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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Potente convertitore di tensione per amplificatore per auto. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Attualmente il mercato delle apparecchiature automobilistiche offre una vasta gamma di radio in diverse categorie di prezzo. Le autoradio moderne hanno solitamente 4 uscite Line (alcune hanno anche un'uscita subwoofer separata). Sono progettati per essere utilizzati come testata con amplificatori di potenza esterni. Molti radioamatori realizzano i propri amplificatori di potenza. La parte più difficile in un amplificatore per auto è il convertitore di tensione (VC). In questo articolo esamineremo il principio della costruzione di PN stabilizzati basati sul già "popolare" microcircuito TL494 (il nostro analogo di KR1114EU4). Nodo di controllo Qui daremo uno sguardo molto dettagliato al funzionamento del TL494 in modalità di stabilizzazione. Il generatore di tensione a dente di sega G1 funge da master. La sua frequenza dipende dagli elementi esterni di C3R8 ed è determinata dalla formula: F=1/(C3R8), dove F è la frequenza in Hz; C3- in Farad; R8- nell'Omaha. Quando si opera in modalità push-pull (il nostro PN funzionerà in questa modalità), la frequenza dell'auto-oscillatore del microcircuito dovrebbe essere due volte più alta della frequenza all'uscita del PN. Per i valori nominali del circuito di temporizzazione indicati nello schema, la frequenza del generatore è F=1/(0,000000001*15000)=66,6 kHz. La frequenza degli impulsi in uscita è, grosso modo, 33 kHz. La tensione generata viene fornita a 2 comparatori (A3 e A4), i cui impulsi di uscita vengono sommati dall'elemento OR D1. Successivamente, gli impulsi attraverso gli elementi OR - NOT D5 e D6 vengono forniti ai transistor di uscita del microcircuito (VT1 e VT2). Gli impulsi dall'uscita dell'elemento D1 arrivano anche all'ingresso di conteggio del trigger D2 e ciascuno di essi modifica lo stato del trigger. Pertanto, se un "13" logico viene applicato al pin 1 del microcircuito (come nel nostro caso - + viene applicato al pin 13 dal pin 14), quindi gli impulsi alle uscite degli elementi D5 e D6 si alternano, il che è necessario per controllare un inverter push-pull. Se il microcircuito viene utilizzato in un Pn a ciclo singolo, il pin 13 è collegato a un filo comune, di conseguenza, il trigger D2 non è più coinvolto nell'operazione e gli impulsi compaiono simultaneamente su tutte le uscite. L'elemento A1 è un amplificatore del segnale di errore nel circuito di stabilizzazione della tensione di uscita PN. Questa tensione viene applicata al pin 1 del nodo A1. Sulla seconda uscita - la tensione esemplare ottenuta dallo stabilizzatore A5 integrato nel microcircuito utilizzando un divisore resistivo R2R3. La tensione all'uscita A1, proporzionale alla differenza tra l'ingresso, determina la soglia per il funzionamento del comparatore A4 e, di conseguenza, il duty cycle degli impulsi alla sua uscita. La catena R4C1 è necessaria per la stabilità dello stabilizzatore. L'accoppiatore ottico a transistor U1 fornisce l'isolamento galvanico nel circuito di feedback della tensione negativa. Si riferisce al circuito di stabilizzazione della tensione di uscita. Inoltre, lo stabilizzatore del tipo parallelo DD1 (TL431 o il nostro analogo KR142EN19A) è responsabile della stabilizzazione. La caduta di tensione sul resistore R13 è di circa 2,5 volt. La resistenza di questo resistore viene calcolata impostando la corrente attraverso il divisore resistivo R12R13. La resistenza del resistore R12 è calcolata dalla formula: R12 \u2,5d (Uout-12) / I "dove Uout è la tensione di uscita del PN; I" è la corrente attraverso il divisore resistivo R13RXNUMX. Il carico DD1 è un resistore ballast R11 collegato in parallelo e un diodo radiante (pin 1,2 dell'accoppiatore ottico U1) con un resistore limitatore di corrente R10. La resistenza di zavorra crea il carico minimo necessario per il normale funzionamento del microcircuito. IMPORTANTE. Va tenuto presente che la tensione di esercizio del TL431 non deve superare i 36 volt (vedere la scheda tecnica del TL431). Se si prevede di produrre un PN con Uout.> 35 volt, il circuito di stabilizzazione dovrà essere leggermente modificato, come verrà discusso di seguito. Supponiamo che l'alimentazione sia progettata per una tensione di uscita di +-35 Volt. Quando questa tensione viene raggiunta (al pin 1 di DD1 la tensione raggiunge la soglia di 2,5 Volt), lo stabilizzatore DD1 si “aprirà” e si accenderà il LED dell'accoppiatore ottico U1, che porterà all'apertura della sua giunzione a transistor. Il livello "1" apparirà sul pin 494 del chip TL1. L'erogazione degli impulsi in uscita si interromperà, la tensione in uscita inizierà a diminuire finché la tensione sul pin 1 del TL431 non scenderà al di sotto della soglia di 2,5 Volt. Non appena ciò accade, DD1 si “chiude”, il LED del fotoaccoppiatore U1 si spegne, il pin 1 di TL494 appare basso e il nodo A1 consente impulsi in uscita. La tensione di uscita raggiungerà nuovamente +35 Volt. DD1 si “aprirà” di nuovo, il LED del fotoaccoppiatore U1 si accenderà e così via. Questo è chiamato "fattore di lavoro" - quando la frequenza degli impulsi è costante e la regolazione viene eseguita mediante pause tra gli impulsi. Il secondo amplificatore del segnale di errore (A2) in questo caso viene utilizzato come ingresso di protezione di emergenza. Potrebbe trattarsi di un'unità per il monitoraggio della temperatura massima del dissipatore di calore dei transistor di uscita, un'unità di protezione UMZCH contro il sovraccarico di corrente e così via. Come in A1, attraverso il partitore resistivo R6R7, la tensione di riferimento viene fornita al pin 15. Al pin 16 ci sarà un livello “0”, poiché è collegato al filo comune tramite il resistore R9. Se si applica il livello "16" al pin 1, il nodo A2 proibirà immediatamente la fornitura di impulsi di uscita. Il PN si “bloccherà” e si avvierà solo quando il livello “16” apparirà nuovamente sul pin 0. La funzione del comparatore A3 è garantire la presenza di una pausa tra gli impulsi all'uscita dell'elemento D1, anche se la tensione di uscita dell'amplificatore A1 è al di fuori dei limiti consentiti. La soglia di risposta minima A3 (quando si collega il pin 4 al filo comune) è impostata dalla sorgente di tensione interna GI1. All'aumentare della tensione sul pin 4, aumenta la durata minima della pausa, pertanto diminuisce la tensione di uscita massima della PN. Questa proprietà viene utilizzata per l'avvio graduale PN. Il fatto è che nel momento iniziale di funzionamento del PN, i condensatori dei filtri del suo raddrizzatore sono completamente scaricati, il che equivale a chiudere le uscite su un filo comune. L'avvio immediato della PN a piena potenza comporterà un enorme sovraccarico dei transistor della potente cascata e il loro possibile guasto. Il circuito C2R5 fornisce un avvio regolare e senza sovraccarico del PN. Al primo momento dopo l'accensione, C2 si scarica. E la tensione sul pin 4 di TL494 è vicina a +5 Volt ricevuti dallo stabilizzatore A5. Ciò garantisce una pausa della massima durata possibile, fino alla completa assenza di impulsi all'uscita del microcircuito. Quando il condensatore C2 viene caricato attraverso il resistore R5, la tensione sul pin 4 diminuisce e con essa la durata della pausa. Allo stesso tempo, la tensione di uscita del PN aumenta. Questo continua fino a quando non si avvicina a quello esemplare ed entra in vigore il feedback stabilizzante, il cui principio è stato descritto sopra. L'ulteriore carica del condensatore C2 non influisce sui processi in Stump. Come già detto qui, la tensione operativa del TL431 non deve superare i 36 volt. Ma cosa succede se hai bisogno di ricevere, ad esempio, 50 Volt dalla PN? È facile da fare. È sufficiente inserire un diodo zener da 15...20 Volt nell'intercapedine del filo positivo controllato (mostrato in rosso). Di conseguenza, "interromperà" la tensione in eccesso (se si tratta di un diodo zener da 15 volt, interromperà 15 volt, se si tratta di un diodo da venti volt, rimuoverà rispettivamente 20 volt) e il TL431 funzionerà nella modalità di tensione consentita.
Sulla base di quanto sopra è stato costruito un PN, il cui schema è mostrato nella figura seguente.
Uno stadio intermedio è assemblato su VT1-VT4R18-R21. Il compito di questo nodo è amplificare gli impulsi prima che vengano alimentati ai potenti transistor ad effetto di campo VT5-VT8. La centralina REM è realizzata su VT11VT12R28R33-R36VD2C24. Quando un segnale di controllo dalla radio +12 Volt viene applicato a "REM IN", si apre il transistor VT12, che a sua volta apre VT11. La tensione appare sul diodo VD2, che alimenterà il microcircuito TL494. Lunedì inizia. Se spegni la radio, questi transistor si chiuderanno e il convertitore di tensione si “bloccherà”. Sugli elementi VT9VT10R29-R32R39VD5C22C23 è realizzata un'unità di protezione di emergenza. Quando viene applicato un impulso negativo all'ingresso "PROTECT IN", la PN si spegne. Può essere avviato solo spegnendo e riaccendendo REM. Se non si prevede di utilizzare questo nodo, gli elementi ad esso correlati dovranno essere esclusi dal circuito e il pin 16 del chip TL494 dovrà essere collegato al filo comune. Nel nostro caso la PN è bipolare. La stabilizzazione al suo interno viene eseguita in base alla tensione di uscita positiva. Per evitare differenze nelle tensioni di uscita, utilizzare il cosiddetto "DGS" - un'induttanza di stabilizzazione di gruppo (L3). Entrambi i suoi avvolgimenti sono avvolti simultaneamente su un circuito magnetico comune. Il risultato è un trasformatore d'induttanza. La connessione dei suoi avvolgimenti ha una certa regola: devono essere collegati schiena contro schiena. Nel diagramma, gli inizi di questi avvolgimenti sono mostrati come punti. Come risultato di questa induttanza, le tensioni di uscita di entrambi i bracci sono equalizzate. Un ruolo importante in Stump è svolto dagli snubbers, una catena RC, che serve a bypassare le oscillazioni parassite RF / microonde. Il loro utilizzo influisce favorevolmente sul funzionamento complessivo del convertitore, ovvero: la forma del segnale in uscita ha minori emissioni RF parassite che penetrano nell'alimentatore nell'UMZCH e possono provocarne l'eccitazione; i tasti di uscita funzionano più facilmente (si scaldano meno), questo vale anche per il trasformatore. I vantaggi che ne derivano sono evidenti, quindi non dovrebbero essere trascurati. Sul diagramma, questo è C12R26; C13R27; C25R37. Istituzione Prima dell'accensione è necessario verificare la qualità dell'impianto. Per stabilire una PN è necessario un alimentatore a trasformatore con una capacità di circa 20 Ampere e con un limite di regolazione della tensione di uscita di 10 ... 16 Volt. Non è consigliabile alimentare la PN da un alimentatore di computer. Prima dell'accensione, è necessario impostare la tensione di uscita dell'alimentatore su 12 volt. Parallelamente all'uscita della PN, collegare resistenze da 2 W 3,3 kOhm sia alla spalla positiva che a quella negativa. Dissaldare la resistenza PN R3. Applicare l'alimentazione dalla PSU alla PN (12 Volt). Lun non dovrebbe iniziare. Successivamente, dovresti applicare un plus all'ingresso REM (metti un ponticello temporaneo sui terminali + e REM). Se le parti sono in buone condizioni e l'installazione è stata eseguita correttamente, il PN dovrebbe iniziare. Successivamente, è necessario misurare il consumo di corrente (amperometro nella fessura del filo positivo). La corrente deve essere compresa tra 300 ... 400 mA. Se è molto diverso verso l'alto, significa che il circuito non funziona correttamente. Ci sono molte ragioni, una delle principali è che il trasformatore non è avvolto correttamente. Se tutto rientra nei limiti accettabili, è necessario misurare la tensione di uscita sia in positivo che in negativo. Dovrebbero essere quasi uguali. Il risultato viene memorizzato o annotato. Successivamente, al posto di R3, è necessario saldare una catena in serie di un resistore costante di 27 kOhm e un trimmer (può essere variabile) di 10 kOhm, senza dimenticare di spegnere prima l'alimentazione dal PN. Ricominciamo PN. Dopo l'avvio, aumentiamo la tensione sull'alimentatore a 14,4 volt. Misuriamo la tensione di uscita del PN allo stesso modo dell'accensione iniziale. Ruotando l'asse del resistore di sintonia, è necessario impostare la tensione di uscita, che era quando l'alimentazione era di 12 volt. Dopo aver spento l'alimentatore, dissaldare il circuito del resistore in serie e misurare la resistenza totale. Al posto di R3, saldare un resistore costante dello stesso valore. Facciamo un controllo di controllo. La seconda opzione per la stabilizzazione degli edifici La figura seguente mostra un'altra opzione per la stabilizzazione dell'edificio. In questo circuito, non viene utilizzato il suo stabilizzatore interno come tensione di riferimento per il pin 1 del TL494, ma uno esterno, realizzato sullo stabilizzatore di tipo parallelo TL431. Il chip DD1 stabilizza la tensione di 8 volt per alimentare il divisore, costituito da un fototransistor fotoaccoppiatore U1.1 e un resistore R7. La tensione dal punto centrale del divisore viene fornita all'ingresso non invertente del primo amplificatore del segnale di errore del controller TL494 SHI. La tensione di uscita del PN dipende anche dal resistore R7: minore è la resistenza, minore è la tensione di uscita.L'impostazione PN secondo questo schema non differisce da quella della Figura n. 1. L'unica differenza è che inizialmente è necessario impostare 8 volt sul pin 3 di DD1 utilizzando la selezione del resistore R1.
Il circuito del convertitore di tensione nella figura seguente si distingue per un'implementazione semplificata del nodo REM. Tale soluzione circuitale è meno affidabile rispetto alle versioni precedenti.
Dettagli Come strozzatore L1, puoi usare strozzatori DM sovietici. L2- fatto da sé. Può essere avvolto su un'asta di ferrite con un diametro di 12 ... 15 mm. La ferrite può essere staccata dal trasformatore di linea TVS macinandola su carbonio fino al diametro richiesto. È lungo, ma efficace. È avvolto con filo PEV-2 con un diametro di 2 mm e contiene 12 spire. Come DGS, puoi utilizzare l'anello giallo da un alimentatore per computer.
Il filo può essere preso PEV-2 con un diametro di 1 mm. È necessario avvolgere due fili contemporaneamente, posizionandoli uniformemente attorno all'intero giro dell'anello per girare. Collegare secondo lo schema (gli inizi sono indicati da punti). Trasformatore. Questa è la parte più importante dell'ANP, dalla sua produzione dipende il successo dell'intera impresa. Si consiglia di utilizzare come ferrite 2500NMS1 e 2500NMS2. Hanno una dipendenza negativa dalla temperatura e sono progettati per l'uso in forti campi magnetici. In casi estremi è possibile utilizzare gli anelli M2000NM-1. Il risultato non sarà molto peggiore. Devi prendere vecchi anelli, cioè quelli realizzati prima degli anni '90. E anche in questo caso, un lotto può essere molto diverso da un altro. Pertanto, una PN il cui trasformatore è avvolto su un anello può mostrare risultati eccellenti, e una PN il cui trasformatore è avvolto con lo stesso filo, su un anello delle stesse dimensioni e marcature, ma di un lotto diverso, può mostrare risultati disgustosi. Ecco come ci si arriva. A questo scopo c’è un articolo su Internet chiamato “Bald’s Calculator”. Utilizzandolo è possibile selezionare gli squilli, la frequenza del generatore principale e il numero di spire del primario. Se viene utilizzato un anello di ferrite 2000NM-1 40/25/11, l'avvolgimento primario deve contenere 2 * 6 giri. Se l'anello è 45/28/12, quindi, rispettivamente, 2 * 4 giri. Il numero di giri dipende dalla frequenza dell'oscillatore principale. Ora ci sono molti programmi che, in base ai dati inseriti, calcoleranno istantaneamente tutti i parametri necessari. Io uso anelli 45/28/12. Come filo primario utilizzo il filo PEV-2 con un diametro di 1 mm. L'avvolgimento contiene 2*5 spire, ogni semiavvolgimento è composto da 8 fili, cioè viene avvolto un “bus” di 16 fili, di cui parleremo di seguito (in precedenza avevo avvolto 2*4 spire, ma con alcune ferriti era necessario aumentare la frequenza - a proposito, questo può essere fatto riducendo il resistore R14). Ma prima diamo un'occhiata all'anello. Inizialmente, l'anello di ferrite ha spigoli vivi. Devono essere rettificati (arrotondati) con una smeriglio o una lima di grandi dimensioni, poiché è più conveniente per qualcuno. Quindi, avvolgi l'anello con del nastro di carta bianca molare in due strati. Per fare questo, svolgiamo un pezzo di nastro adesivo lungo 40 centimetri, lo incolliamo su una superficie piana e tagliamo strisce larghe 10 ... 15 mm con una lama lungo il righello. Con queste strisce lo isoleremo. Idealmente, ovviamente, è meglio non avvolgere l'anello con nulla, ma appoggiare gli avvolgimenti direttamente sulla ferrite. Ciò influenzerà favorevolmente il regime di temperatura del trasformatore. Ma come si suol dire, Dio salva la cassaforte, quindi lo isoliamo. Sul "grezzo" risultante avvolgiamo l'avvolgimento primario. Alcuni radioamatori avvolgono prima il secondario e solo successivamente il primario. Non l'ho provato e non posso dire nulla di positivo o negativo al riguardo. Per fare ciò, avvolgiamo un filo regolare attorno all'anello, posizionando uniformemente il numero calcolato di giri in tutto il nucleo. Fissiamo le estremità con colla o piccoli pezzi di nastro adesivo. Ora prendiamo un pezzo del nostro filo smaltato e lo avvolgiamo lungo questo filo. Quindi, prendi il secondo pezzo e avvolgilo uniformemente accanto al primo filo. Lo facciamo con tutti i fili dell'avvolgimento primario. Il risultato dovrebbe essere un treno uniforme. Dopo l'avvolgimento, chiamiamo tutti questi fili e li dividiamo in 2 parti: una di queste sarà a metà avvolgimento e l'altra sarà la seconda. Colleghiamo l'inizio dell'uno alla fine dell'altro. Questo sarà il terminale centrale del trasformatore. Ora avvolgiamo il secondario. Succede che l'avvolgimento secondario, a causa del numero relativamente elevato di spire, non può adattarsi a uno strato. Ad esempio, dobbiamo avvolgere 21 giri. Quindi procediamo come segue: nel primo strato posizioneremo 11 spire, e nel secondo - 10. Non avvolgeremo più un filo, come avveniva con il primario, ma subito un “autobus”. Dovresti provare a posare i fili in modo che aderiscano saldamente e non ci siano anelli o "agnelli" di alcun tipo. Dopo l'avvolgimento, chiamiamo anche semi-avvolgimenti e colleghiamo l'inizio dell'uno alla fine dell'altro. Infine, immergiamo il trasformatore finito nella vernice, lo asciugiamo, lo immergiamo, lo asciugiamo e così via più volte. Come detto sopra, molto dipende dalla qualità del trasformatore. Quasi tutte le persone che realizzano un amplificatore per auto con PN calcolano le schede per dimensioni rigorosamente definite. Per facilitargli le cose, presento i circuiti stampati degli oscillatori master nel formato Sprint Layout-4. Ecco alcune immagini di PN realizzate secondo questi schemi:
Autore: qwert390; Pubblicazione: cxem.net
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