Backup-Spannungswandler

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Im Alltag kommt es vor, dass die Stromversorgung unerwartet abgeschaltet wird. In einer solchen Situation kann eine Notstromversorgung Abhilfe schaffen. Als primäre Quelle dafür ist eine 12-V-Starterbatterie für Autos am besten geeignet. Die Energie, die sie liefern kann, reicht völlig aus, um einen Fernseher, eine Lampe und andere Haushaltsgeräte mehrere Stunden lang mit Strom zu versorgen.

Bei der Entwicklung eines Notstromrichters stellt sich meist das Problem, an dessen Ausgang eine sinusförmige Spannung zu erhalten. Aber nicht alle Energieverbraucher brauchen es. Da die Form der Spannung bei Glühlampen und Heizgeräten völlig gleichgültig ist, ist es wichtig, dass ihr Effektivwert dem Nennwert des Netzes entspricht. In den Schaltnetzteilen moderner Fernseher und Computer ist die Wechselspannung vorab gleichgerichtet, daher ist es notwendig, dass ihr Amplitudenwert derselbe wie im Netzwerk ist – 1,4-mal effektiver. Transformator-Netzteile vieler UMZCH werden nach traditionellen Schemata hergestellt. Radios und Tonbandgeräte können auch mit einer nicht-sinusförmigen Spannungswellenform betrieben werden.

Das vorgeschlagene Gerät erzeugt bipolare Rechteckimpulse mit einer Amplitude von etwa 300 V und einem solchen Tastverhältnis, dass ihre effektive Spannung 220 V beträgt. Die Wandlungsfrequenz wird mit 80 Hz gewählt. was für die meisten Verbraucher den Betrieb von Leistungstransformatoren etwas erleichtert. Bei einer solchen Frequenz funktionieren zwar Geräte mit Wechselstrom-Elektromotoren – Plattenspieler, Tonbandgeräte, Ventilatoren und einige andere – nicht normal.

Aufgrund der relativ niedrigen Spannung der Primärquelle (12 V) wird die Effizienz des Konverters erheblich durch den Spannungsabfall an den darin verwendeten elektronischen Schlüsseln beeinflusst. Für die meisten Siliziumtransistoren ist eine Sättigungsspannung von mehr als 1 V charakteristisch, für Germanium sind es deutlich weniger. Tests haben gezeigt, dass die besten Ergebnisse mit einem Schlüssel erzielt werden, der auf einem Siliziumtransistor mit reduzierter Sättigungsspannung (KT863A) und Germanium (1T813V) basiert. Bei einem Zufluss von 10 A beträgt der Spannungsabfall daran höchstens 0,6 V.

Das Diagramm eines Notumrichters zur Stromversorgung von Haushaltsgeräten über eine Autobatterie ist in Abb. 1 dargestellt. XNUMX.

(zum Vergrößern klicken)

Wichtigste technische Merkmale

• Versorgungsspannung, V ...... 12
• Maximale Ausgangsleistung, W......180
• Maximale Stromaufnahme, A......20
• Effizienz, %......90
• Frequenz der Ausgangsspannung. Hz......80

Auf dem DD1-Chip ist ein Master-Oszillator montiert. Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung ist die Dauer der von ihr erzeugten Impulse sehr gering. Wenn der Kondensator C2 über den Widerstand R4 aufgeladen wird, steigt er auf den Arbeitswert an, was einen reibungslosen Start des Wandlers gewährleistet.

Mit jedem Impuls des Master-Oszillator-Triggers ändert DD2.1 seinen Zustand. Die Signale von seinen direkten und inversen Ausgängen öffnen abwechselnd die Transistoren VT3 und VT4, die die Leistungsschalter an den Transistoren VT5-VT8 steuern. Der Trigger DD2.2 begrenzt die Dauer des offenen Zustands der Transistoren. Die Vorderseite des Impulses am Ausgang des Elements DD1.1 versetzt diesen Trigger in einen Zustand, der einem hohen Spannungspegel am Ausgang 13 entspricht. Die Differenzierschaltung C5R7 erzeugt einen Impuls, der den Trigger am Ende des Master-Oszillatorimpulses zurücksetzt. Der Spannungspegel am Ausgang 13 wird niedrig und dank der Dioden VD6 und VD7 ist einer der Transistoren VT3 oder VT4. Was offen war, ist geschlossen. Im Betriebsmodus sind die Signale an Pin 13 DD2 und Pin 3 DDI identisch.

Die Spannung an der Wicklung 4-6 des Stromwandlers T1. geladen mit Widerstand R6, proportional zum Strom, der durch die Leistungsschalter fließt. Wenn es 1.2 V überschreitet, öffnet einer der Transistoren – VT1 oder VT2 (je nach Polarität) und setzt den Trigger DD2.2 zurück. Dadurch werden beide Ein-/Aus-Tasten geschlossen. Somit ist ein Überstromschutz gegeben. Die Induktivität L1 begrenzt die Stromanstiegsgeschwindigkeit durch die Leistungsschalter. Wenn sie geschlossen sind, wird die im Magnetfeld des Induktors angesammelte Energie über die Diode VD8 zur Stromquelle zurückgeführt. Die Dioden VD11, VD12 und die Schaltung R16C7 dämpfen die Spannungsstöße an den Leistungsschaltern.

Low-Power-Konvertereinheiten werden auf einer einseitigen Leiterplatte aus folienbeschichtetem Fiberglas montiert. Die Lage der Leiterbahnen und Elemente auf der Platine ist in Abb. 2 dargestellt. 7. Der Leistungsteil wird durch Oberflächenmontage hergestellt und die Transistoren VT8 und VT160 sind mit Kühlkörpern mit einer Fläche von 2 cm9 ausgestattet. Die Dioden VD10 und VDXNUMX sind auf denselben Kühlkörpern installiert.

Die meisten Details unterliegen keinen strengen Anforderungen. Als C1 sollte kein Keramikkondensator verwendet werden, dessen Kapazität stark von der Temperatur abhängt. Die Transistoren VT3 und VT4 müssen einen Stromübertragungskoeffizienten von mindestens 60 haben. Wenn keine 1T813V-Transistoren vorhanden sind, werden sie durch ähnliche mit einem anderen Buchstabenindex ersetzt. Im Extremfall kann GT806A oder P210 verwendet werden. Allerdings verringert sich durch einen solchen Austausch die Ausgangsleistung des Wandlers. Es ist erforderlich, die Stromschutzschwelle zu ändern, indem der Wert des Widerstands R6 auf 16 Ohm erhöht wird.

Es wird nicht empfohlen, KT863A-Transistoren durch andere zu ersetzen; in extremen Fällen ist die Verwendung von KT863B zulässig. Die Verwendung von Transistoren mit einer höheren Sättigungsspannung wirkt sich negativ auf den Wirkungsgrad des Wandlers aus. Die Dioden KD2995A können durch KD2997 ersetzt werden. KD2999. KD213A.

Der Stromwandler T1 ist auf einen W-förmigen Magnetkern aus Elektroband mit einem Querschnitt von 0.56 cmg gewickelt. Wicklung 1-3 - zwei Windungen Kupferband mit einer Breite entsprechend der Rahmengröße und einer Dicke von 0, t. mm mit einem Abgriff aus der Mitte, Wicklung 4 -6 - 260 Windungen PZV-1 0,3 mm. auch mit einem Tipp aus der Mitte. Der T2-Transformator basiert auf dem TS-180 des UNT-47/59-Fernsehers. Seine Netzwicklung dient als Ausgangswandler. Alle Sekundärwicklungen werden entfernt, an ihrer Stelle werden zwei Primärwicklungen mit je 35 Windungen PEV-1-Draht 1,6 mm gewickelt. Geeignet ist jeder andere Transformator mit geeigneter Leistung, der über eine Netzwicklung und zwei für eine Spannung von jeweils 8 V verfügt. Der Induktor L1 ist auf einen Ferrit-Magnetkern W 16x20 mit einem nichtmagnetischen Spalt von 1.1 mm gewickelt. Seine Wicklung 1-2 enthält neun Windungen PEV-1 1.6 mm. und 2-3 - 17 Windungen PEV-1 1 mm.

Die Einrichtung des Wandlers reduziert sich auf die Einstellung der Pulsfrequenz des Master-Oszillators. Sie sollte 160 Hz bei einem Arbeitszyklus von 2 betragen. Der Generator wird abgestimmt, ohne die Leistungsschalter mit Spannung zu versorgen. Dazu reicht es aus, den Leiter zu unterbrechen, der Klemme 2 der L1-Induktivität mit dem Pluspol der Batterie verbindet. Die Frequenz und das Tastverhältnis der Impulse werden an Pin 3 des DDI-Chips gesteuert, wobei durch Auswahl der Widerstände R2 und R3 die gewünschten Werte erreicht werden. Nachdem Sie den Stromversorgungskreis der Tasten wiederhergestellt haben, sollten Sie sicherstellen, dass der Effektivwert der Ausgangsspannung 220 V beträgt (dies sollte mit einem Voltmeter des elektromagnetischen Systems gemessen werden, da ein herkömmliches Avometer falsche Messwerte liefert). Durch Ändern des Widerstandswerts des Widerstands R3. Die Ausgangsspannung kann in einem kleinen Bereich eingestellt werden.

Autor: D. Bezik, Dorf Skrjabina, Oblast Brjansk.

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