Импульсный источник питания

Представленный импульсный преобразователь отличается довольно большой мощностью и простой схемой имеющей высокий КПД. Он предназначен для питания различных нагрузок, таких как например УМЗЧ, или иных устройств, которые имеют свою защиту от коротких замыканий и токовых перегрузок. Источник имеет выходное напряжение 2 по 30 В, а его максимальная выходная мощность 500 Вт при КПД около 92%.


принципиальная схема импульсного источника питания

На схеме имеется двухобмоточный дроссель L1 и конденсаторы С1, С2, которые образуют сетевой фильтр. Данный фильтр предотвращает проникновение различных пульсаций, которые создает преобразователь, в питающую сеть. Диодный мост VD1-VD4 служит выпрямителем сетевого напряжения. Тринистор VS1, диод VD5, резисторы R1-R3 и обмотка II трансформатора T1 образуют узел плавного запуска. В момент включения импульсного стабилизатора тринистор VS1 находится в закрытом состоянии, конденсаторы СЗ-С5 заряжаются через токоограничивающий резистор R1. После того, как конденсаторы зарядятся, включается автогенератор, а на обмотке II трансформатора T1 появляется напряжение. Затем оно выпрямляясь диодом VD5, через резистор R2 поступит к управляющему электроду тринистора и тринистор откроется, шунтируя резистор R1. Благодаря этому сохраняется высокий КПД, так как сопротивление тринистора в открытом состоянии значительно ниже резистора R1. Резистор R3 предотвращает преждевременное срабатывание тринистора, повышая его помехоустойчивость.

Дроссель L2 и конденсатор СЗ образуют фильтр, который сглаживает пульсации выпрямленного сетевого напряжения, попутно препятствуя проникновению высокочастотных помех в сеть. От емкости сглаживающего конденсатора С3 напрямую зависит крутизна нагрузочной характеристики всего источника питания, при чем, чем эта емкость больше, тем выше нагрузочная характеристика, которая приближается к горизонтальной прямой. Случается, что при работе преобразователя в громкоговорителях слышен фон с удвоенной частотой сети. От этого можно избавиться включив перед преобразователем фильтр — пассивный или активный. Активный фильтр подавляет пульсации, но в нем рассеивается дополнительная мощность и как следствие КПД источника становиться ниже. Именно поэтому пассивные LC-фильтры предпочтительнее, так как они обладают высокой эффективностью фильтрации, но при этом практически не греются, и не теряется КПД.

Конденсаторы C4 и С5 составляют делитель напряжения для полумостового автогенератора который содержит высоковольтные транзисторы VT1, VT2, не насыщающийся высокочастотный трансформатор T1 и насыщающийся переключательный трансформатор T2. Резистор R6 является токоограничивающим в цепи обратной связи и определяющим базовый ток транзисторов VT1, VT2, как следствие и положение рабочей точки на динамической характеристике преобразователя. Частота преобразования зависит от сопротивления резистора R6, чем оно больше, тем выше будет частота. Резисторы R4 и R5 служат для выравнивания напряжения на конденсаторах C4 и С5 во время работы и разряжают их, после выключения питания.

Диоды VD6-VD9 и конденсаторы С6-С9 представляют выходной выпрямитель с емкостным фильтром. Конденсаторы C6 и С7 устраняют низкочастотные, а конденсаторы С8 и С9 высокочастотные пульсаций. Резисторы R7 и R8 разряжают конденсаторы С6-С9 после того, как питания выключается, попутно резистор R8 ограничивает ток через светодиод HL1 который служит индикатором работы импульсного преобразователя. У резистора R8 сопротивление меньше чем у R7, так как у него еще идет падение напряжения на светодиоде HL1. Релаксационный генератор на однопереходном транзисторе VT3, конденсаторе C10 и резисторах R9-R11 служит для первоначального запуска устройства.

В преобразователе использованы конденсаторы: С3 — К50-35Б, C4, С5 — К73-16, C6, С7 — К50-35, остальные — К73-17. Номинальное напряжение для которых: С1 и С2 — 630 В, С4 и С5 — не меньше 250 В, С10 — 63 В. А ток утечки в рабочем интервале частот должен быть как можно меньшим. Резистор R1 — С5-5В, R6 — ПЭВ-10, остальные — С2-23. Диоды сетевого выпрямителя КД202Р заменимы сборкой KBU610 (6 А, 1000 В). Каждый из диодов выходного выпрямителя КД213А (VD6-VD9) установлен на теплоотвод площадью 35 см². Тринистор КУ221Д смонтирован на теплоотводе площадью 20 см². Хотя его возможно заменить высоковольтным тринистором из другой серии, к примеру, КУ2О2М или КУ202Н. Транзисторы VT1, VT2 так же смонтированы на теплоотводах, площадь которых 150см² для каждого. Вместо КТ812А можно использовать КТ828А, КТ834А, КТ840А. Транзистор VT3 может быть любым из отечественной серии КТ117 или зарубежной серии 2N494. В случае отсутствия подобного транзистора, узел запуска возможно выполнить на транзисторе КТ315.

При намотки всех дросселей и трансформаторов в импульсном преобразователе использован провод ПЭВ-2. А двухобмоточный дроссель L1 намотан на кольце из феррита марки М2000НМ-А типоразмером К28*16*9. Обмотки которого содержат по 116 витков провода диаметром 0,8 мм. Намотка производится в два провода одновременно. Дросселя L2 и L1 аналогичны.

Трансформатор Т1 наматывают на магнитопроводе из феррита М2000НМ1-17 ( это три сложенных вместе кольца К45*28*8). Обмотка I содержит 131 виток провода диаметром 0,8 мм. Обмотка II — 4 витка провода диаметром 0,3 мм. Обмотка III — 13 витков провода диаметром 0,5 мм. Выходная обмотка IV имеет отвод от середины и содержит 58 витков провода диаметром 1,5 мм. Обмотки необходимо изолировать друг от друга.

Второй трансформатор Т2, наматывают на кольце из феррита М2000НМ-А типоразмер которого К20*10*5. Обмотки I, II, III которого содержат по 6 витков провода диаметром 0,5 мм. А обмотка IV 10 витков такого же провода, ее наматывают первой. Обмотки I и II наматывают в два провода. Провод следует равномерно распределить по кольцу. Между обмотками необходимо проложить слой изоляции, например лакоткани.

Если в конструкции использовались исправные детали и монтаж был выполнен верно, устройство должно заработать сразу после включения. В том случае если генерация не возникнет, необходимо поменять местами выводы обмотки III трансформатора T2. Затем проверить ток и напряжение в характерных точках: постоянное напряжение на С3 должно составлять 290 В при максимальной нагрузке, а переменное напряжение на обмотке I трансформатора Т1 — 192 В, на его же обмотке III — 16 В. Переменный ток, который проходит через обмотку I трансформатора Т1, составляет 80 мА на холостом ходу. Переменный ток, следующий через резистор обратной связи R6, — около 460 мА на холостом ходу. В случае если различие измеренных токов и напряжений от приведенных выше не превышает 25%, то можно считать, что импульсный преобразователь работает нормально.

Если необходимо ввести в устройство функция ждущего режима, то следует параллельно обмотке III трансформатора T2 установить коммутатор (например, тумблер). При замыкании контактов которого, генерация колебаний будет устойчиво срываться и как следствие выходное напряжение преобразователя станет равно нулю. При размыкании контактов коммутатора, устройство вновь войдет в рабочий режим. Очень желательно экранировать устройство, соединив экран с общим проводом.

скачать архив

Если вам понравилась статья, вы можете подписаться на RSS или E-mail рассылку. Для получения обновлений по электронной почте, введите ваш e-mail адрес в эту форму (Доставка от FeedBurner):

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *