|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Мережеве джерело живлення з високими питомими параметрами
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення У пропонованій увазі читачів статті описаний імпульсний перетворювач для живлення електронних пристроїв напругою 5 від мережі змінного струму. Перетворювач не містить дефіцитних та дорогих елементів, простий у виготовленні та налагодженні. Джерело живлення забезпечене захистом від кидків вихідної напруги та від перевантаження по струму з автоматичним поверненням у робочий режим після її усунення. Основні технічні параметри
На рис. 1 показано схему пристрою.
Вузол управління реалізує широтно-імпульсний принцип стабілізації вихідної напруги. На елементах DD1.1, DD1.2 виконаний генератор, що працює, що працює на частоті близько 100 кГц при шпаруватості, близької до двох. Імпульси тривалістю близько 5 мкс через конденсатор С11 надходять на вхід елемента DD1.3, а потім посилюються струмом включеними паралельно елементами DD1.4 - DD1.6. Щоб стабілізувати вихідну напругу джерела живлення, тривалість імпульсу під час регулювання зменшується. "Вкорочує" імпульси транзистора VT1. Відкриваючись кожен період генератора, він примусово встановлює на вході елемента DD1.3 низький рівень. Цей стан утримується до кінця чергового періоду розрядженим конденсатором С11. На транзисторах VT2, VT3 виконаний потужний підсилювач струму, що забезпечує форсоване перемикання комутованого транзистора VT4. Діаграми напруги на основних елементах джерела живлення під час його запуску показано на рис. 2.
Коли транзистор VT4 відкритий, струм, що протікає через нього та обмотку I трансформатора Т1, лінійно наростає (рис. 2, б). Імпульсна напруга датчика струму R11 через резистор R7 подається на базу транзистора VT1. Щоб виключити помилкове відкриття транзистора, викиди струму згладжує конденсатор С12. Перші після запуску кілька періодів миттєва напруга на базі транзистора VT1 залишається меншою за напругу відкривання Uбе відкр - 0,7 В (рис. 2, в). Як тільки миттєва напруга під час чергового періоду досягне порога 0,7, транзистор VT1 відкриється, що, в свою чергу, призведе до закривання комутованого транзистора VT4. Таким чином, струм в обмотці I, а значить, і навантаження не може перевищувати деякого значення, заздалегідь визначеного опором резистора R11. Цим забезпечується захист джерела живлення від перевантаження струмом. Фазування обмоток трансформатора Т1 встановлене таке, що під час відкритого стану транзистора VT4 діоди VD7 і VD9 закриті зворотним напругою. Коли комутуючий транзистор закриється, напруга всіх обмотках змінює знак і збільшується до тих пір, поки ці діоди не відкриються. Тоді енергія, накопичена під час імпульсу магнітному полі трансформатора Т1, направляється на зарядку конденсаторів вихідного фільтра С15-С17 і конденсатора С9. Зауважимо, що оскільки фазування обмоток II і III збігається, напруга на конденсаторі С9 в режимі стабілізації вихідної напруги також стабілізовано незалежно від значення вхідної напруги джерела живлення. Регулюючий елемент джерела живлення – мікросхема DA2 КР142ЕН19А. Коли напруга на виводі 1 мікросхеми досягне 2,5 В„ через неї і через випромінюючий діод оптрона починає протікати струм, що збільшується зі зростанням вихідної напруги. Фототранзистор оптрона відкривається, і струм, що протікає через резистори R5, R7 і R11, створює на них падіння напруги, що також збільшується зі зростанням вихідної напруги. Миттєва напруга на базі транзистора VT1, що дорівнює сумі падіння напруги на резисторі R7 і датчику струму R11, не може перевищувати 0,7 В. Тому при збільшенні струму фототранзистора оптрона збільшується постійна напруга на резисторі R7 і зменшується амплітуда імпульсної імпульсної у свою чергу, відбувається тільки через зменшення тривалості відкритого стану комутувального транзистора VT11. Якщо ж тривалість імпульсу зменшується, то скорочується і "порція" енергії, що перекачується кожен період трансформатором Т4 навантаження. Таким чином, якщо вихідна напруга джерела живлення менша за номінальне значення, наприклад, під час його запуску, тривалість імпульсу та енергія, що передається на вихід, максимальні. Коли вихідна напруга досягне номінального рівня, з'явиться сигнал зворотного зв'язку, внаслідок чого тривалість імпульсу зменшиться до значення, у якому вихідна напруга стабілізується. Якщо з якихось причин вихідна напруга збільшується, наприклад, при різкому зменшенні струму навантаження, сигнал зворотного зв'язку також збільшується, а тривалість імпульсу зменшується до нульової і вихідна напруга джерела живлення повертається до номінального значення. На мікросхемі DA1 виконано вузол запуску перетворювача. Його призначення – блокувати роботу вузла управління, якщо напруга живлення менше 7,3 В. Ця обставина пов'язана з тим, що комутатор – польовий транзистор IRFBE20 – не повністю відкривається при напрузі на затворі менше 7 Ст. Вузол запуску працює в такий спосіб. При включенні джерела живлення конденсатор С9 починає заряджатися через резистор R8. Поки напруга на конденсаторі становить одиниці вольт, на виході (висновок 3) мікросхеми DA1 утримується низький рівень роботи вузла управління заблокована. У цей момент мікросхема DA1 з висновку 1 споживає струм 0,2 мА і падіння напруги на резисторі R1 становить близько 3 В. Приблизно через 0,15...0,25 напруга на конденсаторі досягне 10 В, при якому напруга на виводі 1 мікросхеми DA1 дорівнює пороговому значенню (7,3). На її виході з'являється високий рівень, що дозволяє роботу генератора, що задає, і вузла управління. Починається запуск перетворювача. У цей час вузол керування живиться енергією, запасеною в конденсаторі С9. Напруга на виході перетворювача почне збільшуватися, а значить, воно збільшуватиметься і на обмотці II під час паузи. Коли воно стане більше напруги на конденсаторі С9, діод VD7 відкриється і конденсатор надалі кожен період заряджатиметься від допоміжної обмотки II. Тут слід звернути увагу на важливу особливість джерела живлення. Струм зарядки конденсатора через резистор R8, залежно від вхідної напруги джерела живлення, становить 1...1,5 мА, а споживання вузла управління під час роботи - 10...12 мА. Це означає, що під час запуску конденсатор С9 розряджається. Якщо його напруга зменшиться до порогового рівня мікросхеми DA1, вузол управління вимкнеться, а оскільки у вимкненому стані він споживає не більше 0,3 мА, напруга на С9 конденсаторі буде збільшуватися до повторного включення. Таке відбувається або при перевантаженні, або при великому ємнісному навантаженні, коли напруга на виході не встигає за пусковий час 20...30 мс збільшитись до номінального значення. І тут необхідно збільшити ємність конденсатора С9. Між іншим, зазначена особливість роботи вузла управління дозволяє джерелу живлення перебувати в режимі навантаження необмежено довго, оскільки він у цьому випадку працює в пульсувальному режимі, причому час роботи (запуск) у 8...10 разів менше часу неробочого стану. Комутуючі елементи навіть не нагріваються! Ще одна особливість джерела живлення - захист навантаження від перевищення напруги, яке відбувається, наприклад, при відмові будь-якого елемента в ланцюзі зворотного зв'язку. У робочому режимі напруга на конденсаторі С9 - приблизно 10 і стабілітрон VD1 закритий. У разі обриву в ланцюзі зворотного зв'язку вихідна напруга збільшується понад номінальне значення. Але разом з ним збільшується напруга на конденсаторі С9 і при значенні близько 13 стабілітрон VD1 відкривається. Процес триває 50...500 мс, протягом яких струм через стабілітрон плавно наростає, багаторазово перевищуючи його максимальне значення. При цьому кристал елемента нагрівається і розплавляється - стабілітрон практично перетворюється на перемичку з опором від одиниць до декількох десятків ом. Напруга на конденсаторі С9 зменшується до значень, недостатніх для включення вузла керування. Вихідна напруга, отримавши залежно від струму навантаження збільшення в 1,3...1,8 рази, зменшується до нуля. На елементах L2C19 виконаний додатковий фільтр, що зменшує амплітуду пульсацій вихідної напруги. Щоб зменшити проникнення високочастотних перешкод у мережу, на вході встановлений фільтр С1 - C3L1C4 - С7, який до того ж згладжує імпульсний струм, що споживається під час роботи з частотою 100 Гц. Терморезистор RK1 (ТР-10) має відносно високий опір у холодному стані, що обмежує пусковий струм перетворювача при включенні та захищає діоди випрямляча. Під час роботи терморезистор нагрівається, опір його зменшується у кілька разів і на ККД джерела живлення практично не впливає. При закриття транзистора VT4 на обмотці I трансформатора Т1 виникає імпульс напруги (на рис. 2,г він показаний пунктиром на перших трьох періодах напруги UcVT4), амплітуда якого визначається індуктивністю розсіювання. Щоб її зменшити, у перетворювачі встановлено ланцюг VD8R9C14. Вона усуває небезпеку пробою комутувального транзистора і знижує вимоги щодо максимальної напруги на його стоку, що підвищує надійність перетворювача в цілому. Джерело живлення виконане в основному на стандартних вітчизняних та імпортних елементах, за винятком моточних виробів. Дроселі L1 та L2 намотані на кільцях К10x6x4,5 з пермалою МП140. Магнітопроводи спочатку ізолюють одним шаром лакоткані. Кожну обмотку намотують дротом ПЕТВ 0,35 виток до витка в два шари на своїй половині кільця, причому між обмотками дроселя L1 повинен залишатися зазор не менше 1 мм. Обмотки дроселя L1 містять по 26 витків, а дроселя L2 - по сім витків, але у вісім провідників кожна. Намотані дроселі просочують клеєм БФ-2 і сушать за нормальної температури близько 60°С. Трансформатор - головна та найвідповідальніша деталь джерела живлення. Від якості його виготовлення залежить надійність та стійкість роботи перетворювача, його динамічні характеристики та робота в режимі холостого ходу та перевантаження. Трансформатор виконаний на кільці К17x10x6,5, 140 з пермалою МП2. Перед намотуванням магнітопровід ізолюють двома шарами лакоткані. Провід укладають щільно, але без натягу. Кожен шар обмотки промазують клеєм БФ-XNUMX, а потім обмотують лакотиканням. Першою намотують обмотку I. Вона містить 228 витків дроту ПЕТВ 0,2...0,25, намотаних виток до витка у два шари, між якими прокладено один шар лакоткані. Обмотку ізолюють двома шарами лакотканини. Наступною намотують обмотку ІІІ. Вона містить сім витків дроту ПЕТВ 0,5 шість провідників, розподілених рівномірно по периметру кільця. Поверх її укладають один шар лакотканини. І, нарешті, останньої намотують обмотку II, що містить 13 витків дроту ПЕТВ 0,15...0,2 у два провідники, яку рівномірно укладають по периметру кільця з деяким натягом для щільного прилягання до обмотки III. Після цього готовий трансформатор обмотують двома шарами лакоткані, зовні промазують клеєм БФ-2 і просушують при температурі 60°С. На місці транзистора VT4 можна застосувати інший з допустимою напругою на стоку не менше 800 В і максимальним струмом 3...5 А, наприклад, BUZ80A, КП786А, а на місці діода VD8 - будь-який швидкодіючий діод з допустимою зворотною напругою не менше 800 В і струмом 1...3 А, наприклад, FR106. Джерело живлення виконано на платі розмірами 95x50 мм та товщиною 1,5 мм. У кутах плати та в серединах довгих сторін розташовані шість отворів, через які плату пригвинчують до тепловідведення. З одного боку плати припаяні транзистор VT4 і діод VD9 фланцями назовні, з другого - встановлені інші деталі. Для зменшення розмірів плати всі елементи, крім конденсаторів С8, С9, мікросхеми DD1, резистора R9, трансформатора та оптрона, встановлені вертикально, щоб максимальна висота над платою не перевищувала 20 мм. Тепловідведення з'єднують із загальною точкою конденсаторів С1 та С2. У цьому випадку джерело живлення краще підключати до триконтактної розетки із заземленням. Зазначені заходи дозволяють значно зменшити перешкоди, що випромінюються перетворювачем. Тепловідведення перетворювача - П-подібна скоба довжиною 95, шириною 60 і висотою 30 мм, зігнута з листового алюмінію завтовшки не менше 2 мм. Перетворювач встановлюють "дно" цього "корита" металевими фланцями елементів VT4 і VD9 вниз і притягують гвинтами МОЗ через отвори в платі. Фланці попередньо ізолюють теплопровідними прокладками, наприклад фірм "Нома-кон", "Бергквіст", або в крайньому випадку слюдою товщиною 0,05 мм. Таким чином, конструктивно перетворювач виявляється як би в металевому кожусі, що захищає його від механічного впливу. Для підвищення надійності плати перетворювача бажано покрити 2 - 3 шарами лаку для виключення ймовірності пробою при підвищеній вологості навколишнього середовища. Якщо всі елементи джерела живлення справні, правильно виготовлені та з'єднані відповідно до схеми, у налагодженні він не складний. Паралельно резистори R10 підключають осцилограф. До конденсатора С9 відповідної полярності підключають лабораторне джерело живлення, наприклад, Б5-45, з встановленим максимальним струмом не більше 15...17 мА і починають повільно збільшувати напругу, починаючи з нуля. При напрузі 9,5...10,5 на виході мікросхеми DA1 встановлюється напруга логічної одиниці, задаючий генератор включається і на екрані осцилографа повинні з'явитися прямокутні імпульси з частотою приблизно 100 кГц і шпаруватістю близько 2 (рис. 2,а). Далі напруга підвищувати не слід, оскільки при значенні близько 13 може відкритися стабілітрон VD1. Струм, що споживається вузлом управління, не повинен перевищувати встановлений максимум. Якщо тепер зменшувати напругу живлення, при 7,2...7,6 генерація зникне. Це означає, що вузол керування перетворювача працює правильно. Далі до виходу перетворювача підключають навантаження опором 4...5 Ом та потужністю 10...15 Вт, а на вхід подають напругу від другого лабораторного джерела живлення Б5-49 і при працюючому вузлі управління починають збільшувати вхідну напругу. Спочатку встановлюють його на рівні 7...10 і осцилографом перевіряють правильність підключення обмоток трансформатора Т1. Крім того, контролюють форму напруги на стоку транзистора VT4 (рис. 2,г), а вольтметр перевіряють напругу на виході перетворювача. При вхідній напрузі 150...170 напруга на виході досягає 5 і стабілізується. Після цього джерело живлення вузла управління відключають та продовжують працювати на одному вхідному. Подальше підвищення вхідної напруги повинно призвести до зменшення ширини імпульсу керуючого (рис. 2,а), який також слід контролювати на резисторі R10. Далі при вхідній напрузі 200 збільшують струм навантаження (але не більше 7 А) і фіксують його значення, при якому вихідна напруга перетворювача починає зменшуватися. Якщо при струмі до 7 А цього не вдається, збільшують опір резистора R11. В результаті регулювання його номінал повинен бути встановлений таким, щоб при струмі навантаження 6,5...7 А і мінімально допустимому вхідному напрузі вихідна напруга перетворювача починає зменшуватися. На цьому налаштування джерела живлення закінчується. При поганій якості намотування трансформатора Т1 збільшуються викиди напруги на транзисторі VT4, що може стати причиною нестійкої роботи джерела живлення і навіть пробою транзистора, що комутує. Якщо необхідне джерело з іншою вихідною напругою, необхідно зробити наступне: змінити опір резисторів R13, R14, враховуючи, що гранична напруга мікросхеми DA2 дорівнює 2,5; змінити прямо пропорційно число витків і обернено пропорційно переріз провідників обмотки III; підібрати діод VD9 та конденсатори С15 - С17, С19 на відповідну напругу; встановити резистор R16 із опором (в омах), розрахованим за формулою R16=100(Uвих - 4). Увага! Під час налагодження та роботи з перетворювачем пам'ятайте, що його елементи знаходяться під високою напругою, небезпечною для життя. Будьте уважні та обережні! Автор: А.Миронов, м.Люберці Московської обл.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Людський піт – джерело енергії ▪ MSP430FR5969 - продуктивний мікроконтролер з пам'яттю FRAM ▪ Мозок здатний блокувати збереження деяких спогадів ▪ Графен стане ще податливішим і гнучкішим
▪ розділ сайту Інструкції з експлуатації. Добірка статей ▪ стаття Відбійний молоток. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття Як довго триває найдовший рік? Детальна відповідь ▪ стаття Манник великий. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Найпростіший пристрій для пошуку радіожучків. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Повітряний клей. 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