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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitori a ciclo singolo ad alta efficienza, 12/220 volt. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Alcuni elettrodomestici comuni, come una lampada fluorescente, un flash fotografico e molti altri, a volte sono comodi da usare in macchina. Poiché la maggior parte dei dispositivi è progettata per essere alimentata da una rete con una tensione operativa di 220 V, è necessario un convertitore step-up. Un rasoio elettrico o una piccola lampada fluorescente consumano non più di 6...25 W di potenza. Inoltre, un tale convertitore spesso non richiede una tensione alternata in uscita. Gli elettrodomestici sopra indicati funzionano normalmente se alimentati da corrente pulsante continua o unipolare. La prima versione di un convertitore di tensione CC pulsata a ciclo singolo (flyback) 12 V/220 V è realizzata su un chip controller PWM UC3845N importato e un potente transistor ad effetto di campo a canale N BUZ11 (Fig. 4.10). Questi elementi sono più convenienti rispetto ai loro omologhi domestici e consentono di ottenere un'elevata efficienza dal dispositivo, anche grazie alla bassa caduta di tensione source-drain attraverso un transistor ad effetto di campo aperto (l'efficienza del convertitore dipende anche dal rapporto della larghezza degli impulsi che trasmettono energia al trasformatore fino alla pausa). Il microcircuito specificato è appositamente progettato per convertitori a ciclo singolo e contiene tutti i componenti necessari al suo interno, il che consente di ridurre il numero di elementi esterni. Dispone di uno stadio di uscita quasi complementare ad alta corrente appositamente progettato per il controllo diretto della potenza. Transistore ad effetto di campo a canale M con gate isolato. La frequenza degli impulsi operativi all'uscita del microcircuito può raggiungere 500 kHz. La frequenza è determinata dalle caratteristiche degli elementi R4-C4 e nel circuito sopra è di circa 33 kHz (T = 50 μs).
Il chip contiene anche un circuito di protezione per spegnere il convertitore quando la tensione di alimentazione scende al di sotto di 7,6 V, utile quando si alimentano i dispositivi da una batteria. Diamo uno sguardo più da vicino al funzionamento del convertitore. Nella fig. La Figura 4.11 mostra i diagrammi di tensione che spiegano i processi in corso. Quando compaiono impulsi positivi al gate del transistor ad effetto di campo (Fig. 4.11, a), si apre e i resistori R7-R8 riceveranno gli impulsi mostrati in Fig. 4.11, c. La pendenza della parte superiore dell'impulso dipende dall'induttanza dell'avvolgimento del trasformatore e se nella parte superiore si verifica un forte aumento dell'ampiezza della tensione, come mostrato dalla linea tratteggiata, ciò indica la saturazione del circuito magnetico. Allo stesso tempo, le perdite di conversione aumentano notevolmente, il che porta al riscaldamento degli elementi e al deterioramento del funzionamento del dispositivo. Per eliminare la saturazione, sarà necessario ridurre l'ampiezza dell'impulso o aumentare lo spazio al centro del circuito magnetico. Normalmente è sufficiente una distanza di 0,1...0,5 mm. Quando il transistor di potenza è spento, l'induttanza degli avvolgimenti del trasformatore provoca la comparsa di picchi di tensione, come mostrato nelle figure.
Con una corretta realizzazione del trasformatore T1 (sezionamento dell'avvolgimento secondario) e dell'alimentazione a bassa tensione, l'ampiezza della sovratensione non raggiunge un valore pericoloso per il transistor e quindi, in questo circuito, misure speciali sotto forma di circuiti di smorzamento nel primario l'avvolgimento di T1 non vengono utilizzati. E per sopprimere i picchi nel segnale di feedback corrente che arriva all'ingresso del microcircuito DA1.3, è installato un semplice filtro RC degli elementi R6-C5. La tensione all'ingresso del convertitore, a seconda delle condizioni della batteria, può variare da 9 a 15 V (pari al 40%). Per limitare la variazione della tensione di uscita, il feedback di ingresso viene rimosso dal divisore dei resistori R1-R2. In questo caso, la tensione di uscita sul carico verrà mantenuta nell'intervallo 210...230 V (Rcarico = 2200 Ohm), vedere tabella. 4.2, ovvero la variazione non supera il 10%, il che è del tutto accettabile. Tabella 4.2. Parametri del circuito al variare della tensione di alimentazione
La stabilizzazione della tensione di uscita viene effettuata modificando automaticamente l'ampiezza dell'impulso che apre il transistor VT1 da 20 μs con Upit = 9 V a 15 μs (Upit = 15 V). Tutti gli elementi del circuito, ad eccezione del condensatore C6, sono posizionati su un circuito stampato unilaterale in fibra di vetro con dimensioni di 90x55 mm (Fig. 4.12).
Il trasformatore T1 viene montato sulla scheda tramite una vite M4x30 attraverso una guarnizione in gomma, come mostrato in Fig. 4.13.
Il transistor VT1 è installato sul radiatore. Progettazione della spina. XP1 deve impedire un'errata alimentazione di tensione al circuito. Il trasformatore di impulsi T1 è realizzato utilizzando le coppe dell'armatura BZO ampiamente utilizzate dal nucleo magnetico M2000NM1. Allo stesso tempo, nella parte centrale dovrebbero avere uno spazio di 0,1...0,5 mm. Il nucleo magnetico può essere acquistato con uno spazio esistente oppure può essere realizzato utilizzando carta vetrata grossa. È meglio selezionare sperimentalmente la dimensione del gap durante la sintonizzazione in modo che il circuito magnetico non entri in modalità saturazione: è conveniente controllarlo in base alla forma della tensione sulla sorgente VT1 (vedere Fig. 4.11, c). Per il trasformatore T1, l'avvolgimento 1-2 contiene 9 spire di filo con un diametro di 0,5.0,6-3 mm, gli avvolgimenti 4-5 e 6-180 contengono ciascuno 0,15 spire di filo con un diametro di 0,23...1 mm (filo tipo PEL o PEV). In questo caso l'avvolgimento primario (2-3) si trova tra due avvolgimenti secondari, cioè Innanzitutto, viene avvolto l'avvolgimento 4-1, quindi 2-5 e 6-XNUMX. Quando si collegano gli avvolgimenti del trasformatore è importante rispettare la fasatura mostrata nello schema. Una messa in fase errata non danneggerà il circuito, ma non funzionerà come previsto. Durante l'assemblaggio sono state utilizzate le seguenti parti: resistenza regolata R2 - SPZ-19a, resistenze fisse R7 e R8 tipo S5-16M per 1 W, il resto può essere di qualsiasi tipo; condensatori elettrolitici C1 - K50-35 per 25 V, C2 - K53-1A per 16 V, C6 - K50-29V per 450 V e il resto è del tipo K10-17. Il transistor VT1 è installato su un piccolo radiatore (per le dimensioni della scheda) realizzato con profilo in duralluminio. L'impostazione del circuito consiste nel verificare la corretta frase di collegamento dell'avvolgimento secondario utilizzando un oscilloscopio, nonché nell'impostare il resistore R4 sulla frequenza desiderata. Il resistore R2 imposta la tensione di uscita sulle prese XS1 quando il carico è acceso. Il circuito convertitore fornito è progettato per funzionare con una potenza di carico precedentemente nota (6...30 W - collegato permanentemente). Al minimo, la tensione all'uscita del circuito può raggiungere 400 V, il che non è accettabile per tutti i dispositivi, poiché può causare danni dovuti alla rottura dell'isolamento. Se il convertitore è destinato ad essere utilizzato durante il funzionamento con un carico di potenza diversa, che viene acceso anche durante il funzionamento del convertitore, è necessario rimuovere il segnale di feedback della tensione dall'uscita. Una variante di tale schema è mostrata in Fig. 4.14. Ciò non solo consente di limitare la tensione di uscita del circuito in modalità inattiva a 245 V, ma riduce anche il consumo energetico in questa modalità di circa 10 volte (Ipot=0,19 A; P=2,28 W; Uh=245 V).
Il trasformatore T1 ha lo stesso circuito magnetico e dati di avvolgimento del circuito (Fig. 4.10), ma contiene un avvolgimento aggiuntivo (7-4) - 14 giri di filo PELSHO con un diametro di 0.12.0.18 mm (è avvolto per ultimo) . Gli avvolgimenti rimanenti sono realizzati allo stesso modo del trasformatore sopra descritto. Per realizzare un trasformatore di impulsi, è possibile utilizzare anche i nuclei quadrati della serie. KV12 realizzato in ferrite M2500NM: in questo caso il numero di spire negli avvolgimenti non cambierà. Per sostituire i nuclei magnetici dell'armatura (B) con quelli più moderni quadrati (KB), è possibile utilizzare la tabella. 4.3. Tabella 4.3. Opzioni consigliate per la sostituzione del circuito magnetico
Il segnale di feedback della tensione dall'avvolgimento 7-8 viene fornito attraverso un diodo all'ingresso (2) del microcircuito, che consente di mantenere con maggiore precisione la tensione di uscita in un determinato intervallo, oltre a fornire un isolamento galvanico tra il primario e circuiti di uscita. I parametri di tale convertitore, a seconda della tensione di alimentazione, sono riportati nella tabella. 4.4. Tabella 4.4. Parametri del circuito al variare della tensione di alimentazione
L'efficienza dei convertitori descritti può essere ulteriormente aumentata se i trasformatori di impulsi vengono fissati alla scheda con una vite dielettrica o colla resistente al calore. Una variante della topologia del circuito stampato per l'assemblaggio del circuito è mostrata in Fig. 4.15.
Utilizzando un tale convertitore, puoi alimentare i rasoi elettrici "Agidel", "Kharkov" e una serie di altri dispositivi dalla rete di bordo del veicolo. Autore: Shelestov I.P.
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