www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы
Сборка кубика Рубика

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Схемотехника импульсных блоков питания

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

Комментарии к статье Комментарии к статье

Импульсные блоки питания (ИБП) все чаще применяются в бытовой и промышленной аппаратуре. Современная схемотехника ИБП настолько развита, что по количеству элементов приравнивается к линейным блокам питания, а по многим параметрам превышает показатели линейных БП.

Эксплуатация ИБП в сетях, где переменное напряжение 220 В имеет (в режиме перегрузки или перекоса фазы) разброс параметров от 160 до 280 В, дает огромное преимущество над линейными БП. Кроме этого, высокий КПД позволяет значительно снизить потребление энергии от сети (что немаловажно для малоимущих семей).

Импульсные блоки питания делятся на однотактные преобразователи напряжения (ОПН) и двухтактные. В свою очередь, однотактные преобразователи делятся на ПН с обратным включением диода (ОПНО) (обратноходовые) рис.1,а и с прямым включением диода ОПНП ( прямоходовые) рис.1,б.

Схемотехника импульсных блоков питания

Двухтактные делятся на ПН с полумостовой схемой включения (рис.2,а) и с мостовой схемой включения (рис.2,б).

Схемотехника импульсных блоков питания

Согласно анализу, проведенному в [1], область применения ПН зависит от мощности нагрузки (рис.3), при этом схемы включения ПН различны. В импортной бытовой аппаратуре наиболее часто можно встретить схему обратноходового ПН, так как она имеет очень малое количество элементов. Но для нормальной работы этой схемы необходимы качественные элементы, отсутствующие в широком спектре на рынке электронных компонентов Украины. Работа некачественных радиодеталей сильно влияет на многие показатели ИБП.

Схемотехника импульсных блоков питания

Рассмотрим работу однотактного преобразователя напряжения с обратным включением диода. Их часто называют обратноходовые из-за передачи знергии в нагрузку в момент запирания ключа транзистора. На рис.4 показана упрощенная схема современного обратноходового ПН.

Схемотехника импульсных блоков питания

Период t0 - t1. Как только подается напряжение питания +Еп, через Rогр, RД1, RД2 протекает ток, при этом С3 заряжается током через Rогр, Rд1, С3, переход Б-Э транзистора VTk (рис.5,а). Транзистор VTk постепенно открывается t0 t1 (рис.5,б), возникает коллекторный ток IKVT (рис.5,в), протекающий по пути: +Еп , Rогр, w1, переход Э-Б транзистора VTk - земля. На обмотке w2 наводится ЭДС той же полярности, что и напряжение, приложенное к w1, согласно закону самоиндукции (начало точки на обмотках) . ЭДС самоиндукции плюсом прикладывается через VD1, Rб к переходу Б-Э VTk, транзистор еще больше отпирается.

Схемотехника импульсных блоков питания

Заметим, что в цепи нагрузки ток не протекает. Ток цепи коллектора VТk растет до насыщения транзистора, при этом ток дросселя в w1 растет от нуля до ILmax, и пока ток коллектора изменяется и растет, происходит намагничивание сердечника дросселя L. На рис.6 изображена петля гистерезиса. Так как напряженность магнитного поля прямо пропорциональна току, протекающему в обмотке w1, Iw1= Hl/w, где Н - напряженность магнитного поля; l - длина пути магнитной линии; w - число витков, то напряженность магнитного поля в сердечнике дросселя будет так же постепенно расти от нуля до HIm (рис.6, кривая 1).

Схемотехника импульсных блоков питания

Период t1 - t2. В момент насыщения транзистора VTk (заметим, что этот момент не совпадает с моментом насыщения сердечника из-за особенностей построения схемы) ток коллектора транзистора VTk достигает максимального значения (задействованы все основные носители n-р-n перехода) и не изменяется. В w1 ток дросселя также не изменяется, а значит, в w2 больше не наводится ЭДС самоиндукции. При этом VTk запирается. Сердечник дросселя L начинает размагничиваться, энергия сердечника передается в нагрузку, так как ЭДС самоиндукции меняет полярность на противоположную в w3. При Этом появляется ток в w3 через VD2 и Rн, Сф. Так как ЭДС поменяла знак, в w2 не протекает ток, и VTk окончательно закрывается. С3 уже зарядился, и VTk не может открыться. Ток размагничивания Im постепенно спадает t1 t2 (рис.5,г). Напряженность магнитного поля также постепенно спадает из точки А в точку Вr (рис.6, кривая 2) .

Конденсатор СФ2 быстро заряжается, а по Rн протекает ток нагрузки. Как только напряженность поля упала до нуля, ток в w3 прекращается, сердечник имеет остаточное значение индукции магнитного поля Br, поэтому сердечник до конца не размагнитился (для полного размагничивания необходимо приложить коэрцитивную силу, -Нс. В двухтактных мостовых или полумостовых схемах сердечник размагничивается и перемагничивается противоположным плечом схемы. Эта особенность очень важна при расчетах дроселя, так как Bm (амплитудное значение индукции в формулах) будет на 60-80% меньше (в зависимости от качества сердечника) табличного значения.

Период t2 - t3. Как только сердечник дросселя размагнитился до остаточного значения Br, при этом напряженность магнитного поля не изменяется и равна нулю, ток в w3 прекращает протекать, а ЭДС в w2 изменяет знак на противоположный, VTк начинает открываться базовым током, в результате ток коллектора VTk увеличивается, увеличивая ЭДС на w2 за счет увеличения тока через w1.

Транзистор VTk открывается до насыщения (рис.5,в), сердечник намагничивается (рис.6, кривая 3), в точке А для HIm будет соответствовать значение индукции BS. При расчетах вместо Bm используют разницу ∆B = Bs - Br, т.е. преобразователь работает по частной петле гистерезиса. Поэтому в однотактных преобразователях напряжения применяют ферриты с минимальным Br и максимальным Bs (узкая петля гистерезиса). Подобная петля существует в высокочастотных ферритах, поэтому многие зарубежные фирмы создают преобразователи с частотой преобразования от 0,1 до 1 МГц. Работа преобразователя на такой частоте требует применения высококачественных ВЧ элементов (силовых).

Важно отметить, что длительность открытого состояния VTk определяется амплитудой коллекторного тока Іkmax, индуктивностью L и напряжением источника питания Еп и не зависит от нагрузки на выходе. Длительность закрытого состояния прямо зависит от нагрузки. Поэтому различают три режима работн ПН.

1-й режим прерывистых токов

Сопротивление нагрузки мало (почти КЗ и конденсатор СФ2 не успевать заряжаться, при этом на Rн будет наблюдаться пульсация напряжения и тока.

2-й режим непрерывных токов

На Сф будет накапливаться достаточно энергии, чтобы ток в нагрузке протекал без пульсаций, и напряжение было постоянным.

3-й режим только для ОП

НО - режим холостого хода. Нагрузка незначительна или полностью отключена, длительность закрытого состояния транзистора увеличивается (из-за медленного спадания тока размагничивания), но так как энергия, запасенная в магнитном поле трансформатора, не изменяется, то напряжение на вторичной обмотке, а следовательно, и на нагрузке возрастает до бесконечности. Этот режим является наиболее опасным, так как СФ2 может взорваться от перенапряжения. Поэтому ни в коем случае нельзя обратноходовые преобразователи напряжения использовать в режиме х.х. (исключение составляют лазерные установки, фотовспышки, медицинские накопители высокого напряжения).

Сердечники дросселей обратноходовых ПН. Сердечники в основном изготовляют из ферритов. Ферриты представляют собой спеченную смесь окиси трехвалентного железа с окислами одного или нескольких двухвалентных металлов [2]. Ферриты очень тверды, хрупки и по механическим свойствам подобны керамике (в основном имеют темно-серый или черный цвет).

Плотность ферритов значительно меньше плотности металлических магнитных материалов и составляет 4,5-4,9 г/см3. Ферриты хорошо шлифуются и полируются абразивными материалами. Их можно склеивать клеем БФ-4 по общеизвестной технологии (зачистить шкуркой, обезжирить бензином, нанести клей и дать немного высохнуть, крепко сдавить прессом на несколько часов, но так, чтобы не расколоть феррит). Ферриты являются полупроводниками и обладают электронной проводимостью. Их удельное сопротивление (в зависимости от марки) в пределах от 10 до 1010 Ом х см.

Таблица 1
Схемотехника импульсных блоков питания

Основные характеристики ферромагнитных материалов приведены в табл.1:

  • Bm - индукция насыщения, значение которой соответствует состоянию насыщения, т.е.
  • такому состоянию ферромагнитного материала, при котором магнитная индукция не изменяется при изменении напряжености магнитного поля;
  • Br - остаточная индукция, значение, получаемое при уменьшении напряженности поля до нуля;
  • Нс - коэрцитивная сила, значение напряженности магнитного поля, при котором индукция принимает нулевое значение;
  • µ - магнитная проницаемость - коэффициент, показывающий, во сколько раз магнитная индукция в ферромагнитном материале больше, чем в воздухе, Магнитная проницаемость ферромагнитного материала зависит от напряженности поля, температуры и других факторов;
  • µн - начальная магнитная проницаемость, она определяется из начального участка основной кривой намагничивания по наклону касательной и соответствует работе материала в слабых полях;
  • tgδ - тангенс угла потерь, характеризует потери в ферромагнитных материалах и тем больше, чем больше объем материала, площадь гистерезисной петли и частота перемагничиваний, а также чем меньше удельное обьемное сопротивление (электрическое) материала;
  • ТКµ - температурный коэффициент магнитной проницаемости при изменении температуры на 1°С.

Современные магнитомягкие ферриты можно разделить на несколько групп, различающихся электромагнитными параметрами и назначением. В обозначении марки феррита цифры соответствуют номинальному значению начальной магнитной проницаемости, первая буква Н означает, что феррит низкочастотный, вторая буква М- марганец-цинковый феррит, Н - никель-цинковый; буквы ВЧ указывают, что феррит предназначен для работы на высоких частотах.

Ферриты марок 6000НМ, 4000НМ, 3000НМ, 2000НМ, 1500НМ, 1000НМ используют на частотах до нескольких сотен кГц как в слабых, так и в сильных полях. В слабых полях ферриты этой группы применяют в случаях, когда не предъявляют повышенных требований к температурной стабильности. Ферриты первых трех марок рекомендуется применять в магнитопроводах вместо листового пермаллоя толщиной 0,1-0,02 мм и меньше.

Ферриты марок 2000НМ1, 1500НМI, 1500НМ2, 1500НМ3, 1000НМ3 и 700НМ предназначены для использования в слабых и средних полях при частотах до 3 МГц. Они обладают малыми потерями и малым ТКµ в широком интервале температур. При повышенных требованиях к термостабильности µ в широком интервале температур предпочтительнее использование ферритов трех последних марок.

Ферриты марок 2000НН, 1000НН, 600НН, 400НН, 200НН и 100НН применяют в слабых полях в диапазоне частот до нескольких МГц. Ферриты трех первых марок значительно уступают марганец-цинковым ферритам с такими же значениями µ , однако они более дешевы, поэтому широко применяются в различной аппаратуре при невысоких требованиях к стабильности и потерям. Остальные ферриты находят широкое применение в катушках контуров и магнитных антенн.

Ферриты марок 150ВЧ, 100ВЧ, 50ВЧ2, 30ВЧ2 и 20ВЧ предназначены для использования в слабых полях на частотах до 100 МГц. Они отличаются малыми потерями и малым ТКµ в широком интервале температур, поэтому наиболее широко применяются для высокочастотных катушек индуктивности, а также для антенн переносных радиоприемников.

Ферриты марок 300НН, 200НН2, 150НHI, 90НН, 60НН, 55НН, 33НН и 10ВЧ1 отличаются малыми потерями в сильных полях. Их основное назначение - для сердечников катушек контуров, перестраиваемых подмагничиванием, и контуров магнитных модуляторов. В слабых полях tgδ и ТКµ этих ферритов значительно больше, чем ферритов группы ВЧ. Основные данные магнитомягких ферритов приведены в табл.2. Единицы пересчета для системы СИ: 1 Гс- 10-4 Тл.

Таблица 2
Схемотехника импульсных блоков питания

Сердечники обратноходовых ПН изготовляют в виде П-образных или Ш-образных магнитопроводов (рис.7).

Схемотехника импульсных блоков питания

Так как трансформатор выполняет роль дросселя, то одну из сторон сердечника подпиливают абразивным материалом (лучше алмазным надфилем). Немагнитный зазор выполняют в пределах 0,1...0,3 мм, в зазор вставляют картон при сборке. Наиболее часто встречающиеся габаритные показатели Ш-образных магнитопроводов приведены в табл.3 и на рис.8.

Таблица 3
Схемотехника импульсных блоков питания

Схемотехника импульсных блоков питания

Расчет дросселей обратноходовых ПН

Сердечник дросселя должен запасти требуемую пиковую энергию в небольшом зазоре без вхождения в насыщение и иметь приемлемые потери в магнитопроводе. Кроме того, он должен вмещать требуемое количество витков, обеспечивающее приемлемые потери в обмотках. Воспользуемся известной формулой [3]:

Pгаб = IkUk = 4fwkBmSc10-4Ik; (1)

Uk = 4fwkBmSc10-4, (1a)

где Ргаб - габаритная мощность трансформатора, Вт; Ik - средний ток коллектора, А; Uk - напряжение, прикладываемое к первичной обмотке дросселя, В; f - частота преобразования, Гц; Bm - индукция магнитного поля, Тл (для однотактных ПН Вm = Bs - Br составляет примерно 0,7 от табличного значения); Sc - площадь сечения стержня магнитопровода, см2; wk - количество витков первичной обмотки.

Из (1) следует, что количество витков первичной обмотки можно найти так:

w1 = 0,25Uk104/(f BmSc). (2)

Индуктивность дросселя:

L = µ0 µr (w1)2 Sc/l, (3)

где L - индуктивность, Гн; µ0 = 4π10-7 - абсолютная магнитная проницаемость; µr - относительная магнитная проницаемость; Sc - площадь поперечного сечения магнитопровода, м2; l - длина пути магнитной линии, м.

Для грубой оценки необходимого сечения сердечника можно воспользоваться выражением:

Sc = (10...20) (Pн/f)1/2, (4)

где Pн - мощность нагрузки, Вт; Sc - площадь поперечного сечения сердечника, см2; f - частота преобразования, Гц.

Воспользовавшись формулами (2) и (4), а также анализируя данные табл.2, находим габаритные показатели сердечника и количество витков первичной обмотки. Для вторичной и остальных обмоток wн = w1 Uk/Uн, где Uн - напряжение на нагрузке.

Для обмотки возбуждения w2 (см. рис.4) рекомендуется напряжение примерно 5 В. Диаметр проводов

d = 1,13 (I/j)1/2, (5)

где d - диаметр провода, мм; I - средний ток в обмотке, А; j - плотность тока в обмотке (рекомендуется 2,5...5 А/мм2), причем для внутренней обмотки плотность тока должна быть наименьшей.

Для проверки вычислений рассчитаем площадь, занимаемую каждой обмоткой, и суммируем, при этом должно выполняться неравенство:

Soк = w1d1 + w2d2 + w3d3 + ... + wndn + hz, (6)

где Sок - табличное значение площади окна, см2 ; wn количество витков в обмотке n; dn - диаметр провода в обмотке n; hz - суммарная толщина каркаса и межобмоточной изоляции.

Каркасы, на которые наматывают обмотки трансформаторов, прессуют из пластмасс, склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей, изготовленных из расслоенного текстолита, прессшпана или электрокатрона, при небольших габаритах используют любой картон. Стандартное изготовление каркаса из картона подробно описано в [4], для трансформаторов небольшой мощности автор предлагает второй способ изготовления трансформатора рис.9. Он состоит из трех заготовок. Гильзу изготовляют из картона (рис.9,б), слегка надрезают линии 1 заготовки, после чего ее сворачивают в параллелепипед и края 2 склеивают по контуру 3 папиросной бумагой.

Заготовку (рис.9,а) делают в количестве 2 шт. При этом вырезают сердцевину 1 и пробивают аккуратно заточенной по краям иглой от шприца отверстия D0,3 мм, после чего их нумеруют (на верхней половине каркаса как Н1, Н2, Н3, ..., а на нижней - как К1, К2, К3, ...). Верхнюю и нижнюю половины каркаса склеивают с гильзой папиросной бумагой и оставляют конструкцию под тяжелым предметом на несколько часов. Намотка обмоток на каркас ведется аналогично [4] в следующем порядке Wупр, W1, Wнагр (для экспериментальных вариантов Wупр может быть последней).

Схемотехника импульсных блоков питания

Сборка

Ферритовые стержни вставляют в каркас с намотанными обмотками. Предварительно к одному из сердечников приклеивают картонный квадрат толщиной 0,2 мм для заполнения зазора. После сборки сбоку сердечника из медной фольги делают бандаж вокруг сердечника, натягивают и спаивают.

Особенности работы ключевого транзистора

Так как нагрузкой коллектора транзистора VTк является дроссель с индуктивностью L, то в момент запирания VTк на его коллекторе возникает выброс напряжения (рис.10, а, кривая 1). Спад тока коллектора происходит не сразу, а за время рассасывания неосновных носителей коллектор-эмитерного перехода (рис.10,б). Напряжение на коллекторе изменяется по синусоидальному закону из-за наличия индуктивности L и емкости коллекторно-эмиттерного перехода. В результате VTк гасит большое количество энергии на К-Э переходе, которое превращается в тепло. Поэтому VTк может перегреться и выйти из строя.

Для предотвращения этого эффекта создается временная задержка t3 фронта увеличения коллекторного напряжения (кривая 2) относительно начала спада tсп коллекторного тока (рис.10,а) с помощью RCD -цепочки (рис.11). При запирании VTк ток, протекающий через индуктивность рассеяния дросселя, заряжает демпфирующий конденсатор Сдф через VDдф. После отпирания VTк Сдф разряжается через Rр и К-Э VTк. Этой цепью можно достичь сколь угодно малых значений мгновенной мощности, рассеиваемой коллекторным переходом [1]. Однако стремление к снижению этой мощности приводит к увеличению энергии, накопленной в Сдф, она является паразитной, отнимаемой от полезной мощности.

Схемотехника импульсных блоков питания

Схемотехника импульсных блоков питания

При использовании больших мощностей в нагрузке для нормальной работы преобразователя необходимо осуществлять специальные режима включения транзистора. Рассмотрим два переходных процесса.

Переходной процесс включения n-р-n транзистора с ОЭ, когда на вход его задан скачок положительного тока базы (рис.12) [5].

Схемотехника импульсных блоков питания

На начальном этапе включения ток коллектора мал, при этом малы значения b, а дифференциальное входное сопротивление транзистора велико. Поэтому можно считать, что ток базы идет на заряд входной емкости эмиттера, и при этом напряжение на эмиттере меняется от нуля до некоторого значения Uэо, соответствующего включенному состоянию транзистора. Для кремниевых транзисторов Uэо = 0,7 В. Первый этап включения имеет время задержки t3 (рис.13,б). На следующем этапе - нарастания тока коллектора - ток базы идет на накопление заряда носителей в базе.

При наличии в цепи коллектора резистора Rк в течение переходного процесса напряжение на коллекторном переходе меняется, барьерная емкость Ск перезаряжается, что увеличивает длительность переходного процесса (рис.13,в) tнр. При работе транзистора в ключевом режиме на вход его подается отпирающий ток базы, больший тока насыщения транзистора Iбн = Iкн/β. Этому току соответствует граничный заряд электронов в базе Qгрн = Iбн τ.

Схемотехника импульсных блоков питания

Процесс выключения транзистора импульсом отрицательного тока базы Iб = - Iб2. В момент времени t2 (рис.13,а) базовый ток скачком уменьшается на значение ∆Iб = Iб1+ Iб2.

Избыточный заряд дырок в базе уменьшается по двум причинам: из-за рекомбинации дырок с электронами и выведения дырок из базы через базовый электрод во внешнюю цепь. Подобным образом уменьшается избыточный заряд неосновных носителей - электронов, численно равный в силу электронейтральности заряду дырок. Изменение тока коллектора начинается спустя некоторое время tрас (время рассасывания избыточного заряда в базе). Время рассасывания увеличивается с ростом отпирающего тока базы Iб1 и уменьшается с увеличением запирающего тока базы Iб2.

После этапа рассасывания следует этап формирования отрицательного фронта тока коллектора, длительность которого называется временем спада tсп тока коллектора и уменьшается также с увеличением Iб2. Однако следует иметь ввиду, что даже при форсированном включении tнр и выключении tсп имеют физический предел, т.е. эти времена не могут быть меньше времени пролета электронов через базу.

Литература:

  1. Сергеев Б.С. Схемотехника функциональных узлов источников вторичного электропитания. - М.:Радио и связь, 1992.
  2. Терещук Р.М. и др. Малогабаритная радиоаппаратура. Справ. радиолюбителя. - К.: Наук. думка, 1972.
  3. Журавлев А.А., Мазель К.Б. Преобразователи постоянного напряжения на транзисторах.-М.: Энергия, 1972.
  4. Пронский И.Н. Простой сварочный полуавтомат// Радіоаматор-1999.-№7.
  5. Тугов Н.М., Глебов Б.А. Полупроводниковые приборы. - М.:Энергоатомиздат, 1990.

Автор: А.В.Кравченко

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Радио 1948 (архив за год)

журналы Сам 1993 (архив за год)

книга Мегомметр. Минин Г.П., 1966

книга Советы по конструированию радиолюбительской аппаратуры. Гендин Г.С., 1967

статья Вальщик деревьев. Типовая инструкция по охране труда

статья Цветные бумажки меняются местами

справочник Вхождение в режим сервиса зарубежных телевизоров. Книга №28

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]