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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schaltnetzteil mit Halbbrückenwandler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Diese Schaltung eines Schaltnetzteils mit Halbbrückenwandler mit einstellbarer Ausgangsspannung ohne Stabilisierung dient der Stromversorgung einer Lötstation. Der Aufbau und die Einstellung dieses Netzteils bereiten keine Schwierigkeiten, was seinen Hauptvorteil darstellt. Die Steuereinheit basiert auf dem Hochfrequenzchip KR1156EU2. PWM-Controller, optimiert für den Aufbau von Push-Pull-Hochfrequenz-Schaltnetzteilen. Das Schema des Geräts ist in Abb. dargestellt. 5.23. Die Netzspannung wird dem Filter C1, L1, C2 zugeführt, durch die Diodenbrücke VD1 gleichgerichtet und lädt die Kondensatoren über den Strombegrenzungswiderstand R6 auf. SP und C12 bilden eine Schulter der Brücke. Die andere Schulter bilden die Transistoren VT1, VT2. Die Primärwicklung des Transformators T2 ist mit der Diagonale der Brücke verbunden. Die Feldeffekttransistoren VT1, VT2 werden abwechselnd durch Impulse vom Ausgang der Mikroschaltung DA1 geöffnet, und VT2 wird direkt von der Mikroschaltung und VT1 über den Transformator T1 gesteuert, der der galvanischen Trennung dient. In die Gate-Schaltung sind Widerstände R8 und R9 eingebunden, die zusammen mit den Gate-Kapazitäten bilden. Tiefpassfilter, die Schaltgeräusche reduzieren. Chip. Der PWM-Controller KR1156EU2 verfügt über zwei Ausgangsstufen (Pins 11, 14), die für einen erheblichen Ausgangsstrom (sowohl eingehend als auch ausgehend) ausgelegt sind: konstant – 0,5 A, Impuls – bis zu 2 A. Die Mikroschaltung wird von einem internen Generator gesteuert, dessen Frequenz durch Anschließen eines Widerstands an Pin 5 und eines Kondensators an Pin 6 (R5, C7 in Abb. 5.23) eingestellt wird. Die Wandlerfrequenz wird in diesem Fall mit 50 kHz gewählt.
Zur Pulsweitenmodulation der Ausgangssignale wird ein Gerät bestehend aus Flip-Flops und einem Fehlersignalverstärker verwendet. Mit Hilfe eines Fehlersignalverstärkers ist es möglich, die Ausgangsspannung zu stabilisieren, indem ein Teil der Ausgangsspannung mit der Referenzspannung verglichen wird, indem die Gegenkopplung auf geeignete Weise an den Eingang des Verstärkers angeschlossen wird. Bei dieser Konstruktion wird diese Möglichkeit jedoch nicht genutzt, sodass die Verbindungen wie folgt hergestellt werden. Der nichtinvertierende Eingang der Mikroschaltung (Pin 2) wird von der Referenzspannungsquelle (Pin 5,1) mit einer Spannung von +16 V versorgt. Von Pin 7 wird eine Sägezahnspannung an Pin 6 angelegt. Der invertierende Eingang des Verstärkers (Pin 1) ist über den Widerstand R4 mit einem gemeinsamen Draht verbunden. Durch diese Einbeziehung wird der Fehlersignalverstärker auf die maximale Dauer der Ausgangsimpulse eingestellt. Um die Dauer der Impulse zu steuern, wurde eine andere Möglichkeit des Reglers verwendet – ein „Softstart“-Knoten mit Ausgang 8. Wenn an diesen Ausgang eine Spannung zwischen ca. 2,25 und 4,5 V angelegt wird, wird die Dauer der Ausgangsimpulse innerhalb von 0 ... 100 % des Maximums geregelt. Die maximale Dauer der Impulse beträgt jeweils 80 % der Dauer der Halbwelle. Der Strom an Pin 8 ist sehr gering (in der Größenordnung von 10 µA); Durch Anschließen eines Kondensators an diesen Ausgang können Sie den sogenannten „Sanftanlauf“ durchführen, wenn der Betrieb des Wandlers mit einer minimalen Impulsdauer beginnt und aufgrund der Ladung des Kondensators allmählich auf einen stationären Wert ansteigt. Bei diesem Gerät wird die Dauer der Impulse und damit die Ausgangsspannung durch einen variablen Widerstand R2 geregelt. Der Widerstand ist mit der Teilerschaltung R1.R3 verbunden, die mit der Referenzspannung +5,1 V verbunden ist. Der Zweck von Pin 9 der Mikroschaltung ist der Stromschutz. Wenn der Strom durch den Transistor VT2 1 A überschreitet, beträgt die Spannung an Pin 9 mehr als 1 V und die Ausgänge der Mikroschaltung wechseln bis zum Ende des Stromzyklus in den „Aus“-Zustand. Die Versorgungsspannung der Mikroschaltung wird an Pin 15 angelegt. Separate Stromversorgungspins (Pin 13) und eine gemeinsame Leitung (Pin 12) ermöglichen bei Bedarf die Entkopplung der leistungsstarken Ausgangsstufe, die eine Störquelle darstellt, vom Rest des Wandlers. Die Versorgungsspannung der Mikroschaltung stammt von einem Gleichrichter an den Dioden VD12, VD13 und dem Kondensator C10. Wenn das Gerät an das Netzwerk angeschlossen ist, fehlt diese Spannung, daher muss das Problem der Erstinbetriebnahme gelöst werden. Hierzu wird die folgende Funktion der Mikroschaltung verwendet. Wenn die Versorgungsspannung der Mikroschaltungen weniger als 9 V beträgt, befindet sich der Controller im ausgeschalteten Zustand, die Signale liegen an den Ausgängen. A und. In Abwesenheit verbraucht die Mikroschaltung einen Strom in der Größenordnung von 1 mA und umgeht nicht den Kondensator C6, der über den Widerstand R7 aufgeladen wird. Wenn die Spannung etwa 9,8 V erreicht, schaltet sich die Mikroschaltung ein. Der Konverter startet, an der Wicklung III des Transformators entsteht eine Spannung, die gleichgerichtet wird und die Mikroschaltung im Betrieb mit Strom versorgt (ca. 15 V bei diesem Gerät). Pin 15 des Mikroschaltkreises hat eine Hysterese von etwa 0,8 V, sodass der Mikroschaltkreis nur dann abschaltet, wenn die Versorgungsspannung unter 9 V fällt. Daher schaltet ein kurzzeitiger Spannungsabfall an Pin 15 beim Starten des Mikroschaltkreises ihn nicht aus. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Wellenform an den Ausgängen A und B (Pins 11 bzw. 14) um abwechselnd erscheinende Impulse mit einer maximalen Dauer von 80 % der Halbwelle, sodass zwischen dem Schließen eines Transistors und dem Öffnen eines anderen ein ziemlich großer Abstand liegt. Dadurch wird der Moment, in dem beide Transistoren geöffnet sind, ausgeschlossen und es treten keine Durchgangsströme auf. Die Ausgangsspannung von Wicklung II wird durch die Dioden VD14 ... VD17 gleichgerichtet und über die Induktivität L2 dem Kondensator C13 und dann dem Ausgang des Wandlers zugeführt. Der Zweck der Induktivität L2 ist die Auswahl einer konstanten Komponente aus einer gleichgerichteten Folge von Rechteckimpulsen. In den Pausen zwischen den gleichgerichteten Spannungsimpulsen sind alle Gleichrichterdioden geöffnet und über sie gelangt die in der Drossel angesammelte Energie in die Last. Der Block verwendet Teile importierter und inländischer Produktion: VD1 - W06M Diodenbrücke mit einer Sperrspannung von 600 V und einem maximalen Strom von 1,5 A; SP, C12 - zwei parallel geschaltete Kondensatoren 47 uF 160 V von Jamicon; VD14...VD17 – importierte SF22-Dioden mit einer Sperrspannung von 100 V und einem maximalen Strom von 2 A; Erholungszeit 35 ns. Es ist zu beachten, dass die Effizienz und der Geräuschpegel des Geräts stark von der Geschwindigkeit dieser Dioden abhängen. Transformator T1 ist auf einen K10x6x4,5-Ring aus M2000NM1-Ferrit gewickelt, die Windungszahl der Wicklungen I beträgt 50, II beträgt 40, der Drahtdurchmesser beträgt 0,15 mm, Transformator T2 ist auf einen K31x18,5x7-Ring aus M1000NM1-Ferrit gewickelt, Wicklung I enthält 160 Windungen PEV-1-Draht mit einem Durchmesser von 0,3 mm, II - 40 Windungen des gleichen Drahtes mit einem Durchmesser von 0,6 mm, III - 2x15 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,15 mm. Der Induktor L2 ist auf einen Ring K20x10x5 aus Ferrit M2000NM1 mit einem Ringspalt von 1,5 mm gewickelt; Anzahl der Windungen - Software, Draht mit einem Durchmesser von 0,5 mm. Der Spalt wird mit einer Metallsäge oder einer „Schleifmaschine“ mit Diamantscheibe hergestellt, zur Festigkeitssteigerung wird eine Textolith-Dichtung in den Spalt eingeklebt. Die Transistoren sind auf kleinen Kühlkörpern montiert. VD7, VD8 – zwei in Reihe geschaltete Zenerdioden für eine Gesamtstabilisierungsspannung von 18 V. Die übrigen Details sind typisch für gepulste Quellen. Beim Einrichten des Geräts wird eine externe +15-V-Stromversorgung an die Pins 10 und 1 der DA12-Mikroschaltung angeschlossen und das Vorhandensein von Signalen an den Ausgängen A und B sowie deren Form und Änderung der Impulsdauer bei Regelung durch den Widerstand R2 überprüft. Bei Bedarf werden die Widerstände R1 und R3 für den erforderlichen Regelbereich ausgewählt. Außerdem wird anstelle von 220 V eine Spannung in der Größenordnung von 30 ... 40 V angeschlossen, ohne die +12-V-Quelle auszuschalten, und das Signal am Verbindungspunkt der Transistoren sowie die Spannungsbildung am Ausgang des Geräts und am Kondensator C10 überprüft. Die Spannungen sollten im Vergleich zum stationären Zustand proportional reduziert werden. Danach wird die +12-V-Quelle entfernt und das Gerät kann an das 220-V-Netz angeschlossen werden. Zuletzt wird die Windungszahl der Wicklungen I und III des T2-Transformators angegeben: III – zur Bereitstellung von +15-V-Strom sowie Wicklung II – für die erforderliche maximale Quellenspannung. Autor: Semjan A.P.
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