Стабілізований мережевий перетворювач напруги
При розробці описуваного нижче пристрою ставилося завдання створити малогабаритний мережевий джерело живлення з високим ККД, здатний віддати в гальванічно не пов’язану з мережею навантаження потужність 1 … 3,5 Вт Цим вимогам цілком відповідає однотактний імпульсний стабілізований перетворювач напруги, що передає енергію у вторинну ланцюг в паузах між імпульсами струму в первинній обмотці розділового трансформатора. Один з варіантів такого пристрою і пропонується увазі читачів.
Основні технічні характеристики:
Вихідна напруга, В, ……………………………………… …… 12,20
Сумарна вихідна потужність, Вт …………………………. 3,5
Частота перетворення, кГц, ……………………………………… 20
Межі зміни напруги мережі, при яких вихідна
напруга змінюється не більше ніж на 1%, В …………….. 250
До складу пристрою входять випрямляч мережевої напруги (VD1) зі згладжуючим фільтром (R4C3C4), задаючий генератор (DD1.1-DD1.3) з ланцюгом запуску R17С7), формувач прямокутних імпульсів (DD1.4-DD1.6, VT2, VT4), електронний ключ (VT3), імпульсний трансформатор (Т1), регульоване джерело струму (VT5), пристрій захисту від замикань у навантаженні (R10, VT1), три випрямляча (VD2 -VD4) і стільки ж фільтруючих конденсаторів (С9-С11). Конденсатори С1, С2 запобігають проникання в мережу перешкод з частотою перетворення. З включенням пристрою в мережу починають заряджатися конденсатори СЗ, С4 і С7. Після того як напруга на останньому з них досягне приблизно 3В, самозбуджується задає генератор (DD1.1-DD1.3). Частота проходження його імпульсів (залежить від постійної часу ланцюга R7C5) – Близько 20кГц, форма нагадує пилкоподібну. Формувач (DD1.4 – DD1.6, VT2, VT4) перетворює їх у прямокутні коливання. Оскільки послідовності імпульсів на базах транзисторів VT2 і VT4 протівофазного, то вони відкриваються суворо по черзі, що забезпечує мінімальний час відкривання і закривання транзистора VT3. Коли цей транзистор відкритий, через обмотку 1 тече лінійно збільшується струм і трансформатор Т1 накопичує енергію, а коли закритий (струму через первинну обмотку немає), енергія, накопичена трансформатором, перетвориться в струм вторинних обмоток III-V. Після декількох циклів роботи генератора на конденсаторі С7 встановлюється напругу 8 … 10 В. Вихідна напруга перетворювача стабілізує регульоване джерело струму, виконаний на транзисторах збірки VT5 (VT5.2 використаний як стабілітрон). При коливаннях напруги в мережі або на навантаженні змінюється напруга на обмотці II і регульоване джерело струму, впливаючи на формувач (змінюючи вхідний струм інвертора DD1.4), змінює шпаруватість прямокутних імпульсів на базі транзистора VT3. При збільшенні імпульсного струму через резистор R10 понад деякого порогового значення транзистор VT1 відкривається і розряджає конденсатор С6 (службовець для запобігання помилкового спрацьовування захисного пристрою від коротких викидів струму, що виникають у момент включення перетворювача, а також під час перемикання транзистора VT3).
В результаті імпульси задає генератора перестають надходити на базу транзистора VT3 і перетворювач припиняє роботу. При усуненні перевантаження пристрій запускається знову через 0,8 … 2 с після зарядки конденсаторів С6 і С7. Обмотки імпульсного трансформатора Т1 намотані на полістиролових каркасі проводом ПЕВ-2 0,12 і поміщені в броньовий магнітопровід БЗО з фериту 2000НМ. Обмотки 1.1 та 1.2 містять по 220 витків, обмотки II, III, IV і V-відповідно 19, 18, 9 і 33 витка. Спочатку намотують обмотку 1.2, потім обмотки II, IV, III, V і, нарешті, обмотку 1.1. Між обмотками II, IV, V і 1.1 поміщають електростатичні екрани у вигляді одного шару (приблизно 65 витків) дроту ПЕВ-2 0,12. При збірці трансформатора між торцями центральній частині феритових чашок вставляють прокладку з Лакотканини товщиною 0,1 мм. Трансформатор можна виконати і на основі феритового (тієї ж марки) броньового магнітопровода Б22. У цьому випадку використовують дріт ПЕВ-2 0,09, причому число витків обмоток 1.1 та 1.2 збільшують до 230. Транзистор КТ859А можна замінити на КТ826А, КТ838А, КТ846А. Налагодження пристрою нескладно. Встановивши движок підлаштування резистора R15 в верхнє (за схемою) положення, включають перетворювач в мережу і встановлюють цим резистором необхідні значення напруги на виході. Для зменшення перешкод у вторинних ланцюгах з частотою перетворення (20кГц) необхідно дослідним шляхом підібрати точку з’єднання електростатичних екранів з одним із дротів первинної ланцюга, а також точки підключення конденсатора С8. Для цього достатньо один з висновків какойлібо вторинної обмотки підключити через міліамперметр змінного струму до первинної ланцюга і визначити названі точки по мінімуму показань приладу. Перетворювач, зібраний за описаною схемою, випробуваний для живлення навантаження, що споживає потужність 10 Вт У цьому варіанті число витків обмоток 1.1 і 1.2 було зменшено до 120 (з магнітопроводом Б30), конденсатори СЗ, С4 замінені одним оксидним ємністю 10 мкФ (номінальна напруга 450 В), опір резистора R10 зменшено до 2,7 0м, а резистора R18 – до 330 0м.