Інверторне джерело струму. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Інверторне джерело струму. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори

Коментарі до статті

Пропонований інверторний джерело струму можна використовувати для живлення електронних пристроїв та заряджання автомобільних акумуляторів.

Зворотноходові перетворювачі струму (ОХП) – інвертори – складаються з потужного комутатора імпульсів. На відміну від двотактного перетворювача, у них менше радіокомпонентів, стабілізація режиму роботи виконується зворотними зв'язками через оптоелектронні ключі з вихідних каскадів на вхід керування генератором широтно-імпульсного сигналу керування. Недолік таких перетворювачів полягає у необхідності використання силових транзисторів з високою робочою напругою. інверторне джерело струму має декілька ступенів захисту від пошкоджень:

від перевищення температури ключового транзистора;
від короткого замикання;
від підвищеної та зниженої напруги навантаження,
від імпульсних перенапруг у мережі живлення.

Схема зворотноходового перетворювача з імпульсним комутатором струму (рис.1) складається з ШІМ-генератора на мікросхемі аналогового таймера, ключового транзистора, ланцюгів стабілізації вихідної напруги, електронних ланцюгів струмового та теплового захисту.

(Натисніть для збільшення)

Живлення – безтрансформаторне з обмеженням пускового струму. Первинні та вторинні ланцюги електронної схеми гальванічним розділені.

Високочастотний трансформатор перетворювача виконаний на феритовому осерді. Потужність перетворювача залежить від напруги живлення; частоти перетворення та магнітних властивостей трансформатора. використання як ключ польового транзистора дозволяє знизити втрати сигналу в ланцюгах управління. Регулювання вихідного струму здійснюється за рахунок зміни тривалості імпульсів генератора за постійної частоти.

В інвертор відбувається потрійне перетворення напруги. Змінна напруга електромережі випрямляється потужним діодним мостом і перетворюється на постійну високовольтну. Потім воно перетворюється інвертором на високочастотне імпульсне, яке знижується імпульсним трансформатором. Після його випрямлення та згладжування постійна низьковольтна напруга необхідної величини подається на навантаження.

Генератор імпульсів виконаний аналоговому таймері DA1. До складу мікросхеми входять два компаратори, внутрішній тригер, вихідний підсилювач для підвищення здатності навантаження і ключовий розрядний транзистор з відкритим колектором. Частота генерації визначається зовнішнім RC-ланцюжком. Компаратори перемикають внутрішній тригер при досягненні порогової напруги на конденсаторі 1/1 С3 і 2/3 U піт. Вхід керування (виведення 5) DA1 використовується для зміни режиму генерації імпульсів, що забезпечує стабілізацію вихідної напруги.

Вихідний струм пристрою залежить від шпаруватості імпульсів генератора, яка встановлюється підстроювальним резистором R2. імпульс, що надходить на ключовий транзистор VT1 з виходу DA1, дуже короткий і середній струм у навантаженні мінімальний. У правому положенні двигуна R1 тривалість імпульсу максимальна, як і вихідний струм.

Інвертор напруги складається з потужного польового транзистора VT1 та високочастотного трансформатора Т1. Для захисту транзистора від пробою імпульсними напругами, що виникають під час перетворення, транзистор і трансформатор "обв'язані" ланцюжками, що демпфують С4-C5-R12-VD4 і C6-R13 [2]. Захист транзистора VT1 від перевантаження струмом виконана на паралельному стабілізаторі ("керованому стабілітроні") DA2.

Підвищення напруги на резисторі R11 ланцюга витоку VT1 при збільшенні струму через нього призводить до відкривання DA2 і шунтування затвора VT1 В результаті, VT1 закривається, і струм через нього падає.

До вторинних ланцюгів джерела відноситься випрямляч на високочастотній діодній збірці VD5 і фільтр C8-L1, що згладжує. Контроль струму навантаження здійснюється амперметром РА1 із внутрішнім шунтом на 10 А.

Ланцюги живлення інвертора виконані на імпульсному діодному мосту VD6 та конденсаторі фільтра С7. Заряд конденсатора фільтра початковий момент обмежений термістором Rt2, що захищає діодний міст від пошкодження критичними струмами. імпульсний струм через трансформатор та польовий транзистор обмежений резистором R16, опір якого компенсує розкид параметрів трансформаторів.

Велику роль отриманні максимальної потужності від пристрою грає частота перетворення інвертора.

При її збільшенні у 10 разів допустима потужність трансформатора (без зміни фериту та обмоток) зростає майже в 4 рази. У саморобних інверторних джерелах зазвичай використовують ферити, що забезпечують робочі частоти інверторів від 25 до 100 кГц.

В даному випадку при виготовленні пристрою слід дотримуватися робочої частоти трансформатора з урахуванням характеристик транзисторного ключа.

Для стабілізації напруги використовується частотно-імпульсне перетворення сигналу помилки. Вихідна напруга через дільник R14-R15 подається на світлодіод оптрона VU1.

Фототранзистор оптрона підключений до входу керування (виведення 5) DA1. При збільшенні вихідної напруги, наприклад, через зростання опору навантаження, фототранзистор оптрон відкривається сильніше і шунтує вхід керування DA1. Тривалість вихідних імпульсів генератора знижується, відповідно, зменшується час перебування ключового транзистора у відкритому стані. Через війну, напруга на вторинної обмотці трансформатора також зменшується, тобто. відбувається стабілізація вихідної напруги. При збільшенні вихідної напруги описаний процес відбувається навпаки.

Перегрів ключового транзистора VT1 за недостатнього охолодження може призвести до виходу його з ладу. Обмеження температури транзистора здійснюється за допомогою терморезистора Rt1 закріпленого через ізоляційну прокладку на радіаторі VT1. При нагріванні VT1 опір Rt1 зменшується, що викликає більше відкривання фототранзистора VU1 і, аналогічно вищеописаному, зниження напруги (відповідно і струму) навантаження.

Імпульсний трансформатор Т1 в інверторі застосований промисловий від застарілих моніторів з електроннопроменевими кінескопами. Заводське виконання трансформаторів має оптимальний розподіл первинних та вторинних обмоток шарами для забезпечення максимального магнітного зв'язку та зниження індуктивностей розсіювання обмоток. Додатково між секціями обмоток прокладені електростатичні екрани з мідної фольги, а обмотки виконуються багатожильним проводом зменшення скін-ефекту.

Трансформатор вибирається, виходячи з необхідної габаритної потужності, яка дорівнює сумі потужностей, які споживаються всіма навантаженнями. При самостійному виготовленні трансформатора формули його розрахунку можна взяти з [3]. Але головна складність виготовлення полягає не в розрахунках, а в пошуку відповідного фериту і необхідності специфічного розподілу шарів обмоток. Тим часом трансформатори моніторів цілком відповідають розрахунковим даним.

При струмі навантаження 10 А і напрузі вторинної обмотки на холостому ході приблизно 18 підходять трансформатори потужністю 200 ... 250 Вт з площею вікна 15 см2 і сердечником перерізом близько 10 см2. Первинна обмотка містить 146.162 витки дроту 0,6 мм. вторинна - 2x23 витка 4x00,31 мм.

Дросель L1 являє собою обмотку з 10 витків мідного дроту ПЕВ 0,81 мм, виконану на феритовому стрижні 4 мм або на феритовому кільці типорозміру К12x8x4 мм.

Інвертор виконано на друкованій платі, креслення якої наведено на рис.2. Транзистор VT1 винесений з плати на окремий радіатор розмірами 50x50x10 мм (позначення висновків на платі: В – затвор VT1, К – стік, Е – витік).

Можливі варіанти заміни транзистора ключа наведені в табл.1, табл.2 - допустимі заміни інших елементів.

Плата інвертора у зборі кріпиться у відповідному за розмірами корпусі, на передній панелі якого розміщуються амперметр, вимикач мережі, запобіжник та вихідні клеми.

Налагодження схеми через наявність напруги мережі слід проводити з дотриманням правил техніки безпеки.

Перші випробування слід проводити з тимчасово включеною в розрив мережного дроту лампою 220 В/100 Вт. При включенні пристрою в сітку лампи добре відстежується запуск схеми і вплив навантаження на перетворювач, але не створюється аварійна ситуація при випадковому короткому замиканні, що виник у схемі в процесі монтажу або при використанні несправних елементів.

Налагодження починають із перевірки напруг живлення мікросхеми генератора та транзистора інвертора. На наявність імпульсів на виході 3 DA1 вказує світлодіодний індикатор HL1. Замість навантаження слід підключити автомобільну лампочку (12 В). Вихідна напруга встановлюється підстроювальним резистором R14 при середньому положенні двигуна резистора R2.

Через нетривалий час після увімкнення пристрій необхідно вимкнути та перевірити тепловий режим радіокомпонентів. Необхідні параметри пристрою можна встановити зміною частоти генератора (підбір ємності С1), шпаруватості імпульсів (резистором R2), зміною підключення висновків вторинної обмотки трансформатора Т1 (за їх наявності).

Перевірка теплового захисту виконується підігрівом (паяльником) терморезистора Rt1. Вихідна напруга повинна знизитися.

Технології заряджання та відновлення акумуляторів докладно описані в [4, 5].

література

1. В.Косенко та ін. Зворотноходовий імпульсний ІП. - Радіо, 2000 №1, С.42.
2. С.Косенко. Особливості роботи індуктивних елементів у однотактних перетворювачах. - Радіо, 2005 №7, С.З0.
3. А.Петров. Індуктивності, дроселі, трансформатори. - Радіоаматор, 1996 №1, С.13.
4. Коновалов В.П. Автомобілі та акумулятори. Методичний посібник центру "Енергозберігаючі технології". – Іркутськ, 2009.
5. Коновалов В.П. Зарядні пристрої. Методичний посібник центру "Енергозберігаючі технології". – Іркутськ, 2009.

Автори: В.Коновалов, Є.Цуркан, А.Вантєєв, Творча лабораторія "Автоматика та телемеханіка", м.Іркутськ

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

Екстримальна камера Olympus TG-Tracker 26.05.2016

Компанія Olympus представила нову екшн камеру TG-Tracker. Серед особливостей - знімна рукоятка, надширококутний об'єктив з кутом поля зору 204°, відкидний дисплей та стабілізатор зображення, що компенсує рух за п'ятьма ступенями свободи.

У камері використовується датчик зображення формату 1/2,3 дюйма, що дозволяє знімати фотографії роздільною здатністю 8 Мп та відео 4K (30 к/с) або 1080 (60 к/с). Об'єктив ЕФР 13,9 мм характеризується максимальною діафрагмою F/2,0. Обробкою даних у камері працює процесор TruePic VII.

Цікаво, що камера оснащена датчиками, що дозволяють їй зберігати координати, дані про швидкість і напрям руху, тиск, висоту і температуру. Ці дані можна переглядати з прив'язкою до відзнятого матеріалу, використовуючи безкоштовну програму Olympus Image TrackVer 2.0.

Камера витримує падіння з висоти до 2,1 м або навантаження до 100 кг, зберігає працездатність при температурах до -10°C, має пило- та водонепроникне виконання (розрахована на занурення на глибину до 30 м, відповідає ступеню захисту IPX8). Під час зйомки під водою баланс білого та інші параметри коригуються автоматично. Слід також відзначити вбудований ліхтарик (60 лм) для зйомки у темряві.

В комплект поставки входить захисна насадка на об'єктив для підводної зйомки UP-T01, захисна насадка на об'єктив для зйомки з близької відстані LP-T01, кріплення із дзеркалом для селфі MC-T01, рукоятка для фото та відеозйомки у складних умовах SG-T01 з точкою для кріплення на штатив.

Камера Olympus TG-Tracker надійде у продаж у липні за ціною $350.

Інші цікаві новини:

▪ Вартість скрипок Страдіварі

▪ Швидкий нанофільтр для очищення води

▪ 4K-проектор JVC DLA-Z1

▪ Знайдено недостатню частину Всесвіту

▪ Вплив продуктів на настрій людини

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Мистецтво аудіо. Добірка статей

▪ стаття Зайві люди. Крилатий вислів

▪ статья Який клімат називають мусонним і що таке мусони? Детальна відповідь

▪ стаття Експлуатація очисних споруд. Типова інструкція з охорони праці