Перетворювач напруги – ЗАРЯДНИЙ ПРИСТРІЙ

В. ГРІЧКО, м. Краснодар

У наші дні нерідкі випадки відключення електроенергії. У такій ситуації стане в нагоді описуване у статті комбінований пристрій. У режимі перетворювача воно живиться від автомобільні стартерні батареї акумуляторів напругою 12 В, а в режимі зарядного пристрою – від мережі 220 В. Передбачена можливість регулювання вихідної напруги східчасто і плавно в досить широкому інтервалі з контролем споживаного струму по вбудованому амперметр. Це дозволяє економити енергію акумулятора при харчуванні електричних ламп в режимі каганців. У режимі зарядного пристрою можливі ступеневе регулювання струму зарядки та його контроль за тим же приладу.

Пристрій, схема якого зображена на рис. 1, представляє собою перетворювач постійної напруги акумуляторної батареї (12 В) в змінну 220 В і призначений для живлення електричних ламп або побутових електро-і радіоприладів потужністю до 100 Вт. Частота вихідної напруги – 50 Гц, струм холостого ходу – 1 А, максимальний струм, споживаний від акумуляторної батареї, – 10 А. ККД при максимальному вихідному напрузі і навантаженні 100 Вт – 80%. При наявності напруги в мережі пристрій використовують для зарядки акумуляторної батареї.

Перетворювач містить задаючий генератор на елементах DD1.1, DD1.2, рахунковий тригер DD2.1, DD2.2 одновібратор, формувач імпульсів управління на елементах D01.3, DD1.4 і двотактний підсилювач потужності на транзисторах VT1-VT6. Навантаження підключається через підвищувальний трансформатор Т1.

Кожен імпульс генератора, що задає змінює стан тригерів мікросхеми DD2. Сигнали з прямого і інверсного виходів DD2.1 і прямого виходу DD2.2 надходять на входи елементів. DD1.3, DD1.4, і на їх виходах по черзі з'являються імпульси напруги, що відкривають транзистори VT1 і VT2. На DD2.2 зібраний одновібратор, що включається по входу С і формує імпульс тривалістю, що визначається інтегруючої ланцюгом R3R4C2. Цим обмежується тривалість відкритого стану транзисторів VT1, VT2 і відповідно VT3, VT5 і VT4, VT6. У результаті створюється тимчасової "зазор", що виключає одночасне перебування транзисторів у відкритому стані, тобто наскрізної струм. Зміною цього "зазору" від 0,4 до 3,2 мс змінним резистором R3 вихідна напруга перетворювача регулюється в межах приблизно 40 В. При це, звичайно, змінюються форма вихідної напруги і спектр перешкод, створюваних пристроєм.

Через струмообмежувальні резистори R5, R6 і форсують конденсатори СЗ, С4 імпульси з виходів елементів DD1.3, DD1.4 надходять на бази транзисторів VT1, VT2, який керує роботою вихідних транзисторів, підключених до них за схемою Шіклаі. (Така комбінація транзисторів npn і pn-р веде себе як один транзистор структури npn з великим коефіцієнтом передачі струму бази). Резистори R7, R8 служать для збільшення швидкості закривання транзисторів. Діоди VD1, VD2 дозволяють включати перетворювач без навантаження, захищають пристрій при недотриманні полярності підключення акумулятора і працюють в якості випрямляча при зарядці акумуляторної батареї GB1. Діод VD3 виконує функцію розв'язки з харчування мікросхем і може бути замінений резистором опором 50 … 100 Ом.

Трансформатор Т1 підвищує напруга в режимі перетворювача і знижує в режимі зарядного пристрою. Конденсатор С8 служить для зменшення викидів напруги в колі зарядки, С9 згладжує викиди при роботі в режимі перетворювача. Світлодіоди HL1 і HL2 індиціюється режими роботи пристрою.

Перемикачем Q1 вибирають режим роботи пристрою, перемикачем Q2 регулюють вихідна напруга в межах 225 … 255 В (при мінімальному тимчасове "зазорі" і холостому ході) в режимі перетворювача і зарядний струм до 6 А (при замкнутих контактах вимикача Q3).

Мікросхеми, транзистори VT1, VT2, резистори R1, R2, R4-R6, конденсатори С1-С7 і діод VD3 змонтовані на друкованій платі з фольгованого склотекстоліти, виготовленої за кресленням на рис. 2 (штриховими лініями показані дротові перемички, що з'єднують друковані провідники на протилежній стороні плати). Силова частина виконана навісним монтажем. Транзистори VT3-VT6 і діоди VD1, VD2 встановлені на Загалом тепловідвід площею 600 см2. Яких-небудь особливих вимог до цих елементів пристрою не пред'являється (зокрема, не потрібно і підбір транзисторів з якого-небудь параметра).

Конденсатори С1 і С2 повинні бути з малим ТКЕ (наприклад, К73-17), решта – будь-яких типів. Амперметр РА1 – з межами виміру 10 А і нулем у середині шкали (10 А-0 – 10 А).

Трансформатор Т1 виготовляють на базі ТС-180 від уніфікованого телевізора. Всі його вторинні обмотки видаляють, а мережеву використовують як вихідний (в режимі перетворювача). Секції 2-3 і 2'-3 ' мережевий обмотки (позначення на трансформаторі) також видаляють, а на їх місце намотують нові обмотки 2-5 і 2'-5 '(по 51 витка про-

вода ПЕВ-2 0,64), зробивши відводи від 17 і 34-го витків (3,4 і 3 ', 4'). На місці вторинних обмоток намотують дві первинні (9-10 і 9'-10 ') по 36 витків дроту ПЕВ-1 1,8. Обмотки намотують в один бік, після чого з'єднують їх кінці (це і буде середня точка). Для кращого охолодження ніякої зовнішньої ізоляції цих обмоток робити не слід.

Перше включення пристрою рекомендується робити без навантаження і з запобіжником FU1 2 А. При справних деталях і відсутності помилок в монтажі воно починає працювати відразу. Налагодження зводиться до встановлення частоти генератора, що задає (підбором резистора R2), рівний 100 Гц. Якщо перетворювач не буде використовуватися для живлення приладів, що містять електродвигуни змінного струму (програвачі, котушкові магнітофони і т. п.), частоту перетворення рекомендується вибрати більш високою, наприклад, 80 Гц (частота генератора, що задає – 160 Гц), що полегшить режим роботи трансформаторів живлення підключаються пристроїв. Можливо, буде потрібно підбір резисторів R5, R6 (авторові це не було потрібно), щоб вихідні транзистори надійно входили до насичення.

Для підвищення ККД пристрою у вихідному каскаді підсилювача потужності (VT3-VT6) можна використовувати польові або германієвого біполярні транзистори.