Однотактні перетворювачі з високим ККД, 12/220 вольт. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори

 Коментарі до статті

Деякі звичні побутові електроприлади, такі як лампа денного світла, фотоспалах та ряд інших, іноді буває зручно використовувати в автомобілі.

Так як більшість пристроїв розраховані на живлення від мережі з напругою 220 В, що діє, потрібен підвищує перетворювач. Електробритва або невелика лампа денного світла споживають потужність не більше 6...25 Вт. При цьому від такого перетворювача часто не потрібна змінна напруга на виході. Зазначені вище побутові електроприлади нормально працюють при живленні постійним або однополярним струмом пульсуючим.

Перший варіант однотактного (оборотноходового) імпульсного перетворювача постійної напруги 12 В/220 В виконаний на імпортній мікросхемі ШІМ-контролера UC3845N та потужному N-канапьному польовому транзисторі BUZ11 (рис. 4.10). Ці елементи більш доступні ніж вітчизняні аналоги, і дозволяють досягти високого ККД від пристрою, у тому числі і за рахунок малого падіння напруги витік-стік на відкритому польовому транзисторі (ККД перетворювача залежить і від співвідношення ширини імпульсів, що передають енергію трансформатор до паузи).

Зазначена мікросхема спеціально призначена для виконання однотактних перетворювачів і має всі необхідні вузли всередині, що дозволяє скоротити кількість зовнішніх елементів. Вона має сильноточний квазікомплементарний вихідний каскад, спеціально призначений для безпосереднього управління потужним. М-канальним польовим транзистором із ізольованим затвором. Робоча частота імпульсів на виході мікросхеми може сягати 500 кГц. Частота визначається номіналами елементів R4-C4 та у наведеній схемі становить близько 33 кГц (Т=50 мкс).

Мал. 4.10. Схема однотактного імпульсного перетворювача, що підвищує напругу (натисніть , щоб збільшити)

Мікросхема також містить схему захисту для відключення роботи перетворювача при зниженні напруги живлення нижче 7,6, що корисно при живленні пристроїв від акумулятора.

Розглянемо докладніше роботу перетворювача. На рис. 4.11 наведено діаграми напруг, що пояснюють процеси, що проходять. При появі позитивних імпульсів на затворі польового транзистора (рис. 4.11 а) він відкривається і на резисторах R7-R8 будуть імпульси, показані на рис. 4.11 ст.

Нахил вершини імпульсу залежить від індуктивності обмотки трансформатора і якщо на вершині є різке збільшення амплітуди напруги, як показано пунктиром, це говорить про насичення магнітопроводу. При цьому різко збільшуються втрати перетворення, що призводить до нагрівання елементів та погіршує роботу пристрою. Щоб усунути насичення, потрібно зменшити ширину імпульсу або збільшити проміжок в центрі магнітопроводу. Зазвичай досить зазору 0,1...0,5 мм.

У момент вимкнення силового транзистора індуктивність обмоток трансформатора викликає появу викидів напруги, як показано на малюнках.

Рис. 4.11. Діаграми напруги у контрольних точках схеми

При правильному виготовленні трансформатора Т1 (секціювання вторинної обмотки) і низьковольтному живленні амплітуда викиду не досягає небезпечного для транзистора значення і тому в цій схемі спеціальних заходів у вигляді демпфуючих ланцюгів у первинній обмотці Т1 не використовується. А щоб придушити викиди сигналу струмового зворотного зв'язку, що приходить на вхід мікросхеми DA1.3, встановлений простий RC-фільтр з елементів R6-C5.

Напруга на вході перетворювача, залежно від стану акумулятора, може змінюватися від 9 до 15 (що становить 40%). Щоб обмежити зміну вихідної напруги, зворотний зв'язок входу знімається з дільника з резисторів R1-R2. При цьому вихідна напруга на навантаженні підтримуватиметься в діапазоні 210 ... 230 В (Rнагp = 2200 Ом), див. 4.2, т. е. змінюється лише на 10%, що цілком припустимо.

Таблиця 4.2. Параметри схеми при зміні напруги живлення

Стабілізація вихідної напруги здійснюється за рахунок автоматичної зміни ширини імпульсу, що відкриває транзистор VT1 від 20 мкс при Uпіт=9 В до 15 мкс (Uпіт=15 В).

Всі елементи схеми, крім конденсатора С6, розміщені на односторонній друкованій платі зі склотекстоліту розміром 90×55 мм (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Топологія друкованої плати та розташування елементів

Трансформатор Т1 кріпиться на платі за допомогою гвинта М4х30 через гумову прокладку, як показано на рис. 4.13.

Рис. 4.13 Вид кріплення трансформатора Т1

Транзистор VT1 встановлюється на радіаторі. Конструкція штекера. ХР1 має виключати помилкову подачу напруги на схему.

Імпульсний трансформатор Т1 виконаний з використанням широко поширених броньових чашок БЗО з магнітопроводу М2000НМ1. При цьому в центральній частині вони повинні бути забезпечені зазор 0,1 ... 0,5 мм.

Магнітопровід можна придбати з вже наявним зазором або зробити його за допомогою грубого наждакового паперу. Величину зазору краще експериментально підібрати при налаштуванні так, щоб магнітопровід не входив у режим насичення - це зручно контролювати формою напруги на витоку VT1 (див. рис. 4.11, в).

У трансформатора Т1 обмотка 1 -2 містить 9 витків дротом діаметром 0,5.0,6 мм, обмотки 3-4 і 5-6 по 180 витків дротом діаметром 0,15...0,23 мм (провід типу ПЕЛ або ПЕВ). У цьому первинна обмотка (1-2) розташовується між двома вторинними, тобто. спочатку намотується обмотка 3-4, а потім 1-2 та 5-6.

При підключенні обмоток трансформатора важливо дотримуватися показаної на схемі фазування. Неправильне фазування не призведе до пошкодження схеми, але працювати як слід вона не буде.

При складанні використані деталі: підлаштований резистор R2 - СПЗ-19а, постійні резистори R7 і R8 типу С5-16М на 1 Вт, інші можуть бути будь-якого типу; електролітичні конденсатори С1 - К50-35 на 25 В, С2 - К53-1А на 16, С6 - К50-29В на 450 В, а інші типу К10-17. Транзистор VT1 встановлений на невеликий (за розмірами плати) радіатор, виготовлений з алюмінієвого профілю. Налаштування схеми полягає у перевірці правильного фразування підключення вторинної обмотки за допомогою осцилографа, а також встановлення резистором R4 потрібної частоти. Резистором R2 встановлюється вихідна напруга на гніздах XS1 при увімкненому навантаженні.

Наведена схема перетворювача призначена для роботи із заздалегідь відомою потужністю навантаження (6...30 Вт - постійно підключеною). У холостому ходу напруга на виході схеми може досягати 400 В, що не для всіх пристроїв допустимо, оскільки може призвести до їх пошкодження через ізоляцію пробою.

Якщо перетворювач передбачається використовувати в роботі з навантаженням різної потужності, що до того ж включається під час роботи перетворювача, необхідно знімати сигнал зворотного зв'язку по напрузі з виходу. Варіант такої схеми показано на рис. 4.14. Це не тільки дозволяє обмежити вихідну напругу схеми в холостому ході величиною 245 В, але і знизить потужність, що споживається, в цьому режимі приблизно в 10 разів (Iпотр=0,19 А; Р=2,28 Вт; Uh=245 В).

Мал. 4.14. Схема однотактного перетворювача з обмеженням максимальної напруги в холостому ході

Трансформатор Т1 має такий же магнітопровід і намотувальні дані, що і в схемі (рис. 4.10), але містить додаткову обмотку (7-4) - 14 витків проводом ПЕЛШО діаметром 0.12.0.18 мм (вона намотується останньою). Інші обмотки виконані аналогічно, як і вище описаному трансформаторі.

Для виготовлення імпульсного трансформатора можна також використовувати квадратні осердя серії. КВ12 з фериту М2500НМ - кількість витків в обмотках у разі не зміниться. Для заміни магнітопроводів броньових (Б) більш сучасні квадратні (KB) можна скористатися табл. 4.3.

Таблиця 4.3. Рекомендовані варіанти заміни магнітопроводу

Сигнал зворотного зв'язку по напрузі з обмотки 7-8 через діод надходить на вхід (2) мікросхеми, що дозволяє точніше підтримувати вихідну напругу в заданому діапазоні, а також забезпечити гальванічну розв'язку між первинним і вихідним ланцюгом. Параметри такого перетворювача, залежно від напруги живлення, наведені в табл. 4.4.

Таблиця 4.4. Параметри схеми при зміні напруги живлення

Ще трохи підвищити ККД описаних перетворювачів можна, якщо імпульсні трансформатори закріплювати на платі діелектричним гвинтом або термостійким клеєм. Варіант топології друкованої плати для збирання схеми наведено на рис. 4.15.

Рис. 4.15. Топологія друкованої плати та розташування елементів

За допомогою такого перетворювача можна живити від бортової мережі автомобіля електробритви "Агідель", "Харків" та низку інших пристроїв.

Автор: Шелестов І.П.

Дивіться інші статті розділу Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Найяскравіший OLED-дисплей для смартфонів 06.01.2023 На виставці CES 2023 компанія Samsung продемонструвала свої передові розробки у сфері дисплеїв. До фірмових новинок увійшов і екран для флагманських смартфонів, значення яскравості якого перевищує минулий рекорд на 14%. Максимальне значення яскравості серед смартфонів Samsung було біля екрану Galaxy S22 Ultra – 1750 нит. Яскравість нового OLED-дисплея становить значні 2000 ніт. Для підтвердження цього показника компанія сертифікувала екран міжнародної організації UL (Underwriters Laboratories). Панель здатна відтворювати UDR-контент (Ultra Dynamic Range) і має таке ж енергоспоживання, як і попередні моделі. Для наочного порівняння на виставці було розміщено два дисплеї: звичайний і новий. І, за словами представників компанії, нова матриця продемонструвала помітно яскравіше та реалістичніше зображення.

Інші цікаві новини:

▪ Тест систем автоматичного гальмування в автомобілях

▪ Їстівна бавовна

▪ Світовий океан встановив новий температурний рекорд

▪ Експерименти з привидами

▪ Перший комерційний чіпсет стандарту 5G 3GPP від ​​Huawei

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Веселі завдання. Добірка статей

▪ стаття Ікар. Політ Ікара. Крилатий вислів

▪ стаття Звідки взявся пунш? Детальна відповідь

▪ стаття Мамура. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Розрахунок складних та розгалужених ланцюгів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Біла вежа з курячого яйця. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024