|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Зворотноходове імпульсне джерело живлення
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення У статті описано імпульсний блок живлення, керований спеціалізованою мікросхемою. У пристрої застосовано стандартний імпульсний трансформатор від телевізійних блоків. Здавалося б, джерела живлення (ІП), що є невід'ємними елементами всіх радіоелектронних пристроїв, повинні бути найменше схильні до швидкоплинних змін - адже вони існують вже більш ніж півстоліття. Але розвиток сучасних схемотехнічних рішень не обходить стороною і цю велику область радіоелектроніки. Спочатку традиційні батарейні ІП змінилися мережевими ламповими з LС-фільтрами, а потім транзисторними та інтегральними стабілізаторами лінійного регулювання. Боротьба за економічність та вдосконалення масогабаритних показників сприяла розробці та впровадженню імпульсних ІП (ІІП). Поряд з напів- та повномістовими ІІП широкого поширення набули зворотноходові джерела, оскільки без вживання спеціальних заходів небезпека виникнення наскрізного струму в мостових ІІП (внаслідок подачі в одне з плечей напруги, що відкриває, коли через свої інерційні властивості інше плече ще повністю не закрилося) завжди призводила до роботи комутуючих елементів у режимі замикання та виходу з ладу дорогих потужних високовольтних транзисторів. Ці спеціальні заходи значно ускладнювали мостові ІІП, і тому в побутовій техніці ширше поширення отримали зворотноходові ІІП, в яких транзистор, що комутує, в перший такт забезпечує акумуляцію електромагнітної енергії в обмотках і магнітопроводі накопичувального трансформатора, а в другій - її передачу в навантаження. Щоб переконатися у відносній складності таких ІІП, достатньо поглянути на схеми модуля живлення МП-403 телевізорів ЗУСЦТ, 4УСЦТ або касети розгорток та живлення КРП-501 телевізорів 5УСЦТ. І лише останні розробки фахівців фірми Siemens та вітчизняних виробників, які створили мікросхему для управління зворотноходовими ІІП ТDA4605 (вітчизняний аналог КР1033ЕУ5 – так званий ШІМ-контролер), значно спростили радіоаматорам завдання розробки високонадійних та економічних ІІП. Хоча довідник [1], що містить відомості з ШІМ-контролерів, і не вільний від деяких похибок, слід відзначити його велику цінність для конструктора-розробника ІІП. У посібнику [2] описано роботу ІІП у телевізорах 6-го покоління, що використовують вітчизняну мікросхему КР1033ЕУ5, але відсутня довідкова інформація (значення напруги, осцилограми сигналів), що характеризує її роботу. На жаль, в жодному зі згаданих джерел не наведено намотувальних параметрів накопичувального трансформатора. Тим не менш, використовуючи наявні довідкові характеристики, в радіоаматорських цілях завжди можна пристосувати імпульсні трансформатори, що вже існують, для створення необхідного сучасного ІІП. Вирішити цю проблему допоможуть матеріали статті, вони також можуть виявитися корисними для радіоаматорів, які займаються модернізацією та ремонтом вітчизняної та імпортної відеотехніки. Сервісні функції, що виконуються мікросхемою, дуже великі:
Функціональне призначення висновків мікросхеми наведено у табл. 1. Таблиця 1
Основні характеристики
Керуючий підсилювач – основний елемент мікросхеми. Отримуючи сигнал від додаткової обмотки трансформатора і порівнюючи його з внутрішньою зразковою напругою, він формує комутуючі імпульси різної тривалості, яка визначається значеннями струму в навантаженні та випрямленої напруги. Тривалість імпульсів змінюється таким чином, щоб підтримувати постійну напругу на виході ІІП. Основний елемент ІІП – накопичувальний імпульсний трансформатор, який, в принципі, може бути будь-яким. Широкий діапазон регулювання вихідної напруги, що забезпечується мікросхемою, а також великий набір вихідних обмоток трансформатора полегшують завдання створення ІП з необхідними параметрами. Доцільно, наприклад, розглянути використання імпульсного трансформатора ТПІ-8-1, описаного раніше на сторінках журналу "Радіо" [3]. Схема ІІП, створена за матеріалами [1,2] та адаптована до застосування зазначеного трансформатора, зображена на рис. 1 (обмотки трансформатора, що не використовуються, не показані, висновки 4 і 10 були відсутні спочатку).
Пристрій містить перешкододавлюючий фільтр, що перешкоджає проникненню в мережу живлення високочастотних перешкод (L1, C1-C3); струмообмежувальний резистор, що обмежує кидок струму при включенні ІІП (R1); мостовий випрямляч напруги (VD1); дільник напруги в ланцюзі зворотного зв'язку керуючого підсилювача мікросхеми, що формує рівень стабілізації вихідної напруги ІІП (R2, R6, R7, VD2); фільтр у ланцюзі живлення ІІП, що знижує рівень пульсацій вхідної напруги (С4); дільник напруги для контролю зміни напруги та відключення ІІП при недопустимих його коливаннях (R3, R4); формувач пилкоподібної напруги для імітації зміни струму в накопичувальних обмотках імпульсного трансформатора (R5, C5); формувач імпульсів ланцюга сигналу зворотного зв'язку (VD3, C6); інтегруючий конденсатор у ланцюзі управління "м'яким" запуском ІІП (С7); фільтруючий конденсатор у ланцюзі живлення мікросхеми (С8); струмообмежувальний резистор у режимі запуску мікросхеми до її виходу на робочий режим (R8); випрямляч напруги, що живить мікросхему від обмотки зв'язку (II) трансформатора у робочому режимі (VD4); ланцюг подачі імпульсів для керування комутуючим транзистором (R9-R11, VD5); ланцюг обмеження пікових викидів напруги на стоку транзистора (VD6, R12, C10); демпфуючий ланцюг для усунення паразитних коливань (C11, R13); помехоподавляющий фільтр ланцюга визначення початку такту формування коммутирующего імпульсу (переходу імпульсу вихідної напруги через нуль) і ланцюга зворотного зв'язку керуючого підсилювача (R14, C9, R15, C12); випрямляч та фільтр вихідної напруги (VD7, C13); струмообмежувальний резистор у ланцюзі вихідної напруги (R16). Результати випробування пристрою з різними вихідними обмотками і номіналами використовуваних елементів, наведеними на схемі, для отримання вихідної напруги 12 при струмі навантаження 1,25 А наведені в табл. 2. Таблиця 2
Для вибору вихідної обмотки слід скористатися табл. 3, що містить параметри мідних обмотувальних проводів, які найчастіше застосовують імпульсних трансформаторах. Обмотка III, розрахована на напругу 24 при "штатному" використанні, містить 16 витків з трьох паралельно з'єднаних провідників ПЭВТЛ-0,35. Їхній загальний переріз - близько 0,3 мм.2та еквівалентно провіднику діаметром 0,62 мм. Для густини струму 4,25 А/мм2, Що відповідає підвищенню температури трансформатора на 30 ° С, допустимий струм в обмотці становить 1,28 А, що цілком задовольняє пред'явленим вимогам (скориставшись калькулятором, номенклатуру провідників легко продовжити у бік збільшення та зменшення діаметра). Якщо використовувати обмотки V і VI (висновки 14, 18 і 16, 20 відповідно [3]), з'єднавши їх паралельно, на виході ІІП можна отримати струм до 3,5 А. Таблиця 3
Як і модулі живлення МП-403, накопичувальна обмотка - це обмотка I (висновки 1, 19). Особливу увагу слід привернути до себе правильне підключення (фазування) висновків (зазвичай на схемах початок обмотки завжди позначають точкою). Номери висновків додаткової обмотки зв'язку та живлення мікросхеми вказані на рис. Слід мати на увазі, що робочий струм в обмотці зв'язку залежить від сумарної потужності навантаження і не обов'язково досягає максимального значення 1,5 А. При оцінці робочої напруги обмоток необхідно пам'ятати: пропорційна залежність між числом витків і напругою дотримується тільки для вторинних обмоток і не стосується первинної обмотки, оскільки вони працюють у різні напівперіоди (такти) імпульсної напруги, і співвідношення між їх робочими напругами залежатиме від шпаруватості комутуючих імпульсів. Еквівалент навантаження при налагодженні - три паралельно з'єднані резистори ПЕВТ-25 опором 30 Ом кожен. Перед подачею напруги мережі необхідно включити в розрив ланцюга між точками А і Б (рис.1) амперметр на 0,5 А. Його використовують тут не тільки як вимірювальний прилад, що показує реакцію пристрою на зміну номіналів елементів (збільшення споживаного струму свідчить про підвищення струму навантаження або напруги на вторинних обмотках), але і як надійний індикатор включеного стану безшумно працює ІІП. Це запобігатиме випадковій поразці струмом при налагодженні. Корисно також перевірити справність комутувального транзистора, зібравши найпростіший вимірювальний ланцюг за схемою рис. 2 (там же показана цоколівка польових транзисторів КП707В2, КП812Б1 та їх зарубіжних аналогів IRFBC30, IRFBC40, BUZ90A, 2SK1221 та ін.). Збільшуючи з кроком 0,1 напруга на затворі транзистора, переконуються, що починаючи від порогової напруги (1...5 В залежно від типу і параметрів транзистора), струм у ланцюгу стоку плавно збільшується і досягає 500 мкА приблизно через 0,5 Після відкривання. Краще застосувати джерела живлення із захистом струму, попередньо встановленого на рівні 1 мА. Це виключить пошкодження транзисторів навіть при помилках підключення через невідому їхню цоколівку.
Після проведення зазначених підготовчих заходів підстроювальний резистор R7 слід встановити в середнє положення та включити до мережі ІІП. Під час налагодження пристрій краще розташовувати на робочому столі елементами вниз: тоді друкована плата захистить від травм під час можливого вибуху оксидних конденсаторів через перевищення напруги через неправильне підключення обмоток. При недостатньому у вторинних обмотках напрузі для виходу ІІП на робочий режим буде чути характерні клацання трансформатора разом з високим тоном ("цикання"), зумовлені періодичним включенням пускового режиму в міру збільшення до порогового значення напруги на конденсаторі С8. У процесі налагодження ІІП в першу чергу необхідно перевірити вплив положення рухомого контакту резистора підстроювального R7 на параметри вихідних імпульсів. Дуже акуратно слід підходити до вибору параметрів елементів ланцюга формування пилкоподібної напруги (R5, С5), що визначає максимальну тривалість відкритого перемикального стану транзистора. Напруга на конденсаторі С5 в мікросхемі порівнюється з напругою на вході підсилювача, що управляє, і комутуючий імпульс припиняється при їх збігу. Якщо ці елементи вибрані неправильно, у момент відключення ІІП від мережі зменшення напруги на виході фільтра мережного живлення буде компенсовано збільшенням тривалості комутувальних імпульсів і перевищенням допустимого значення стокове струм транзистора, що призведе до його пошкодження. У процесі налагодження для підключення ІІП до мережі слід використовувати надійні комутаційні елементи (тумблери, вимикачі, а не мережеві вилки і розетки), так як брязкіт контакту, що виникає, може бути причиною виходу з ладу комутувального транзистора. Після завершення налагодження пристрій повинен впевнено виходити на робочий режим, про що свідчать безшумна робота ІІП та показання контрольного амперметра в межах 100...350 мА залежно від навантаження. Якщо цього не відбувається, значить, у пристрої є несправні деталі або помилки в монтажі. Через перші кілька десятків секунд роботи ІІП слід відключити від мережі та проконтролювати тепловий режим транзистора, трансформатора, діодів, потім повторити те саме через кілька десятків хвилин роботи. За відсутності перегріву необхідно відрегулювати вихідну напругу та проконтролювати форму сигналів відповідно до рис.3.
Аналіз роботи пристрою показав, що при використанні вже готового імпульсного трансформатора накопичувальну обмотку краще залишити незмінною, а обмотку зв'язку вибрати на напругу 8...9 при "штатному" використанні, тобто для трансформатора ТПІ-8-1 необхідна обмотка зв'язку містить шість витків (обмотка з номерами висновків 14 - 18). Може виявитися, що вибраний трансформатор не забезпечує необхідних параметрів ІІП, внаслідок чого потрібно замінити вторинні обмотки. Жорстка технологія виготовлення імпульсних трансформаторів (розподіл обмоток в строго заданому порядку, дотримання зазорів між краєм обмотки і зовнішньою стороною каркаса, вибір діаметра проводів в залежності від робочого струму, розподіл неповного шару "розрядку" по всій ширині обмотки з метою створення однорідного магнітного обсягу трансформатора) вимагає при виготовленні особливої ретельності та акуратності у складанні. Але розбирання трансформатора, склеєного епоксидним клеєм, практично неможливе без використання фрезерувального обладнання (після розрізання фрезою трансформатора потрібно відновити робочий зазор на центральному стрижні його зменшенням на товщину розрізу). Тому єдиний вихід у ситуації - розпаювання електростатичного (перешкоднозахисного) екрану з мідної фольги, видалення непотрібних обмоток і намотування на їх місці "човниковим" способом необхідної обмотки, причому замість дроту великого діаметра більш переважно використання декількох паралельних провідників меншого діаметра з еквівалентним. У пристрої використані недефіцитні деталі. Конденсатори С1 К73-17, С2, C3, С10, СП – К73-9, все на номінальну напругу 630 В, С4 – К50-32. Якщо навантаження ІІП перевищує 50 Вт, паралельно конденсатору С4 необхідно під'єднати ще один такий самий або використовувати К50-35Б ємністю 220 мкф (або 330 мкф) на напругу 350 В. Конденсатор С6 - К53-30 або інший. Оксидні конденсатори С8, С13 К50-35. Інші - будь-які керамічні на номінальну напругу 63... 100 В. Усі постійні резистори - МЛТ, за винятком R16 С5-16МВ. Підстроювальний резистор R7 – СПЗ-386. Діодний міст замінимо КЦ405Б, КЦ405В або окремими діодами з допустимою зворотною напругою не менше 400 В і робочим струмом 1 А. Діоди VD6 і VD7 - імпульсні з номінальною частотою не нижче 35 кГц, причому перший з них на номінальну напругу 600 і номінальну напругу А, другий - 1В та 100А (для низьковольтних ІП). Замість промислового дроселя мережевого фільтра L5 застосуємо саморобний: використовують феритове кільце 1НМ-1500НМ зовнішнім діаметром близько 2000 мм з намотаними на ньому обмотками в кілька десятків витків із двох провідників МГТФ-20. Усі елементи ІІП змонтовані на друкованій платі з одностороннього фольгованого склотекстоліту завтовшки 1,5 мм (рис. 4). В отвори А і Б плати запаюють перемичку після завершення налагодження пристрою. Конденсатор С4 закріплюють паралельно до плати за допомогою дротяного хомута, встановленого на поглибленні в торцевій частині корпусу; кінці хомута запаюють у відповідні отвори. Мінусовий висновок конденсатора для забезпечення надійності електричного контакту приєднують до плати через шайбу з пелюсткою та гайку на різьбовій частині корпусу. Конденсатор СІ та резистор R13 з'єднують навісним монтажем, другий висновок конденсатора з підпаяним монтажним пелюстком приєднують безпосередньо до металевої пластини корпусу транзистора, що встановлюється на тепловідведення. Це дозволить значно знизити рівень випромінюваних перешкод. З цією ж метою ІІП розміщують у металевому корпусі з вентиляційними отворами для охолодження.
До мережі пристрій підключають гнучким монтажним проводом: у розрив одного провідника підпаюють вимикач і запобіжник із струмом спрацьовування, що вдвічі перевищує робочий, виміряний амперметром під час налагодження (як зазначено раніше, він залежатиме від навантаження). Вторинну обмотку підключають ізольованими гнучкими провідниками в залежності від необхідного значення напруги на виході ІІП. Транзистор VT1 зміщений до межі плати з тим, щоб його можна було через слюдяну пластину кріпити безпосередньо до металевого корпусу пристрою або тепловідведення з ефективною площею, що охолоджує 100...200 см2. Слід пам'ятати, що ІІП гальванічно пов'язаний із мережею: при необережному поводженні це може бути причиною ураження електричним струмом. За правилами техніки електробезпеки на час налагодження ІІП необхідно підключати до мережі через розділовий трансформатор потужністю не менше ніж 300 Вт. література
Автори: В.Косенко, С.Косенко, В.Федоров, м.Воронеж
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Заряджання мобільної електроніки від Сонця ▪ Камера, що робить 10 трильйонів кадрів за секунду ▪ Графен у космічних кораблях майбутнього ▪ Примусове гальмування автомобілів
▪ І тут з'явився винахідник (ТРВЗ). Добірка статей ▪ стаття Заходи безпеки на річковому та морському транспорті. Основи безпечної життєдіяльності ▪ стаття Хто намалював першу карикатуру? Детальна відповідь ▪ стаття Апаратник стерилізації консервів. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Чарівна монетка. Секрет фокусу
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