Главная » Электроника для авто
Призовой фонд
на август 2017 г.
1. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
2. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
3. 350 руб.
От пользователей

Двухтактный инвертор с усилителем импульсного тока

Прибор предназначен для зарядки аккумуляторов автомобилей. Схема выполнена по принципу импульсного инвертора напряжения с малой массой и габаритами со стабильным напряжением заряда. Процесс заряда аккумулятора максимально автоматизирован. В схеме установлена защита от неверной полярности подключения аккумулятора, короткого замыкания в нагрузке и повышения температуры силовых элементов.

Функциональная схема электронного устройства состоит:
1) из сетевого двухзвённого помехоподавляющего фильтра.
2) сетевого выпрямителя со сглаживающим фильтром и защитой диодного моста.
3) силового двухтактного инвертора на мощных биполярных транзисторах обратной проводимости.
4) усилителя импульсного тока на биполярном транзисторе.
5) генератора прямоугольных импульсов на программируемом таймере.
6) аналогового стабилизатора напряжения питания.
7) усилителя тока ошибки на параллельном стабилизаторе напряжения.
8) усилителя отрицательной обратной связи.
9) цепи защиты и индикации нагрузки.
10) датчика температуры перегрева силовых элементов.

В основу устройства положен двухтактный полумостовой импульсный инвертор управляемый широтноимпульсным генератором на аналоговом таймере (1).

Характеристики инвертора:
Напряжение сети -220Вольт.
Выходная мощность -240 ватт
Напряжение аккумулятора -12 Вольт.
Напряжение заряда 12,8 – 16,2 Вольта
Ток заряда максимальный -10 Ампер.
Время заряда 2-5 часов.
КПД 96%
Частота генератора- 27кГц

Схема двухтактного инвертора с усилителем импульсного тока

Сетевой двухзвенный фильтр состоит из двухобмоточного дросселя Т3 и конденсаторов С10, С11 - снижает помехи из сети и проникновение помех преобразования в сеть.

Помехи преобразования, в момент переключения, создают ключевые транзисторы VT3-VT4 инвертора и выпрямители на диодной сборках VD3,VD4.
Сетевое напряжение на диодный мост VD4 поступает через предохранитель короткого замыкания FU1 и выключатель сети SA1.

Выпрямленное напряжение сети сглаживается фильтром на конденсаторе С9, а в обязанности позистора RK2 входит ограничение тока заряда конденсатора - это защищает сетевой диодный мост от пробоя.

Резистор R13 позволяет разрядить конденсатор С9 при отключении сети и снижает вероятность удара электротоком при монтаже и ремонте электронной схемы.
Конденсаторы С7, С8 входят в мост инвертора, второе назначение – фильтр помех высоких частот.

Силовой инвертор составлен по двухтактной схеме на мощных транзисторах обратной проводимости VT3,VT4. Токи управления с обмоток 2,3 согласующего трансформатора Т1 подаются через ограничительные резисторы R8,R9 на базы мощных транзисторов.
Согласующий трансформатор Т1 гальванически разделяет вторичные цепи от электросети связанной потенциалом с силовой частью инвертора и согласует выходное напряжение генератора на микросхеме таймера DA1 и низкое входное сопротивления транзисторов инвертора.

Транзисторы в инверторе установлены с паспортным напряжением не выше напряжения питания, что снижает стоимость устройства в целом.

Программируемый таймер на микросхеме DA1 предназначен для построения устройства формирования сигнала заданной длительности и состоит из верхнего и нижнего компараторов по входу 2 и 6 DA1 – в виде операционных усилителей ; внутреннего триггера; выходного усилителя мощности и ключевого транзистора, используемого для разрядки внешнего конденсатора.

При перепаде напряжения на входе 2DA1 с уровня логической единицы до уровня логического нуля, на выходе таймера (вывод 3 DA1) формируется импульс положительной полярности с заданной длительностью, зависящей от номиналов - времязарядного конденсатора С1 и резисторов R1R2R3.

Усилитель импульсного тока на биполярном транзисторе VT2 предназначен для усиления импульсного тока генератора импульсов – подтвердилось, что не всегда сигнал с генератора на аналоговом таймере достаточен для раскачки ключевых транзисторов инвертора с небольшим усилением.

С выхода 3 микросхемы DA1 прямоугольный импульс поступает на усилитель мощности на транзисторе VT2 и с него на первичную обмотку трансформатора Т1. Питание на генератор на микросхеме DA1 и времязарядную RC- цепь поступает от заряжаемого аккумулятора через аналоговый стабилизатор напряжения DA2. На усилитель тока на транзисторе VT2 питание подано непосредственно с аккумулятора GB1.

При отключенном аккумуляторе или неверной полярности подключения генератор и усилитель не работают, инвертор остаётся в состоянии холостого хода с полным отсутствием энергопотребления.

Усиленный ключевыми транзисторами VT3-VT4 импульс напряжения поступает в трансформатор Т2 - назначение которого: гальваническое разделение нагрузки и сети - и согласование выходного сопротивления инвертора с сопротивлением нагрузки.

Первичная обмотка высокочастотного трансформатора Т2 имеет демпфирирующую цепь R11C6, предназначенную для гашения паразитных высокочастотных колебаний возникающих в контуре в момент переключения силовых транзисторов.
Конденсатор С6 добавляет паразитную ёмкость первичной обмотки трансформатора Т2, что ведёт к снижению частоты паразитных колебаний и уменьшению их амплитуды.

Введение резистора R11 в колебательный контур снижает добротность первичной обмотки трансформатора Т2 и ускоряет затухание колебательного процесса.
Силовые транзисторы зашунтированы быстродействующими диодами VD1,VD2.
Вторичная цепь трансформатора Т2 подключена через выпрямительный высокочастотный мост VD3 к фильтру на конденсаторе С5 L1C12.

Индикация наличия выходного напряжения выполнена на светодиоде HL1 c ограничительным резистором R12.Ток заряда аккумулятора устанавливается изменением скважности генератора на аналоговом таймере DA1 - резистором R1, напряжение заряда - резистором R10.

Вывод 5 микросхемы таймера DA1 используется для стабилизации выходного напряжения инвертора. Повышение выходного напряжения на аккумуляторе приводит к росту напряжение на управляющем электроде 1DA3- параллельного стабилизатора (2). Напряжение на аноде 3DA3 падает в ключевом режиме. Конденсатор C4 устраняет помехи переключения параллельного стабилизатора.

Транзистор VT1 прямой проводимости открывается перепадом напряжения на аноде DA3 и шунтирует вывод 5DA1.
Частота генератора повышается, что приводит к снижению напряжения на нагрузке.
Наличие терморезистора RK1 при повышении температуры снижает напряжение и мощность на нагрузке.

Печатная плата выполнена на одностороннем стеклотекстолите.
Основные элементы схемы и их рекомендации по их возможной замене сведены в таблицу 1 и 2.

Таблица№1.Параметры радиоэлементов:

Обозначение

Наименование

Замена

Примечание

1

DA1

TL555

КР1006ВИ1

По таблице №2

2

DA2

78L09

78L12

стабилизатор

3

DA3

TL431C

КР142ЕН19А

Аналог параллельного стабилитрона

4

VT1
VT2

КТ361
КТ972А

КТ502
КТ503

Прямой проводимости
Обратной проводимости

5

VT3-VT4

2SC2625

3039,13009
КТ858Б, КТ886А-1

Мощные 400 Вольт 8 Ампер

6

VD1-VD2

FR155,FR205

1N5819

Быстродейств.

7

VD3

Диодный мост

КД2997,RL205

ВЧ –мощный 20А 50В

8

R2,R3,R5-R10,R12,R13,R14,

МЛТ
резисторы

С2-29,С2-14,С2-10

Общего назначения

9

VD4

Мост400Вольт 6Ампер

КVL406G

KVL06
RS407

10

RK1

КМТ-1

КМТ-4

22-47кОм

11

R1

CП-3

СП-4

22-220 кОм

12

Т1

EEL16A1-CQC

ЕЕ-19С, ЕЕ16-28, LSE9645, ATE16N7P5

Согл. трансформатор
Выводы по схеме Рис.1

13

Т2

ATE133N02

E1-28,SG-30UK
ATE133N02

Выходной ВЧ трансформатор

14

L1

Дроссель

10 витков 1мм
Феррит 16 НМ2000

 

15

Т3

Сетевой фильтр

EE-25 CQC

F06M

Таблица 2. Параметры аналогов таймера:

Тип таймера

U-питания

I-потр.мА

U-вых макс.

F-мГц

Примечание

ISM7555

2-18

0.3

14,6

2

-25…+85С

ALD555DA

2-12

0,2

4,2

2

-55…+125

LMC555

1,5-15

0,4

11,3

3

-65…+150

ТS555C

2-16

0,27

4,6

2,7

0...+70

TLC555C

2-15

0,8

14,2

2,1

0...+70

XR-L555CR

2,7-15

0,3

12,5

0,5

-55…+125

С понижением напряжения источника питания ток потребления микросхемой DA1 падает, частота преобразователя меняется незначительно, не более 1%.

Трансформаторы(3) можно установить заводские от неисправных блоков питания АТ/ТХ по таблице № 1, можно выполнить и на феррите К20*12*6 2000НМ,1-20витков ПЭВ-2 0,4мм; 2,3 обмотки по 6 витков того же провода, дополнительный отвод 2 витка (4).

Трансформатор Т2 – первичная на кольце 40*25*11 М2000НМ 66 витков ПЭВ-2 О,8мм; вторичная сечением 2 (4 *0,32мм). L1 - 10 витков 1мм. Обмотки всех трансформаторов и дросселя разделить фторопластовой лентой от феррита и между собой. Схема смонтирована в корпусе БП1.

Транзисторы VT3-VT4 следует установить на радиаторы 50*50*10 или на один радиатор через изолирующие прокладки.

Двухтактный инвертор с усилителем импульсного тока

Наладку схемы начинают с проверкой цепей питания на наличие короткого замыкания. вместо предохранителя FU1 установить накальную лампу 220*100ватт. На выход подключить аккумулятор напряжением 12-16 вольт, проверить напряжение питания на генераторе и при наличии осциллографа или цифрового вольтметра уточнить наличие импульсного напряжения на выводе 3DA1.

Включив сеть наблюдают зажигание сетевой лампы, кратковременная её вспышка и наличие тока заряда по амперметру PA1 указывает на рабочее состояние инвертора.
Изменение тока заряда резистором R1 и напряжения резистором R10 указывает на работоспособность преобразователя.

После непродолжительной работы устройства в целом, необходимо схему отключить от электросети и аккумулятора - проверить элементы на нагрев.

Следует помнить, что часть элементов схемы находятся под напряжением электросети, осциллограф подключать к схеме без заземления.

Литература:
1. В.Сорокоумов. Импульсное зарядное устройство. Радио№8. 2004. Стр.46.
2. И.Нечаев. Стабилизаторы напряжения с микросхемой КР142ЕН19А. Радио №6 2000. Стр.57.
3. А.Петров. Индуктивности, дроссели, трансформаторы. Радиолюбитель №1 1996. Стр. 13. 4.А.Петров Импульсный блок питания УЗЧ. Радиомир 7/2002. Стр.12.

Автор: Коновалов Владимир, Вантеев Александр, Антон Артамоненко - творческая лаборатория "Автоматика и связь"

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1 МикросхемаTL5551 КР1006ВИ1Поиск в FivelВ блокнот
DA2 Линейный регулятор
LM78L09
1 78L12Поиск в FivelВ блокнот
DA3 ИС источника опорного напряжения
TL431
1 КР142ЕН19АПоиск в FivelВ блокнот
VT1 Биполярный транзистор
КТ361А
1 КТ502Поиск в FivelВ блокнот
VT2 Биполярный транзистор
КТ972Б
1 КТ503Поиск в FivelВ блокнот
VT3, VT4 Биполярный транзистор
2SC2625
2 3039,13009 КТ858Б, КТ886А-1Поиск в FivelВ блокнот
VD1, VD2 Диод
КД257Б
2 1N5819Поиск в FivelВ блокнот
VD3 Выпрямительный диод
SBL2040CT
1 KVL406GПоиск в FivelВ блокнот
С1 Конденсатор1200 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С2, Конденсатор0.01 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С3 Электролитический конденсатор10 мкФ 10 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С4 Конденсатор3300 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С5 Электролитический конденсатор2200 мкФ 35 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С6 Конденсатор1800 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С7, С8 Конденсатор0.1 мкФ 250 В2 Поиск в FivelВ блокнот
С9 Трансформатор100 мкФ 400 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С10 Конденсатор0.1 мкФ 630 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С11 Конденсатор0.1 мкФ 400 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С12 Конденсатор0.1 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
R1 Переменный резистор100 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
R2 Резистор
1.1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор
470 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R4 Резистор
1.2 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R5 Резистор
360 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R6 Резистор
1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R7 Резистор
9.1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R8, R9 Резистор
10 Ом
2 Поиск в FivelВ блокнот
R10 Переменный резистор1.5 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
R11 Резистор
100 Ом
1 2 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R12 Резистор
1.8 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R13 Резистор
910 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
RK1 Терморезистор33 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
RK2 ПозисторSCK-1031 Поиск в FivelВ блокнот
HL1 Светодиод
АЛ307Б
1 Поиск в FivelВ блокнот
T1 ТрансформаторEEL16A1 CQC1 Поиск в FivelВ блокнот
T2, T3 Трансформатор2 Поиск в FivelВ блокнот
L1 Катушка индуктивности1 Поиск в FivelВ блокнот
PA1 Амперметр10 А1 Поиск в FivelВ блокнот
FU1 Предохранитель3 А1 Поиск в FivelВ блокнот
FU2 Предохранитель10 А1 Поиск в FivelВ блокнот
SA1 Выключатель1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Коновалов В. 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 (2) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Romas #
Хотелось бы узнать, как можно управлять двухтактным выходным каскадом с однотактным драйвером VT2 и микросхемой пригодной для однотактного БП? Каким волшебным способом происходит регулировка напряжения? Зачем нужна обмотка 4-5 на T1, если эта схема без напряжения на аккумуляторе в принципе не может запускаться?
Ответить
0
vaza33 #
Кто делал данную схему, рабочая она или нет?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

LC-измеритель LC100-A
LC-измеритель LC100-A
Катушка Тесла USB осциллограф DSO-2090
вверх