Джерела живлення на основі високочастотного імпульсного перетворювача

Досить часто при конструюванні пристроїв виникають жорсткі вимоги до розмірів джерела живлення. У цьому випадку єдиним виходом є застосування ІП на основі високовольтних високочастотних імпульсних перетворювачів. які підключаються до мережі ~ 220 В без застосування габаритного низькочастотного понижуючого трансформатора і можуть забезпечити більшу потужність при малих розмірах і тепловіддачі.

Структурна схема типового імпульсного перетворювача з живленням від промислової мережі представлена на рис 1.

Джерела живлення на основі високочастотного імпульсного перетворювача
Рис. 1. Структурна схема типового високочастотного перетворювача з живленням від промислової мережі.

Вхідний фільтр призначений для запобігання проникнення імпульсних перешкод в мережу. Силові ключі забезпечують подачу імпульсів високої напруги на первинну обмотку високочастотного трансформатора (можуть застосовуватися одно-і

двотактні схеми). Частота і тривалість імпульсів задаються керованим генератором (зазвичай застосовується управління шириною імпульсів, рідше – частотою). На відміну від трансформаторів синусоїдальної сигналу низької частоти, в імпульсних ІП застосовуються широкосмугові пристрої, що забезпечують ефективну передачу потужності на сигналах з швидкими фронтами. Це накладає суттєві вимоги на тип вживаного магнітопровода і конструкцію трансформатора. З іншого боку, зі збільшенням частоти необхідні розміри трансформатора (із збереженням переданої потужності) зменшуються (сучасні матеріали дозволяють будувати потужні трансформатори з прийнятним ККД на частоти до 100-400 кГц). Особливістю вихідного випрямляча є застосування в ньому не звичайних силових діодів, а швидкодіючих діодів Шотткі, що зумовлено високою частотою випрямляється напруги. Вихідний фільтр згладжує пульсації вихідної напруги. Напруга зворотного зв'язку порівнюється з опорною напругою і потім управляє генератором. Зверніть увагу на наявність гальванічної розв'язки в колі зворотного зв'язку, що необхідно, якщо ми хочемо забезпечити розв'язку вихідної напруги з мережею.

При виготовленні таких ІП виникають серйозні вимоги до застосовуваних компонентів (що підвищує їх вартість у порівнянні з традиційними). По-перше, це стосується робочого напруги діодів випрямляча, конденсаторів фільтра і ключових транзисторів, який не повинен бути менше 350 В, щоб уникнути пробоїв. По-друге, повинні застосовуватися високочастотні ключові транзистори (робоча частота 20-100 кГц) і спеціальні керамічні конденсатори (звичайні оксидні електроліти на високих частотах будуть перегріватися зважаючи на їх високої індуктивності). І. по-третє, частота насичення високочастотного трансформатора, що визначається типом застосовуваного магнітопро вода (як правило, використовуються тороідальні осердя) повинна бути значно вище робочої частоти перетворювача.

На рис. 2 наведена принципова схема класичного ІП на основі високочастотного перетворювача.

Джерела живлення на основі високочастотного імпульсного перетворювача
Рис. 2. Джерело живлення на основі імпульсного ВЧ-перетворювача.

Фільтр, що складається з ємностей С1, С2, С-і дроселів L1, L2, служить для захисту живильної мережі від високочастотних перешкод з боку перетворювача. Генератор побудований за автоколебательной схемою і суміщений з ключовим каскадом. Ключові транзистори VT1 і VT2 працюють в протифазі, відкриваючись і закриваючись по черзі. -Апуск генератора і надійну роботу забезпечує транзистор VT3, що працює в режимі лавинного пробою. При наростанні напруги на С6 через R3 транзистор відкривається і конденсатор розряджається на базу VT2, запускаючи роботу генератора. Напруга зворотного зв'язку знімається з додатковою (III) обмотки силового трансформатора Tpl.

Транзистори VT1. VT2 встановлюють на пластинчасті радіатори не менше 100 см ^ 2. Діоди VD2-VD5 з бар'єром Шотткі ставляться на невеликий радіатор 5 см ^ 2. Дані дроселів і трансформаторів: L1-1. L2 намотують на кільцях з фериту 2000НМ К12х8х3 в два дроти проводом ПЕЛШО 0,25: 20 витків. ТР1 – на двох кільцях, складених разом, ферит 2000НН К-1х18.5х7;

обмотка 1 – 82 витка проводом ПЕВ-2 0,5: обмотка II – 25 +25 витків проводом ПЕВ-2 1,0: обмотка III – 2 витка проводом ПЕВ-2 0.3. ТР2 намотують на кільці з фериту 2000НН К10х6х5. всі обмотки виконані проводом ПЕВ-2 0.3: обмотка 1 – 10 витків:

обмотки II і III – по 6 витків, обидві обмотки (II і III) намотані так, що займають на кільці по 50% площі не торкаючись і не перекриваючи один одного, обмотка I намотана рівномірно по всьому кільцю і ізольована шаром Лакотканини. Котушки фільтра випрямляча L3, L4 намотують на ферит 2000НМ До 12х8х3 проводом ПЕВ-2 1,0, кількість витків – 30. В якості ключових транзисторів VT1, VT2 можуть застосовуватися КТ809А. КТ812, КТ841.

Номінали елементів і намотувальні дані трансформаторів наведені для вихідної напруги 35 В. У разі, коли потрібні інші робочі значення параметрів, має бути відповідним чином змінити ючим кількість витків в обмотці 2 ТР1.

Описана схема має суттєві недоліки, зумовлені прагненням гранично зменшити кількість застосовуваних компонентів Це і низький "рівень стабілізації вихідної напруги, і нестабільна ненадійна робота, і низький вихідний струм. Однак вона цілком придатна для харчування найпростіших конструкцій різної потужності (при застосуванні відповідних компонентів), таких як: калькулятори. АВНи. Освітлювальні прилади і т.п.

Джерела живлення на основі високочастотного імпульсного перетворювача
Рис. 3. Мережевий імпульсний джерело живлення на основі ВЧ-перетворювача.

Ще одна схема ІП на основі високочастотного імпульсного перетворювача наведена на рис. 3. Основною відмінністю цієї схеми від стандартної структури, представленої на рис. 2 є відсутність ланцюга зворотного зв'язку. У зв'язку з цим, стабільність напруги на вихідних обмотках ВЧ трансформатора ТР2 досить низька і потрібне застосування вторинних стабілізаторів (у схемі використовуються універсальні інтегральні стабілізатори на ІС серії КР142).

Джерело матеріалу