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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitori ad alta tensione basati su un generatore a tiristori-transistor. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Nella vita di tutti i giorni e nella produzione, i convertitori ad alta tensione vengono spesso utilizzati, ad esempio, negli ionizzatori, negli oscillatori nella produzione di saldature per l'accensione senza contatto dell'arco, nonché nei sistemi di accensione delle automobili, ecc. Offriamo convertitori ad alta tensione costruiti su un generatore a tiristori-transistor, il cui carico sono bobine di accensione per automobili di tipo B116 o B117. Lo schema è mostrato in Fig.1.
Questo dispositivo differisce in quanto un amplificatore a due stadi è collegato all'uscita dell'oscillatore principale (emettitore del transistor VT2), il cui transistor di uscita (VT4) alimenta l'avvolgimento primario della bobina di accensione dell'automobile. Il circuito del convertitore ad alta tensione comprende elementi protettivi: un diodo di blocco VD4, un resistore limitatore di corrente R12 e un diodo zener protettivo VD3. Proteggono il circuito di controllo e l'oscillatore principale dagli impulsi di tensione inversa e il diodo VD6 serve a proteggere il transistor di uscita VT4. Il funzionamento del dispositivo può essere rappresentato come un tipo classico di dispositivi di accensione senza contatto, ad es. senza tiristore di commutazione VS1 e come sorgente di alta tensione multiimpulso su un tiristore di commutazione. Il dispositivo secondo la prima opzione funziona come segue. Quando l'alimentazione è accesa, il transistor di blocco VT1 viene aperto a un livello di bassa tensione alla base a causa del resistore R1 e il convertitore viene spento. Quando viene applicata una tensione positiva all'ingresso di controllo, ad esempio da un sensore dell'angolo dell'albero motore, il transistor VT1 si chiude e consente il funzionamento del convertitore. Il bias positivo alla base di VT2 apre il transistor, che a sua volta provoca l'apertura del transistor VT3. Questo transistor, a causa della tensione positiva sull'emettitore, apre l'interruttore del transistor di potenza VT4, che chiude a massa il terminale inferiore dell'avvolgimento primario della bobina di accensione. Inizia il processo di aumento della corrente nella bobina e di immagazzinamento di energia nel suo campo magnetico. Una volta completato il processo, al momento dell'accensione, i contatti dell'interruttore aprono il circuito di alimentazione oppure la tensione di controllo applicata alla base VT1 scompare. Il transistor VT1 si apre, blocca il funzionamento del convertitore e. interrompendo così la corrente attraverso l'avvolgimento della bobina di accensione. In questo momento il campo magnetico scompare e negli avvolgimenti della bobina viene indotta tensione. Lo svantaggio di questo metodo, soprattutto a bassi regimi del motore, è l'aumento del tempo di accumulo di energia nella bobina di accensione, poiché diminuisce la frequenza di commutazione dei contatti dell'interruttore. L'energia emessa dal transistor di uscita viene sprecata inutilmente nel riscaldamento della bobina e del transistor stesso. In questo caso, un singolo impulso ad alta tensione fornito alla candela potrebbe non fornire un'accensione affidabile. Vediamo come funziona la seconda opzione. Quando viene applicata una tensione positiva alla base del transistor VT1, si chiude. La tensione positiva alla base di VT2 lo apre, rispettivamente, VT3 e VT4 si aprono, mentre la tensione positiva all'emettitore di VT2 attraverso R7 e R4 apre il tiristore VS1. Aprendo, VS1 devia la base di VT1 all'alloggiamento e si chiude, di conseguenza VS1 si chiude e di nuovo c'è una polarizzazione positiva alla base di VT1. Quindi il ciclo si ripete finché l'impulso positivo non scompare alla base di VT1. All'aumentare della velocità del motore, il sistema di accensione passa dalla modalità multi-impulso alla modalità a impulso singolo nei casi in cui la frequenza di commutazione dell'ingresso di controllo e la frequenza dell'oscillatore principale del convertitore sono equalizzate. L'oscillazione della tensione di uscita del dispositivo viene regolata selezionando il condensatore C5 e il resistore R11, oppure un filtro condensatore e un diodo zener sono collegati in parallelo al transistor VT4. Durante il test, le prestazioni del circuito sono state verificate con una bobina di accensione di tipo. Autotrasformatore tipo B117 senza elementi di protezione VD3, VD4, VD6, R12 e condensatore C3. La distanza massima di rottura della scintilla in una candela ha raggiunto i 40 mm (15 mm sono sufficienti per il sistema di accensione). Lo schema in Fig. 2 mostra il controllo dello stadio di uscita del convertitore utilizzando il fotoaccoppiatore VU1, PC817 f. AFFILATO.
Il LED dell'accoppiatore ottico è collegato al circuito del collettore del transistor dell'oscillatore principale VT2 e il fototransistor dell'accoppiatore ottico commuta il transistor VT3. I dispositivi secondo gli schemi di Fig. 1 e 2 possono funzionare anche con altri carichi, ad esempio regolare la velocità di un motore CC. La Figura 3 mostra un dispositivo per la commutazione di una lampada ad accumulo con una potenza fino a 100 W. La frequenza di lampeggio della lampada è impostata dai condensatori C1 e C3 e selezionata dal resistore di costruzione R5.
Per regolare agevolmente l'intensità della lampada o la velocità del motore CC, è necessario ridurre la capacità dei condensatori C1 e C3. In alcuni casi, i condensatori potrebbero non essere installati. Quindi si ottiene la massima frequenza di commutazione della lampada, invisibile all'occhio. Autori: A. Alekseev, V. Alekseev, Perm
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