Двотактний імпульсний перетворювач 12В-220В на TL494

 

Схема двотактного імпульсного перетворювача

 

Перетворювач виконаний на широко поширеною мікросхемі ШІМ-контролері 1114ЕУ4 (повний імпортний аналог TL494), що дозволяє зробити схему досить простий. У нормальному стані (при нульовому напрузі на затворі) транзистори VT1, VT2 закриті і відкриваються імпульсами з відповідних виходів мікросхеми. Резистори R7-R9 і R8-R10 обмежують вихідний струм мікросхеми, а також величину напруги на затворі ключів. Коло з елементів C1-R2 забезпечує плавний вихід на робочий режим при включенні живлення (поступове збільшення ширини імпульсів на виходах мікросхеми). Діод VD1 охороняє пошкодження елементів схеми при помилковому підключенні полярності живлення. Діаграми напруг, що пояснюють роботу, показані на малюнку 2. Як видно на малюнку (а), задній фронт імпульсу має велику тривалість, ніж передній. Це пояснюється наявністю ємності затвора польового транзистора, заряд якої розсмоктується через резистор R9 (R10) в час, коли вихідний транзистор мікросхеми закритий. Це збільшує час закривання ключа. Так як у відкритому стані на польовому транзисторі падає напруга не більше 0,1 В, втрати потужності у вигляді невеликого нагрівання VT1 і VT2 відбуваються в основному за рахунок повільного закривання транзисторів (саме цим обмежена максимальна допустима потужність навантаження).
Параметри даної схеми при роботі на лампу потужністю 100 Вт наведені в таблиці 1. У холостому ходу споживаний струм становить 0,11 А (9 В) і 0,07 А (15 В). Робоча частота перетворювача близько 20 кГц. Трансформатор Т1 виконаний на двох складених разом кільцевих сердечниках з фериту марки М2000НМ1 типорозміру К32х20х6. Параметри обмоток вказані в таблиці 2. До намотування гострі грані сердечника необхідно закруглити надфілем або грубої наждачним папером. При виготовленні трансформатора спочатку намотується вторинна обмотка. Намотування виконується виток до витка, в один шар з наступною ізоляцією Лакотканини або фторопластовою стрічкою. Первинні обмотки 1 і 2 намотуються двома проводами одночасно (рівномірно розподіливши витки на муздрамтеатрі). Така намотування дозволяє значно зменшити викиди напруги на фронтах при закриванні польових ключів. Транзистори встановлюються на тепловідвід, в якості якого застосовано дюралевий профіль. Радіатори закріплюються на краях друкованої плати.

 

В якості силових ключів на потужність до 60 Вт у наведеній схемі можна також застосовувати транзистори N-типу зі статичною індукцією КП958А (БСІТ – Bipolar Static Induction Transistor). Вони розроблені спеціально для роботи у високочастотних джерелах живлення. Фізика роботи такого транзистора близька до роботи звичайного біполярного, але із-за конструктивних особливостей він має ряд переваг:

 

1) низьке падіння напруги витік-стік у відкритому стані;
2) підвищений коефіцієнт підсилення;
3) високу швидкодію при перемиканні;
4) підвищена стійкість до теплового пробою. У цьому випадку транзистори краще підібрати з однаковими параметрами, а резистори R9 і R10 зменшити до 100 … 150 Ом.

Рисунок 2 – Діаграма

Uпит У

Iпотр A

U вих B

Рпотр Вт

Рнагр Вт

ККД

12

7,9

220

94,8

82

0,87

Таблиця 1 – Параметри схеми при зміні напруги живлення

Обмотка

Число витків

Провід

Індуктивність

1

8

ПЕЛ 0,8 … 1,0

200мкГн

2

8

ПЕЛ 0,8 … 1,0

200мкГн

3

300

ПЕЛ 0,25

318мкГн

4

10

ПЕЛШО 0,25

97мкГн

Таблиця 2 – Параметри обмоток трансформатора Т1