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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitori di tensione a due tempi 12/220 volt. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Nei convertitori push-pull, il nucleo magnetico del trasformatore di impulsi viene utilizzato in modo più efficiente. In tali circuiti non è necessario occuparsi della magnetizzazione del nucleo, che consente di ridurne le dimensioni. La tensione di uscita è simmetrica. Inoltre, i transistor del convertitore funzionano in modalità più leggera. A volte, per bassa potenza (fino a 15 W), viene utilizzato il convertitore più semplice, realizzato secondo il circuito dell'oscillatore (Fig. 4.16, a). Questo circuito non è fondamentale per le parti utilizzate, ma la selezione del punto operativo della modalità operativa del transistor utilizzando il resistore R2 può migliorare le prestazioni del dispositivo (a volte un condensatore è installato in parallelo con R2). Il divisore di resistori R1-R2 fornisce la corrente iniziale necessaria per avviare l'oscillatore.
I transistor universali 2N3055 utilizzati sono sostituiti da analoghi KT818GM domestici, KT8150A e, se si cambia la polarità dell'alimentazione fornita, è possibile utilizzare anche transistor pn-p. La tensione di alimentazione del circuito può essere compresa tra 12 e 24 V. Per il funzionamento a lungo termine del dispositivo, i transistor devono essere installati sui radiatori. Il trasformatore può essere realizzato su un conduttore magnetico ad anello in ferrite M2000NM1, la sua sezione di lavoro dipende. dalla potenza nel carico. Per una scelta semplificata, puoi utilizzare i consigli, vedi tabella. 4.5. Tabella 4.5. Potenza massima consentita per circuiti magnetici in ferrite ad anello del marchio M2000NM1
Nella fabbricazione del trasformatore T1, gli avvolgimenti 1 e 2 sono avvolti contemporaneamente, ma la fasatura della loro connessione deve corrispondere a quella mostrata nello schema. Per la sezione del circuito magnetico anulare di dimensioni K32x20x6, gli avvolgimenti 1 e 2 contengono ciascuno 8 spire (filo PEL con un diametro di 1,2 ... 0,81 mm); 3 e 4, 2 giri ciascuno (0,23 mm); 5 - il numero di spire dell'avvolgimento secondario dipende dalla tensione richiesta (0,1 ... 0,23 mm). Utilizzando questo circuito, è possibile ottenere tensioni fino a 30 kV se si utilizza un circuito magnetico dai trasformatori utilizzati nei televisori moderni. Un circuito oscillatore simile, realizzato su transistor ad effetto di campo, è mostrato in fig. 4.16 b. Consente l'utilizzo di un trasformatore più semplice che non richiede avvolgimenti di retroazione. I diodi Zener VD1, VD2 impediscono la comparsa di tensioni pericolose sulle porte dei transistor. La frequenza operativa di tali circuiti è impostata dai parametri del circuito magnetico del trasformatore e dall'induttanza degli avvolgimenti, poiché il ritardo del segnale di retroazione dipende da questo (è meglio se la frequenza è compresa tra 20 e 50 kHz). Come svantaggio di questi circuiti, si può notare una bassa efficienza, che ne rende difficile l'utilizzo ad alta potenza, nonché una tensione di uscita non stabilizzata, che può variare notevolmente a seconda della variazione della tensione di alimentazione. Un circuito convertitore push-pull di maggior successo, realizzato utilizzando un microcircuito specializzato (Fig. 4.17), è altamente efficiente e può mantenere una tensione stabile al carico.
Il convertitore è realizzato sul chip controller PWM T114EU4 ampiamente utilizzato (un analogo importato completo di TL494), il che rende il circuito abbastanza semplice. Nello stato normale (a tensione di gate zero), i transistor VT1, VT2 sono chiusi e aperti con impulsi dalle corrispondenti uscite del microcircuito. I resistori R7-R9 e R8-R10 limitano la corrente di uscita del microcircuito, nonché la tensione al gate dei tasti. Una catena di elementi C1-R2 fornisce un'uscita regolare alla modalità operativa quando si accende l'alimentazione (un aumento graduale dell'ampiezza degli impulsi alle uscite del microcircuito). Il diodo VD1 previene i danni agli elementi del circuito quando la polarità di alimentazione è collegata per errore. I diagrammi di tensione esplicativi del funzionamento sono riportati in fig. 4.18. Come si può vedere nella figura (a), il fronte di discesa dell'impulso ha una durata maggiore di quello di salita. Ciò è dovuto alla presenza della capacità di gate del transistor ad effetto di campo, la cui carica viene assorbita attraverso il resistore R9 (R10) nel momento in cui il transistor di uscita del microcircuito è chiuso. Ciò aumenta il tempo di chiusura della chiave. Poiché nello stato aperto la caduta di tensione sul transistor ad effetto di campo non è superiore a 0,1 V, le perdite di potenza sotto forma di un leggero riscaldamento di VT1 e VT2 si verificano principalmente a causa della lenta chiusura dei transistor (questo è ciò che limita la massima potenza di carico consentita).
I parametri di questo circuito quando si lavora su una lampada con una potenza di 100 W sono riportati in Tabella. 4.6. Al minimo, il consumo di corrente è di 0,11 A (9 V) e 0,07 A (15 V). La frequenza operativa del convertitore è di circa 20 kHz. Tabella 4.6. Principali parametri dello schema
Il trasformatore T1 è realizzato su due nuclei ad anello ripiegati insieme in ferrite M2000NM1 grado K32x20x6. I parametri di avvolgimento sono indicati in Tabella. 4.7. Tabella 4.7. Parametri degli avvolgimenti del trasformatore T1
Prima dell'avvolgimento, gli spigoli vivi dell'anima devono essere arrotondati con una lima o carta vetrata grossa. Nella fabbricazione di un trasformatore, l'avvolgimento secondario viene prima avvolto. L'avvolgimento viene eseguito di volta in volta, in uno strato, seguito dall'isolamento con tela verniciata o nastro fluoroplastico. Gli avvolgimenti primari 1 e 2 sono avvolti con due fili contemporaneamente, come mostrato in fig. 4.19 (distribuendo uniformemente le spire sul circuito magnetico). Tale avvolgimento consente di ridurre significativamente i picchi di tensione sui fronti quando si chiudono i tasti del campo. I transistor sono installati su un dissipatore di calore, che viene utilizzato come profilo in duralluminio (Fig. 4.20).
I radiatori sono fissati sui bordi del circuito stampato. Un circuito stampato a lato singolo in fibra di vetro con uno spessore di 1,5 ... 2 mm ha dimensioni di 110x90 mm (vedi Fig. 4.21 e 4.22).
Questo schema può essere utilizzato per alimentare un carico che consuma costantemente energia fino a 100 watt. Per una maggiore potenza è necessario ridurre il tempo di commutazione degli interruttori di campo. Questo può essere fatto da microcircuiti appositamente progettati che hanno uno stadio di uscita complementare progettato per controllare potenti transistor ad effetto di campo, ad esempio K1156EU2, UC3825. Come interruttori di potenza per potenze fino a 60 W nel circuito di cui sopra, è possibile utilizzare anche transistor di tipo N con induzione statica KP958A (BCIT- Bipolar Static Induction Transistor). Sono progettati specificamente per il funzionamento con alimentatori ad alta frequenza. La fisica di funzionamento di un tale transistor è vicina a quella di un bipolare convenzionale, ma grazie alle sue caratteristiche di progettazione presenta una serie di vantaggi: 1) source-drain a bassa caduta di tensione nello stato aperto;
In questo caso, è meglio selezionare transistor con gli stessi parametri e ridurre i resistori R9 e R10 a 100 ... 150 Ohm. Autore: Shelestov I.P.
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