Spannungswandler mit SHI-Stabilisierung. Schema, Beschreibung

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Spannungswandler mit SHI-Stabilisierung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Auf Abb. 1 zeigt eine Schaltung eines pulsweitenstabilisierten Wandlers, der in tragbaren Tonbandgeräten und anderen ähnlichen batteriebetriebenen Geräten verwendet werden kann. Insbesondere ist der Wandler in der Lage, den normalen Betrieb des Tonbandgeräts „Spring-202“ aufrechtzuerhalten, wenn die Batteriespannung auf 3 V absinkt. Das im Spannungswandler verwendete Stabilisierungsprinzip ist in dem Buch von Alexandrov F. I. et al. beschrieben. Impulswandler und Stabilisatoren“ – L.: Energie, 1970.

Spannungswandler mit SHI-Stabilisierung

Ein solcher Konverter ist am besten für batteriebetriebene Geräte geeignet. Stabilisatoreffizienz - nicht weniger als 70%. Die Stabilisierung wird aufrechterhalten, wenn die Versorgungsspannung unter die stabilisierte Ausgangsspannung des Wandlers fällt, die ein herkömmlicher Spannungsregler nicht liefern kann.

Wenn der Wandler eingeschaltet wird, öffnet der Strom durch den Widerstand R1 den Transistor VT1, dessen Kollektorstrom, der durch die Wicklung II des Transformators T1 fließt, den leistungsstarken Transistor VT2 öffnet. Der Transistor VT2 tritt in den Sättigungsmodus ein und der Strom durch die Wicklung I des Transformators steigt linear an. Im Transformator wird Energie gespeichert. Nach einiger Zeit wechselt der Transistor VT2 in den aktiven Modus, in den Transformatorwicklungen tritt eine Selbstinduktions-EMK auf, deren Polarität der an sie angelegten Spannung entgegengesetzt ist (der Magnetkreis des Transformators ist nicht gesättigt). Der Transistor VT2 schließt sich wie eine Lawine, und die Selbstinduktions-EMK der Wicklung 1 lädt den Kondensator C2 über die Diode VD3 auf. Der Kondensator C2 trägt zu einem deutlicheren Schließen des Transistors bei. Dann werden die Zyklen wiederholt.

Nach einiger Zeit steigt die Spannung am Kondensator C3 so stark an, dass die Zenerdiode VD1 öffnet und der Basisstrom des Transistors VT1 abnimmt, während der Basisstrom ebenfalls abnimmt und damit der Sättigungsstrom des Transistors VT2. Da die im Transformator gespeicherte Energie durch den Sättigungsstrom des Transistors VT2 bestimmt wird, stoppt ein weiterer Anstieg der Spannung am Kondensator C3. Der Kondensator wird über die Last entladen. Somit hält die Rückkopplung eine konstante Spannung am Ausgang des Wandlers aufrecht. Die Ausgangsspannung setzt die Zenerdiode VD1. Die Änderung der Wandlungsfrequenz liegt zwischen 20...140 kHz.

Der Spannungswandler, dessen Schaltung in Abb. 2 unterscheidet sich dadurch, dass der Lastkreis von der Stellgröße galvanisch getrennt ist. Auf diese Weise können Sie mehrere stabile Sekundärquellen mit beliebiger Spannung erhalten. Durch die Verwendung eines integrierenden Glieds im Rückkopplungskreis kann die Stabilisierung der Sekundärspannung verbessert werden. Der Nachteil des Wandlers ist eine gewisse Abhängigkeit der Ausgangsspannung vom Laststrom.

(zum Vergrößern klicken)

Die Wandlungsfrequenz nimmt nahezu linear mit abnehmender Versorgungsspannung ab. Dieser Umstand vertieft die Rückkopplung im Wandler und erhöht die Stabilität der Sekundärspannung. Die Spannung an den Glättungskondensatoren der Sekundärquellen hängt von der Energie der vom Transformator empfangenen Impulse ab. Das Vorhandensein des Widerstands R2 macht die Spannung über dem Speicherkondensator C3 auch abhängig von der Pulswiederholrate, und der Grad der Abhängigkeit (Steigung) wird durch den Widerstandswert dieses Widerstands bestimmt. So kann man mit einem abgestimmten Widerstand R2 die gewünschte Abhängigkeit der Spannungsänderung der Sekundärquellen von der Änderung der Versorgungsspannung einstellen. Feldeffekttransistor VT2 - Stromstabilisator. Die maximale Leistung des Konverters hängt von seinen Parametern ab. Wirkungsgrad des Wandlers - 70...90 %.

Die Instabilität der Ausgangsspannung bei einer Versorgungsspannung von 4 ... 12 V beträgt nicht mehr als 0,5% und bei einer Änderung der Umgebungstemperatur von -40 auf +50 ° C - nicht mehr als 1,5%. Die maximale Lastleistung beträgt 2 W.

Beim Einrichten des Wandlers werden die Widerstände R1 und R2 auf die minimale Widerstandsposition eingestellt und die Lastäquivalente Rn angeschlossen. Am Eingang des Gerätes wird eine Versorgungsspannung von 12 V angelegt und an der Last Rn über den Widerstand R1 eine Spannung von 15 V. Anschließend wird die Versorgungsspannung auf 4 V reduziert und über den Widerstand R2 die vorherige Spannung erreicht. Durch mehrmaliges Wiederholen dieses Vorgangs wird eine stabile Ausgangsspannung erreicht.

Die Wicklungen I und II sowie der Magnetkreis des Transformators sind bei beiden Versionen der Konverter gleich. Es ist auf einen gepanzerten B2b-Magnetkreis aus 1500 NM Ferrit gewickelt. Wicklung I enthält 8 Windungen PEL 0,8-Draht und II - 6 Windungen PEL 0,33-Draht (jede der Wicklungen III und IV besteht aus 15 Windungen PEL 0,33-Draht).

Siehe andere Artikel Abschnitt Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter.

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