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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Leistungsstarker Spannungswandler für Autoverstärker. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter Derzeit bietet der Kfz-Ausrüstungsmarkt eine riesige Auswahl an Radios in verschiedenen Preiskategorien. Moderne Autoradios verfügen in der Regel über 4 Line-Ausgänge (einige auch über einen separaten Subwoofer-Ausgang). Sie sind für den Einsatz als Topteil mit externen Leistungsverstärkern konzipiert. Viele Funkamateure stellen ihre eigenen Leistungsverstärker her. Der schwierigste Teil eines Autoverstärkers ist der Spannungswandler (VC). In diesem Artikel werden wir uns mit dem Prinzip des Aufbaus stabilisierter PNs auf der Grundlage der bereits „populären“ Mikroschaltung TL494 (unser Analogon von KR1114EU4) befassen. Steuergerät Hier werfen wir einen sehr detaillierten Blick auf den Betrieb des TL494 im Stabilisierungsmodus. Als Master dient der Sägezahnspannungsgenerator G1. Seine Frequenz hängt von den externen Elementen von C3R8 ab und wird durch die Formel F=1/(C3R8) bestimmt, wobei F die Frequenz in Hz ist; C3- in Farad; R8- in Omaha. Beim Betrieb im Push-Pull-Modus (unser PN arbeitet in diesem Modus) sollte die Frequenz des Selbstoszillators der Mikroschaltung doppelt so hoch sein wie die Frequenz am Ausgang des PN. Für die im Diagramm angegebenen Zeitschaltkreiswerte beträgt die Generatorfrequenz F=1/(0,000000001*15000)=66,6 kHz. Die Ausgangsimpulsfrequenz beträgt grob gesagt 33 kHz. Die erzeugte Spannung wird 2 Komparatoren (A3 und A4) zugeführt, deren Ausgangsimpulse vom ODER-Element D1 summiert werden. Als nächstes werden Impulse über die ODER-NICHT-Elemente D5 und D6 den Ausgangstransistoren der Mikroschaltung (VT1 und VT2) zugeführt. Impulse vom Ausgang des Elements D1 kommen auch am Zähleingang des Triggers D2 an und jeder von ihnen ändert den Zustand des Triggers. Wenn also eine logische „13“ an Pin 1 der Mikroschaltung angelegt wird (wie in unserem Fall - + wird von Pin 13 an Pin 14 angelegt), wechseln sich die Impulse an den Ausgängen der Elemente D5 und D6 ab, was erforderlich ist Steuern Sie einen Push-Pull-Wechselrichter. Wenn die Mikroschaltung in einem Einzelzyklus-Pn verwendet wird, wird Pin 13 mit einem gemeinsamen Draht verbunden, wodurch der Trigger D2 nicht mehr an der Operation beteiligt ist und an allen Ausgängen gleichzeitig Impulse erscheinen. Element A1 ist ein Fehlersignalverstärker in der Ausgangsspannungsstabilisierungsschaltung PN. Diese Spannung wird an Pin 1 des Knotens A1 angelegt. Am zweiten Ausgang - die beispielhafte Spannung, die vom Stabilisator A5 erhalten wird, der mit einem Widerstandsteiler R2R3 in die Mikroschaltung eingebaut ist. Die Spannung am Ausgang A1, proportional zur Differenz zwischen den Eingängen, stellt die Schwelle für den Betrieb des Komparators A4 und folglich das Tastverhältnis der Impulse an seinem Ausgang ein. Die R4C1-Kette ist für die Stabilität des Stabilisators notwendig. Der Transistor-Optokoppler U1 sorgt für eine galvanische Trennung im negativen Spannungsrückkopplungskreis. Es bezieht sich auf die Ausgangsspannungsstabilisierungsschaltung. Auch der Stabilisator vom Paralleltyp DD1 (TL431 oder unser Analogon KR142EN19A) ist für die Stabilisierung zuständig. Der Spannungsabfall am Widerstand R13 beträgt etwa 2,5 Volt. Der Widerstandswert dieses Widerstands wird berechnet, indem der Strom durch den Widerstandsteiler R12R13 eingestellt wird. Der Widerstandswert des Widerstands R12 wird nach folgender Formel berechnet: R12 \u2,5d (Uout-12) / I "wobei Uout die Ausgangsspannung des PN ist; I" ist der Strom durch den Widerstandsteiler R13RXNUMX. Die Last DD1 ist ein parallel geschalteter Ballastwiderstand R11 und eine Strahlungsdiode (Pin 1,2 des Optokopplers U1) mit einem Strombegrenzungswiderstand R10. Der Ballastwiderstand erzeugt die Mindestlast, die für das normale Funktionieren der Mikroschaltung erforderlich ist. WICHTIG. Zu beachten ist, dass die Betriebsspannung des TL431 36 Volt nicht überschreiten sollte (siehe Datenblatt zum TL431). Wenn geplant ist, einen PN mit Uout.> 35 Volt herzustellen, muss die Stabilisierungsschaltung ein wenig geändert werden, wie weiter unten besprochen wird. Gehen wir davon aus, dass die Spannungsversorgung für eine Ausgangsspannung von +-35 Volt ausgelegt ist. Wenn diese Spannung erreicht ist (an Pin 1 von DD1 erreicht die Spannung den Schwellenwert von 2,5 Volt), „öffnet“ sich der DD1-Stabilisator und die LED des Optokopplers U1 leuchtet auf, was zur Öffnung seines Transistorübergangs führt. Am Pin 1 des TL494-Chips erscheint der Pegel „1“. Die Zufuhr von Ausgangsimpulsen wird gestoppt, die Ausgangsspannung beginnt zu sinken, bis die Spannung an Pin 1 des TL431 unter den Schwellenwert von 2,5 Volt fällt. Sobald dies geschieht, „schließt“ DD1, die LED des Optokopplers U1 erlischt, Pin 1 von TL494 erscheint Low und Knoten A1 lässt Ausgangsimpulse zu. Die Ausgangsspannung erreicht wieder +35 Volt. DD1 „öffnet“ sich wieder, die LED des Optokopplers U1 leuchtet auf und so weiter. Dies wird als „Tastverhältnis“ bezeichnet – wenn die Frequenz der Impulse konstant ist und die Anpassung durch Pausen zwischen den Impulsen erfolgt. Der zweite Fehlersignalverstärker (A2) wird in diesem Fall als Notschutzeingang verwendet. Dies könnte eine Einheit zur Überwachung der maximalen Temperatur des Kühlkörpers von Ausgangstransistoren, eine UMZCH-Schutzeinheit gegen Stromüberlastung usw. sein. Wie in A1 wird über den Widerstandsteiler R6R7 die Referenzspannung an Pin 15 geliefert. An Pin 16 liegt ein „0“-Pegel an, da er über den Widerstand R9 mit dem gemeinsamen Draht verbunden ist. Wenn Sie den Pegel „16“ an Pin 1 anlegen, unterbindet Knoten A2 sofort die Zufuhr von Ausgangsimpulsen. Der PN „stoppt“ und startet erst, wenn an Pin 16 wieder der „0“-Pegel erscheint. Die Funktion des Komparators A3 besteht darin, das Vorhandensein einer Pause zwischen den Impulsen am Ausgang des Elements D1 zu gewährleisten, auch wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers A1 außerhalb der zulässigen Grenzen liegt. Die minimale Ansprechschwelle A3 (beim Anschluss von Pin 4 an die gemeinsame Leitung) wird durch die interne Spannungsquelle GI1 eingestellt. Mit zunehmender Spannung an Pin 4 erhöht sich die minimale Pausendauer, daher sinkt die maximale Ausgangsspannung des PN. Diese Eigenschaft wird für Softstart-PN verwendet. Tatsache ist, dass zu Beginn des Betriebs des PN die Kondensatoren der Filter seines Gleichrichters vollständig entladen sind, was dem Schließen der Ausgänge an einem gemeinsamen Draht entspricht. Das sofortige Starten des PN mit voller Leistung führt zu einer enormen Überlastung der Transistoren der leistungsstarken Kaskade und deren möglichem Ausfall. Die C2R5-Schaltung sorgt für einen reibungslosen, überlastfreien Anlauf des PN. Im ersten Moment nach dem Einschalten wird C2 entladen. Und die Spannung an Pin 4 von TL494 liegt nahe bei +5 Volt, die vom A5-Stabilisator empfangen werden. Dies garantiert eine Pause von maximal möglicher Dauer bis zum vollständigen Fehlen von Impulsen am Ausgang der Mikroschaltung. Da der Kondensator C2 über den Widerstand R5 aufgeladen wird, sinkt die Spannung an Pin 4 und damit die Dauer der Pause. Gleichzeitig steigt die Ausgangsspannung des PN an. Dies setzt sich fort, bis es sich dem Vorbild nähert und die stabilisierende Rückkopplung wirksam wird, deren Prinzip oben beschrieben wurde. Ein weiteres Aufladen des Kondensators C2 beeinflusst die Prozesse in Stump nicht. Wie hier bereits gesagt wurde, sollte die Betriebsspannung des TL431 36 Volt nicht überschreiten. Was aber, wenn Sie beispielsweise 50 Volt vom PN erhalten müssen? Es ist einfach zu machen. Es reicht aus, eine 15...20 Volt Zenerdiode in den Spalt der gesteuerten Plusleitung (rot dargestellt) zu stecken. Dadurch wird die überschüssige Spannung „abgeschnitten“ (wenn es sich um eine 15-Volt-Zenerdiode handelt, werden 15 Volt abgeschaltet, bei einer 20-Volt-Diode werden entsprechend 431 Volt abgeschaltet). und der TLXNUMX arbeitet im zulässigen Spannungsmodus.
Auf der Grundlage des Vorstehenden wurde ein PN erstellt, dessen Schema in der folgenden Abbildung dargestellt ist.
Auf VT1-VT4R18-R21 ist eine Zwischenstufe montiert. Die Aufgabe dieses Knotens besteht darin, die Impulse zu verstärken, bevor sie den leistungsstarken Feldeffekttransistoren VT5-VT8 zugeführt werden. Das REM-Steuergerät ist auf VT11VT12R28R33-R36VD2C24 gefertigt. Wenn ein Steuersignal vom Radio +12 Volt an „REM IN“ angelegt wird, öffnet der Transistor VT12, der wiederum VT11 öffnet. An der Diode VD2 erscheint Spannung, die die Mikroschaltung TL494 mit Strom versorgt. Montag beginnt. Wenn Sie das Radio ausschalten, werden diese Transistoren geschlossen und der Spannungswandler „stoppt“. Eine Notfallschutzeinheit besteht aus den Elementen VT9VT10R29-R32R39VD5C22C23. Wenn ein negativer Impuls an den Eingang „PROTECT IN“ angelegt wird, schaltet sich der PN aus. Es kann nur gestartet werden, indem REM aus- und wieder eingeschaltet wird. Wenn dieser Knoten nicht verwendet werden soll, müssen die damit verbundenen Elemente aus dem Stromkreis ausgeschlossen werden und Pin 16 des TL494-Chips muss mit dem gemeinsamen Draht verbunden werden. In unserem Fall ist der PN bipolar. Die Stabilisierung erfolgt entsprechend der positiven Ausgangsspannung. Um Unterschiede in den Ausgangsspannungen zu vermeiden, verwenden Sie die sogenannte „DGS“ – eine Gruppenstabilisierungsdrossel (L3). Beide Wicklungen sind gleichzeitig auf einen gemeinsamen Magnetkreis gewickelt. Das Ergebnis ist ein Drosseltransformator. Für den Anschluss seiner Wicklungen gilt eine bestimmte Regel: Sie müssen Rücken an Rücken angeschlossen werden. Im Diagramm sind die Anfänge dieser Wicklungen als Punkte dargestellt. Durch diese Drossel werden die Ausgangsspannungen beider Zweige angeglichen. Eine wichtige Rolle in Stump spielen Snubber - eine RC-Kette, die dazu dient, parasitäre HF- / Mikrowellenschwingungen zu umgehen. Ihre Verwendung wirkt sich günstig auf den Gesamtbetrieb des Konverters aus, nämlich: Die Form des Ausgangssignals weist weniger parasitäre HF-Emissionen auf, die von der Stromversorgung in den UMZCH eindringen und dessen Erregung verursachen können; die Ausgangstasten arbeiten leichter (sie erhitzen sich weniger), das gilt auch für den Trafo. Ihre Vorteile liegen auf der Hand, sodass sie nicht vernachlässigt werden sollten. Auf dem Diagramm ist dies C12R26; C13R27; C25R37. Einrichtung Vor dem Einschalten muss die Qualität der Installation überprüft werden. Zum Aufbau eines PN wird ein Trafo-Netzteil mit einer Leistung von ca. 20 Ampere und einer Regelgrenze der Ausgangsspannung von 10 ... 16 Volt benötigt. Es wird nicht empfohlen, das PN über ein Computernetzteil mit Strom zu versorgen. Vor dem Einschalten müssen Sie die Ausgangsspannung des Netzteils auf 12 Volt einstellen. Schließen Sie parallel zum Ausgang des PN Widerstände für 2 W 3,3 kOhm sowohl an die positive als auch an die negative Schulter an. Löten Sie den PN-Widerstand R3 aus. Legen Sie die Stromversorgung vom Netzteil an das PN an (12 Volt). Mo sollte nicht starten. Als nächstes sollten Sie ein Plus an den REM-Eingang anlegen (einen temporären Jumper auf die Klemmen + und REM setzen). Wenn die Teile in gutem Zustand sind und die Installation korrekt durchgeführt wurde, sollte der PN starten. Als nächstes müssen Sie die Stromaufnahme messen (Amperemeter in der Lücke des Pluskabels). Der Strom muss innerhalb von 300 ... 400 mA liegen. Wenn es nach oben sehr unterschiedlich ist, dann deutet dies darauf hin, dass die Schaltung nicht richtig funktioniert. Es gibt viele Gründe, einer der Hauptgründe ist, dass der Transformator nicht richtig gewickelt ist. Wenn alles innerhalb akzeptabler Grenzen liegt, müssen Sie die Ausgangsspannung sowohl positiv als auch negativ messen. Sie sollten fast gleich sein. Das Ergebnis wird gespeichert oder aufgeschrieben. Als nächstes müssen Sie anstelle von R3 eine Reihenkette aus einem konstanten Widerstand von 27 kOhm und einem Trimmer (kann variabel sein) von 10 kOhm löten, wobei Sie nicht vergessen, zuerst die Stromversorgung vom PN auszuschalten. Fangen wir nochmal mit PN an. Nach dem Start erhöhen wir die Spannung am Netzteil auf 14,4 Volt. Wir messen die Ausgangsspannung des PN auf die gleiche Weise wie beim ersten Einschalten. Durch Drehen der Achse des Abstimmwiderstands müssen Sie die Ausgangsspannung einstellen, die bei einer Stromversorgung von 12 Volt bestand. Lösen Sie nach dem Ausschalten des Netzteils die Vorwiderstandsschaltung und messen Sie den Gesamtwiderstand. Löten Sie anstelle von R3 einen konstanten Widerstand mit der gleichen Nennleistung. Wir führen eine Kontrollprüfung durch. Die zweite Option zur Gebäudestabilisierung Die folgende Abbildung zeigt eine weitere Möglichkeit zur Gebäudestabilisierung. In dieser Schaltung wird nicht sein interner Stabilisator als Referenzspannung für Pin 1 des TL494 verwendet, sondern ein externer, der auf dem parallelen Stabilisator TL431 hergestellt wird. Chip DD1 stabilisiert die Spannung von 8 Volt zur Versorgung des Teilers, bestehend aus einem Fototransistor-Optokoppler U1.1 und einem Widerstand R7. Die Spannung vom Mittelpunkt des Teilers wird dem nicht invertierenden Eingang des ersten Fehlersignalverstärkers des TL494 SHI-Controllers zugeführt. Die Ausgangsspannung des PN hängt auch vom Widerstand R7 ab - je niedriger der Widerstand, desto niedriger die Ausgangsspannung.Die PN-Einstellung nach diesem Schema unterscheidet sich nicht von der in Abbildung Nr. 1. Der einzige Unterschied besteht darin, dass Sie zunächst über die Auswahl des Widerstands R8 3 Volt an Pin 1 von DD1 einstellen müssen.
Die Spannungswandlerschaltung in der folgenden Abbildung zeichnet sich durch eine vereinfachte Implementierung des REM-Knotens aus. Eine solche Schaltungslösung ist weniger zuverlässig als in früheren Versionen.
Детали Als Drossel L1 können Sie sowjetische DM-Drosseln verwenden. L2- selbstgemacht. Es kann auf einen Ferritstab mit einem Durchmesser von 12 ... 15 mm gewickelt werden. Ferrit kann vom Leitungstransformator TVS abgebrochen werden, indem es auf Kohlenstoff auf den erforderlichen Durchmesser geschliffen wird. Es ist lang, aber effektiv. Es ist mit PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 2 mm gewickelt und enthält 12 Windungen. Als DGS können Sie den gelben Ring eines Computer-Netzteils verwenden.
Der Draht kann PEV-2 mit einem Durchmesser von 1 mm genommen werden. Es ist notwendig, zwei Drähte gleichzeitig zu wickeln und sie gleichmäßig um den gesamten Ring zu legen, um sich zu drehen. Verbinden Sie gemäß dem Diagramm (die Anfänge sind durch Punkte gekennzeichnet). Transformator. Dies ist der wichtigste Teil der PNA; der Erfolg des gesamten Unternehmens hängt von seiner Produktion ab. Als Ferrit empfiehlt sich die Verwendung von 2500NMS1 und 2500NMS2. Sie haben eine negative Temperaturabhängigkeit und sind für den Einsatz in starken Magnetfeldern ausgelegt. Im Extremfall können Sie M2000NM-1-Ringe verwenden. Das Ergebnis wird nicht viel schlechter sein. Sie müssen alte Ringe nehmen, also solche, die vor den 90er Jahren hergestellt wurden. Und selbst dann kann eine Charge sehr unterschiedlich sein. So kann ein PN, dessen Transformator auf einen Ring gewickelt ist, hervorragende Ergebnisse zeigen, und ein PN, dessen Transformator mit demselben Draht auf einen Ring mit denselben Abmessungen und Markierungen, aber aus einer anderen Charge gewickelt ist, kann widerliche Ergebnisse zeigen. Hier erfahren Sie, wie Sie dorthin gelangen. Zu diesem Zweck gibt es im Internet den Artikel „Baldy’s Calculator“. Damit können Sie die Ringe, die Frequenz des Hauptgenerators und die Windungszahl des Primärgenerators auswählen. Wenn ein Ferritring 2000NM-1 40/25/11 verwendet wird, muss die Primärwicklung 2 * 6 Windungen enthalten. Wenn der Ring 45/28/12 ist, dann jeweils 2 * 4 Umdrehungen. Die Anzahl der Windungen hängt von der Frequenz des Hauptoszillators ab. Jetzt gibt es viele Programme, die anhand der eingegebenen Daten sofort alle erforderlichen Parameter berechnen. Ich verwende 45/28/12 Ringe. Als Primärdraht verwende ich PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 1 mm. Die Wicklung enthält 2*5 Windungen, jede Halbwicklung besteht aus 8 Drähten, d erforderlich, um die Frequenz zu erhöhen (dies kann übrigens durch Reduzierung des Widerstands R16 erreicht werden). Aber schauen wir uns zunächst den Ring an. Der Ferritring hat zunächst scharfe Kanten. Sie müssen mit einem großen Schmirgel oder einer Feile abgeschliffen (abgerundet) werden - da dies für jemanden bequemer ist. Als nächstes wickeln Sie den Ring in zwei Lagen mit weißem Backenklebeband ein. Dazu wickeln wir ein 40 Zentimeter langes Stück Klebeband ab, kleben es auf eine ebene Fläche und schneiden mit einer Klinge entlang des Lineals 10 ... 15 mm breite Streifen. Mit diesen Streifen werden wir es isolieren. Idealerweise ist es natürlich besser, den Ring nicht mit irgendetwas zu umwickeln, sondern die Wicklungen direkt auf den Ferrit zu legen. Dies wirkt sich günstig auf das Temperaturregime des Transformators aus. Aber wie sie sagen, Gott rettet den Tresor, also isolieren wir ihn. Auf den resultierenden „Rohling“ wickeln wir die Primärwicklung. Einige Funkamateure wickeln zuerst die Sekundärwicklung und dann erst die Primärwicklung auf. Ich habe das noch nicht ausprobiert und kann nichts Positives oder Negatives darüber sagen. Dazu wickeln wir einen normalen Faden um den Ring und verteilen die berechnete Anzahl Windungen gleichmäßig über den Kern. Die Enden fixieren wir mit Kleber oder kleinen Stücken Kreppband. Nun nehmen wir ein Stück unseres Lackdrahtes und wickeln es entlang dieses Fadens. Nehmen Sie als nächstes das zweite Stück und wickeln Sie es gleichmäßig neben dem ersten Draht auf. Wir machen das mit allen Drähten der Primärwicklung. Das Ergebnis sollte ein gleichmäßiger Zug sein. Nach dem Wickeln rufen wir alle diese Drähte auf und teilen sie in zwei Teile – einer davon ist eine Halbwicklung und der andere der zweite. Wir verbinden den Anfang des einen mit dem Ende des anderen. Dies ist der mittlere Anschluss des Transformators. Jetzt wickeln wir die Sekundärwicklung auf. Es kommt vor, dass die Sekundärwicklung aufgrund der relativ großen Windungszahl nicht in eine Lage passt. Zum Beispiel müssen wir 2 Windungen wickeln. Dann gehen wir wie folgt vor: In der ersten Schicht platzieren wir 21 Windungen und in der zweiten 11. Wir werden nicht mehr entlang eines Drahtes wickeln, wie es bei der Primärschicht der Fall war, sondern sofort einen „Bus“. Sie sollten versuchen, die Drähte so zu verlegen, dass sie eng anliegen und keine Schlaufen oder „Lämmer“ jeglicher Art vorhanden sind. Nach dem Aufwickeln nennen wir es auch Halbwicklungen und verbinden den Anfang der einen mit dem Ende der anderen. Zum Schluss tauchen wir den fertigen Transformator mehrmals in Lack, trocknen, tauchen, trocknen usw. Wie oben erwähnt, hängt viel von der Qualität des Transformators ab. Fast jeder, der einen Autoverstärker mit PN herstellt, berechnet Platinen für genau definierte Abmessungen. Um es ihm einfacher zu machen, präsentiere ich die Leiterplatten von Master-Oszillatoren im Sprint Layout-4-Format. Hier sind einige Bilder von PNs, die nach diesen Schemata erstellt wurden:
Autor: qwert390; Veröffentlichung: cxem.net
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Kommentare zum Artikel: Nikita Super [;)]
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