Главная » Электроника для авто
Призовой фонд
на январь 2017 г.
1. 1000 руб.
Radio-Sale
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 600 руб.
От пользователей
4. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник

Похожие статьи:


Инверторный блок питания для завода автомобиля

Стоит  без дела у меня машина, ездить не приходится, но по совету автолюбителей нужно ее заводить раз в месяц. Аккумулятор имеет ограниченный срок службы 4 года, да и стоит около 100$, вот и родилась у меня идея после сборки нескольких инверторных сварочных аппаратов сделать пускач для двигателя, ценой деталей примерно как аккумулятор 45 ампер час.

Этот пускач можно применять как с аккумулятором, так и без него, а с аккумулятором ему будет даже легче заводить даже более массивные двигатели. Я заводил без аккумулятора двигатель 88 лошадей.
Напряжение 11.2 вольта для блока питания я выбрал, потому что стартеры рассчитаны с учетом просадки аккумулятора как раз 10…11 Вольт.

Этот БП имеет стабилизацию по напряжению и защиту от замыкания ограничивающую максимальный ток 224 ампера.

Схема БП

Схема инвертора

Работа основана по принципу полного открытия и полного закрытия мощных составных транзисторов, собранных по технологии IGBT, это дает минимум электрических потерь на ключах IGBT.

Регулировка на выходе источника тока и напряжения основана за счет изменения ширины импульсов управления силовых ключей, на частоте 56 кГц. Это когда частота стабильна и не изменяется ни при каких действиях БП, меняется только ширина или длительность напряжения в диапазоне от 0%.... 45% ширины импульса, остальные 55% - это нулевой уровень на управляющем ключе.

Трансформатор собран на ферритовом сердечнике, благодаря которому можно строить на таких высоких тактовых частотах (56 кГц) без потерь на вихревые токи, которые бывают в металлических сердечниках. Мощные и быстрые IGBT транзисторы также дают такую возможность.

Вы спросите, а зачем такие высокие частоты? Дело в том, что чем выше, частота тем меньше нужно витков обмотки мотать на трансформатор. А если это так, то обмотку можно делать из толстого провода, что дает маленькие потери на трансформаторе с высоким КПД 95%.

Трансформатор получается легкий и маленький, а широтное импульсное управление (ШИМ) дает меньшие потери в сравнении с аналоговой стабилизацией напряжения, где мощность рассевается на мощных транзисторах.

Некоторые из вас заметят, что трансформатор подключается к источнику питания во время тактов сразу двумя ключами, один к плюсу другой к минусу, а не одним ключом как бывает в схеме построенной по принципу ФлиБак.

Дело в том, что схема ФлиБак имеет большие потери на выброс индуктивной обмотки который рассевается на резисторе, эта мощность составляет 10..15% от полной мощности источника, что не годится для построения мощных источников в несколько киловатт.   

В этой схеме этот недочет значительно устранен, так как выброс уходит через диоды VD18 VD19 обратно в питание моста, что повышает еще КПД.

Но вы скажите, а как же потери на дополнительном ключе? А я вам скажу, что они составляют не более 40 Ватт, Фли Бак имеет эти потери на рассевом резисторе до 300…400 Ватт.

IGBT – IRG4PC50W быстро открывается, а вот со скоростью закрытия у него хуже, что ведет в момент закрытия к импульсным нагреву кристалла транзистора мощностью 1 кВт, хотя эта мощность и длиться не долго, но она большая.

Для того чтобы снизить эту мгновенную мощность, между коллектором и эмиттером IGBT подключена цепочка из С16 R24 VD31, тоже самое и с верхним IGBT, которая снижает мощность выделяемую на кристалле в момент закрытия IGBT. Но повышает мгновенную мощность в момент открытия, но не так сильно, потому открытие происходит очень быстро. В момент открытия IGBT C16 разряжается через резистор R24, а в момент закрытия заряжается через быстрый диод VD31, затягивая фронт подъема напряжения, пока закрывается IGBT снижая выделяемую мощность на ключе.    

Еще эта цепочка хорошо борется с резонирующими выбросами трансформатора, не давая ключу приближаться к пробойному напряжению выше 600 вольт.

IGBT представляет из себя составной транзистор из полевого и биполярного транзистора PNP. Полевой транзистор управляет биполярным. Для его управления нужны прямоугольные импульсы амплитудой не меньше 12 Вольт и не более 18 Вольт с запасом.

Для этой цели я применил специальные оптроны HCPL3120 или 3180 с возможностью рабочей импульсной нагрузки  2 ампера по паспорту 2.5 ампера, но по некоторым причинам рекомендуется не превышать 2 ампера.

Когда напряжение на светодиоде оптрона появляется вход 2 и 1,3,4, то на выходе формируется мощный импульс тока амплитудой 15.8 вольта ограниченный резисторами R55 R48.

А когда напряжение на светодиоде пропадает, идет спад амплитуды  который открывает транзистор Т2 и Т4 и создавая более большой ток, на этот раз одном резисторе R48 и R58 быстро разрежая емкость конденсатора IGBT ключа.

Мост с драйверами на оптронах собирается единым блоком на радиаторе от компьютера Pentium 4, который имеет плоское основание, на котором удобно крепить через теплопроводящую пасту без прокладок IGBT. Предварительно нужно радиатор  распилить на две части, чтобы верхний ключ и нижний не имели электрического контакта.
Диоды нужно крепить через слюдяную прокладку к тем же радиаторам,  соединять все силовые соединения рекомендуется коротким навесным монтажом.
На шину питания там же нужно припаять 8 штук пленочных конденсаторов по 150 нФ 630вольт.

Выходная обмотка силового трансформатора и дроссель

Выходное напряжение вторички без нагрузки достигает 50 вольт, которое выпрямляется диодами VD19 VD20 и поступает на дроссель, на котором происходит сглаживание и деление напряжения пополам, под определенной нагрузкой.

В цикле насыщения дросселя, когда IGBT открыты, наступает фаза насыщения дросселя L3, а когда IGBT закрылись, наступает фаза разряда дросселя через замыкающий диод VD22 VD21, тем самым выпрямляя ток в помощь конденсатору на больших токах.

Широтноимпульсная модуляция (стабилизация и ограничение тока)

Это устройство мозг блока питания UC2845, который создает рабочий такт с изменяемой шириной импульса, в зависимости от напряжения на входах 1 и 2 и тока на входе 3.

Вход 2 - это вход усилителя микросхемы, выход 1 - это выход усилителя, который изменяет рабочий ток инвертора, изменяя ширину импульса очень дискретно, создавая нагрузочную характеристику в зависимости от напряжения обратной связи выхода БП и входа микросхемы под выводом 2, на котором микросхема поддерживает напряжение 2.5 вольта.

Если напряжение на входе 2 падает на несколько милливольт, ширина становиться шире, если напряжение превышает 2.5 вольта, ширина заужается.

Резистор R2 и R1 отвечают за стабильность блока питания зависимости от нагрузки, если напряжение сильно проседает под большими токами выхода, то нужно увеличить сопротивление резистора R1.

Бывает в процессе настройки блок начинает подзуживать, тогда нужно поманипулировать резистором R1 и емкостями конденсаторов С1 и С2. Если это не помогает, то можно попробовать уменьшить количество витков дросселя L3.

Громкого звона трансформатора не должно быть, так как это может привести к выгоранию IGBT, должно быть не громче комара.

Если это все не помогло, то нужно добавить несколько конденсаторов по 1мкф на 3 канал блока питания.

Фото пускача

Плата силовых конденсаторов 1320 мкФ

Во время включения блока питания в сеть происходит большой бросок тока, который выводит из строя диодную сборку VD8 во время зарядки этих емкостей.

Чтобы этого не было, нужен резистор ограничивающий ток включения R11, а когда эти конденсаторы зарядятся, таймер на полевом транзисторе сомкнет контакты и зашунтирует реле, давая рабочему току поступать на мост с трансформатором.

Таймер на VT1 также размыкает контакты реле К2, разрешая работу ШИМу, до этого работа запрещена, чтобы конденсаторы могли нормально зарядиться не просаживая резистор R11.

Фото пускача

Настройка

Запитать силовой мост напряжением 15 вольт, проследить правильную работу моста проверка на ляпы и неточность пайки. Потом запитать мост напряжением сети, только в разрыв между +310 вольт, где конденсаторы 1320 мкФ и конденсаторы 150 нФ 8штук поставить лампочку на 150…200 Ватт.

Подключить осциллограф на коллектор эмиттер нижнего силового ключа, посмотреть на выбросы, чтобы они были в норме, обычно не выше 330 вольт выставляя тактовую частоту ШИМа, все ниже и ниже добиться появления маленького загиба импульса свидетельствующего о перенасыщении трансформатора, измерить эту тактовую частоту поделить ее на 2 и результат прибавить к этой частоте на которой произошел загиб и будет рабочей тактовой частотой вашего трансформатора которую нужно выставить. То есть рабочая частота должна быть на половину частоты перенасыщения сердечника выше.

Следующий этап - запитать мост через чайник на 2 кВт, отсоединить обратную связь ШИМ по напряжению, подать регулируемое напряжение на резистор R2 там, где он соединяется со стабилитроном D4  от 5 вольт до 0, тем самым регулируя ток замыкания от 30 ампер…до 200 ампер

Поставить ток на минимум ближе к 5вольтам и убрать конденсатор С23, замкнуть выход блока, если вы услышали звон - очевидно токовое кольцо нужно пропустить провод в другую сторону.

Проверить фразировку обмоток силового трансформатора. Подключить осциллограф на нижний ключ и увеличивая нагрузку наблюдать, чтобы не было звона и всплесков напряжения выше 350…400 вольт дойти до максимального тока, который позволит балласт чайник или другое сопротивление.

Проследить температуру радиатора моста, чтобы две половинки радиатора нагревались одинаково, что свидетельствует о качественных ключах моста.

Подключить обратную связь по напряжению, поставить конденсатор С23, измерить напряжение, чтобы оно было в пределе нормы 11..11.2 Вольта.

Нагрузить источник не большой нагрузкой 40 Ватт, добиться тихой работы изменяя количество витков на дросселе L3, если это не помогает, нужно увеличить емкость конденсаторов С1 С2.

Если это тоже не помогло, нужно расположить плату ШИМ подальше от  помех силового трансформатора и дросселя и блока питания. 

Сделать из алюминиевого провода балластный резистор сечением 4кв мм длиной 10…15 метров, положить его в воду, также добиться тихой работы без генережа.

Убрать чайник, соединить напрямую и начиная от малого тока слушая и наблюдая за осциллографом нижнего ключа дойти до максимального тока баластика с тихой работой схемы.

Если следовать этим рекомендациям у вас все получиться.

Скачать печатные платы в формате LAY вы можете ниже

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Стабилизация
Линейный регулятор
LM7818
2 Поиск в FivelВ блокнот
Оптопара
PC817
1 Поиск в FivelВ блокнот
AC/DC преобразователь
TOP224Y
1 Поиск в FivelВ блокнот
VDS1 Диодный мост1 600В 2АПоиск в FivelВ блокнот
Выпрямительный диод
HER307
2 Поиск в FivelВ блокнот
Выпрямительный диод
MBR20100CT-
1 Поиск в FivelВ блокнот
ИС источника опорного напряжения
TL431
1 Поиск в FivelВ блокнот
Защитный диод
P6KE200A
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1 Выпрямительный диод
BYV26C
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD2 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в FivelВ блокнот
C1, C2 Электролитический конденсатор10 мкф 450В2 Поиск в FivelВ блокнот
C4, C6, C8 Конденсатор100 нФ3 Поиск в FivelВ блокнот
C5 Конденсатор1 нФ 1000В1 Поиск в FivelВ блокнот
C7 Электролитический конденсатор1000 мкФ 25В1 Поиск в FivelВ блокнот
C13, C14 Электролитический конденсатор10 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор50 мкФ 25В1 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор510 пФ2 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор100 мкФ 100В2 Поиск в FivelВ блокнот
R1 Резистор
47 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R2 Резистор
510 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор
200 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R4 Резистор
10 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор
6.2 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
NTC1 Термистор10 Ом1 Поиск в FivelВ блокнот
Блок питания
ШИМ контроллер
UC2845
1 Поиск в FivelВ блокнот
Оптопара
HCPL-3120
2 HCPL-3180Поиск в FivelВ блокнот
VT MOSFET-транзистор
IRF530
1 Поиск в FivelВ блокнот
T2, T4 Биполярный транзистор
BC327
2 Поиск в FivelВ блокнот
T5, T6 IGBT-транзистор
IRG4PC50W
2 Поиск в FivelВ блокнот
D1 Стабилитрон1 Поиск в FivelВ блокнот
VD2, VD3, D5, D6, VD7 Диод Шоттки
1N5819
5 Поиск в FivelВ блокнот
D4 Стабилитрон8.8В1 Поиск в FivelВ блокнот
VD5, VD6 Диод12.5В2 Поиск в FivelВ блокнот
VD8 Диодный мост
KBPC3510
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD41, VD43 Двуханодный стабилитрон16В2 Поиск в FivelВ блокнот
VD17, VD31, VD42 Выпрямительный диод
VS-HFA15TB60PBF
3 Поиск в FivelВ блокнот
VD19-VD22 Выпрямительный диод
VS-150EBU02
4 Поиск в FivelВ блокнот
L3 Катушка индуктивности12 мкГн1 Поиск в FivelВ блокнот
C1 Конденсатор3.3 нФ1 NPOПоиск в FivelВ блокнот
C2 Конденсатор5.6 нФ1 NPOПоиск в FivelВ блокнот
C16, C25 Конденсатор3.3 нФ2 К78-2Поиск в FivelВ блокнот
C17 Конденсатор5.6 нФ1 К78-2Поиск в FivelВ блокнот
C3 Конденсатор2200 пФ1 NPOПоиск в FivelВ блокнот
C4, C8 Конденсатор100 нФ2 Поиск в FivelВ блокнот
C5 Конденсатор510 пФ1 NPOПоиск в FivelВ блокнот
C6 Электролитический конденсатор22 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C7 Электролитический конденсатор200 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C9-C12 Электролитический конденсатор330 мкФ4 Поиск в FivelВ блокнот
C13, C24 Электролитический конденсатор10 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
C23 Электролитический конденсатор4700 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C26 Конденсатор1.2 мкФ1 из 8 штук по 150 пФПоиск в FivelВ блокнот
R1 Резистор
150 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R2 Резистор
9.1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R1 Резистор
10 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R4 Резистор
470 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R7 Резистор
680 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R8 Резистор
1.8 Ом
1 0,5 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R9 Резистор
680 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R10, R13-R15 Резистор
1.5 кОм
4 Поиск в FivelВ блокнот
R11, R60 Резистор
91 Ом
2 10 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R12 Резистор
1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R55, R59 Резистор
3 Ом
2 0,25 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R48, R58 Резистор
5 Ом
2 0,25 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R24, R56 Резистор
33 Ом
2 10 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R27, R28 Резистор
5 Ом
2 5 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R26 Резистор
750 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
К1 Реле12В 20А1 Поиск в FivelВ блокнот
К2 РелеРЭС 491 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Родиков Е.Ю. Опубликована: 2012 г. 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (12) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Евгений #
Я немного ошибся в описании.

Во время проверки частоты перенасыщения сердечника силового трансформатора нужно отключить обратную связь по напряжению и конденсатор С23.

Это дает полную ширину импульса для насыщения сердечника.

Ответить
0
Евгений. #
По причине просидания напряжения на длинных выходных проводах два конца по 2 метра, я увеличил выходное напряжение до 12.7 вольта и увеличил ток до 210 ампер.
Для увеличения тока я заменил резистор R8 c 1,8ома на 1.6ома.
Ответить
0
xmalder #
Изготовление выходного трансформатора? Подробнее пожалуйста...
Ответить
0
Евгений #
Выходной трансформатор работает на высокой частоте и поэтому на него действует Скин эффект. Это когда ВЧ ток течет по поверхности провода, а внутренняя часть проводника не задействуется.
Поэтому поверхность проводника нужно увеличивать за счет использования пучка проводов из отдельных изолированных жил друг от друга, толщиной каждой жилы 0.4...0.8мм, концы этих пучков на выходах катушек нужно зачистить и соединить вместе и подвести к ним ток по схеме.
Феррит можно использовать наш проницаемостью 2000 Ш20х28 или импортный марки N87 Е70 он покрупнее.
Ответить
0
Kim #
Евгений, как регулировать напряжение на выходе? Резистором R4 ?
Ответить
0
АЛЕКСАНДР #
Какая частота преоброзователя ?
Возможно ли теоретичиски использовать имеющийся Pm300dsa 120?
Ответить
0
Евгений #
Частота преобразования 50...59 кГц
Ответить
0
Евгений #
Чтобы менять напряжение, нужно менять напряжение стабилизации с помощью стабилитрона, резистор это сделать не сможет.
Ответить
0
amar1307 #
У меня закралось подозрение, что с такими намоточными данными трансформатор ток в 224А не выдаст.
Ответить
0
Александр #
Конечно, не выдаст. И сомневаться в этом не надо. Вот 2,24А выдаст, а 224А нет. Для такого тока представляете, какой провод нужен?
Ответить
0
Евген #
Сомневаться надо во всем, и всегда! 200 Ампер выдаст запросто :)
Ответить
0
Василий #
Евгений, можно узнать как правильно выбрать входные конденсаторы, на что в характеристике ориентироваться? Планирую по вашему примеру собрать блок питания на 12 аналогичной мощности, по этому поводу вопрос: чему нужно в исполнении блока уделить внимание, может радиаторы большей площади охлаждения сделать? До этого 2 года использовал простой сетевой трансформатор на 2 кВт, но он сгорел от длительной эксплуатации (дребезжал и грелся). Повторюсь, нагрузка продолжительная 24 часа в сутки в пределах от 200 Ватт до 2кВт .
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Модуль измерения тока на ACS712 (30А)
Модуль измерения тока на ACS712 (30А)
Тестер ESR, полупроводников, резисторов, индуктивностей Pickit 2 - USB-программатор PIC-микроконтроллеров
вверх