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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Inverter ibrido a tiristori, 180-230/12-24 volt 20 ampere. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Gli inverter basati su convertitori a tiristori sono stati precedentemente sviluppati per generare alta tensione su un cinescopio nei televisori dell'industria domestica. Bassa frequenza di conversione, semplicità del circuito, assenza di condensatori all'ossido ad alta capacità ad alta tensione, ecc. consentire l'uso di tali circuiti con piccole modifiche agli alimentatori. La disponibilità commerciale di potenti tiristori ad alta tensione consente di sviluppare una fonte di energia compatta con basse perdite di energia. Tale fonte è adatta per alimentare apparecchiature radio, lampade a risparmio energetico, caricare batterie per auto e alimentare motori elettrici CC. Lo svantaggio di tali dispositivi è l'aumento del livello di rumore impulsivo rispetto agli inverter a transistor. Ma in linea di principio possono essere eliminati con semplici filtri di rete e di uscita. Le principali parti funzionali dello schema (Fig. 1) sono:
Nel circuito avviene una tripla conversione di tensione: la tensione alternata della rete elettrica, dopo il raddrizzamento, viene convertita dall'inverter in una tensione rettangolare pulsata con una frequenza determinata dalla frequenza del generatore. La tensione di uscita pulsata ridotta dal trasformatore ad alta frequenza viene raddrizzata e fornita al carico. Il filtro del rumore di commutazione di rete C12-L2, C13-L3 impedisce al rumore di conversione di entrare nella rete elettrica. Il rumore di commutazione negli alimentatori a commutazione si verifica a causa della modalità di funzionamento di commutazione di potenti elementi di controllo. Gli avvolgimenti delle induttanze dei filtri di linea sono solitamente posizionati su un nucleo di ferrite comune per compensare reciprocamente le interferenze. La riduzione del rumore di conversione degli impulsi nei circuiti di carico a bassa tensione è fornita dal filtro di uscita C8-L1-C11. Dal filtro di ingresso, la tensione di rete viene fornita a un raddrizzatore sul gruppo diodi VD8. La tensione di rete raddrizzata viene filtrata dal condensatore C10 e fornita attraverso il resistore R17 al trasformatore T1 dell'invertitore di impulsi e viene utilizzata anche per alimentare il tiristore ibrido DA3. La tensione di alimentazione (circa 100 V) viene fornita a DA3 dallo stabilizzatore parametrico R10-VD2. L'alimentazione al generatore di clock su un transistor unigiunzione incluso nel DA3 e al circuito di controllo del ciclo di lavoro degli impulsi proviene dallo stabilizzatore R9-VD1. La stabilizzazione dell'alimentazione di un tiristore ibrido consente di proteggere il microcircuito dall'alta tensione e garantire un funzionamento stabile dell'inverter. Il transistor unigiunzione in DA3 ha una tensione di alimentazione massima di 30 V e una corrente di impulso massima di 200 mA. Il tempo di accensione del tiristore ibrido è di 3 μs, il tempo di spegnimento è di 25 μs. Il tempo minimo di accensione del tiristore di potenza VS1, controllato da DA3, è 0,5 μs. La tensione dell'impulso di sbloccaggio sull'elettrodo di controllo è di 5 V. All'inizio del semiciclo positivo della tensione di rete i tiristori ibridi e di potenza sono chiusi. All'aumentare della tensione, il condensatore C1 viene caricato attraverso i resistori R1 e R2. La carica del condensatore C1 continua finché la tensione ai suoi capi non raggiunge la soglia di apertura del transistor unigiunzione in DA3. Dopo l'apertura, sul resistore R5 appare una tensione sufficiente per attivare il tiristore ibrido in DA3.Il tiristore ibrido di apertura attiva l'alimentazione VS1. Il tiristore VS1 rimane aperto fino alla fine del semiciclo. Il diodo Zener VD3 nel circuito di controllo VS1 protegge il suo elettrodo di controllo dal rumore degli impulsi e dall'aumento della tensione di commutazione. Il flusso di corrente attraverso VS1 e l'avvolgimento I del trasformatore T1 è accompagnato dall'accumulo di energia nel campo magnetico del nucleo. Dopo la fine dell'impulso, la corrente nell'avvolgimento si interrompe, provocando la comparsa di una tensione di autoinduzione nell'avvolgimento secondario. Gli impulsi di corrente fluiscono attraverso il gruppo diodi VD7, che carica il condensatore C7. Su di esso appare una tensione costante, viene filtrata dalla catena L1-C8-C11 e fornita al carico dal condensatore C11. Modificando il tempo di carica del condensatore C1 con il resistore R1, è possibile controllare il momento di apertura del tiristore ibrido e regolare la tensione e la corrente di carico. A tassi elevati di aumento della tensione diretta, il tiristore può aprirsi spontaneamente in assenza di un segnale di controllo. Per ridurre l'eccessiva velocità di aumento della tensione anodica, viene utilizzato un circuito smorzatore RC R17-C9. Il tiristore VS1 è protetto dalle sovratensioni inverse del trasformatore mediante catene parallele VD4-VD5 e R15-C5, nonché VD6-R14-C6. La tensione di uscita viene stabilizzata utilizzando l'isolamento del fotoaccoppiatore dall'uscita della sorgente al generatore di impulsi. Quando la tensione di uscita aumenta, ad esempio a causa di un aumento della resistenza di carico, aumenta la tensione sull'elettrodo di controllo del chip DA2. La sua tensione di stabilizzazione diminuisce, il che porta ad un aumento della corrente attraverso il LED del fotoaccoppiatore DA1. Il fototransistor dell'accoppiatore ottico si apre con maggiore forza e devia il condensatore C1, modificando il ciclo di lavoro degli impulsi e riducendo così la tensione di uscita. Quando la tensione di uscita diminuisce, il processo di regolazione avviene nella direzione opposta. I condensatori C2...C4 eliminano l'influenza delle interferenze sui circuiti di controllo. Il termistore R12 riduce la dipendenza dalla temperatura della tensione di uscita quando il tiristore di potenza VS1 è surriscaldato. l'indicazione della tensione di rete e di uscita è implementata sui LED HL1 e HL2 (rosso e verde). Il circuito dell'inverter è realizzato su un circuito stampato in fibra di vetro a singola faccia. Dimensioni della scheda (Fig. 2) - 116x68 mm. Sul corpo del dispositivo sono installati gli elementi R1, SA1, FU1, terminali di uscita e LED di segnalazione HL1, HL2. Le possibili sostituzioni degli elementi dell'inverter sono presentate nella tabella. La scelta del trasformatore di potenza dipende dalla frequenza operativa dell'inverter e dalla potenza del carico.
È abbastanza difficile realizzare un trasformatore fatto in casa di buona qualità, quindi è meglio usarne uno già pronto da alimentatori per computer o TV. Il suo avvolgimento primario viene utilizzato invariato e l'avvolgimento secondario viene utilizzato parzialmente (a seconda della tensione richiesta). La configurazione del circuito inizia con il controllo dell'installazione. Quindi, collegando una lampada a incandescenza con una potenza di 25 W (100 V) nell'intercapedine di uno dei cavi di rete, la tensione di rete viene fornita alla lampada in uscita 220...20 W (50 o 24 V). Se la lampada di rete è accesa alla massima intensità, ma la lampada di carico non è accesa, nel circuito sono presenti errori o elementi di bassa qualità. Quando entrambe le lampade sono debolmente riscaldate, il resistore variabile R1 all'uscita della sorgente imposta la tensione su 12 (24) V e il regolatore R13 raggiunge la massima luminosità della lampada di carico. Dopo un breve periodo di funzionamento, il circuito viene spento e viene controllata la temperatura degli elementi. Se il tiristore VS1 è surriscaldato, è necessario aumentare la resistenza R17 oppure utilizzare un radiatore più grande per il tiristore. Il tiristore è montato sul radiatore mediante pasta termica. Se non c'è surriscaldamento degli elementi, è possibile accendere il dispositivo senza lampada di protezione (di rete), ma sempre con il fusibile FU1 installato. Infine, il resistore R13 regola la modalità dei circuiti di stabilizzazione in modo che la tensione di uscita con e senza carico cambi di non più del 20%. Attenzione! A causa della presenza della tensione di rete nel circuito, durante la configurazione è necessario seguire le norme di sicurezza e sostituire le parti solo in stato disconnesso. Autore: V. Konovalov, Laboratorio creativo "Automazione e telemeccanica", Irkutsk
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