|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Mocna stabilizowana przetwornica napięcia DC do zasilania urządzeń sieciowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Przetwornice napięcia, prostowniki, falowniki Proponowane urządzenie przeznaczone jest do zasilania urządzeń pracujących z sieci 220 V 50 Hz w terenie, jak również podczas awaryjnego wyłączenia sieci AC. Konwerter ma konstrukcję blokową. Zasila obciążenie stabilizowanym napięciem stałym 310 V lub przemiennym napięciem impulsowym o tej samej amplitudzie i wartości skutecznej 220 V. Dodanie filtra LC umożliwia uzyskanie sinusoidalnego napięcia przemiennego o wartości 220 V. Urządzenia elektryczne są szeroko stosowane w życiu codziennym współczesnego człowieka. W przeważającej większości przypadków źródłem energii dla nich jest sieć prądu przemiennego 220 V. Jednocześnie zasilanie w wielu regionach naszego kraju nie jest wysoce niezawodne. W literaturze radioamatorskiej opublikowano wiele artykułów na temat akumulatorowych przetwornic DC-AC odpowiednich do zasilania odbiorców podczas przerwy w dostawie prądu. Mogą pracować na zasadzie konwersji niskoczęstotliwościowej [1-4] lub wysokoczęstotliwościowej [5, 6]. Każdy z tych typów konwerterów ma swoje własne cechy. Te o niskiej częstotliwości mają dużą masę i wymiary dzięki zastosowaniu transformatora o niskiej częstotliwości. W przetwornicy [3] stabilizowana jest tylko średnia wyprostowana wartość napięcia wyjściowego, ale nie stabilizowana jest amplituda i wartości skuteczne, co w niektórych przypadkach może prowadzić do uszkodzenia zasilanych obciążeń. W przetwornicy [4] zastosowano skokową regulację napięcia wyjściowego bez sprzężenia zwrotnego, co nie zapewnia wysokiej stabilności napięcia wyjściowego. Przetworniki pracujące na częstotliwościach ultradźwiękowych (dziesiątki kiloherców) [5, 6] są lepsze pod względem masy i wielkości, ale ich moc wyjściowa nie przekracza 300 W. Autor potrzebował zasilić ładunki o większej mocy. Opracowując proponowane urządzenie, autor starał się zachować zalety konwersji wysokiej częstotliwości i zwiększyć moc wyjściową do 1 kW. Główne cechy techniczne (w temperaturze otoczenia 13...20 °C)
Konwerter składa się z czterech bloków: generatora wysokiej częstotliwości, którego obwód pokazano na ryc. 1, falownik wysokiej częstotliwości z prostownikiem - mnożnikiem napięcia (ryc. 2), generatorem niskiej częstotliwości (ryc. 3) i mostkowym przełącznikiem falownika niskiej częstotliwości (ryc. 4).
Blok generatora wysokiej częstotliwości (patrz ryc. 1) zawiera jednostkę sterującą napięciem wejściowym na tranzystorze VT1 i przekaźniku K1, wewnętrzny regulator napięcia zasilania 9 V na chipie DA1, generator impulsów 27 kHz na DD1.1 i DD 1.2 elementy logiczne, węzły opóźniające czoła impulsów na elementach VD4, R4, C2 i VD5, R5, C3, kształtowniki impulsów sterujących na elementach DD1.3, DD1.4, DD2.3, DD2.4 z wyjściowymi wtórnikami emiterowymi na tranzystorach VT2-VT5, jednostka do sterowania amplitudą napięcia wyjściowego na elementach DD2.1, DD2.2.
Jednostka falownika wysokiej częstotliwości (patrz ryc. 2) zawiera kaskadę przeciwsobną na potężnych tranzystorach polowych VT6-VT9 i transformatorze T1, a także prostownik z czterokrotnym zwielokrotnieniem napięcia na diodach VD6-VD9 i kondensatorach C7 -C10. To urządzenie generuje stałe stabilizowane napięcie 300.310 V. Jeśli wiadomo, że napięcie zasilania AC jest prostowane i wygładzane w obciążeniu, to takie obciążenie można podłączyć do tego urządzenia za pomocą bezpiecznika o prądzie znamionowym 5 A (patrz przypis redakcyjny do artykułu [5]). W takim przypadku pozostałe bloki nie są potrzebne.
Jednostka generatora niskiej częstotliwości (patrz ryc. 3) zawiera wewnętrzny regulator napięcia zasilania 9 V na chipie DA2, generator impulsów 50 Hz na elementach logicznych DD3.1 i DD3.2, rezystory ograniczające prąd R18 i R19, węzły opóźnienia czoła impulsu na elementach VD12, R20, C14 i VD13, R21, C15, układy kształtowania impulsów sterujących na elementach DD3.3, DD3.4, DD4.3, DD4.4 wtórniki emitera wyjściowego na tranzystorach VT11-VT14, prąd obciążenia ogranicznik na tranzystorze VT10 i elementach DD4.1 .4.2, DDXNUMX.
Mostkowy przełącznik falownika niskiej częstotliwości (ryc. 4) zawiera mostek na potężnych kluczowych tranzystorach polowych VT17-VT20 i czujnik prądu - rezystor R33. Impulsy sterujące są podawane bezpośrednio do bramek dolnych tranzystorów VT18 i VT20 zgodnie ze schematem, a do bramek górnych zgodnie ze schematem VT17 i VT19 - przez górne falowniki. Jeden falownik jest montowany na elementach VT15, VT16, R30, R31, C16, VD14, VD15, drugi - na VT21, VT22, R35, R36, C17, VD16, VD17. Do jednej przekątnej mostka doprowadzane jest stałe napięcie 310 V, a do drugiej przekątnej jest podłączone obciążenie przez bezpiecznik FU1. Konwerter działa w ten sposób. Jeśli napięcie akumulatora zasilającego jest większe niż 10,5 V, tranzystor VT1 otwiera się, przekaźnik K1 jest aktywowany i przez jego styki K1.1 napięcie zasilania jest dostarczane do stabilizatorów napięcia na mikroukładach DA1 i DA2. Gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej 10,5 V, tranzystor VT1 zamyka się, styki K1.1 otwierają się i wyłączają zasilanie generatorów, w wyniku czego wszystkie tranzystory przełączające VT6-VT9 są zamknięte, konwerter wyłącza się. Napięcie włączenia jest regulowane przez rezystor strojenia R3. Ze względu na fakt, że napięcie włączenia przekaźnika elektromagnetycznego K1 jest większe niż napięcie wyłączenia, charakterystyka węzła na tranzystorze VT1 ma małą histerezę, wystarczającą do praktycznego zastosowania. Częstotliwość oscylacji generatora na elementach DD1.1 i DD1.2 zależy od rezystancji rezystorów R1, R2 i pojemności kondensatora C1. Z przeciwfazowych wyjść generatora (piny 3 i 4 mikroukładu DD1) impulsy są podawane do węzłów opóźnienia czoła impulsu. Jednocześnie ich recesja jest przekazywana niemal bez opóźnień. Czas opóźnienia zbocza jest określony przez stałe czasowe obwodów R4C2 i R5C3, które muszą być takie same. Charakterystyki kształtowników mają histerezę, której wartość zależy od stosunku rezystancji rezystorów obwodów dodatniego sprzężenia zwrotnego (PIC) R6 i R8, R7 i R9. Z wyjść kształtowników impulsy sterujące przez wtórniki emiterów na tranzystorach VT2-VT5 są podawane do bramek kluczowych tranzystorów VT6-VT9. Prostownik na diodach VD6-VD9 i kondensatorach C7-C10 jest wykonany z czterokrotnym zwielokrotnieniem napięcia z następującego powodu. Pożądane jest nawinięcie uzwojenia pierwotnego i wtórnego transformatora w jednej warstwie w celu zmniejszenia indukcyjności rozproszenia. Zastosowanie mnożnika napięcia pozwala czterokrotnie zmniejszyć liczbę zwojów w uzwojeniu wtórnym i uczynić go jednowarstwowym. Napięcie z wyjścia prostownika podawane jest na dzielnik R10R11. Napięcie proporcjonalne do niego z silnika rezystora strojenia R11 jest podawane na wejście węzła na elementach DD2.1 i DD2.2 z obwodem PIC na rezystorach R12 i R13, co tworzy charakterystykę przełączania z histerezą. Po włączeniu zasilania napięcie wyjściowe prostownika wzrasta. Po osiągnięciu górnego progu przełączania (310 V) na wyjściu elementu DD2.1, podłączonego do pinów 9 mikroukładów DD1 i DD2, ustawiany jest niski poziom, który uniemożliwia przechodzenie impulsów do wtórników emiterowych, ponieważ w wyniku czego wszystkie kluczowe tranzystory są zamknięte. Następnie napięcie wyjściowe prostownika spada z powodu rozładowania kondensatorów C9 i C10. Gdy spadnie do dolnego progu przełączania (300 V), na wyjściu elementu DD2.1 ustawiany jest wysoki poziom, co ponownie umożliwia przejście impulsów do wtórników emiterowych, w wyniku czego napięcie wyjściowe członu DD11 prostownika wzrośnie do górnego progu. Przesuwając suwak rezystora strojenia R13, można regulować napięcie wyjściowe prostownika, a wybierając rezystor R13 - różnicę progów przełączania. Zwiększenie rezystancji rezystora RXNUMX zmniejsza ją, a zmniejszanie zwiększa. Węzły generatora niskiej częstotliwości (patrz ryc. 3) są podobne do odpowiednich węzłów generatora wysokiej częstotliwości, ale pojemność kondensatorów ustawiających czas generatora niskiej częstotliwości jest większa, więc rezystory R18 i R19 dodawane są do niego, które ograniczają prąd rozładowania kondensatorów C14 i C15, chroniąc wyjścia układu DD3 (piny 3 i 4 ) przed przeciążeniem. Na tranzystorze VT10, elementach DD4.1, DD4.2 i rezystorach R25, R26, R29 montowana jest jednostka chroniąca konwerter przed przeciążeniami. Gdy prąd obciążenia konwertera przekracza dopuszczalną wartość, napięcie na rezystorze R33 - czujniku prądu - wzrasta do 0,7 V. W tym przypadku tranzystor VT10 otwiera się, na wyjściu DD4.2 ustawiany jest niski poziom element, który trafia na piny 9 mikroukładów DD3 i DD4, w wyniku czego przekazywanie impulsów do wtórników emiterów na tranzystorach VT11-VT14 jest zabronione. Wszystkie kluczowe tranzystory mostka VT17-VT20 są zamknięte. Mostkowy przełącznik falownika niskiej częstotliwości (ryc. 4) działa w następujący sposób. Podczas przerwy między impulsami napięcie na wyjściach powyższych wtórników emiterów wynosi zero, więc tranzystory VT16 i VT21 są otwarte, a wszystkie pozostałe są zamknięte. Kiedy impuls dociera do bramek VT15 i VT20, te tranzystory, jak również VT17, otwierają się. Kiedy impuls dociera do bramek VT18 i VT22, te tranzystory, a także VT19, otwierają się. W efekcie na wyjściu mostka powstają prostokątne bipolarne impulsy napięciowe oddzielone przerwami o zakresie 620 V i wartości skutecznej 220 V. Ponieważ impulsy sterujące są oddzielone przerwami, pojawienie się prądu skrośnego przez szereg wyłączone są podłączone tranzystory mostkowe.
Niektórzy konsumenci wymagają sinusoidalnego napięcia zasilania AC. W takim przypadku zespół generatora niskiej częstotliwości (patrz ryc. 3) zostaje zastąpiony innym, którego obwód pokazano na ryc. 5. To urządzenie wykorzystuje generator napięcia sinusoidalnego 50 Hz na wzmacniaczu operacyjnym DA4.1, falownik fazowy na wzmacniaczu operacyjnym DA4.2, dwa obwody całkujące R44C25 i R49C30, dwa wtórniki emitera VT23, VT24, VT25, VT26 i dwa sumatory na rezystorach R50R52R54 i R51R55R57.
Dodatnia półfala napięcia sinusoidalnego z wyjścia OUDA4.1 przez diodę VD21 jest podawana do sumatora R51R55R57. Dodatnia półfala z wyjścia falownika DA4.2 jest podawana przez diodę VD20 do sumatora R50R52R54. Z wyjść sumatorów napięcie przez rezystory R53 i R56 jest podawane na wejście układów kształtowania impulsów DD5.1, DD5.2, DD6.1, DD6.2. Impulsy prostokątne podawane są na wejścia układów całkujących, a impulsy piłokształtne są formowane na kondensatorach C25 i C30, które są podawane przez kondensatory C26 i C31 na wejścia dwóch układów kształtujących impulsy. Wykresy naprężeń na ryc. 6 pokazują, jak impulsy na wejściach kształtowników są sumowane w jednym okresie o częstotliwości 50 Hz. Aby zwizualizować kształt impulsów, wydłużony został cykl pracy wysokiej częstotliwości (27 kHz). na ryc. 6, a - napięcie na pinie 8 mikroukładu DD5; na ryc. 6b - na pinie 8 układu DD6. W efekcie na wyjściach kształtowników powstają sekwencje impulsów o sinusoidalnej częstotliwości PWM 50 Hz: na rys. 6, c - na wyjściu DD5,2; na ryc. 6,d - na wyjściu DD6.2. Na wyjściu konwertera „~220 V” powstaje bipolarny sygnał PWM o wahaniu 620 V, którego kształt pokazano na ryc. 6, ur. Aby stłumić składową o częstotliwości 27 kHz w napięciu wyjściowym, szeregowo z obciążeniem należy podłączyć dławik, a równolegle z obciążeniem kondensator. Elementy te dobierane są doświadczalnie dla każdego obciążenia. Na przykład obciążenie o mocy 100 W (jego rezystancja wynosi 484 omów) wymaga filtra z dławikiem o indukcyjności 0,13 H i kondensatora o pojemności 0,56 mikrofaradów. Przy innej rezystancji obciążenia indukcyjność cewki indukcyjnej jest przeliczana wprost proporcjonalnie, a pojemność kondensatora jest odwrotnie proporcjonalna do rezystancji obciążenia. Wszystkie części przetwornika są umieszczone w obudowie z blachy aluminiowej. Tranzystory VT6-VT9, VT17-VT20 są mocowane na obudowie za pomocą pasty przewodzącej ciepło i uszczelek mikowych. Tranzystory IRFIZ44N (VT15 i VT22) są instalowane bez uszczelek, ponieważ ich obudowy są całkowicie izolowane. Można je zastąpić IRFZ44N, ale wtedy należy je zainstalować przez przekładki mikowe.
Wentylator zasilacza komputera z silnikiem elektrycznym M1 o mocy 3W nieustannie przedmuchuje powietrze przez obudowę w celu schłodzenia części. Aby zmniejszyć zużycie energii przy obciążeniach o małej mocy, wentylator można wyłączyć za pomocą przełącznika SA1. Transformator T1 jest uzwojony na czterech rdzeniach magnetycznych ułożonych razem z poziomego transformatora TVS-110, jak pokazano na rys. 7. Liczby wskazują: 1 - drut uzwojenia; 2 - obwód magnetyczny; 3 - zacisk, który napina obwód magnetyczny. Uzwojenia pierwotne (I i II) zawierają cztery odcinki po trzy zwoje drutu o przekroju 5 mm2 (dwa przewody instalacyjne o przekroju 2,5 mm2 razem wzięte). Uzwojenie wtórne (III) zawiera dwa odcinki po 11 zwojów drutu montażowego o przekroju 1,5 mm2. Zwoje uzwojeń muszą być równomiernie rozmieszczone na całej długości obwodu magnetycznego, a uzwojenia muszą być jednowarstwowe. Pozostałe elementy montowane są na dwóch oddzielnych płytkach metodą montażu natynkowego. Płytka z elementami pokazanymi na rys. 1 znajduje się w pobliżu kluczowych tranzystorów (patrz ryc. 2). Płytka z elementami pokazanymi na rys. 3, - obok tranzystorów mostka przełącznika falownika niskiej częstotliwości (patrz ryc. 4). Pożądane jest użycie kondensatora C6 importowanego tlenku z kategorii „Low ESR”, na przykład Jamicon WL lub podobnego. W przeciwnym razie będzie się nagrzewać. Kondensatory prostownicze C7-C10 muszą mieć odpowiednio dużą dopuszczalną moc bierną. W urządzeniu zastosowano kondensatory MBGCH. Równolegle do każdego z nich podłączony jest nieindukcyjny kondensator ceramiczny KM-3 grupy H30 o pojemności 0,022 μF i napięciu znamionowym 250 V. Rezystory trymerowe - z serii SP3-1b. Przed ich zainstalowaniem należy sprawdzić przydatność mobilnego systemu kontaktowego. Przekaźnik K1 musi mieć napięcie zadziałania nie większe niż 10 V. Autor zastosował przekaźnik RES59 (wersja HP4.500.020). Podczas ustawiania zamiast akumulatora stosuje się zasilacz laboratoryjny o regulowanym napięciu wyjściowym 10.13 V. Na wejście konwertera podawane jest napięcie 10,5 V, rezystor R3 służy do wyłączania przekaźnika K1. Następnie napięcie wejściowe wzrasta do 12 V. Wybierając rezystory R1 i R2 (patrz ryc. 1), ten sam czas trwania impulsu jest ustawiany na 18,5 μs na pinach 3 i 4 mikroukładu DD1. Wybierając rezystory R4 i R5, czas przerwy między tymi impulsami wynosi 5 μs. Silnik rezystora strojenia R11 - napięcie +305 V przy mocy obciążenia 60 W na wyjściu prostownika VD6-VD9C7-C10 (patrz ryc. 2). Wybór rezystorów R16 i R17 (ryc. 3) ustawia ten sam czas trwania impulsu 10 ms na pinach 3 i 4 mikroukładu DD3. Dobór rezystorów R20 i R21 - czas przerwy między tymi impulsami wynosi 6 ms. Blok, którego schemat pokazano na ryc. 5, dostosuj tak. Przesuń rezystor trymera R39 w dół obwodu, aby generator na wzmacniaczu operacyjnym DA4.1 przestał działać. Wybierając kondensatory C25 i C30, napięcie piłokształtne na nich jest ustawione na 4 V. Stałe rezystory R52 i R55 są tymczasowo zastępowane trymerami 15 kOhm, dołączonymi jako reostaty. Najpierw ich rezystancja jest płynnie zmniejszana od maksimum do pojawienia się impulsów na wyjściu wtórników emitera, następnie są zwiększane aż do zaniku. Zmierz rezystancję wprowadzonej części rezystorów strojenia za pomocą omomierza cyfrowego i zastąp je stałymi o tej samej rezystancji. Następnie silnik rezystora strojenia R39 przesuwa się w górę obwodu, ustawiając na wyjściu generatora amplitudę napięcia 4 V. W takim przypadku napięcie wyjściowe powinno mieć postać lekko ściętej sinusoidy. W razie potrzeby, wybierając kondensatory C18 i C22, należy ustawić częstotliwość generowania na 50 Hz. Następnie, wybierając rezystory R50 i R51, amplituda półfali wynosi 4 V na rezystorach R54 i R57. Aby poprawić działanie generatora na wzmacniaczu operacyjnym DA4.1, może być konieczne włączenie kondensatora 47 pF między prawym wyjściem rezystora R40 zgodnie z obwodem a wspólnym przewodem. Źródłami zasilania przetwornicy mogą być akumulatory rozruchowe samochodów, sieć pokładowa samochodu, akumulatory trakcyjne do pojazdów elektrycznych, panele słoneczne, generatory energii wiatrowej lub wodnej. W razie potrzeby napięcie zasilania można podwoić. Aby to zrobić, uzwojenia pierwotne (I i II) transformatora T1 muszą zawierać cztery odcinki po sześć zwojów drutu montażowego o przekroju 2,5 mm2. Autor wykorzystuje samodzielnie wykonany generator gazowy wykonany z piły łańcuchowej Ural oraz generator elektryczny o napięciu wyjściowym 12 V i mocy 1 kW z ciągnika T-150, które są połączone napędem pasowym. Pod względem stosunku mocy do masy ten generator gazu przewyższa wiele projektów przemysłowych. Niewielka waga i wymiary pozwalają zabrać ją w trasę i w razie potrzeby naładować akumulator samochodowy w terenie. Przetwornica napięcia zasila dowolny sprzęt o mocy do 1 kW. literatura
Autor: A. Siergiejew
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Spray magnetyczny tworzy roboty ▪ Szyja to słaby punkt piłkarza ▪ Łapanie drobnoustrojów za pomocą magnesu ▪ Pęknięcia metalu mogą się zagoić ▪ Firma Dell rozszerza gamę produktów
▪ sekcja serwisu Mikrofony, mikrofony radiowe. Wybór artykułów ▪ artykuł Piękno zbawi świat. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Co to jest chwast? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Cocklebur kłujący. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Czujniki do alarmów antywłamaniowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
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