Alimentatore switching con convertitore a mezzo ponte. Schema, descrizione

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Questo circuito di un alimentatore switching con un convertitore a mezzo ponte con una tensione di uscita regolabile senza stabilizzazione viene utilizzato per alimentare una stazione di saldatura. La costruzione e la regolazione di questo alimentatore non causano difficoltà, che è il suo principale vantaggio. L'unità di controllo è realizzata sul chip KR1156EU2, che è ad alta frequenza. Controller PWM ottimizzato per la creazione di alimentatori switching push-pull ad alta frequenza.

Lo schema del dispositivo è mostrato in fig. 5.23. La tensione di rete viene fornita al filtro C1, L1, C2, rettificata dal ponte a diodi VD1 e carica i condensatori attraverso il resistore limitatore di corrente R6. SP e C12, che formano una spalla del ponte. L'altra spalla è formata dai transistor VT1, VT2 L'avvolgimento primario del trasformatore T2 è collegato alla diagonale del ponte. I transistor ad effetto di campo VT1, VT2 vengono alternativamente aperti da impulsi dall'uscita del microcircuito DA1 e VT2 è controllato direttamente dal microcircuito e VT1 tramite il trasformatore T1, che serve per l'isolamento galvanico. I resistori R8 e R9 sono inclusi nel circuito di gate, che, insieme alle capacità di gate, formano. Filtri passa-basso che riducono il rumore di commutazione.

Patata fritta. Il controller PWM KR1156EU2 ha due stadi di uscita (pin 11, 14), progettati per una corrente di uscita significativa (sia in entrata che in uscita): costante - 0,5 A, impulso - fino a 2 A. Il microcircuito è controllato da un generatore interno, il la cui frequenza viene impostata collegando una resistenza al morsetto 5 e un condensatore al morsetto 6 (R5, C7 in Fig. 5.23). La frequenza del trasduttore in questo caso è scelta per essere 50 kHz.

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Per la modulazione dell'ampiezza dell'impulso dei segnali di uscita, viene utilizzato un dispositivo costituito da flip-flop e un amplificatore del segnale di errore. Con l'ausilio di un amplificatore del segnale di errore, è possibile stabilizzare la tensione di uscita confrontando parte della tensione di uscita con la tensione di riferimento collegando opportunamente la retroazione negativa all'ingresso dell'amplificatore. Tuttavia, in questo progetto, questa possibilità non viene utilizzata, quindi i collegamenti vengono effettuati come segue. L'ingresso non invertente del microcircuito (pin 2) è alimentato con una tensione di +5,1 V dalla sorgente di tensione di riferimento (pin 16). Una tensione a dente di sega viene applicata al pin 7 dal pin 6. L'ingresso invertente dell'amplificatore (pin 1) è collegato a un filo comune attraverso il resistore R4.

Con questa inclusione, l'amplificatore del segnale di errore è impostato sulla durata massima degli impulsi di uscita. Per controllare la durata degli impulsi, è stata utilizzata un'altra funzione del controller: un nodo "soft start" con pin 8. Se a questo pin viene applicata una tensione che varia da circa 2,25 a 4,5 V, la durata degli impulsi di uscita verrà regolata entro 0 ... 100% dal massimo. La durata massima degli impulsi è, rispettivamente, l'80% della durata del semiperiodo.

La corrente al pin 8 è molto piccola (dell'ordine di 10 µA); collegando un condensatore a questa uscita (è possibile effettuare il cosiddetto "soft start", quando il funzionamento del convertitore inizia con una durata minima dell'impulso, e gradualmente, a causa della carica del condensatore, aumenta fino a un valore stazionario In questo dispositivo, la durata dell'impulso, e quindi la tensione di uscita, regolata da un resistore variabile R2.Il resistore è collegato al circuito divisore R1.R3, collegato alla tensione di riferimento +5,1 V.

Lo scopo del pin 9 del microcircuito è la protezione corrente. Se la corrente attraverso il transistor VT2 supera 1 A, la tensione sul pin 9 sarà superiore a 1 V e le uscite del microcircuito passeranno allo stato "off" fino alla fine del ciclo di corrente. La tensione di alimentazione del microcircuito viene fornita al pin 15. Pin di alimentazione separati (pin 13) e un filo comune (pin 12) consentono, se necessario, di disaccoppiare il potente stadio di uscita, che è una fonte di interferenza, dal resto del convertitore.

La tensione di alimentazione al microcircuito proviene da un raddrizzatore sui diodi VD12, VD13 e condensatore C10. Quando il dispositivo è connesso alla rete, questa tensione è assente, quindi è necessario risolvere il problema della prima accensione. Per questo, viene utilizzata la seguente caratteristica del microcircuito. Se la tensione di alimentazione dei microcircuiti è inferiore a 9 V, il controller è spento, i segnali sono alle uscite. A e. In assenza, il microcircuito consuma una corrente dell'ordine di 1 mA e non bypassa il condensatore C6, che viene caricato attraverso il resistore R7.

Quando la tensione raggiunge circa 9,8 V, il microcircuito si accende. Il convertitore si avvia, appare una tensione sull'avvolgimento III del trasformatore, che viene rettificato e fornisce alimentazione al microcircuito durante il funzionamento (circa 15 V in questo dispositivo). Il pin 15 del microcircuito ha un'isteresi di circa 0,8 V, quindi il microcircuito si spegnerà solo quando la tensione di alimentazione scende al di sotto di 9 V, di conseguenza, una diminuzione a breve termine della tensione sul pin 15 all'avvio del microcircuito non gira spento.

Come già accennato, la forma d'onda alle uscite A e B (pin 11 e 14, rispettivamente) è un impulso che appare alternativamente con una durata massima dell'80% del semiciclo, quindi c'è un intervallo abbastanza ampio tra la chiusura di un transistor e l'apertura un altro. Di conseguenza, il momento in cui entrambi i transistor sono aperti è escluso e non ci sono correnti passanti.

La tensione di uscita dall'avvolgimento II viene rettificata dai diodi VD14 ... VD17 e alimentata attraverso l'induttore L2 al condensatore C13 e quindi all'uscita del convertitore. Lo scopo dell'induttore L2 è la selezione di un componente costante da una sequenza rettificata di impulsi rettangolari. Nelle pause tra gli impulsi di tensione rettificati, tutti i diodi raddrizzatori sono aperti e attraverso di essi l'energia accumulata nell'induttore entra nel carico.

Il blocco utilizza parti di produzione importata e nazionale: ponte a diodi VD1 - W06M con una tensione inversa di 600 V e una corrente massima di 1,5 A; SP, C12 - due condensatori collegati in parallelo 47 uF 160 V da Jamicon; VD14...VD17 - diodi SF22 importati con una tensione inversa di 100 V e una corrente massima di 2 A; tempo di recupero 35 ns. Va notato che l'efficienza e il livello di rumore del dispositivo dipendono fortemente dalla velocità di questi diodi.

Il trasformatore T1 è avvolto su un anello K10x6x4,5 in ferrite M2000NM1, il numero di giri degli avvolgimenti I è 50, II è 40, il diametro del filo è 0,15 mm, il trasformatore T2 è avvolto su un anello K31x18,5x7 in ferrite M1000NM1, l'avvolgimento I contiene 160 giri di filo PEV 1 con un diametro di 0,3 mm, II - 40 giri dello stesso filo con un diametro di 0,6 mm, III - 2x15 giri di filo con un diametro di 0,15 mm. L'induttore L2 è avvolto su un anello K20x10x5 di ferrite M2000NM1 con un'intercapedine nell'anello di 1,5 mm; numero di giri - software, filo con un diametro di 0,5 mm. La fessura è realizzata con un seghetto per metallo o una "smerigliatrice" con una mola diamantata, una guarnizione in textolite è incollata nella fessura per resistenza.

I transistor sono montati su piccoli dissipatori di calore. VD7, VD8 - due diodi zener collegati in serie per una tensione di stabilizzazione totale di 18 V. Il resto dei dettagli è tipico delle sorgenti pulsate.

Durante la configurazione del dispositivo, un alimentatore esterno +15 V è collegato ai pin 10 e 1 del microcircuito DA12 e viene verificata la presenza di segnali alle uscite A e B, la loro forma e la variazione della durata dell'impulso quando regolata dal resistore R2. Se necessario, i resistori R1 e R3 vengono selezionati per l'intervallo di controllo richiesto.

Inoltre, invece di 220 V, viene collegata una tensione dell'ordine di 30 ... 40 V, senza spegnere la sorgente +12 V, e viene controllato il segnale nel punto di giunzione dei transistor, nonché la formazione di tensioni all'uscita del dispositivo e sul condensatore C10. Le tensioni dovrebbero essere proporzionalmente ridotte rispetto allo stato stazionario.

Successivamente, la sorgente +12 V viene rimossa e il dispositivo può essere collegato alla rete 220 V. Infine, viene specificato il numero di spire degli avvolgimenti I e III del trasformatore T2: III - per fornire alimentazione + 15 V, così come l'avvolgimento II - per la tensione massima della sorgente richiesta.

Autore: Semian A.P.

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