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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Single-Cycle-Wandler mit hohem Wirkungsgrad, 12/220 Volt. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter Einige bekannte elektrische Haushaltsgeräte wie eine Leuchtstofflampe, ein Fotoblitz und viele andere können manchmal bequem im Auto verwendet werden. Da die meisten Geräte mit einer Netzspannung von 220 V betrieben werden, ist ein Hochsetzsteller erforderlich. Ein Elektrorasierer oder eine kleine Leuchtstofflampe verbraucht nicht mehr als 6 ... 25 Watt Leistung. In diesem Fall benötigt ein solcher Wandler oft keine Wechselspannung am Ausgang. Die oben genannten elektrischen Haushaltsgeräte werden normalerweise mit Gleichstrom oder unipolarem pulsierendem Strom betrieben. Die erste Version eines Single-Cycle-(Flyback-)Puls-Gleichspannungswandlers 12 V/220 V basiert auf einem importierten UC3845N-PWM-Controller-Chip und einem leistungsstarken N-Kanal-BUZ11-Feldeffekttransistor (Abb. 4.10). Diese Elemente sind günstiger als inländische Gegenstücke und ermöglichen es Ihnen, einen hohen Wirkungsgrad des Geräts zu erzielen, unter anderem aufgrund eines geringen Source-Drain-Spannungsabfalls über einem offenen Feldeffekttransistor (der Wirkungsgrad des Wandlers hängt auch vom Verhältnis der ab). Breite der Impulse, die Energie an den Transformator übertragen, bis zur Pause). Die angegebene Mikroschaltung ist speziell für Single-Cycle-Wandler konzipiert und verfügt über alle erforderlichen Knoten im Inneren, wodurch die Anzahl der externen Elemente reduziert werden kann. Es verfügt über eine quasi-komplementäre Hochstrom-Ausgangsstufe, die speziell für den direkten Antrieb eines leistungsstarken Verstärkers entwickelt wurde. M-Kanal-Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate. Die Betriebsfrequenz der Impulse am Ausgang der Mikroschaltung kann 500 kHz erreichen. Die Frequenz wird durch die Werte der Elemente R4-C4 bestimmt und beträgt in der obigen Schaltung etwa 33 kHz (T = 50 μs).
Der Chip enthält außerdem eine Schutzschaltung, die den Betrieb des Konverters deaktiviert, wenn die Versorgungsspannung unter 7,6 V fällt, was bei der Stromversorgung von Geräten über eine Batterie nützlich ist. Betrachten wir die Funktionsweise des Konverters genauer. Auf Abb. In Abb. 4.11 sind Spannungsdiagramme dargestellt, die die ablaufenden Vorgänge verdeutlichen. Wenn am Gate des Feldeffekttransistors positive Impulse erscheinen (Abb. 4.11, a), öffnet dieser und die Widerstände R7-R8 haben die in Abb. gezeigten Impulse. 4.11, c. Die Steigung der Spitze des Impulses hängt von der Induktivität der Transformatorwicklung ab. Wenn die Spannungsamplitude an der Spitze stark ansteigt, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt, deutet dies auf eine Sättigung des Magnetkreises hin. In diesem Fall steigen die Umwandlungsverluste stark an, was zu einer Erwärmung der Elemente führt und die Funktion des Gerätes beeinträchtigt. Um eine Sättigung zu vermeiden, muss die Impulsbreite verringert oder der Spalt in der Mitte des Magnetkerns vergrößert werden. Normalerweise reicht ein Spalt von 0,1 ... 0,5 mm aus. Im Moment des Ausschaltens des Leistungstransistors verursacht die Induktivität der Transformatorwicklungen Spannungsstöße, wie in den Abbildungen dargestellt.
Bei richtiger Herstellung des Transformators T1 (Aufteilung der Sekundärwicklung) und Niederspannungsversorgung erreicht die Stoßamplitude keinen für den Transistor gefährlichen Wert, weshalb in dieser Schaltung auf besondere Maßnahmen in Form von Dämpfungsschaltungen in der Primärwicklung T1 verzichtet wird. Und um Stöße im Stromrückkopplungssignal zu unterdrücken, das am Eingang der DA1.3-Mikroschaltung ankommt, ist ein einfacher RC-Filter aus den Elementen R6-C5 installiert. Die Spannung am Eingang des Wandlers kann je nach Zustand der Batterie zwischen 9 und 15 V (das sind 40 %) variieren. Um die Änderung der Ausgangsspannung zu begrenzen, wird die Eingangsrückkopplung vom Teiler der Widerstände R1-R2 entfernt. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung an der Last im Bereich von 210 ... 230 V (RLast = 2200 Ohm) gehalten, siehe Tabelle. 4.2, das heißt, es ändert sich um nicht mehr als 10 %, was durchaus akzeptabel ist. Tabelle 4.2. Schaltungsparameter bei Änderung der Versorgungsspannung
Die Stabilisierung der Ausgangsspannung erfolgt durch automatische Änderung der Breite des Öffnungstransistor-VT1-Impulses von 20 µs bei Upit=9 V auf 15 µs (Upit=15 V). Alle Elemente der Schaltung, bis auf den Kondensator C6, sind auf einer einseitigen Leiterplatte aus Glasfaser mit den Maßen 90x55 mm untergebracht (Abb. 4.12).
Der Transformator T1 wird mit einer M4x30-Schraube durch eine Gummidichtung auf der Platine montiert, wie in Abb. 4.13.
Der Transistor VT1 ist auf einem Kühler montiert. Steckerdesign. XP1 muss eine fehlerhafte Spannungsversorgung des Stromkreises ausschließen. Der Impulstransformator T1 besteht aus den weit verbreiteten BZO-Panzerungsbechern aus dem Magnetkreis M2000NM1. Gleichzeitig sollte für sie im Mittelteil ein Spalt von 0,1 ... 0,5 mm vorgesehen werden. Der Magnetkreis kann mit einem vorhandenen Spalt gekauft oder mit grobem Schleifpapier hergestellt werden. Es ist besser, den Lückenwert beim Einrichten experimentell zu wählen, damit der Magnetkreis nicht in den Sättigungsmodus gerät – es ist praktisch, ihn durch die Form der Spannung an der Quelle VT1 zu steuern (siehe Abb. 4.11, c). Beim Transformator T1 enthält die Wicklung 1-2 9 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,5.0,6 mm, die Wicklungen 3-4 und 5-6 jeweils 180 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,15 ... 0,23 mm (PEL- oder PEV-Draht). In diesem Fall liegt die Primärwicklung (1-2) zwischen den beiden Sekundärwicklungen, d.h. Zuerst wird die Wicklung 3-4 gewickelt, dann 1-2 und 5-6. Beim Anschluss der Transformatorwicklungen ist auf die im Diagramm dargestellte Phasenlage zu achten. Durch eine falsche Phasenlage wird der Stromkreis nicht beschädigt, er funktioniert jedoch nicht ordnungsgemäß. Beim Zusammenbau wurden folgende Teile verwendet: ein abgestimmter Widerstand R2 - SDR-19a, Festwiderstände R7 und R8 vom Typ C5-16M für 1 W, der Rest kann beliebig sein; Elektrolytkondensatoren C1 - K50-35 für 25 V, C2 - K53-1A für 16 V, C6 - K50-29V für 450 V und der Rest vom Typ K10-17. Der Transistor VT1 ist auf einem (entsprechend der Platinengröße) kleinen Strahler aus Duraluminiumprofil montiert. Der Aufbau der Schaltung besteht darin, die korrekte Schaltung des Anschlusses der Sekundärwicklung mit einem Oszilloskop zu überprüfen und mit dem Widerstand R4 die gewünschte Frequenz einzustellen. Der Widerstand R2 stellt die Ausgangsspannung an den Buchsen XS1 bei eingeschalteter Last ein. Die obige Wandlerschaltung ist für den Betrieb mit einer bekannten Lastleistung (6 ... 30 W - fest angeschlossen) ausgelegt. Im Leerlauf kann die Spannung am Ausgang des Stromkreises 400 V erreichen, was nicht für alle Geräte akzeptabel ist, da sie durch Isolationsdurchschlag beschädigt werden können. Soll der Umrichter im Betrieb mit einer Last unterschiedlicher Leistung betrieben werden, die auch während des Betriebs des Umrichters eingeschaltet ist, ist es erforderlich, das Spannungsrückführungssignal vom Ausgang zu entfernen. Eine Variante eines solchen Schemas ist in Abb. dargestellt. 4.14. Dadurch können Sie nicht nur die Ausgangsspannung der Schaltung im Leerlauf auf 245 V begrenzen, sondern auch den Stromverbrauch in diesem Modus um etwa das Zehnfache reduzieren (Ipotr=10 A; P=0,19 W; Uh=2,28 V).
Transformator T1 hat die gleichen Magnetkreis- und Wicklungsdaten wie im Stromkreis (Abb. 4.10), enthält jedoch eine zusätzliche Wicklung (7-4) - 14 Windungen PELSHO-Draht mit einem Durchmesser von 0.12.0.18 mm (wird zuletzt gewickelt). Die restlichen Wicklungen werden auf die gleiche Weise wie beim oben beschriebenen Transformator hergestellt. Für die Herstellung eines Impulstransformators können Sie auch Vierkantkerne der Serie verwenden. KV12 aus M2500NM-Ferrit – die Anzahl der Windungen in den Wicklungen ändert sich in diesem Fall nicht. Um gepanzerte Magnetkerne (B) durch modernere quadratische Kerne (KB) zu ersetzen, können Sie Table verwenden. 4.3. Tabelle 4.3. Empfohlene Optionen zum Austausch des Magnetkreises
Das Spannungsrückkopplungssignal von der Wicklung 7-8 über die Diode wird dem Eingang (2) der Mikroschaltung zugeführt, wodurch Sie die Ausgangsspannung genauer in einem bestimmten Bereich halten und eine galvanische Trennung zwischen Primär- und Ausgangskreis herstellen können. Die Parameter eines solchen Wandlers sind in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung in der Tabelle angegeben. 4.4. Tabelle 4.4. Schaltungsparameter bei Änderung der Versorgungsspannung
Es ist möglich, den Wirkungsgrad der beschriebenen Wandler noch etwas zu steigern, wenn die Impulstransformatoren mit einer dielektrischen Schraube oder hitzebeständigem Kleber auf der Platine befestigt werden. Eine Variante der Leiterplattentopologie zum Aufbau der Schaltung ist in Abb. dargestellt. 4.15.
Mit Hilfe eines solchen Konverters ist es möglich, die Elektrorasierer Agidel, Kharkiv und eine Reihe anderer Geräte über das Bordnetz des Autos mit Strom zu versorgen. Autor: Shelestov I.P.
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