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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sorgente di corrente dell'inverter. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter La sorgente di corrente dell'inverter proposta può essere utilizzata per alimentare dispositivi elettronici e caricare batterie per auto. I convertitori di corrente flyback (OHP) - inverter - sono costituiti da un potente interruttore a impulsi. A differenza di un convertitore push-pull, hanno meno componenti radio, la stabilizzazione della modalità operativa viene effettuata tramite feedback tramite interruttori optoelettronici dagli stadi di uscita all'ingresso di controllo del generatore di segnali di controllo dell'ampiezza dell'impulso. Lo svantaggio di tali convertitori è la necessità di utilizzare transistor di potenza con un'elevata tensione operativa. la sorgente di corrente dell'inverter ha diversi gradi di protezione contro i danni:
Il circuito del convertitore flyback con un interruttore a impulsi di corrente (Fig. 1) è costituito da un generatore PWM su un chip timer analogico, un transistor chiave, circuiti di stabilizzazione della tensione di uscita, circuiti elettronici di protezione corrente e termica.
Alimentazione - senza trasformatore con limitazione della corrente di spunto. I circuiti primario e secondario del circuito elettronico sono separati galvanicamente. Il trasformatore ad alta frequenza del convertitore è realizzato su un nucleo di ferrite. La potenza del convertitore dipende dalla tensione di alimentazione; frequenza di conversione e proprietà magnetiche del trasformatore. l'uso di un transistor ad effetto di campo come chiave consente di ridurre le perdite di segnale nei circuiti di controllo. La corrente di uscita è controllata modificando la durata degli impulsi del generatore a una frequenza costante. L'inverter ha una tripla conversione di tensione. La tensione alternata della rete viene raddrizzata da un potente ponte a diodi e convertita in una corrente continua ad alta tensione. Quindi viene convertito dall'inverter in un impulso ad alta frequenza, che viene abbassato da un trasformatore di impulsi. Dopo che è stato rettificato e livellato, al carico viene applicata una tensione CC a bassa tensione del valore richiesto. Il generatore di impulsi è realizzato su un timer analogico DA1. Il microcircuito include due comparatori, un trigger interno, un amplificatore di uscita per aumentare la capacità di carico e un transistor di scarica a collettore aperto chiave. La frequenza di generazione è impostata da una catena RC esterna. I comparatori commutano il trigger interno quando viene raggiunta la tensione di soglia sul condensatore C1 1/3 e 2/3 U pit. L'ingresso di controllo (pin 5) DA1 viene utilizzato per modificare la modalità di generazione degli impulsi, che garantisce la stabilizzazione della tensione di uscita. La corrente di uscita del dispositivo dipende dal ciclo di lavoro degli impulsi del generatore, che è impostato dal resistore di sintonia R2. l'impulso fornito al transistor chiave VT1 dall'uscita DA1 è molto breve e la corrente media nel carico è minima. Nella posizione destra del cursore R1, la durata dell'impulso è massima, così come la corrente di uscita. L'invertitore di tensione è costituito da un potente transistor ad effetto di campo VT1 e da un trasformatore ad alta frequenza T1. Per proteggere il transistor dalla rottura delle tensioni impulsive che si verificano durante la conversione, il transistor e il trasformatore sono "legati" con catene di smorzamento C4-C5-R12-VD4 e C6-R13 [2]. La protezione del transistor VT1 contro le sovracorrenti è realizzata su uno stabilizzatore parallelo ("diodo zener controllato") DA2. Un aumento della tensione attraverso il resistore R11 nel circuito sorgente di VT1 con un aumento della corrente attraverso di esso porta all'apertura di DA2 e allo shunt del gate VT1, di conseguenza VT1 si chiude e la corrente attraverso di essa diminuisce. I circuiti secondari della sorgente includono un raddrizzatore su un gruppo diodi ad alta frequenza VD5 e un filtro livellatore C8-L1. La corrente di carico è controllata da un amperometro PA1 con uno shunt interno da 10 A. I circuiti di potenza dell'inverter sono realizzati su un ponte a diodi pulsati VD6 e un condensatore di filtro C7. La carica del condensatore del filtro al momento iniziale è limitata dal termistore Rt2, che protegge il ponte a diodi dai danni causati da correnti critiche. la corrente pulsata attraverso il trasformatore e il transistor ad effetto di campo è limitata dal resistore R16, la cui resistenza compensa la diffusione nei parametri dei trasformatori. La frequenza di conversione dell'inverter gioca un ruolo importante nell'ottenere la massima potenza dal dispositivo. Con il suo aumento di 10 volte, la potenza consentita del trasformatore (senza modificare la ferrite e gli avvolgimenti) aumenta di quasi 4 volte. I ferriti sono solitamente utilizzati nelle fonti di inverter fatti in casa, fornendo frequenze operative dell'inverter da 25 a 100 kHz. In questo caso, durante la fabbricazione del dispositivo, è necessario attenersi alla frequenza operativa del trasformatore utilizzato, tenendo conto delle caratteristiche dell'interruttore a transistor. Per stabilizzare la tensione, viene utilizzata la conversione frequenza-impulso del segnale di errore. La tensione di uscita attraverso il divisore R14-R15 viene fornita al LED dell'accoppiatore ottico VU1. Il fototransistor dell'optoaccoppiatore è collegato all'ingresso di controllo (pin 5) DA1. Con un aumento della tensione di uscita, ad esempio, a causa di un aumento della resistenza di carico, il fototransistor dell'optoaccoppiatore si apre di più e devia l'ingresso di controllo DA1. La durata degli impulsi di uscita del generatore è ridotta, rispettivamente, il tempo trascorso dal transistor a chiave nello stato aperto è ridotto. Di conseguenza, anche la tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore diminuisce, ad es. la tensione di uscita si stabilizza. Con un aumento della tensione di uscita, il processo descritto avviene al contrario. Il surriscaldamento del transistor chiave VT1 con un raffreddamento insufficiente può portare al suo guasto. Il limite di temperatura del transistor viene effettuato utilizzando il termistore Rt1, fissato tramite una guarnizione isolante sul radiatore VT1. Quando VT1 viene riscaldato, la resistenza Rt1 diminuisce, il che provoca una maggiore apertura del fototransistor VU1 e, analogamente a quanto sopra, una diminuzione della tensione (rispettivamente e della corrente) del carico. Il trasformatore di impulsi T1 nell'inverter viene utilizzato industriale, da monitor obsoleti con cinescopi a raggio catodico. La versione di fabbrica dei trasformatori ha una distribuzione ottimale degli avvolgimenti primari e secondari a strati per garantire il massimo accoppiamento magnetico e ridurre le induttanze di dispersione degli avvolgimenti. Inoltre, tra le sezioni di avvolgimento sono posti schermi elettrostatici in lamina di rame e gli avvolgimenti sono realizzati con filo intrecciato per ridurre l'effetto pelle. Il trasformatore viene selezionato in base alla potenza complessiva richiesta, che è pari alla somma delle potenze consumate da tutti i carichi. In caso di autoproduzione del trasformatore, le formule per il suo calcolo possono essere tratte da [3]. Ma la principale difficoltà nella produzione non risiede nei calcoli, ma nella ricerca della ferrite appropriata e nella necessità di una distribuzione specifica degli strati di avvolgimento. Nel frattempo, i trasformatori del monitor sono abbastanza coerenti con i dati calcolati. Con una corrente di carico di 10 A e una tensione a vuoto dell'avvolgimento secondario di circa 18 V, trasformatori con una potenza di 200 ... 250 W con un'area della finestra di 15 cm2 e un nucleo con una sezione trasversale di circa 10 cm2 sono adatti. L'avvolgimento primario contiene 146.162 spire di filo da 0,6 mm. secondario - 2x23 giri 4x00,31 mm. L'induttore L1 è un avvolgimento di 10 spire di filo di rame PEV 0,81 mm, realizzato su un'asta di ferrite da 4 mm o su un anello di ferrite di dimensioni K12x8x4 mm. L'inverter è realizzato su un circuito stampato, il cui disegno è mostrato in Fig.2. Il transistor VT1 viene rimosso dalla scheda in un radiatore separato con dimensioni di 50x50x10 mm (designazione pin sulla scheda: B - gate VT1, K - drain, E - source). Le possibili opzioni per la sostituzione del transistor chiave sono mostrate nella Tabella 1, nella Tabella 2 - sostituzioni accettabili per altri elementi.
Il gruppo scheda inverter è montato in un contenitore opportunamente dimensionato, sul cui pannello frontale sono presenti un amperometro, un interruttore di rete, un fusibile e morsetti di uscita. La regolazione del circuito dovuta alla presenza della tensione di rete deve essere effettuata nel rispetto delle norme di sicurezza. I primi test devono essere eseguiti con una lampada da 220 V / 100 W collegata temporaneamente all'interruzione del cavo di rete. Quando il dispositivo è connesso alla rete tramite il bagliore della lampada, l'avvio del circuito e l'effetto del carico sul convertitore sono ben monitorati, ma non si crea una situazione di emergenza in caso di cortocircuito accidentale verificatosi in circuito durante l'installazione o quando si utilizzano elementi difettosi.
La regolazione inizia con il controllo delle tensioni di alimentazione del microcircuito del generatore e del transistor dell'inverter. La presenza di impulsi all'uscita 3 DA1 è segnalata dall'indicatore LED HL1 Al posto del carico, è necessario collegare una lampadina per auto (12 V). La tensione di uscita è impostata da un resistore trimmer R14 con la posizione centrale del cursore del resistore R2. Dopo poco tempo dall'accensione del dispositivo, è necessario spegnere e verificare il regime termico dei componenti radio. I parametri richiesti del dispositivo possono essere impostati modificando la frequenza del generatore (selezionando la capacità C1), il ciclo di lavoro (resistore R2), modificando la connessione dell'avvolgimento secondario del trasformatore T1 (se presente). Il controllo della protezione termica viene eseguito riscaldando (saldatore) il termistore Rt1. La tensione di uscita dovrebbe quindi diminuire. Le tecnologie di ricarica e recupero delle batterie sono descritte in dettaglio in [4, 5]. Letteratura 1. V. Kosenko et al.. IP di impulso inverso. - Radio, 2000, n. 1, S. 42.
Autori: V.Konovalov, E.Tsurkan, A.Vanteev, Laboratorio creativo "Automazione e telemeccanica", Irkutsk
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Commenti sull'articolo: giuria Ho fatto uno schema e non funziona! La resistenza R9 diventa molto calda, tensione di alimentazione DA1 4 V?
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