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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentazione quasi risonante a mezzo ponte. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Per migliorare le caratteristiche degli alimentatori a commutazione assemblati sulla base di convertitori a ponte e mezzo ponte, in particolare, per ridurre la probabilità di una corrente passante e aumentare l'efficienza, gli autori propongono di trasferire tali sorgenti in una modalità quasi risonante di operazione. L'articolo descritto fornisce un esempio pratico di tale alimentatore. Spesso, per ridurre le dimensioni e il peso, gli alimentatori (PS) con trasformatore di rete vengono sostituiti da convertitori di tensione a impulsi. Il vantaggio che ne deriva è evidente: peso e dimensioni inferiori, consumo di rame significativamente inferiore per i prodotti di avvolgimento, elevata efficienza dell'IP. Tuttavia, gli alimentatori a impulsi presentano anche degli svantaggi: scarsa compatibilità elettromagnetica, possibilità di passaggio di corrente attraverso transistor nei convertitori push-pull, necessità di introdurre circuiti di protezione da sovracorrente, difficoltà di avviamento su un carico capacitivo senza adottare particolari accorgimenti per limitare la carica attuale. Si consideri, utilizzando l'esempio di un convertitore di tensione per autogeneratore semiponte push-pull [1], come in una certa misura sia possibile eliminare o ridurre queste carenze modificandone la modalità di funzionamento. Traduciamo il convertitore in una modalità di funzionamento quasi risonante introducendo un circuito risonante [2]. La forma della corrente attraverso l'avvolgimento primario del trasformatore di impulsi in questo caso è mostrata in fig. 1.
Sulla fig. 2 mostra le forme d'onda di tensione e corrente per uno dei transistor di commutazione. Si può vedere dalle figure che il convertitore funziona in modalità quasi risonante - in questo caso non c'è corrente passante.
La tensione alla base del transistor di commutazione diminuisce e alla fine dell'impulso diventa uguale a zero. Pertanto, il passaggio a una modalità operativa quasi risonante elimina completamente le perdite dinamiche nei transistor di commutazione ei problemi associati alla compatibilità elettromagnetica dei dispositivi sensibili con un MT pulsato, poiché lo spettro delle oscillazioni generate è nettamente ridotto. Il convertitore a mezzo ponte differisce dal ponte push-pull per il minor numero di transistor utilizzati; da un push-pull con un'uscita media - metà della tensione sui transistor. Un convertitore autooscillante differisce dai convertitori con un oscillatore master, innanzitutto, per il numero minimo di elementi, la massima efficienza possibile e l'uso di un trasformatore ausiliario saturabile garantisce che non ci sarà corrente passante. Lo schema di un IP quasi risonante a mezzo ponte, privo degli svantaggi di cui sopra, è mostrato in Fig. 3.
Principali caratteristiche tecniche
L'alimentatore contiene i seguenti nodi: filtro di soppressione del rumore S1C2L1, che impedisce alle ondulazioni ad alta frequenza generate dal convertitore di penetrare nella rete di alimentazione; raddrizzatore di rete VD1 con condensatore di filtro C3; circuiti di protezione contro sovraccarico e cortocircuito nel carico R1R2VD2K1U1VD3VD4R6R7C7. Il circuito di protezione consuma una piccola corrente, quindi ha scarso effetto sull'efficienza complessiva della sorgente, ma se necessario, l'efficienza può essere leggermente aumentata sostituendo il diodo zener VD2 con uno a tensione più elevata. I resistori R6 e R7 formano il partitore di tensione necessario per accendere il diodo emettitore dell'optoisolatore a tiristori. Se queste resistenze fisse vengono sostituite da un'unica variabile, è possibile regolare la soglia di intervento della protezione su un intervallo molto ampio. Se si prevede di alimentare un carico con una grande capacità (più di 5000 microfarad), per evitare falsi allarmi della protezione, la capacità del condensatore C7 dovrebbe essere aumentata, ma il tempo di attesa prima dell'accensione della sorgente sarà aumentare in questo caso. Gli elementi R3, R4, C4, C5 formano un partitore di tensione. I resistori R3, R4 sono necessari per scaricare i condensatori di filtro C3 e il divisore C4C5 dopo lo spegnimento dell'alimentazione. Condensatore C6 e induttore L2 - circuito risonante. Il circuito di trigger è esattamente lo stesso del dispositivo descritto nell'articolo [1]. È costituito da un transistor VT3, resistori R10-R12 e condensatore C10. Il transistor VT3 funziona in modalità valanga. L'impulso di trigger apre il transistor VT2, fornendo l'asimmetria iniziale. Diodi VD5-VD8 - raddrizzatore di uscita con condensatori di filtro C8, C9. Il LED HL1 indica la presenza di tensione all'uscita dell'IP. L'autogenerazione delle oscillazioni si verifica a seguito dell'azione del feedback positivo dall'avvolgimento III del trasformatore T1 all'avvolgimento III del trasformatore T2 attraverso il resistore limitatore di corrente R9. Con una diminuzione della sua resistenza, la frequenza di conversione diminuisce, il che porta a uno spostamento della massima efficienza della sorgente verso una maggiore potenza di carico. Il dispositivo utilizza condensatori K73-17 (C1, C2, C6, C9, C10), K73-11 (C4, C5), K50-32 (C3), K50-24 (C7, C8). Tutti i resistori sono C2-23. Invece dei condensatori e dei resistori indicati, è possibile utilizzare altri componenti, tuttavia, i condensatori devono essere selezionati con una tangente di perdita dielettrica minima nell'intervallo di frequenza operativa della conversione IP. Ponte a diodi VD1 - qualsiasi con una corrente diretta consentita superiore a 1 A e una tensione inversa consentita di almeno 400 V, ad esempio BR310. È anche possibile utilizzare diodi discreti, ad esempio KD202R, collegati in un circuito a ponte. È meglio utilizzare il transistor KT315G (VT3) nel dispositivo: il circuito di trigger funzionerà immediatamente con esso, il transistor KT315B dovrà essere selezionato ed è meglio non utilizzare i transistor KT315A, KT315V. I transistor KT826V (VT1, VT2) sono sostituibili da qualsiasi delle serie KT826 o KT812A, KT812B. A causa delle basse perdite, i transistor non possono essere installati sui dissipatori di calore. I diodi del raddrizzatore di uscita KD213A (VD5-VD8) possono essere sostituiti con le serie KD213B, KD213V o KD2997, KD2999. Devono essere installati su un dissipatore di calore con una superficie di raffreddamento di almeno 10 cm2. L'IP utilizza un relè elettromagnetico CC GBR10.1-11.24 con una tensione operativa di 24 V, in grado di commutare una corrente alternata di 8 A in circuiti con una tensione fino a 250 V. Può essere sostituito da qualsiasi altro con una tensione consentita corrente alternata commutata di almeno 1 A in circuiti con tensione 250 V. Tuttavia, è preferibile utilizzare un relè con una corrente di commutazione minima per aumentare l'efficienza dell'alimentatore, poiché minore è la corrente operativa, maggiore deve essere la resistenza hanno resistori R1, R2 e su di essi verrà dissipata meno potenza. Gli induttori L1, L2 e il trasformatore T1 vengono utilizzati già pronti - da un vecchio computer EC1060: L1 - I5, L2 - 4777026 o 009-01, T1 - 052-02. Puoi anche farli da solo. L'induttore L1 è avvolto (due avvolgimenti contemporaneamente) su un circuito magnetico anulare K28x16x9 in ferrite (ad esempio, gradi M2000NM-A o M2000NM1-17) o alsifer. I suoi avvolgimenti contengono 315 spire di filo PEV-2 0,3. L'induttore risonante L2 è avvolto su un circuito magnetico ad anello K20x10x5 in ferrite M2000NM-A. Il suo avvolgimento contiene 13 spire di filo PEV-2 0,6. Il trasformatore T1 è avvolto su un circuito magnetico ad anello K45x28x8 in ferrite M2000NM1-17. L'avvolgimento I contiene 200 giri di filo PEV-2 0,6, avvolgimento II - 35 giri di filo PEV-2 1, avvolgimento III - 5 giri di filo PEV-2 0,6. L'ordine di avvolgimento degli avvolgimenti sul circuito magnetico è arbitrario. Tra gli avvolgimenti è necessario posare uno strato di isolamento, ad esempio nastro fluoroplastico. Inoltre, il trasformatore dovrebbe essere impregnato, ad esempio, di paraffina per candele o ceresina. Ciò non solo aumenterà la rigidità dielettrica dell'isolamento, ma ridurrà anche il ronzio generato dalla sorgente al minimo. Il trasformatore T2 è avvolto su un circuito magnetico ad anello K20x10x5 in ferrite M2000NM-A. Gli avvolgimenti I e II contengono sette giri di filo PEV-2 0,3 ciascuno (sono avvolti simultaneamente in due fili) e l'avvolgimento III contiene nove giri di filo PEV-2 0,3. Il design dell'IP può essere arbitrario, la posizione relativa degli elementi sul tabellone non è critica. È importante solo garantire un buon flusso d'aria ai dispositivi a semiconduttore per convezione naturale o installare l'alimentatore all'interno del dispositivo alimentato vicino alla ventola. L'IP descritto praticamente non ha bisogno di essere regolato, anche se vale la pena assicurarsi che il convertitore funzioni in modalità quasi risonante. Per fare ciò, un carico equivalente è collegato all'uscita dell'alimentatore: un resistore con una potenza di 100 W e una resistenza di 36 ohm. In serie con il condensatore C6, è inclusa una resistenza aggiuntiva con una resistenza di 0,1 ... 1 Ohm e una potenza di 1 ... 2 W. Le sonde dell'oscilloscopio sono collegate a un resistore aggiuntivo: comune - al punto medio del partitore di tensione R3R4C4C5, segnale - al condensatore C6. È necessario assicurarsi che l'oscilloscopio non sia collegato galvanicamente alla rete. Se collegato, deve essere collegato alla rete tramite un trasformatore di isolamento con rapporto di trasformazione 1:1. In ogni caso, devono essere rispettate le norme di sicurezza. Dopo aver applicato l'alimentazione all'IP, sono convinti della presenza di impulsi di corrente a forma di campana con una pausa a zero. Se la forma dell'impulso differisce da quella mostrata in Fig. 1, è necessario selezionare il numero di spire dell'induttore L2 fino ad ottenere la risonanza. Su un resistore aggiuntivo con una resistenza di 0,1 Ohm, l'ampiezza degli impulsi dovrebbe essere di circa 0,1 V. Ora dovresti confrontare la forma della corrente e della tensione sul transistor di commutazione VT2 con quelle mostrate in fig. 2 grafici. Se sono di forma ravvicinata, l'IP opera in modalità quasi risonante. La soglia di protezione può essere modificata. Per fare ciò, selezionare la resistenza del resistore R7 in modo che la protezione funzioni alla corrente di carico richiesta. Se è necessario che l'alimentatore si spenga quando la potenza nel carico è inferiore a 70 W, la resistenza del resistore R7 deve essere ridotta. Per limitare la corrente di carica del condensatore C3 al momento dell'accensione, si consiglia di collegare un resistore con una resistenza di 5,6 ... 10 Ohm con una potenza di 2 W all'interruzione di qualsiasi filo di rete. Letteratura
Autori: E. Gaino, E. Maskatov, Taganrog, regione di Rostov.
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Commenti sull'articolo: Vladimir Lo schema è molto interessante. Ma ci sono alcune domande: la frequenza operativa cambia da 12 kHz a 57 kHz al variare del carico. Pertanto, anche l'efficienza è soggetta a modifiche. A quale carico è la frequenza massima ea quale minima? È possibile utilizzare i "nostri" componenti radio cinesi nel circuito? Transistori, condensatori e ferriti. L'induttanza della bobina risonante non è specificata, ma sarebbe carino. Altrimenti, tutto è chiaro e corrisponde a circuiti funzionanti con un carico risonante. Un'ultima domanda: il circuito del ballast di luce fluorescente è risonante o quasi risonante? Sono un po' confuso sulle definizioni. [ops] [su]
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