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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA
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Convertitore di tensione stabilizzato a impulsi, 3,5 watt. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter

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Nello sviluppo del dispositivo descritto di seguito, il compito era quello di realizzare un alimentatore di rete di piccole dimensioni e ad alta efficienza, in grado di erogare una potenza di 1...3,5 W ad un carico non collegato galvanicamente alla rete. Questi requisiti sono pienamente soddisfatti da un convertitore di tensione stabilizzato a impulsi a ciclo singolo che trasferisce energia al circuito secondario nelle pause tra gli impulsi di corrente nell'avvolgimento primario del trasformatore di isolamento.

Le principali caratteristiche tecniche dello stabilizzatore:

  • Tensione di uscita, V ....... 12; 16; venti
  • Potenza totale in uscita, W ....... 3,5
  • Frequenza di conversione, kHz.......20
  • Limiti per le variazioni della tensione di rete, ai quali la tensione di uscita varia non più dell'1%, V......160...250
  • Tensione di ondulazione, V, frequenza, Hz: 20.......000
  • 50......0,2


(clicca per ingrandire)

Il diagramma schematico del convertitore di tensione a impulsi proposto è mostrato in Fig. 1. Il dispositivo include un raddrizzatore della tensione di rete (VD1) con un filtro di livellamento (R4C3C4), un oscillatore principale (DD1.1-DD1.3) con un circuito di trigger (R17C7), un formatore di impulsi rettangolare (DD1.4-DD1.6 , VT2, VT4 ), interruttore elettronico (VT3), trasformatore di impulsi (T1), sorgente di corrente regolabile (VT5), dispositivo di protezione da cortocircuito del carico (R10, VT1), tre raddrizzatori (VD2-VD4) e lo stesso numero di condensatori di filtro (C9-C11) . I condensatori C1, C2 impediscono l'ingresso nella rete di interferenze provenienti dalla frequenza di conversione.

Quando il dispositivo è collegato alla rete, i condensatori C3, C4 e C7 iniziano a caricarsi. Dopo che la tensione sull'ultimo raggiunge circa 3 V, l'oscillatore principale (DD1.1-DD1.3) si autoeccita. La frequenza di ripetizione dei suoi impulsi (a seconda della costante di tempo del circuito R7C5) è di circa 20 kHz, la forma ricorda un dente di sega. Lo shaper (DD1.4-DD1.6, VT2, VT4) li converte in onde quadre. Poiché le sequenze di impulsi sulle basi dei transistor VT2 e VT4 sono antifase, si aprono alternativamente, il che garantisce tempi minimi di apertura e chiusura per il transistor VT3.

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Quando questo transistor è aperto, una corrente che aumenta linearmente scorre attraverso l'avvolgimento I e il trasformatore T1 accumula energia, e quando è chiuso (non c'è corrente attraverso l'avvolgimento primario), l'energia accumulata dal trasformatore viene convertita nella corrente del secondario avvolgimenti III-V. Dopo diversi cicli di funzionamento del generatore, sul condensatore C7 viene stabilita una tensione di 8...10 V.

La tensione di uscita del convertitore è stabilizzata da una sorgente di corrente regolabile realizzata sui transistor del gruppo VT5 (VT5.2 è utilizzato come diodo zener). Quando la tensione fluttua nella rete o sul carico, la tensione sull'avvolgimento II cambia e la sorgente di corrente regolabile, agendo sul driver (modificando la corrente di ingresso dell'inverter DD1.4), modifica il ciclo di lavoro degli impulsi rettangolari in base a transistor VT3.

Quando la corrente di impulso attraverso il resistore R10 aumenta al di sopra di un certo valore di soglia, il transistor VT1 si apre e scarica il condensatore C6 (che serve a prevenire il falso funzionamento del dispositivo di protezione da brevi picchi di corrente che si verificano quando il convertitore è acceso, nonché durante la commutazione del transistor VT3). Di conseguenza, gli impulsi dell'oscillatore principale smettono di arrivare alla base del transistor VT3 e il convertitore smette di funzionare. Quando il sovraccarico viene eliminato, il dispositivo si riavvia in 0,8 ... 2 s dopo che i condensatori C6 e C7 sono stati caricati.

Gli avvolgimenti del trasformatore di impulsi T1 sono avvolti su un telaio in polistirolo con filo PEV-2 0,12 e inseriti in un nucleo magnetico armato B30 in ferrite da 2000 NM. Gli avvolgimenti I.1 e I.2 contengono 220 giri ciascuno, gli avvolgimenti II, III, IV e V - 19, 18, 9 e 33 giri, rispettivamente. Innanzitutto viene avvolto l'avvolgimento I.2, poi gli avvolgimenti II, IV, III, V e infine l'avvolgimento I.1. Tra gli avvolgimenti II e IV, V e I.1, gli schermi elettrostatici sono posizionati sotto forma di uno strato (circa 65 giri) di filo PEV-2 0,12. Durante il montaggio del trasformatore viene inserita tra le estremità della parte centrale delle calotte in ferrite una guarnizione in tela verniciata di spessore 0,1 mm.

Il trasformatore può anche essere realizzato sulla base di un nucleo magnetico armato B22 in ferrite (della stessa marca). In questo caso, viene utilizzato il filo PEV-2 0,09 e il numero di spire degli avvolgimenti I.1 e I.2 viene aumentato a 230. Il transistor KT859A può essere sostituito con KT826A, KT838A, KT846A.

La configurazione del dispositivo è semplice. Impostando il cursore del resistore di regolazione R15 nella posizione superiore (secondo lo schema), accendere il convertitore sulla rete e impostare i valori di tensione di uscita richiesti con questo resistore.

Per ridurre le interferenze nei circuiti secondari con frequenza di conversione (20 kHz), è necessario selezionare sperimentalmente il punto di connessione degli schermi elettrostatici con uno dei fili del circuito primario, nonché il punto di connessione del condensatore C8. Per fare ciò, è sufficiente collegare uno dei terminali di qualsiasi avvolgimento secondario tramite un milliamperometro a corrente alternata al circuito primario e determinare i punti nominati in base alle letture minime del dispositivo.

Va notato che il condensatore C8 riduce il livello di interferenza con la frequenza di conversione solo nei circuiti alimentati dall'avvolgimento V. Per raggiungere lo stesso obiettivo nei circuiti collegati agli avvolgimenti III e IV è possibile collegare il pin “Comune”. con il terminale negativo di un raddrizzatore con una tensione di uscita di 20 V, oppure (se il primo non è accettabile) collegare un altro condensatore tra il terminale “Comune”. e il punto di connessione per il terminale inferiore (secondo lo schema) del condensatore C8.

Un convertitore assemblato secondo il circuito descritto è stato testato per alimentare un carico che consuma 10 W di potenza. In questa versione, il numero di spire degli avvolgimenti I.1 e I.2 è stato ridotto a 120 (con nucleo magnetico B30), i condensatori C3, C4 sono stati sostituiti con una capacità di ossido di 10 μF (tensione nominale 450 V), la resistenza del resistore R10 è stato ridotto a 2,7 Ohm e il resistore R18 - fino a 330 Ohm.

Se è necessario avere tensioni di uscita diverse da quelle indicate nelle specifiche tecniche, il numero di spire degli avvolgimenti III-V deve essere modificato di conseguenza, condensatori di filtro con tensioni nominali adeguate e diodi raddrizzatori con una tensione inversa di impulso consentita di almeno 3,5 volte la tensione dovrebbe essere utilizzata sul carico.

Vedi altri articoli sezione Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter.

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