Технические характеристики - Импульсный Блок Питания
Стремление уменьшить 
Мощность, рассеиваемую этим резистором, в большинстве случаев приводит к повышению нагрева переключательных транзисторов и снижению КПД. Невысокий КПД вынуждает разработчиков обращать внимание на иные схемотехнические решения преобразователей, например, на автогенераторы Ройера. Они имеют трансформатор с насыщающимся магнитопроводом, а маломощный переключательный трансформатор и токоограничительный резистор в них отсутствуют. Однако через переключательные транзисторы в моменты коммутации протекает Ток, амплитуда импульса которого может превышать в 3...20 раз среднее значение потребляемого тока. Это обстоятельство не только диктует условие выбора транзисторов с большим запасом по току, но и проявляется в повышенном их нагреве. КПД такого импульсного блока питания составляет примерно 50 % при выходной мощности до 30 Вт. КПД можно повысить, включив в эмиттерные цепи переключательных транзисторов низкоомные резисторы. Именно так и сделано в импульсном источнике питания, схема которого показана на рис. 1.
Рисунок 1. Принципиальная схема - Импульсный Блок Питания
На первый взгляд может показаться, что это приведет только к повышенному выделению тепла на этих резисторах. Но благодаря этим резисторам возникает местная отрицательная обратная связь (ООС) по току, ограничивающая ток коллектора транзистора при его резком увеличении. В результате этого амплитуда коллекторного тока в моменты коммутации транзисторов в несколько раз уменьшается, увеличивая КПД импульсного источника питания. В предлагаемом ИИП нагрев переключательных транзисторов и трансформатора по сравнению с вариантом, в котором эти резисторы отсутствуют, уменьшился примерно в три раза, соответственно повысились его надежность и КПД.
Сетевое Напряжение поступает на импульсный блок питания через плавкую вставку FU1, которая совместно с варистором RU1 защищает элементы ИИП от повышенного сетевого напряжения. Термистор RK1 ограничивает импульс тока при зарядке конденсаторов С2-С4 в момент включения импульсного источника питания. Сетевое напряжение через помехоподавляющий фильтр L1C1 поступает на диодный мост VD1, где выпрямляется и затем сглаживается конденсатором С2. Элементы С5, R3, VS1 образуют цепь, которая облегчает запуск преобразователя при его включении. Демпфирующие диоды VD2, VD3 ограничивают до безопасного значения амплитуду импульсов напряжения на коллекторах переключательных транзисторов VT1, VT2.
Тепловыделение в этих транзисторах оказалось небольшим, поэтому они использованы без теплоотводов. В самом тяжелом режиме транзисторы нагреваются до 50°С. Резисторы R2, R4 образуют цепь ООС по току, а цепи R5C6 и R6C7 предназначены для форсированного переключения транзисторов. Выходное переменное напряжение выпрямляет диодный мост VD4-VD7, L2C8C9 - сглаживающий фильтр, причем дроссель обеспечивает индуктивную реакцию фильтра, что необходимо для надежного запуска преобразователя. Установка на выходе выпрямителя конденсаторов емкостью от 68 нф и более приведет к невозможности запуска. Светодиод HL1 индицирует наличие выходного напряжения. Все детали ИИП смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2.
Рисунок 2. Печатная плата - Импульсный Блок Питания
Для улучшения охлаждения транзисторов в плате под ними сделаны вентиляционные отверстия. Дроссель L1 и трансформатор Т1 крепят винтами. После того как эти винты будут вставлены в отверстия платы, на них со стороны деталей следует надеть отрезки полихлорвиниловой трубки. Затем устанавливают дроссель, трансформатор и прижимают их к плате с помощью пластмассовых шайб. Транзисторы крепят винтами на металлических стойках, а затем припаивают к плате.
Предохранитель FU1 представляет собой два луженых штифта, запрессованных в плату, между которыми припаяна медная проволока диаметром 0,03 мм. Снаружи его закрывают отрезком полихлорвиниловой трубки для защиты от механических повреждений, а в случае срабатывания для защиты компонентов ИИП от брызг расплавленного металла. Для плавкой вставки FU2 на плате монтируют металлопластиковый держатель. Внешний вид собранного и включенного в сеть ИИП показан на рис. 3.
Рисунок 3. Внешний вид - Импульсный Блок Питания
В устройстве использованы резисторы МЛТ, С2-22, С2-23. Оксидные конденсаторы - К50-53 или импортные конденсаторы С1, С3-С7, С9 - К73-17, емкость конденсатора С1 может быть в пределах 0,02...0,1 мкФ, конденсаторы С3, С4 должны иметь одинаковую емкость в пределах от 0,22 до 1 мкФ, емкость конденсатора С5 должна быть не менее 0,068 мкФ и не более 1 мкФ.
Конденсаторы С6 и С7 (их емкость может быть от 0,047 до 0,15 мкФ) можно исключить, но КПД ИИП при этом уменьшится примерно на 2...3 %.
Динистор КН102Д заменим на DB3, DB4 или на любой из серии КН102, диоды 1,5КЕ350СА заменимы на 1,5КЕ300СА, 1,5КЕ400СА, 1,5КЕ440СА, диоды 2Д2999Б – на КД2999А, КД213А-КД213В, КД2997А, КД2997Б. Светодиод YL-BB3N7M можно заменить на любой малогабаритный любого цвета свечения с рабочим током до 20 мА.
После проведении экспериментов автор выяснил, что транзисторы КТ812А заменимы на КТ840А. При применении транзисторов 2Т704А, КТ704Б, КТ809А нагрев увеличивался, но был в допустимых пределах, однако они имеют другой корпус, что потребует изменения топологии печатной платы. Термистор SCK-103NTC можно заменить на MZ92-P220RM, MZ92-R220RM, MZ92-P330RM, MZ92-R330RM, варистор VCR391 - JVR-10N361K, JVR-14N361K, JVR-20N361K, JVR-10N391 К, JVR- 14N391 К, JVR-20N391K, JVR-10N431K, JVR-14N431K.JVR-20N431K.
Дроссель L1 намотан на магнитопроводе М2000НМ типоразмера К10x6x5 и содержит 10 витков сложенного вдвое провода МГТФ 0,12 или ПЭЛШО 0,3. Дроссель L2 намотан на магнитопроводе М2000НМ типоразмера К16x10x5, обмотка содержит 24 витка провода ПЭТВ или ПЭВ-2 диаметром 0,85 мм. Для трансформатора Т1 применен магнитопровод М2000НМ-А К32х18х7 из феррита (измеренная автором магнитная проницаемость была 1885, а индукция глубокого насыщения - 0,38 Тл). Допустимо применить магнитопроводы М2000НМ1, М2000НМ1-17, М2000НМ-39 типоразмера К32x20x6. Для намотки можно применить провод ПЭТВ, ПЭВ-2 или ПЭЛШО, обмотки I и III содержат по 8 витков провода диаметром 0,3 мм, обмотка II - 351 виток провода диаметром 0,45 мм, обмотка IV - 33 витка провода диаметром 0,85 мм.
Предварительно кромки магнитопровода стачивают и наматывают два слоя лакоткани или один слой матерчатой изоляционной ленты. Провода всех обмоток укладывают плотно к магнитопроводу. Обмотки I и III наматывают первыми одновременно в два провода с промежутком 3...5 мм между проводами для исключения пробоя. Затем обмотки пропитывают шеллаком и наматывают два слоя лакоткани. Далее - один слой обмотки II, укладывая провод "виток к витку". Между началом и концом этого слоя должно быть расстояние 6...7 мм, провод закрепляют и пропитывают обмотку шеллаком. Следом прокладывают слой лакоткани и точно так же наматывают второй и третий слои обмотки II, после чего прокладывают два слоя лакоткани или изоляционной ленты. Последней наматывают обмотку IV, пропитывают ее шеллаком. Затем - два-три слоя изоляционной ленты для защиты обмоток от механических повреждений.
При налаживании следует помнить, что элементы ИИП находятся под опасным для жизни напряжением сети, поэтому все замены элементов при отключенном от сети устройстве!
Перед первым включением источника в сеть следует проверить монтаж и убедиться, что собранное изделие соответствует схеме. После этого вынимают плавкую вставку FU2 из держателя и включают импульсный блок питания в сеть. Если после включения автогенерация не возникает, то увеличивают емкость конденсатора С5 до 1 мкФ или устанавливают резистор R3 сопротивлением 120 Ом. Если ток холостого хода ИИП будет более 40 мА (измеряют между сетевым фильтром и диодной сборкой VD1), то это значит, что индукция насыщения магнитопровода намного меньше 0,38 Тл. В этом случае необходимо пропорционально увеличить число витков во всех обмотках трансформатора Т1. Увеличивать число витков следует минимум на 10...15 %, а при необходимости и более. При нормальной работе ИИП трансформатор Т1 должен издавать тихий свист.
Примечание журнала Радио
Автогенераторные преобразователи постоянного напряжения в переменное по схеме Ройера (с насыщающемся трансформатором), широко известны. Их преимущество - отсутствие "сквозного" тока через транзисторы, а недостаток - потери энергии на насыщение магнитопровода, пропорциональные при прочих равных условиях массе магнитного материала. В свое время было предложено снизить потери, разделив выходные цепи преобразователя и цепи управления транзисторов. Мощный выходной трансформатор работает в линейном режиме с малыми потерями, а управляющий (его еще называют "коммутирующим") насыщающийся трансформатор невелик по размерам и массе, а потери в нем незначительны. Такое решение получило широкое распространение. Отмечаемые автором статьи потери в гасящем резисторе могут быть значительными лишь в неправильно сконструированном и изготовленном устройстве.
Рассматриваемый автором статьи метод снижения потерь в преобразователе (ограничение тока транзисторов, а с ним и стпепени насыщения магнитопровода трансформатора) тоже имеет право на жизнь, но его эффективность требует экспериментальной проверки. Надеемся, ее подтвердят читатели, повторившие это устройство.
Автор: Е. Москатов, г. Таганрог Ростовской обл. | ж. Радио №11, 2008 г.
30.12.2024 Понедельник
Главная
Каталог схем
Регистрация
Вход
Привет, Гость
Меню сайта
10 популярных схем
Статистика
