie wyjściowe osiąga 5 V i stabilizuje się. Następnie zasilanie jednostki sterującej zostaje wyłączone i kontynuuje pracę na jednym wejściu. Dalszy wzrost napięcia wejściowego powinien prowadzić do zmniejszenia szerokości impulsu sterującego (ryc. 2, a), który również powinien być kontrolowany na rezystorze R10. Ponadto przy napięciu wejściowym 200 V prąd obciążenia wzrasta (ale nie więcej niż 7 A) i ustala się jego wartość, przy której napięcie wyjściowe konwertera zaczyna spadać. Jeśli nie można tego zrobić przy prądzie do 7 A, zwiększa się rezystancja rezystora R11. W wyniku regulacji jego wartość znamionową należy ustawić tak, aby przy prądzie obciążenia 6,5 ... 7 A i minimalnym dopuszczalnym napięciu wejściowym napięcie wyjściowe przetwornicy zaczęło spadać. To kończy regulację zasilacza. Jeśli jakość uzwojenia transformatora T1 jest słaba, napięcie „wzrasta” na tranzystorze VT4, co może spowodować niestabilną pracę zasilacza, a nawet awarię tranzystora przełączającego. Jeśli potrzebujesz źródła o innym napięciu wyjściowym, musisz wykonać następujące czynności: zmienić rezystancję rezystorów R13, R14, biorąc pod uwagę, że napięcie progowe układu DA2 wynosi 2,5 V; zmiana wprost proporcjonalna do liczby zwojów i odwrotnie proporcjonalna do przekroju przewodów uzwojenia III; wybierz diodę VD9 i kondensatory C15 - C17, C19 dla odpowiedniego napięcia; zainstaluj rezystor R16 o rezystancji (w omach) obliczonej według wzoru R16 = 100 (Uout - 4). Ostrzeżenie! Podczas konfiguracji i pracy z konwerterem należy pamiętać, że jego elementy znajdują się pod wysokim napięciem, zagrażającym życiu. Bądź uważny i ostrożny! Autor: A.Mironov, Lyubertsy, obwód moskiewski
Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024 Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza
04.05.2024 Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe
03.05.2024
▪ Alternatywna rzeczywistość dla harcerzy ▪ Jakość surowego mięsa zostanie określona przez prześwietlenie ▪ Oczyszczanie wody z uranu za pomocą bakterii magnetycznych ▪ Natychmiastowe ściemnianie dla spawacza
▪ sekcja strony Energia elektryczna dla początkujących. Wybór artykułu ▪ artykuł Anatomia miłości. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Dlaczego Wielka Brytania jest podzielona na hrabstwa? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł Ukąszenia gadów i owadów. Opieka zdrowotna ▪ Artykuł Ręka na głowę. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony