Sparsames Schaltnetzteil, 220/2x27 Volt 600 Milliampere. Schema, Beschreibung

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Sparsames Schaltnetzteil, 220/2x27 Volt 600 Milliampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Die Reduzierung von Gewicht und Abmessungen sowie die Steigerung der Effizienz von Stromversorgungen ist eine der dringendsten Aufgaben bei der Entwicklung moderner elektronischer Geräte. Dieses Problem lässt sich am einfachsten lösen, indem der herkömmliche Gleichrichter (mit sperrigem Netztransformator und kapazitivem Filter) durch einen Hochfrequenzwandler und anschließende Gleichrichtung der Hochfrequenzspannung ersetzt wird.

Das schematische Diagramm einer solchen Stromquelle ist in Abb. dargestellt. 5.7. Am Ausgang des Blocks entsteht eine bipolare Spannung von 2x27 V bei einem Laststrom von bis zu 0,6 A. Die Amplitude der Ausgangsspannungswelligkeit beim maximalen Laststrom überschreitet 30 mV nicht.

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Der Netzspannungsgleichrichter ist aus den Dioden V1...V4 aufgebaut. Der gleichgerichtete Spannungswandler besteht aus den Transistoren V6, V7 und den Transformatoren T1 und T2, und der Hochfrequenzspannungsgleichrichter besteht aus den Dioden V8...V11. Die Betriebsfrequenz des Spannungswandlers beträgt 22 kHz. Die Kondensatoren C1 und C2 sind notwendig, um das Versorgungsnetz vor Störungen zu schützen, die beim Betrieb des Umrichters auftreten. Die Widerstände R1 und R2 bilden zusammen mit den Kondensatoren C3, C4 den Primärfilter und gleichzeitig einen Spannungsteiler für den Wandler. Die Kette V5, R3, C5, R5 dient dazu, den Start des Umrichtergenerators zu erleichtern. Der Filter für gleichgerichtete Hochfrequenzspannung sind die Kondensatoren C6, C7.

Durch den Einsatz von zwei Transformatoren in einem Spannungswandler konnte dessen Wirkungsgrad gesteigert werden. Bei herkömmlichen Wandlern mit einem Transformator arbeitet dieser im Sättigungsmodus. Bei einem Wandler mit zwei Transformatoren arbeitet der Ausgangstransformator im linearen Modus mit deutlich geringeren Induktionen als bei einem Wandler mit einem Transformator. Dadurch ist es möglich, Verluste im Kern zu reduzieren und somit den Wirkungsgrad des Wandlers zu steigern.

Der sättigbare Transformator T2 ist nur für die von den Basiskreisen der Transistoren V6 und V7 aufgenommene Leistung ausgelegt und daher klein dimensioniert. Zu den Nachteilen von Wandlern mit einem Transformator gehört die Tatsache, dass im Moment des Schaltens der Transistoren ein erheblicher Kollektorstromanstieg auftritt. Bei einem Wandler mit zwei Transformatoren fehlt dieser Spannungsstoß praktisch, was die sogenannten dynamischen Verluste deutlich reduziert und den Gesamtwirkungsgrad des Wandlers erhöht.

Das Vorhandensein einer Kommunikation zwischen den Transformatoren über die Wicklungen III führt dazu, dass der Transformator T2 im richtigen Moment in den Sättigungsmodus wechselt. Dies ist notwendig, damit die oben genannten Betriebsbedingungen des Umrichters erfüllt werden. Der Transformator T2 ist ein Schaltelement, das in den Basiskreisen der Transistoren V6 und V7 enthalten ist. Wenn der Transformator T2 gesättigt ist, steigt sein Magnetisierungsstrom schnell an, wodurch der Spannungsabfall am Widerstand R4 zunimmt und die Spannung an der Wicklung III und damit an den Wicklungen I und II abnimmt, was zu einer Verringerung des Basisstroms führt und der Ausgang des offenen Transistors in den aktiven Bereich und Schalttransistoren. Die Schaltfrequenz wird durch die Ummagnetisierungszeit des Kerns des Sättigungstransformators T2 bestimmt.

Die Drosseln L1 und L2 sorgen 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. Daten zu Transformatoren und Drosseln sind in der Tabelle enthalten. 5.1.

Sparsames Schaltnetzteil, 220/2x27 Volt 600 Milliampere

Ein richtig zusammengebautes Netzteil erfordert keine Einstellung.

Autor: Semjan A.P.

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