|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ 10-кіловатне імпульсне джерело живлення для концертного підсилювача. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення Потужності, які споживають підсилювальні установки в системах озвучування дискотек та невеликих майданчиків, сягають 2...10 кВт. При цьому для вихідних каскадів підсилювачів потрібні напруги живлення від ±80 до ±160 В (і вище). У цій статті пропонується двополярне імпульсне джерело живлення (ІІП) (рис.1), призначене для електроживлення кінцевих каскадів концертного УМЗЧ. Серед електроживлення пристроїв, описаних на сторінках журналу на даний момент, цей ІІП є найпотужнішим. ІІП забезпечує постійну двополярну вихідну напругу, яка стабілізована за широтно-імпульсним принципом, а також має систему захисту від перевантаження по струму (захист від перегріву компонентів не передбачено). ІІП живиться від 3-фазної мережі частотою 50 Гц. Включення джерела в мережу за відсутності вихідного навантаження не призводить до аварії, лише негативно позначається на коефіцієнті стабілізації напруги. Але слід підкреслити, що нормальний запуск ІІП здійснюється лише після попереднього включення всіх інших блоків та систем аудіокомппексу. Частота перетворення апарату – порівняно невисока (25 кГц) та обумовлена частотними властивостями потужних ключових транзисторів імпульсного перетворювача. Якщо немає перекосу фаз. коефіцієнт потужності ІІП може сягати 0,955, що пов'язано з особливістю функціонування випрямляча Ларіонова з нульовим діодом і фільтром, що володіє індуктивною реакцією.
призначення компонентів Захист мережі живлення при виникненні будь-якої несправності у пристрої забезпечує 3-фазний автоматичний вимикач FU1. Варистор RU1, RU6 блокують короткочасні перенапруги, що виникають в мережі. Дроселі L2...L5 спільно з конденсаторами С7, С10, С11, С22, С28 С32, С34, С35, С37, С39, С44, С45, С221...С223 виконують функцію високочастотного реактивного фільтра, що пригнічує б пульсації, які в мережу живлення. Резистори R45...R47 демпфують дроселі L3...L5, зменшуючи їх ЕРС самоіндукції. Відфільтровану змінну мережну напругу підведено до випрямляча Ларіонова VD35 з нульовим діодом VD36. Частота пульсацій з його виході становить 300 Гц. Дросель L11 з невеликою індуктивністю необхідний для фільтрації високочастотної складової, здатної потрапити в мережу живлення, а також для того, щоб при підключенні до виходу випрямляча Ларіонова конденсаторів С317, С346 С381 практично не знижувався коефіцієнт потужності і не спотворювалася форма фазного струму. Поліпропіленові конденсатори С317, С346, С381 необхідні нормальної роботи імпульсного перетворювача. Постійні резистори R63...R66 розряджають конденсатори С317, С346. С381 після завершення роботи пристрою. Завдяки обмотці II двообмотувального дроселя L11 та діоду VD38 відбувається рекуперація енергії, запасеної в магнітному полі дроселя, назад у конденсатори С317, С346, С381 ланцюга живлення перетворювача. Варистор RU7 і RU8 пригнічують імпульси перенапруги, викликані ЕРС самоіндукції дроселя L11. Якщо 3-фазна напруга мережі живлення становить 380 В і немає перекосу фаз, то фазна напруга Uф дорівнює
При номінальній мережній напрузі на холостому ході постійна напруга на виході випрямляча Ларіонова становить
В реальності, у зв'язку з тим, що на діодах випрямляча VD35, відкритому тиристорі VS1, обмотці I дроселя L11 та ін є падіння напруги, постійна напруга, що подається на імпульсний перетворювач, може бути приблизно на 10% менше. Заряд конденсаторів С317, С346 ... С381 в момент включення джерела породжує імпульс струму, що протікає мостом Ларіонова VD35. Щоб заряд ємностей конденсаторів фільтра не викликав струмових перевантажень, застосовано ланцюг ступінчастого запуску, виконавчим елементом якого є тиристор VS1. У момент увімкнення джерела VS1 закритий, а струм заряду С317, С346 ... С381 протікає через резистор R53, що обмежує його на рівні 22,6 А (при максимальній напрузі мережі). Такий струм не є небезпечним для діодів VD35 (максимальний струм, споживаний імпульсним перетворювачем - приблизно 24 А). Після заряду конденсаторів фільтра R53 шунтується тиристором VS1, включення якого відбувається із затримкою, що визначається ланцюжком C287-R57. Відкриває VS1 польовий транзистор VT12, резистор R55 обмежує струм керуючого електрода (опір R55 обрано так, щоб струм керуючого електрода з запасом перевищував отпирающий). Конденсатор С286 запобігає випадковому включенню тиристора від перешкод. Живлення ланцюга обмеження імпульсу струму, що породжується зарядом конденсаторів С317, С346...С381, здійснюється від параметричного стабілізатора R54-VD37-VT11. Конденсатор С288 пригнічує пульсацію напруги. Від цього ж стабілізатора запитані вентилятори М1...МЗ, ЕРС самоіндукції обмоток яких пригнічує діод VD39. Стабілізатор підключений до імпульсного випрямляча з LC-фільтром, що згладжує на С228, С229, L6, VD27, VD30. Дросель L6 - демодулюючий. Він необхідний для того, щоб напруга на конденсаторах С228 та С229 було пропорційно ефективному, а не амплітудному значенню напруги на обмотці II трансформатора Т4. Поліпропіленовий конденсатор С229 з низькими паразитними опором та індуктивністю шунтує по високій частоті електролітичний конденсатор С228, запобігаючи перегріву останнього. Первинна обмотка лінійного трансформатора Т2 з'єднана з мережним фільтром через запобіжник FU2. а вторинна обмотка підключена до мостового випрямляча VD24 зі згладжуючим фільтром С36, С38 Випрямлену напругу підведено до параметричного стабілізатора R34-VD13-VT9, стабілізована напруга з якого подається на П-подібний фільтр С14-C19-L1. Задающий генератор ИИП побудований мікросхемі DA1 - 2-тактном контролері UC3825 ф.Texas Instruments (Unitrode) з ланцюгами обв'язки". Максимальний струм кожного з ключових транзисторів зазначеної ІМС - 2 А при тривалості імпульсів 0,5 мкс (0,5 А на постійно струмі) Призначення висновків ІМС UC3825 у пластмасовому корпусі DIP-16 (рис.2) наступне: 1 - інвертуючий вхід підсилювача помилки,
На резисторах R2, R10, R52, R58 (рис. 1) організований дільник вихідної напруги ІІП, яка прикладена до конденсаторів С230 ... С257, С258 ... С285. Елементи С5 і R11 підвищують стійкість до перешкод системи автоматичного регулювання. Постійна напруга, що падає на резисторах R2 і R10, підведено до входу, що інвертує підсилювача помилки мікросхеми DA1. Згідно з довідковими даними фірми-виробника, ця напруга повинна лежати в діапазоні -0,3...+7 щодо виведення 10 мікросхеми. Якщо на дільник R2-R10-R52-R58 подається постійна напруга 200 В, то регулюванням опору R10 можна досягти на виводі 1 DA1 напруги в діапазоні +0,27...+5,3 В (по відношенню до потенціалу висновків 10 і 12 ). Слід зауважити, що регулювання R10 спричинить зміну вихідної напруги, а отже, і напруги на вході, що інвертує підсилювача сигналу помилки. Система стабілізації вихідної напруги працює так. Якщо вихідна напруга ІІП з будь-якої причини зростає, то також збільшується напруга, що надходить з дільника висновок 1 DA1. Це викликає зменшення коефіцієнта заповнення генерованих мікросхемою імпульсів, які у силові модулі, тобто. зменшення тривалості різнополярних імпульсів за постійної частоти генерації. Ефективна напруга на вторинних обмотках імпульсного трансформатора Т4 знижується, і постійна напруга після демодулюючого дроселя L7, прикладена до конденсаторів С230...С285, повертається до початкового рівня. Контроль постійної напруги здійснюється саме на вході силового високочастотного фільтра, а не на його виході, тому що наявність надмірного зсуву фази призвела б до нестійкості системи автоматичного регулювання вихідної напруги (замість негативної міг виникнути позитивний зворотний зв'язок та самозбудження ІІП). Вкрай важливо, щоб конденсатори С230...С243 та С258...С271 мали мінімальні значення паразитного опору та індуктивності. Ланцюжок R9-C8 - підсилювач сигналу помилки, що коригує. Опорна напруга (+5,1) подається безпосередньо на неінвертуючий вхід 2 підсилювача помилки. Керамічний конденсатор С2 здійснює фільтрацію пульсацій. Номінали R1, R4 та С1 задають частоту імпульсів, які виробляє DA1. Місткість С1 визначає тривалість паузи ("dead time") між різнополярними імпульсами, Чим більша ємність С1, тим довша dead time. На компонентах С6, R3, VT1 зібрана ланцюг "м'якого" запуску генератора, що задає DA1. Елементи R12, С12, С13 - пасивний фільтр, що пригнічує високочастотні пульсації та "розділяє" слабкострумові попередні ланцюги і сильноточний кінцевий каскад DA1. Конденсатори С12 і С13 повинні володіти якомога меншими паразитними опором та індуктивністю. Конденсатор С13 – керамічний. Номінальна напруга танталового конденсатора С12 не повинна бути нижчою за 50 В, інакше він може пробитися, причому танталові конденсатори зазвичай виходять з ладу із замиканням ланцюга. Між вихідним каскадом мікросхеми DA1 та ланцюгами форсування розряду ємностей затвор-емітер ключових транзисторів силових модулів VT2 та VT10 розміщений драйвер із двома MOSFET VT5 та VT6. Їх призначення - умощнення імпульсів, що подаються на обмотку I узгоджувального трансформатора Т1. Резистори R16 і R17 затримують відмикання та замикання транзисторів VT5 і VT6, а R18 і R19 розряджають їх ємності затвор-витік, RC-ланцюжка C20-R22 і С21-R23 необхідні для демпфування первинних напівобмоток імпульсного трансформатора. Без них форма імпульсів управління ключовими транзисторами модулів VT1 і VT2 була б сильно спотворена, що неминуче спричинило б аварійну ситуацію. Силу струму, що протікає первинної обмотці I силового імпульсного трансформатора. Т4 відстежує трансформатор струму ТЗ. Імпульси струму, протікаючи через резистори R39, R40, R43 і R44, створюють ними падіння напруги, величини яких пропорційні струму первинної обмотки. Швидкість наростання напруги на цих резисторах знижують RC-ланцюжки C40-R37 і C41-R38, які, крім того, сприяють швидкому згасання паразитних коливальних процесів. Двонаправлені трансіли (transil - Transient Voltage Suppression Diode) VD20 та VD21 обмежують амплітуди імпульсів перенапруги. Імпульси випрямляють діоди Шоттки VD16 та VD17, навантажені на С3З та R33, що утворюють піковий детектор. Випрямлена напруга підводиться до дільника напруги R27-R32 Обертанням двигуна підбудованого резистора R27 проводиться регулювання необхідної чутливості, якою повинна володіти система спрацьовування захисту по струму. З дільника напруги сигнал про перевантаження надходить на багатоланковий фільтр C9-C29-C31-R15-R26, що пригнічує високочастотні пульсації. Чим більше ємності С9, С29, С31 і що вище опори R15 і R26, то більшу інерційність має система захисту струму. Якщо вона буде надмірно інерційною, то не зможе виконувати захисні функції, а якщо надто швидкодією, можливі помилкові спрацьовування. Відфільтрована напруга сигналу про навантаження надходить на вхід 9 мікросхеми DA1, що у разі аварійного зростання струму забезпечить блокування контролера. Поки напруга на виведенні 9 DA1 становить +0,9...+1,1 по відношенню до висновку 10, відбувається зменшення коефіцієнта заповнення імпульсів, а у випадку, якщо ця напруга досягає +1,25...+1,55 У, формування імпульсів припиняється. Типовий час затримки вимикання 9 ІМС UC1825, UC2825 і UC3825 становить всього 50 нс, а максимальна тривалість затримки не перевищує 80 нс. Згідно довіднику, найбільша напруга, яка допустимо подати на вхід 9 щодо виведення 10, становить +6, а в цьому пристрої не перевищує 3,8 В. Узгоджувальний трансформатор Т1, трансформатор струму Т3 та силовий імпульсний трансформатор Т4 забезпечують гальванічну розв'язку вхідних та вихідних ланцюгів пристрою. Трансформатор Т1 бере на себе функції гальванічної розв'язки ланцюгів форсованого розряду ємностей затворних IGBT-модулів VT2 і VT10 один від одного і від транзисторного драйвера. Ланцюги форсованого замикання IGBT-модулів VT2 і VT10 представлені чотирма групами компонентів: R13, R20, R24, VD5, VD7, VD9, VT3; R14, R21, R25, VD6, VD8, VD10, VT4; R28, R30, R35, VD11, VD14, VD18, VT7; а також R29, R31, R36, VD12, VD15, VD19, VT8. Резистори R20, R21, R30 і R31 потрібні для уповільнення включення та вимикання відповідних транзисторів у силових модулях VT2 та VT10, зниження амплітуди та тривалості коливальних процесів. Без цього існувала б небезпека втрати керованості IGBT-модулів через "защіпки" паразитних тиристорних структур, викликана надмірно високою швидкістю наростання сигналу. Фахівці ф.Роwеrех, Inc., що випускає силові модулі CM300DU-24NFH, рекомендують опори резисторів затворів в діапазоні 1...10 Ом. Резистори R24, R25, R28 і R29 демпфують паразитні коливання, що виникають у ланцюгах. Якщо усунути навантаження обмоток II, III, IV і V узгоджувального трансформатора Т1 і резистори R24, R25, R28 і R29, форма імпульсів напруги на вторинних обмотках цього трансформатора набуває вигляду, показаного на рис.3 (тривалість розгортки - 5 мкс/діл.) . Отримання імпульсів з такими коливаннями, що затухають, слід уникати.
При включенні джерела напруга живлення перетворювача прикладено до паразитних дільників напруги, утворених з ємностей затвор-емітер та затвор-колектор IGBT-модулів. Якщо не обмежувати напруги між затворами та емітерами на безпечному для транзисторів рівні, вони проб'ються. Напруга затвор-емітер в IGBT-модулях CM300DU-24NFH не повинна перевищувати ±20, що є звичайною величиною для цього класу приладів. Захист ланцюгів затвор-емітер беруть він двонаправлені обмежувальні діоди VD5, VD6, VD18 і VD19. Прискорений розряд ємностей затвор-емітер IGBT-модулів забезпечують біполярні pn-р транзистори VT3, VT4, VT7 і VT8, які, відкриваючись, шунтують входи електронних ключів, що управляють. Розряду ємностей затвор-емітер також допомагають резистори R13, R14, R35, R36. Потужні обмежувальні діоди VD3, VD4, VD22 та VD23 захищають ключові транзистори від перенапруг. Демпфуючі ланцюжки C3-R7-VD1; C4-R8-VD2; C42-R41-VD25; C43-R42-VD26 - це "снаббери". Якби вони були відсутні, то кожного разу при замиканні ключів у кристалах IGBT з силових модулів VT2 і VT10 короткочасно виділялася б велика потужність, яка обчислюється багатьма кіловатами, а це викликало б інтенсивну деградацію напівпровідників силових транзисторів і, врешті-решт, привів їх. з ладу. Конденсатори С46.С220 запобігають довготривалому підмагнічуванню постійним струмом сердечника імпульсного трансформатора. Т4, що могло б викликати насичення магнітопроводу Т4. На потужних діодах VD31. VD34, зашунтованих снабберами С224-R48, C225-R49, C226-R50 і С227-R51, зібрані два окремі вихідні імпульсні випрямлячі. Дросель L7 служить для демодуляції та групової стабілізації напруги. Конденсатори С230 ... С285, С289 ... С316, С318 ... С345 і дроселі L8 ... L10 утворюють вихідний. П-подібний фільтр, що згладжує високочастотні пульсації. Конденсатори С230.С243, С258...С271, С289.С316 повинні мати мінімальні паразитні опори та індуктивності. Резистори R60 і R61 розряджають конденсатори вихідного фільтра після завершення роботи ІІП. Світлодіод HL1 індикує включений стан апарату, а резистори R59 і R62 обмежують струм, що протікає по ньому. Запобіжники FU3 і FU4 відключають навантаження від конденсаторів вихідного фільтра ИИП у разі перевантаження струмом. Можливі заміни компонентів Мікросхему 0А1 марки UC3825 можна поміняти на UC2825, UC1825 чи К1156ЕУ2. конденсатор С1 повинен мати групу по температурній стабільності МПО. Придатний, наприклад, конденсатор марки. К71-7. Не можна використовувати конденсатори, у яких можливе мерехтіння ємності. Конденсатори С3, С4, С42 і С43 в ланцюгах, що демпфують, ємністю 15 нФ і номінальною напругою 4 кВ (на постійному струмі) використані з поліпропіленовим діелектриком марки Snubber FKP15N/4000 фірми "WIMA". Їх можна міняти на прилади Snubber FKP15N/3000. Конденсатори С7, С10, С11, С34, С35, С37 - керамічні, Yl-типу, а С22, С28, С32, С39, С44, С45, С221...С223 - поліпропіленові, металізовані, Х1-типу. Конденсатори С7, С10, С11, С34, С35, С37 допустимо використовувати марки DECE33J222ZC4B, а замінити можна подібними до марки DHRB34C102M2FB або К15-5 ємністю 2.2 нФ і номінальною напругою 6,3 кВ. Конденсатори С22, С28, С32, С39, С44, С45, С221...С223 - MKP10N330K1K0-27 фірми "WIMA" з корпусом, що самогасне. Зазначені конденсатори заміняються на MKP10470N/2K, МКР10 1U/1.6K або подібні. Можна використовувати конденсатори із металізованого поліпропілену ємністю 0,33 мкФ, 0,47 мкФ або 0,68 мкФ серії. МКР1840 фірми "Vishay", розраховані на напругу 600 В змінного струму. Конденсатори С46.С220 ємністю по 47 нФ та номінальною напругою на постійному струмі 2 кВ - поліпропіпенові високочастотні, FKP14 7N/2000. Сумарна ємність групи із 175 включених у паралель конденсаторів становить приблизно 8,2 мкФ. Конденсатори С230, С243, С258, С271, С289 ... С316 -поліпропіленові високочастотні марки FKP4 0.1U/630 або МКР10 0.1U/630. Зазначені конденсатори повинні володіти мінімальними паразитною індуктивністю та опором. Конденсатор С317 з діелектриком із металізованого поліпропілену - DC-LINK НС VЗ-типу. Замість конденсатора ємністю 255 мкФ можна взяти конденсатор ємністю 340 мкФ цього ж типу та номінальної напруги. Конденсатори С346...С381 - високочастотні поліпропіленові, FKP147N/2000. Конденсатори С244, С257, С272, С285, С318, С345 – серії NQ ф. "Aihuan Technology Group". Конденсатор цієї серії ємністю 1600 мкФ і номінальною напругою 450 витримує струм пульсацій 9,8 А при частоті 300 Гц і температурі 85°С. Щоб амплітуда пульсацій на них не перевищувала максимально допустиму величину, довелося об'єднати включені паралельно конденсатори групи. Підстроювальні резистори R1, R10, R27 марки СП5-2В можна спробувати поміняти на резистори СПЗ-19А, СПЗ-39, СП5-ЗВ, СП5-16 або СП5-22 Можлива заміна на резистори серій PVZ3A або PVM4 фірми "M" Однак імпортні підстроювальні резистори мають інший ряд опорів, і, отже, при заміні виникне необхідність скоригувати опори постійних резисторів, включених послідовно з підстроювальними. Резистори R7, R8, R41, R42 - РА6 (безіндуктивні) фірми "ЛАЕТ" у корпусі. ТО-247. Для охолодження резисторів використовують окремі радіатори HS104-50 розмірами 100x102x24,5 мм. Резистори R48, R51 можна застосувати або цієї марки РА6, або взяти резистори серії SMHP потужністю 20 Вт в корпусі ТО-263 фірми "ТТ electronics", або скласти з 4-х безіндуктивних резисторів потужністю 5 Вт. Постійний резистор R53 - дротяний, С5-43В-50 або С5-35В. Важливо, щоб цей резистор легко витримував короткочасні навантаження струмом. Резистори R63, R66 - дротяні, С5-47В. Варіатори RU1...RU6 типу S20K680 можна взяти марок B72220-S 681-К101, TVR20112 чи CNR20D112. Варистор RU7B72220-S102-K101 спрацьовує при напрузі 895 В постійного струму і здатний поглинути енергію до 410 Дж. Його допустимо поміняти на два включені в паралель варистора B72220-S681-K101 Дж) . Варистор RU895 TVR250 має напругу спрацьовування на постійному струмі 8 В і здатний поглинути найбільшу енергію в 20241 Дж. Діоди VD1, VD2, VD25, VD26, VD36 та VD38 марки DSDI60-16A можна поміняти на діоди DSDI60-18A того ж виробника або на RHRG75120, RHRU100120 ф. Fairchild Semiconductor Corporation". Діоди кріпляться на окремі охолоджувачі HS143-100 або аналогічні. Двонаправлені обмежувальні діоди VD3. VD4, VD22 і VD23 (ОНС261-10-9) можна замінити на. ОНС261-8-261 або ОНС10. Відповідні охолоджувачі – 10 або 0171. Двонаправлені обмежувальні діоди VD5, VD6, VD18 і VD19 марки 1.5КЕ18СА можна поміняти на 5КР15СА або. Р6КЕ18СА. Діоди Шоттки VD7...VD12, VD14, VD15 (SB5100) замінюються на MBR750. SB560, SB860 чи SB860F. Стабілітрон VD13 1N5354B має напругу пробою 17 В. Його можна поміняти на 1SMA5930B, 1N5355B-MBR або 1N5353B. Діоди Шоттки VD16 та VD17 (1N5819) змінюються на 11DQ06, 11DQ10, MBR160, SB140...SB160. SB1100, SR1100, SR106 чи SR180. Двоспрямовані діоди VD20 і VD21 (1.5КЕ8.2СА) замінні на захисні діоди Р6КЕ8.2СА, Р6КЕ10СА або 1.5КЕ10СА. Діодне складання VD24 типу MB154W можна поміняти на один із приладів BR154, BR156, BR158 або MB156W. Вона монтується на охолоджувач, наприклад марки HS183 габаритами 30x50x17 мм виробництва "Kinsten Industrial". Ультрашвидкі діоди VD27...VD30 HFA15PB60 можна замінити на DSEI12-06A. FES16DT. FES16FT чи HFA15TB60. Їх монтують на чотири роздільні охолоджувачі HS184-30 з габаритними розмірами 30x41x30 мм або подібні. Ультрашвидкі діоди VD31.VD34 150EBU04 допускають у прямому включенні струм 150 А (при температурі 104°С) і витримують найбільшу зворотну напругу 400 В. Їх типова тривалість зворотного відновлення - 172 нс (при прямому струмі 150 200 ° С). Максимальне пряме падіння напруги на діоді 125EBU150 становить 04 при струмі 1.17 А і температурі 150°С. Зазначені компоненти можна поміняти на складання HFA125NJ320C або HFA40NJ280C, що складаються з двох діодів. Однак слід пам'ятати, що діоди мають загальний катод. Допустима заміна і на MUR60CT. Усі чотири діоди (VD31...VD34) монтуються на незалежних охолоджувачах HS153-100 ф. "Kinsten Industrial" або аналогічних. Трифазний діодний міст VD35 марки RM75TC-2H можна міняти на аналогічний міст 160МТ160КВ. Діодний міст встановлюють на охолоджувач HS153-50 або подібний. Стабілітрон VD37 марки 1N5350B має напругу пробою в 13 В (±5%). Його можна замінити одним із стабілітронів 1N5351, BZX85C-13V або ZY13. Діод VD39 марки MUR420 можна замінити на BYD1100, BYV28-100. SBYV28-200. SF22. SF54 чи SB5100. Бажано, щоб світлодіод HL1 володів зеленим або синім кольором свічення. Замість світлодіода марки L-7113CGCK можна взяти один із приладів КІПМ01В-1Л, КІПМ07Г-1Л, L-383SGWT, ARL2-5213PGC або L-1503SGC. Маломощний pn-р транзистор КТ361Г (VT1) можна поміняти на інші транзистори серії КТ361, а також на аналогічні прилади. НД 157, НД 158 НД250В, НД250С. Силові модулі VT2 і VT10 містять два з'єднаних за напівмостовою схемою потужних IGBT з інтегрованими оппозитними діодами. Транзистори модулів CM300DU-24NFH допускають роботу на частоті до 30 кГц при жорсткій комутації та на частоті 60...70 кГц у резонансному режимі. Постійний струм колекторів транзисторів – до 300 А, імпульсний струм – 600 А, а максимальна напруга колектор-емітер – 1200 В (при температурі 25 ° С). Найбільша напруга насичення колектор-емітер транзисторів модулів становить 6,5 В, а його типове значення - 5 В. Кожен силовий модуль необхідно встановити на окремий охолоджувач, наприклад "DAU" серій IHV або IHM, причому достатньо довжини 300 мм. Замість зазначених компонентів допустимо використовувати модулі CM200DU-24NFH або низку дискретних транзисторів, наприклад, IRGPS60B120KDP. Останні мають постійний струм колектора 105 А, імпульсний - 240 А, а максимальна напруга колектор-емітер - 1200 (при температурі 25 ° С). В апараті застосовані компоненти, які були у автора. При виборі ключових транзисторів слід пам'ятати, що допустимий струм колекторів IGBT сильно зменшується зі збільшенням частоти перетворення та температури. У разі зростання температури також знижується допустима потужність розсіювання транзисторів. Найбільший струм первинної обмотки силового імпульсного трансформатора. Т4 становить приблизно 24 А, що також потрібно врахувати. Транзистори VT3, VT4, VT7 і VT8 (2SA1244) можна замінити на 2SB1202. Польові МОП-транзистори VT5, VT6 та VT12 (IRF530N) можна змінювати на IRFU3910, IRF530, IRL530N або IRFI540G. Транзистори VT5 і VT6 монтуються на мініатюрних охолоджувачах KG-331 виробництва "Kingcooler", а транзистор VT12 - на радіаторі HS115-50, HS113-50 'Kinsten Industrial" або аналогічному за ефективністю Компонент VT9 мар2 6284N2 , КТ6283Б Транзистор кріпиться на охолоджувачі HS827-827 або подібному Біполярний транзистор VT143 марки 150N11 можна поміняти на КТ2А, його слід монтувати на охолоджувачі HS6284-827 або подібному. Тиристор VS1 марки Т161-160-18 монтують на охолоджувач 0171 або 0371. Його можна замінити на Т161-160-14, Т161-160-15, Т161-160-16, Т261-160-18 або Т161. Дросель L1 - LPV2023-501KL ф. "Bourns". Згідно з довідковими даними, індуктивність його обмотки становить 500 (±10%) мкГн, а її найбільший опір - 0,28 Ом. Дросель витримує максимальний струм 1,5А. Дросель L2 виконують на двох складених разом тороїдальних магнітопроводів з розпорошеного заліза. Т650-26 або Т650-52 типорозміру К165,0, 88,9х50,8, 18х265, 10 ф. "Micro-metals". Обмотки дроселя намотують одночасно три проводи. Кожна обмотка повинна містити по 2 витків і мати індуктивність 0,55 мкГн. Як обмотувальний дріт допустимо застосувати "кіску" з 3 жил мідного проводу ПЕВ-5 або ПЕТВ 400 мм (по міді). Дроселі L26...L102 виконують на тороїдальних сердечниках з розпиленого заліза T57.2-33D типорозміру К10x2x0,55 мм "кіскою" з 32 жил мідного дроту ПЕВ-265 або ПЕТВ з діаметром кожної XNUMX мм (по міді). Кожна обмотка складається з XNUMX витків, їх індуктивність – XNUMX мкГн. Дросель L6 взято LPV2023-501KL ф. "Bourns". Він має максимальний струм 1,5 А, індуктивність обмотки 500 (±10%) мкГн, а її опір становить не більше 0,28 Ом. Двообмотувальний дросель L7 виконують на одному тороїдальному магнітопроводі з розпорошеного заліза. Т650-26 або Т650-52 К165x88,9, 50,8x35, 10 мм. Обмотки дроселя укладають одночасно у два дроти до отримання індуктивності кожної обмотки 90 мкГн (кількість витків кожної обмотки - 2). Обмотки виконують "кіски" з 0,55 жил проводу ПЕВ-XNUMX, ПЕТВ або ПЕЛШО XNUMX мм кожна (по міді). Завдяки тому, що вихідний випрямляч - двонапівперіодний, пульсації випрямленої напруги мають вдвічі вищу частоту щодо частоти перетворення. Дроселі L8...L10 виконують на кільцевих магнітопроводах з розпорошеного заліза. Т650-26 або Т650-52 К165x88,9, 50,8x10, 35 мм. Число витків кожної обмотки – 90, а індуктивність кожного дроселя – 0,62 мкГн. Як обмотувальний провод виступає "кіска" з XNUMX жил з діаметром кожної XNUMX мм. Двообмотувальний дросель L11 реалізований на двох складених разом тороїдальних магнітопроводів з розпорошеного заліза. Т650-26 або. Т650-52 типорозміру К165x88,9, 50.8x22 мм виробництва "Micrometals". Обмотки намотують "кіски" з 2 жил проводу марок ПЕТВ або ПЕВ-0,55 29 мм (по міді). Обмотки, кожна з яких має по 675 витків, намотують у два дроти. Індуктивність кожної обмотки – близько XNUMX мкГн. Імпульсний трансформатор Т1 виконаний на тороїдальному магнітопроводі з фериту М2000НМ-А типорозміру К39х24х7. Обмотку I намотують складеними чотири проводами ПЕВ-2 або ПЕТВ 0,38 мм, обмотки II, III, IV і V - складеними удвічі проводами тих же марок 0,38 мм. Обмотка I має 130+130 витків, обмотки II, III, IV та V – по 130 витків. Міжобмотувальну ізоляцію виконують стрічкою з поліестеру або лавсану. Індуктивність обмоток II, III, IV та V, а також будь-який з первинних напівобмоток становить 22 мГн. Трансформатор Т1 можна намотати і на броньовому сердечнику Б36 з фериту М2000НМ1 (без підстроювальника та зазору). При цьому обмотки II, III, IV і V і кожна з первинних напівобмоток повинні містити по 88 витків дроту тих самих марок і того ж діаметра. Індуктивність обмоток також не зазнає змін. Замість лінійного однофазного трансформатора Т2 марки. ОСМ1 -0,063 380/5-24 можна взяти трансформатор ОСМ 1-0,063 380/36, ОСМ 1-0,1 380/5-24, ОСМ 1-0,16 380/5-24 або аналогічний. Трансформатор струму. Т3 виконаний на магнітопроводі Ш 12x15 з марганець-цинкового фериту 2500НМС1-11 або 3000НМС. Первинна обмотка складається з одного витка, для зручності виконаного пучком із 22 жил проводу ПЕВ-2 або ПЕТВ 0,55 мм (по міді). Діаметр кожної жилки з урахуванням товщини ізоляційного покриття становить 0,62 мм. Для збільшення електроміцності ізоляції первинну обмотку трансформатора струму пропускають через склотканинну трубку. Для попередження насичення в осерді залишається немагнітний зазор товщиною 74 мм. Силовий імпульсний трансформатор. Т4 можна виконати на п'яти складених разом через ізоляційні прокладки товщиною 0,05 мм комплекти магнітопроводів. Ш20х28 із фериту 2500НМС1, розробленого для функціонування в сильних магнітних полях. За такої конфігурації більшість обмоток буде екранована від оточення феритом бічних кернів. У магнітопроводі корисно зробити немагнітний зазор 0,02+0,02 мм, що дозволить збільшити максимально допустиму напруженість магнітного поля в осерді. Застосування великих магнітопроводів обумовлено частотою перетворення 25 кГц, вибір якої пов'язаний із допустимою швидкістю перемикання транзисторів модулів VT2 та VT10. Обмотка I T4 має 9 витків "кіски" з 18 жил дроту ПЕВ-2 або ПЕТВ 0,47 мм. Обмотка ІІ має 1 виток 0,47 мм. Обмотки III і IV повинні бути по можливості однакові і складатися з 2+2 витків "кіски" з 38 жил 0,4 мм кожна. Між обмотками потрібно прокласти тонку ізоляцію (не більше 0,3 мм), але має забезпечувати необхідну електричну міцність. Слід зауважити, що укласти обмотки дуже непросто, враховуючи, що вікно магнітопроводу виходить практично повністю заповненим. До осердя трансформатора слід приклеїти через ізоляційні прокладки зі слюди не менше 4-х радіаторів марки KG-370 або KG-222. Трифазний автоматичний вимикач FU1 марки ABB S203 С40А можна поміняти на ABB S203R С32, Moeller PL6-C40/3, Moeller 3P PL6-С32/3. Запобіжники FU3 та FU4, розраховані на струм спрацьовування 120 А, можна застосувати автомобільні від FLOSSER, типу В або марки. ПН-2. Вентилятори М1...МЗ JF0825B1Н виробництва "Jamicon Corporation" з напругою живлення 12 В і споживаним струмом 0,19 А мають габарити 80x80x25 мм і продуктивність 1,1 м3/хв. Їх можна замінити на JF0815B1H. JF0825S1H,EC8025M12SA.KF0820B1H, KF0820S1H або аналогічні, що споживають струм не більше 0,2 А. Конструкція Електроживлення приєднується з мережею гнучким кабелем марки. КГЕТ-6 3x10+1x6+1x6 (ТУ16.К09-125-2002) або аналогічним. Конденсатори С12 С13 необхідно розташувати в безпосередній близькості від висновків 12 і 13 мікроконтролера DA1. Довжина провідників та протяжність доріжок має бути по можливості мінімальною. Плата з генератором, що задає, поміщається в електромагнітний екран, електрично з'єднаний з висновками 10 і 12 DA1. Конденсатори С46.С220 розпаюють близько один до одного по обидва боки довгої двосторонньої друкованої плати, що нагадує лінійку, вздовж якої витравлено лише 4 доріжки-шини: дві з одного боку, і дві - навпаки з протилежної. Конденсатори С346...С381 приєднуються безпосередньо до висновків ключових транзисторів модулів VT2 та VT10. Демпфуючі ланцюги C3-R7-VD1, C4-R8-VD2, C42-R41-VD25 і С43-R42-VD26 приєднуються прямо до висновків колектор-емітер транзисторів модулів VT2 і VT10. Демпфуючі RC-ланцюги C40-R37, С41-R38, C224-R48, C225-R49, С226-R50 і C227-R51 розташовуються якомога ближче до відповідних компонентів; трансформатору струму Т3 та діодам VD31...VD34. Монтовані на охолоджувачі деталі встановлюють з термопастою марки, АЛСBG-3, КПП-8 або аналогічною. Силовий імпульсний трансформатор. Т4 розміщується по дорозі повітряного потоку однієї з вентиляторів М1...МЗ, оскільки під час роботи ИИП в довгостроковому режимі з максимальною вихідною потужністю трансформатор дуже значно розігрівається. Весь ІІП екранується, електромагнітний екран підключається до загального дроту. Під конденсатором С8 і резистором R9, а також доріжками, що їх з'єднують, з протилежної сторони двосторонньої плати доцільно залишити невитруєну фольгу, що грає роль екрану, яка з'єднується з висновками 10 і 12 мікросхеми DA1. Налаштування та регулювання. Перед проведенням налаштування потрібно ретельно перевірити монтаж та фазування трансформаторів Т1, Т4, дроселів L2, L7 та L11, а потім відрегулювати опір підстроювальних резисторів. Опір R27 має бути максимально, а двигуни резисторів R1 і R10 встановлюють у середнє положення. Тепер можна приступити до поблочного тестування апарату, для чого будуть потрібні осцилограф, лабораторний блок живлення, мультиметр, еквіваленти навантаження (потужні резистори) та дві лампи розжарювання потужністю по 300 Вт. Для початку необхідно переконатися, що мережевий фільтр працездатний. Під час перевірки виймають запобіжник FU2, щоб відключити допоміжне джерело живлення генератора, що задає, а також не підключають випрямляч VD35 до мережевого фільтра. При включенні фільтра в мережу на його виході повинна бути змінна трифазна напруга такої ж амплітуди, як і на вході. За відсутності навантаження реактивна складова струму, що споживається фільтром від мережі, не повинна суттєво перевищувати 0,4 А, а активна складова струму повинна прагнути нуля. Тоді фільтр від мережі від'єднують та підключають до нього випрямляч Ларіонова. Випрямляч на діодах VD27...VD30 від'єднують від обмотки II імпульсного трансформатора. Т4 і підключають до нього лабораторний блок живлення з вихідною напругою 15...20 В і допустимим струмом не менше 1 А. На конденсаторі С288 має бути постійна напруга приблизно 12, вентилятори М1...МЗ повинні заробити і. нарешті, має відкритися тиристор VS1. Тепер лабораторний блок живлення вимикають, але не від'єднують від випрямляча. Розривають ланцюг між точкою з'єднання варистора RU8 дроселя L11, резистора R63, конденсаторів С317, С346, С381 і точкою з'єднання колекторів IGBT VT2.1.VT10.1, резисторів R7...R41. діодів VD1, VD3. VD22, VD25. Таким чином, імпульсний перетворювач буде відключений від мережного випрямляча із системою ступінчастого заряду конденсаторів фільтра. Паралельно конденсатору С317 приєднують еквівалент навантаження - дві послідовно включені лампи розжарювання типу ЛОН потужністю по 300 Вт. Під час проведення експерименту, коли почнеться помітне нагрівання резистора R53, подається напруга на випрямляч VD27.VD30 від лабораторного блоку живлення. Провівши всі підготовчі операції, включають пристрій у мережу. На діоді VD36 має бути постійна напруга приблизно 515 В при номінальній мережній напрузі (від 463 В до 565 В) при відхиленні напруги на ±10%). При цьому тиристор VS1 повинен бути закритий, що можна визначити як за приладами, так і за наявністю нагріву резистора R53 Включають лабораторний блок живлення, і VS1 повинен відкритися, що викликає зниження температури резистора R53. Якщо це так, відключають апарат від мережі, вимикають лабораторний блок живлення і відновлюють з'єднання між конденсатором С317 і колекторами транзисторів VT2.1 і VT10.1, а також випрямляча VD27...VD30 і обмотки II трансформатора Т4. Вийнятий запобіжник FU2 повертають на місце. Діодний міст VD24 відключають від трансформатора Т2 і підключають до лабораторного блоку живлення з виставленою вихідною напругою 20 (від 19 до 24 В). На конденсаторах С19 і С30 має бути постійна напруга приблизно 15 В. До висновків 11 і 14 мікросхеми DA1 підключають осцилограф і за допомогою підстроєного резистора R1 встановлюють частоту 25 кГц. Протягом періоду повинні спостерігатися два різнополярні імпульси прямокутної форми з крутими фронтами, а між імпульсами - захисна пауза (рис.4, чутливість - 5 В/клітина, тривалість розгорнення - 5 мкс/розподіл). Тривалість захисної паузи вибирають, виходячи з параметрів ключових транзисторів, що використовуються. Бажано, щоб вона була не менше ніж 2,1 мкс. Для зміни тривалості dead time необхідно взяти конденсатор С1 з іншою ємністю.
Велика ємність призведе до збільшення тривалості паузи на нульовому рівні, а менша – навпаки. Але коригування ємності конденсатора С1 призведе до зміни частоти перетворення, і доведеться знову відрегулювати частоту резистором підлаштування R1. Між стоками транзисторів VT5 і VT6 повинні бути імпульси напруги майже такої форми, як у рис.4. Форма імпульсів напруги на обох половинках первинної обмотки узгоджувального трансформатора Т1 зображена на рис.5 (у момент вимірювання до обмоток II, III, IV і V не приєднані навантаження). Для перевірки працездатності ланцюга захисту струму відпаюють вторинну обмотку трансформатора струму Т3, а паралельно резисторам R39 і R43 підключають лабораторний блок живлення з виставленою напругою 6 так, щоб його "+" був з'єднаний з анодом діода VD16, а "-" - з висновками 10 та 12 DA1. У цьому контролер повинен припинити генерацію імпульсів. Якщо підключити "+" лабораторного блоку живлення до анода діода VD17, генерація імпульсів також повинна припинитися. Від'єднують лабораторний блок і впаюють обмотку Т3 на місце. Можна перевірити роботу ланцюгів, що прискорюють розряд ємностей затвор-емітер транзисторів модулів VT2 і VT10 (R13-R20-R24-VD5-VD7-VD9-VT3, R14-R21-R25-VD6-VD8-VD10-VT -VD4-VD28-VD30-VT35 та R11-R14-R18-VD7-VD29-VD31-VT36 При наявності зазначених кіл розряд затворних ємностей повинен відбуватися швидше, ніж при їх відсутності.Корисно перевірити форму імпульсів напруги між виводами транзисторів силових модулів VT12 і VT15 Без ланцюгів розряду затворних ємностей форма імпульсів зображена на осцилограмі рис.19а, а за наявності зазначених ланцюгів - на рис.8 (чутливість - 2 В/клітина, розгортка - 10x6 мкс/діл). зняті для одного IGBT (колектор IGBT не приєднаний до ланцюгів перетворювача, три інших IGBT і ланцюги прискореного розряду їх ємностей затвора відключені). Значний вплив на форму імпульсів напруги затвор-емітер транзисторів силових модулів VT2 і VT10 чинять опір демпфуючих резисторів R24, R25, R28, R29 і ланцюжків C20-R22 і C21-R23, які можна підібрати, домагаючись поліпшення форми. Для перевірки широтно-імпупного регулювання напруги від'єднують резистор R58 від R52 і підключають "-" лабораторного блоку живлення до точки d . Паралельно будь-який із вторинних обмоток (II, III, IV або V) імпульсного трансформатора Т1 підключають осцилограф, а резистори R20, R21, R30, R31 на час експерименту випоюють. Змінюючи вихідну напругу лабораторного блоку живлення від нуля до 100 В, переконуються, що змінюється шпаруватість імпульсів, які частота і форма залишаються незмінними. Це показано на осцилограмах (чутливість підсилювача Y – 5 В/клітина, розгортка – 5 мкс/розподіл): рис.7а – мінімальна шпаруватість, рис.76-середня та рис.7в – максимальна. Якщо регулювання шпаруватості відбувається успішно, то відключають лабораторний блок живлення і впаюють на місце резистори R20, R21, R30 та R31.
Тільки після проведених процедур можна включати ІІП до мережі (не приєднуючи до нього навантаження). За допомогою підстроювального резистора R10 встановлюють вихідну напругу джерела ±100. Між виходами ИИП -100 і +100 (після запобіжників FU3 і FU4) підключають еквівалент навантаження опором 3.6 Ом. Як еквівалент навантаження можна використовувати модулі гальмівних резисторів серії OHMEGA фірми "Danotherm" або спіралі з ніхрому, закріплені на негорючій основі. Обертаючи двигун резистора R27, домагаються спрацьовування системи захисту та відключення ІІП при потужності навантаження 11,1 кВт. Потім беруть еквівалент навантаження опором 4 Ом, що відповідає вихідній потужності 10 кВт. При підключенні його до апарату система захисту не повинна спрацьовувати. На завершення настроювальних робіт слід перевірити роботу джерела живлення у довготривалому режимі та проконтролювати тепловий режим компонентів. Увага! Під час налагодження та експлуатації джерела необхідно керуватися правилами техніки безпеки. Автор: Є.Москатов, м.Таганрог Ростовської обл.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Мініатюрні датчики сили Honeywell FMA ▪ Розумні переносні сховища для картоплі та цибулі ▪ 32-розрядні мікроконтролери з рекордно малим енергоспоживанням ▪ Жіноча та чоловіча депресії відрізняються генами
▪ розділ сайту Радіоаматор-конструктор. Добірка статей ▪ стаття Щоб не дражнити гусей. Крилатий вислів ▪ стаття Як виникли дуелі? Детальна відповідь ▪ стаття Виконання робіт у дисплейному класі. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Пальник для газополум'яного паяння. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page