Sparsame Stromversorgung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Die Reduzierung von Gewicht und Abmessungen sowie die Steigerung der Effizienz von Stromquellen ist eine der vordringlichen Aufgaben im Design moderner elektronischer Geräte. Der einfachste Weg, dieses Problem zu lösen, besteht darin, den herkömmlichen Gleichrichter (mit einem Netztransformator und einem kapazitiven Filter) durch einen Hochfrequenzwandler zu ersetzen, gefolgt von einer Gleichrichtung der Hochfrequenzspannung. Aufgrund der Tatsache, dass die Spannungswandlung mit einer relativ hohen Frequenz (10 ... 40 kHz) erfolgt, haben solche Netzteile Transformatoren und die gesamte Struktur von viel kleineren Abmessungen und daher eine höhere Leistungsdichte, die bis zu 200 ... .400 W / cu.dm, das ist ein Vielfaches mehr als bei herkömmlichen Netzteilen.

Ein schematisches Diagramm einer solchen Stromversorgung ist in der Abbildung dargestellt. Am Ausgang des Gerätes stellt sich bei einem Laststrom von bis zu 2 A eine bipolare Spannung von 27x0,6 V ein. Die Amplitude der Ausgangsspannungswelligkeit bei maximalem Laststrom übersteigt 30 mV nicht.

(zum Vergrößern klicken)

Der Netzspannungsgleichrichter ist auf Dioden V1-V4 aufgebaut. Der gleichgerichtete Spannungswandler wird an den Transistoren V6, V7 und den Transformatoren T1 und T2 hergestellt, und der Spannungsgleichrichter mit erhöhter Frequenz wird an den Dioden V8-V11 hergestellt. Die Arbeitsfrequenz des Spannungswandlers beträgt 22 kHz. Die Kondensatoren C1 und C2 sind notwendig, um das Netz vor Störungen zu schützen; die während des Betriebs des Umrichters entstehen. Die Widerstände R1 und R2 bilden zusammen mit den Kondensatoren C3C4 das Primärfilter und gleichzeitig einen Spannungsteiler für den Wandler. Kette V5. R3, C5, R5 wird verwendet, um den Start des Stromrichtergenerators zu erleichtern. - Kondensatoren C6, C7 dienen als Filter für die gleichgerichtete Hochfrequenzspannung.

Durch den Einsatz von zwei Transformatoren im Spannungswandler konnte dessen Wirkungsgrad gesteigert werden. Bei herkömmlichen Umrichtern mit einem Transformator arbeitet dieser im Sättigungsbetrieb. Bei einem Umrichter mit zwei Transformatoren arbeitet der Ausgangstransformator T1 linear mit viel geringeren Induktivitäten als bei einem Umrichter mit einem Transformator. Dadurch ist es möglich, Verluste im Kern zu reduzieren und damit den Wirkungsgrad des Umrichters zu steigern. Der Sättigungstransformator T2 ist nur für die von den Basisschaltungen der Transistoren V6 und V7 aufgenommene Leistung ausgelegt und hat daher eine geringe Größe. Bei Wandlern mit einem einzigen Transformator tritt im Moment des Schaltens von Transistoren ein erheblicher Kollektorstromstoß auf. Bei einem Umrichter mit zwei Transformatoren fehlt dieser Stoß praktisch, was die sogenannten dynamischen Verluste erheblich reduziert und den Gesamtwirkungsgrad des Umrichters erhöht.

Das Vorhandensein einer Verbindung zwischen den Transformatoren durch die Wicklungen III führt dazu, dass der Transformator T2 zum richtigen Zeitpunkt in den Sättigungsmodus eintritt. Dies ist notwendig, um die oben genannten Betriebsbedingungen des Umrichters zu erfüllen. Der Transformator T2 ist ein Schaltelement, das in den Basisschaltungen der Transistoren V6 und V7 enthalten ist. Wenn der Transformator T2 gesättigt ist, steigt sein Magnetisierungsstrom schnell an, wodurch der Spannungsabfall über dem Widerstand R4 zunimmt und die Spannung über der Wicklung III abnimmt und folglich an den Wicklungen I und II, was zu einer Abnahme führt in den Basisstrom und den Ausgang eines offenen Transistors in den aktiven Bereich und Schalttransistoren. Die Schaltfrequenz wird durch die Ummagnetisierungszeit des Kerns des sättigbaren Transformators T2 bestimmt. Die Induktoren Dr1 und Dr2 sorgen bis dahin für eine Verzögerung beim Öffnen eines Transistors. bis der andere vollständig geschlossen ist. Dies ist notwendig, um Durchgangsströme zu eliminieren und Verluste beim Schalten von Transistoren zu reduzieren.

Die Daten von Transformatoren und Drosseln sind in der Tabelle hinterlegt. Ein richtig zusammengebautes Netzteil erfordert keine Einstellung.

Autor: V.Tsikulsky, Ternopil; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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