Главная » Питание
Призовой фонд
на май 2017 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Источник питания на двухбазовом диоде

В статье рассматриваются принципы построения обратноходового импульсного источника питания для зарядки автомобильных аккумуляторов с использованием инвертора состоящего из генератора на двухбазовом диоде (однопереходном транзисторе) и мощного транзисторного ключа.

Введение: Конструирование источников питания на силовых трансформаторах прекратилась ещё в прошлом веке, ввиду больших габаритов и массы, и потерями электроэнергии на нагрев стабилизирующих элементов.

Разработка мощных высокочастотных транзисторов привела к их использованию в лёгких малогабаритных источниках тока. Применение ферритовых высокочастотных трансформаторов позволяют выполнить инвертирование энергии в нагрузку на частотах - соизмеримых с длиной радиоволн.

Трёхфазный генератор переменного тока автомобиля при выпрямлении и стабилизации выходного напряжения не имеет циклической составляющей с определённой скважностью для импульсного режима восстановления аккумулятора, возможно это боязнь повредить электронную начинку автомобиля, аккумулятор в автомобилях заряжается без снятия крупнокристаллической сульфатации, что приводит его к преждевременному износу. Помехи импульсных источников питания легко устраняются введением сетевых фильтров в блоках питания и подачей энергии в нагрузку при отключенном инверторе, то есть при отсутствии преобразования – снижении тока преобразования почти до нуля, и устранением паразитных колебаний вызванных резонансом контура обмоток высокочастотного трансформатора.

Для борьбы с этим отрицательным эффектом используется специальный порядок намотки обмоток трансформатора с применением внутренних межобмоточных экранов, снижением поверхностного эффекта тока простым расщеплением проводников на большее количество с меньшим сечением.

Принцип работы: В однотактный преобразователь входит два основных элемента – тактовый генератор на однопереходном транзисторе и блокинг- генератор на мощном транзисторе. Инвертирование энергии происходит многократно: энергия электросети выпрямляется диодным мостом и подаётся на ключевой преобразователь в виде постоянного напряжения.

Высокочастотный ключ инвертора на транзисторе преобразует постоянное напряжение питания в импульсный ток первичной обмотки трансформатора.
Вторичное напряжение выпрямляется и подаётся на нагрузку.

В обратноходовых инверторах (1), в период замкнутого состояния транзисторного ключа, идёт накопление энергии в трансформаторе. Передача накопленной в трансформаторе энергии в нагрузку происходит при нахождении транзисторного ключа в разомкнутом состоянии.

Однополярное намагничивание феррита трансформатора приводит к остаточной намагниченности трансформатора после магнитного насыщения магнитопровода.

Для однополярного намагничивания важно наличие немагнитного зазора в замкнутом магнитопроводе, он уменьшает остаточную магнитную индукцию, в результате чего можно снимать гораздо больший ток нагрузки без насыщения трансформатора.

Энергия, запасённая в трансформаторе за время коммутирующего импульса, не всегда успевает рассеяться за время паузы, это может привести к насыщению трансформатора и потере магнитных свойств. Для устранения этого эффекта первичная цепь трансформатора шунтирована быстродействующим диодом с резистивной нагрузкой.

Дополнительное действие оказывает отрицательная обратная связь с эмиттера ключевого транзистора на его базу через параллельный стабилизатор- такое решение позволяет ключевому транзистору переключится до насыщения магнитопровода, что снижает его температуру и улучшает рабочее состояние устройства в целом.

Вторичное высокочастотное напряжение трансформатора выпрямляется и подаётся в нагрузку. Для защиты транзисторного ключа в электронную схему вводятся элементы защиты от теплового и электрического пробоя. В момент переключения транзисторного ключа на обмотке индуктивного реактора возникают колебания импульсных напряжений, превышающие напряжение питания в несколько раз, что может привести к пробою транзисторного ключа.

В этом случае обязательно устанавливается демпфирующий диод для симметрии протекающего двухполярного тока.

Управление почти всей мощностью преобразования одним транзистором требует выполнение некоторых условий его безаварийной работы (2):
1. Ограничение базовых и коллекторных токов до допустимых пределов.
2. Отсутствие дефектов в электронных компонентах.
3. Правильно рассчитанный трансформатор.
4. Устранение возможного пробоя импульсными напряжениями преобразователя.
5. Снижение перегрева ключевого транзистора.   
6. Переключение ключевого транзистора до момента насыщения магнитопровода.

Источником высокочастотных электромагнитных помех (3) является паразитный высокочастотный резонанс контура, образованного индуктивностью рассеивания и выходной ёмкостью цепей транзистора и трансформатора, возникающих в процессе преобразования энергии.

Необходимо оптимизировать конструкцию трансформатора для максимального снижения индуктивности рассеивания, выполнить выбор сечения и количества проводников, уменьшить собственную ёмкость трансформатора, правильно выбрать транзисторный ключ и элементы кламперной цепи, подавляющей выброс обратного напряжения.

В схему инвертора входят:
1. Сетевой высоковольтный выпрямитель с фильтрами помех преобразования.
2. Элементы ограничения тока заряда конденсаторов сетевого фильтра.
3. Элементы защиты от импульсных помех высокого уровня.
4. Цепи преобразования вторичного напряжения.
5. Элементы индикации преобразования.
6. Формирователь импульсов запуска на однопереходном транзисторе VT1.
7. Блокинг – генератор на транзисторе VT2.
8. Элементы защиты от предельных токов силового ключа.
9. Параметрический стабилизатор напряжения питания генератора.
10. Элементы стабилизации выходного напряжения.

Характеристики транзисторного инвертора:
Напряжение сети 220Вольт
Вторичное напряжение 13,8 Вольт
Ток заряда максимальный 10Ампер
Ёмкость аккумулятора 24-120 А/час
Ток восстановления аккумулятора 0,05С 1,2-6 ампер
Время восстановления 3-5 часов.
Потребляемая мощность 160ватт.
Частота преобразования 23кГц

Схема источника питания на двухбазовом диоде

Описание принципиальной схемы:
В состав принципиальной схемы входит сетевой выпрямитель напряжения электросети на диодной сборке VD4. Коммутационные помехи в импульсных источниках питания возникают как следствие применения переключающего режима работы мощных регулирующих элементов (4). Для защиты сети и преобразователя от импульсных помех установлен сетевой фильтр на двухобмоточном дросселе T2 с конденсаторами С7, С8,С10 для подавления нессиметричных помех.

Двухобмоточный дроссель Т2 с синфазно включенными обмотками служит для подавления симметричных помех.

Ограничение зарядного тока конденсатора фильтра C4 выполнено на позисторе RT1,сопротивление которого падает с повышением температуры корпуса.
Импульсные помехи преобразователя, образованные ключевым транзистором VT2 и обмотками трансформатора Т1, в моменты переключения токов устраняются параллельными RC –цепями – VD2C5R11 и C6R13.

Снижение импульсных помех преобразования в низковольтных цепях нагрузки устраняются введением индуктивности L1 в одну из цепей. Длительность пауз между импульсами выходного тока при этом незначительно увеличивается без ухудшения преобразования.

Возможно использование в схеме магнитных дросселей из аморфного сплава.
Двунаправленный индикатор на светодиоде HL1 и цепь стабилитрона VD1 снижают уровень высоковольтных импульсных помех в цепях питания инвертора.

Формирователь импульсов запуска инвертора выполнен на двухбазовом диоде (однопереходном транзисторе) VT1. Импульсный блокинг- генератор собран на транзисторе VT2.

Стабилизация выходного напряжения выполняется оптопарой U1. Вторичное напряжение, с гальваническим разделением, через оптопару автоматически поддерживает поступление напряжения обратной связи с обмотки 2Т1 на вход транзистора VT2.

При подаче сетевого питания напряжение с конденсатора фильтра C4 через обмотку 1Т1 поступает на коллектор транзистора VT2 инвертора.
Зарядно-разрядный цикл конденсатора C1 создаёт на резисторе R4 последовательность импульсов с частотой зависящей от сопротивления резисторов R1,R2 и конденсатора С1.

 Напряжение питания генератора на однопереходном транзисторе стабилизировано диодом VD1. Импульсное напряжение с резистора R4 открывает транзистор VT2 на несколько микросекунд, ток коллектора VT2 возрастает до 3-4 ампер.
Протекание коллекторного тока через обмотку 1Т1(5) сопровождается накоплением энергии в магнитном поле сердечника - после окончания положительного импульса ток коллектора прекращается.

Прекращение тока вызывает появление в катушках ЭДС самоиндукции, которая создаёт на вторичной обмотке 3Т2 положительный импульс.

При этом через диод VD5 протекает положительный ток. Положительный импульс обмотки 2Т1 через резисторы R5,R9,R14 поступает на базовый вывод транзистора VT2. Конденсатор С3 поддерживает устойчивость работы блокинг-генератора и схема переходит в режим автоколебаний. Повышение напряжения нагрузки приводит к открытию светодиода оптопары U1, фотодиод шунтирует сигнал с обмотки 2Т2 на минус источника питания, уровень импульсного напряжения на базе транзистора VT2 понижается со снижением зарядного тока аккумулятора GB1. Перегрузка транзистора VT2 токами приводит к увеличению уровня импульсного напряжения на резисторе R12 цепи эмиттера, открыванию параллельного стабилизатора напряжения на таймере DA1. Шунтирование импульсного напряжения на входе транзистора VT2 приведёт к снижению энергии в сердечнике трансформатора, вплоть до форсированной остановки режима автоколебаний.

Напряжение отсечки тока транзистора VT2 корректируется резистором R10.
После устранения сбоя произойдёт повторный запуск блокинг-генератора от формирователя импульсов запуска на транзистор VT1.

Выбор высокочастотного трансформатора зависит от мощности нагрузки.
При эффективном токе нагрузки в десять ампер и напряжении вторичной обмотки 16 вольт мощность трансформатора составит 160 ватт. С учётом действия тока заряда на аккумулятор для его восстановления достаточно мощности не более 100 ватт.
Мощность трансформатора напрямую зависит от частоты автогенератора и марки феррита, и при увеличении частоты в десять раз мощность увеличивается почти в четыре раза. Ввиду сложности самостоятельного изготовления в схеме использован трансформатор от монитора, возможно использование и от телевизоров.
Рекомендации по самостоятельному изготовлению высокочастотного трансформатора в (6).

Примерные данные трансформатора Т1:
Б26М1000 с зазором в центральном стержне 1-56 витков ПЭВ-2 0,51, 2 - четыре витка ПЭВ2 0,18, 3– 14 витков ПЭВ-2 0,31*3.

Наладку схемы начинают с проверки платы печатного монтажа, в цепь разрыва сетевого питания включают лампочку 220 вольт любой мощности, вместо нагрузки лампочку от автомобиля 12 вольт 20свечей. При первом включении и неисправных деталях сетевая лампочка загорит ярким светом - автомобильная не горит, при исправной схеме сетевая лампочка может гореть слабым накалом, а автомобильная ярко. Яркость лампочки в нагрузке, можно поднять или понизить резисторами R1. Защита от перегрузки по току устанавливается резистором R10, стабилизация напряжения под максимальной нагрузкой, регулируется резистором R5.
Резистором R15, при установке иных оптопар, корректируется ток светодиода оптопары U1 в пределах 5-6 мА.

При наличии осциллографа удобно проверить работу генератора на транзисторе VT1 с временной подачей на инвертор напряжения питания 30-50 вольт,частоту генератора можно изменить резистором R1 или конденсатором C1.

При слабой обратной связи (велико значение сопротивления резистора R5) или неверном подключении обмотки 2Т2 в режиме блокинг-генератора транзистора VT2 может отключиться от кратковременной перегрузки и не работать,повторный запуск произойдёт после повторного включения схемы, обратная связь с обмотки 2Т1 позволяет работать схеме в режиме автозапуска и последующего выбора устойчивого состояния работы схемы установкой значения резистора R5.

Таблица 1: Транзисторы обратноходовых преобразователей:

Транзистор

Uкэ

Рватт

H 21э

Корпус

Примечание

2SC3153

800

6

100

10

TO-3PB

С радиатором

2SC3460

800

6

100

10

TO-3PB

То-же

2SC3486

800

6

120

5

TO-3PB

-

2SC3552

800

12

150

2

TO-3PB

-

2SC3688

800

10

150

5

TO-3PB

-

2SC3996

800

15

180

5

TO-3PBL

-

2SD1402

800

5

120

5

TO-3PB

-

2SD3997

800

20

250

5

TO-3PBL

-

2SD4111

700

10

150

6

TOP-3L

-

Таблица 2: Элементы импульсного источника тока.

Тип по схеме

Наименование

Замена

Характеристика

Примечание

VT1

КТ117А

КТ117Б

30В 1А

 

VT2

C4770

По таблице

800В 4А

радиатор

DA1

TL431

КР142ЕН19А

30В 1 А

 

U1

АОД101А

АОД107А
АОД133А

3,5Вольт 20ма- макс.

С уточнением распайки выводов

R2,R3,R4,R7,R8
,R9,R14.R15,R16

C2-23

МЛТ

0,125ватт

R6,R11,R13- 0.5-1ватт

VD1

КС527Ж

Д814Д*2

20 ма макс.

 

VD2,VD3

КД226Б,
UF5404

КД257Г, FR155
КД258,UF5404

Вч -быстродействующие

 

VD4

 PBU 805

RS605

5А 600В

 

Т1

SH-T104

BALAE0440

150-200ватт

26кГц

Печатный монтаж двухсторонний размерами 115*65, перемычки расположены со стороны радиокомпонентов.

Фото источника питания на двухбазовом диоде

Радиатор ключевого транзистора VT2 использован от северного моста сопроцессора компьютера, бюджетный вентилятор компьютерного блока питания можно использовать по назначению с подключением к источнику питания 13,8 Вольт через резистор 33-56 Ом.

Используемая литература:
1. С.Косенко Особенности работы индуктивных элементов в однотактных преобразователях. Радио,№7,2005,с.30-32.
2. В.Старков. Диагностика и ремонт строчной развёртки мониторов. Радиодело, №10-11, 2006г., с.74-82.
3. Владимир Рентюк. Уменьшение паразитных колебаний в обратноходовых импульсных источниках питания. Радиохобби,3/2009 с.53-56.
4. М.Дорофеев. Снижение уровня помех от импульсных источников питания. Радио, №9, 2006, с.38-40.
5. С.А.Ельяшкевич. Цветные телевизоры 3УСЦТ. Радио и связь,1989г.,с.80.
6. А.Петров. Индуктивности, дроссели, трансформаторы. Радиолюбитель №1/96 с.13-14.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1 ИС источника опорного напряжения
TL431
1 Поиск в FivelВ блокнот
VT1 ТранзисторКТ117А1 Поиск в FivelВ блокнот
VT2 Биполярный транзистор
BC477
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1 Стабилитрон
КС527А
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD2 Диод
КД226Д
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD3 Выпрямительный диод
UF5404
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD4 Диодный мост
PB805
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD5 Диод
КД213Б
1 Поиск в FivelВ блокнот
U1 Оптопара
АОД101А
1 Поиск в FivelВ блокнот
С1 Конденсатор1600 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С2, С11 Конденсатор0.1 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
С3 Конденсатор4700 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С4 Электролитический конденсатор100 мкФ 450 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С5 Конденсатор0.01 мкФ 600 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С6 Конденсатор220 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С7 Конденсатор0.1 мкФ 630 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С8, С10 Конденсатор0.01 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
С9 Электролитический конденсатор3300 мкФ 35 В1 Поиск в FivelВ блокнот
R1 Переменный резистор100 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
R2 Резистор
16 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор
2.2 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R4 Резистор
680 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R5 Подстроечный резистор10 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
R6 Резистор
47 кОм
1 1 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R7 Резистор
8.2 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R8 Резистор
820 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R9 Резистор
56 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R10 Подстроечный резистор4.7 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
R11 Резистор
1.2 кОм
1 0.5 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R12 Резистор
0.33 Ом
1 5 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R13 Резистор
360 Ом
1 0.5 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R14 Резистор
360 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R15 Резистор
8.2 кОм
1 ПодборПоиск в FivelВ блокнот
R16 Резистор
1.8 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
RT1 Терморезистор16 Ом1 Поиск в FivelВ блокнот
HL1 СветодиодКИПД41А-М1 Поиск в FivelВ блокнот
HL2 Светодиод
АЛ307Г
1 Поиск в FivelВ блокнот
PA1 Амперметр10 А1 Поиск в FivelВ блокнот
T1 Трансформатор импульсный1 Поиск в FivelВ блокнот
T2 Трансформатор1 Поиск в FivelВ блокнот
L1 Катушка индуктивности1 Поиск в FivelВ блокнот
FU1 Предохранитель2 А1 Поиск в FivelВ блокнот
SA1 Выключатель1 Поиск в FivelВ блокнот
GB1 АКБ12 В1 Поиск в FivelВ блокнот
XT1, XT2 Вилка сетевая1 Поиск в FivelВ блокнот
XT3, XT4 Разъем2 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 (12) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Григорий Т. #
Каково назначение R10? Насколько я помню, входной ток TL431 по первой ножке 1.5 микроампера.
Ответить
0
Серёга #
Напряжение срабатывания TL431 - 2.5 вольта, а судя из описания
Перегрузка транзистора VT2 токами приводит к увеличению уровня импульсного напряжения на резисторе R12 цепи эмиттера, открыванию параллельного стабилизатора напряжения на таймере DA1
и посмотрев на R12 считаем ток ограничения 2.5v / 0.3ом = 8.33 Ампера
В даташите 2SC4770 указан ток в 7 ампер, так что делайте выводы о работоспособности данного устройства.
Ответить
0
ARG #
В данном случае речь идет об импульсном токе, он гораздо больше постоянного.
Ответить
0
Леонид #
"Диод с двойной базой" устарелое название, по современному это "Однопереходный транзистор"
Ответить
0
Святослав #
Собрал схему, не работает. Обратите внимание, фото печатной платы не соответствует схеме! Что за транзистор рядом с трансом? Что под радиатором? Надувательство!
Ответить
0
Геннадий #
Я тоже пытаюсь повторить в макете "ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ НА ДВУХБАЗОВОМ ДИОДЕ". Пока не получается. Если Вы добились успеха - поделитесь со мной. Особенно по изготовлению трансформатора и по настройке.
Ответить
0
Alex #
Транс на сколько я понял стандартный от блока питания компа.
Ответить
0
Alex #
"Транзистор" рядом с трансформатором, это диод Шоттки VD5 взят из блока питания компа. Его можно заменить КД213б
Ответить
0
Геннадий #
Вопрос авторам. Какой тип конденсатора С6 и каково его допустимое напряжение? Можно исключить из схемы цепочку C6R13?
Ответить
0
Alex #
Только что то не вижу на плате указаных в схеме "Т2" и "L1"
Ответить
0
Alex #
Да на схеме и на плате разница есть. Есть большой кондер на плате. Толькто что это, С4 или С9?
В схеме 2-а светодиода, а на плате один. С6 это 220пФ я так понял и напряжением 300в - 400в примерно должен быть.
Ответить
0
Анатолий #
Так кто нибудь смог собрать эту схему?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
Мини гравер 125 Ватт Макетная плата для пайки (10 шт)
вверх