Малогабаритный импульсный источник питания 12 вольт 2 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Предлагаемый автогенераторный ИИП (импульсный источник питания) имеет малые габариты и высокий КПД. Его особенностью является то, что магнитопровод импульсного трансформатора работает с заходом в область насыщения. При проектировании автогенераторных ИИП в большинстве случаев мощный трансформатор используют в линейном режиме, а маломощный переключательный - в режиме насыщении магнитопровода. Отдельные обмотки этих трансформаторов соединяют последовательно одна с другой и токоограничивающим резистором - так образуется цепь положительной обратной связи (ПОС).

Недостатком такого решения является повышенное выделение тепла в этом резисторе. Стремление уменьшить мощность, рассеиваемую этим резистором, в большинстве случаев приводит к повышению нагрева переключательных транзисторов и снижению КПД. Невысокий КПД вынуждает разработчиков обращать внимание на иные схемотехнические решения преобразователей, например, на автогенераторы Ройера. Они имеют трансформатор с насыщающимся магнитопроводом, а маломощный переключательный трансформатор и токоограничительный резистор в них отсутствуют.

Однако через переключательные транзисторы в моменты коммутации протекает ток, амплитуда импульса которого может превышать в 3...20 раз среднее значение потребляемого тока. Это обстоятельство не только диктует условие выбора транзисторов с большим запасом по току, но и проявляется в повышенном их нагреве. КПД такого ИИП составляет примерно 50 % при выходной мощности до 30 Вт. КПД можно повысить, включив в эмиттерные цепи переключательных транзисторов низкоомные резисторы. Именно так и сделано в ИИП, схема которого показана на рис. 1.

Рис. 1

На первый взгляд может показаться, что это приведет только к повышенному выделению тепла на этих резисторах. Но благодаря этим резисторам возникает местная отрицательная обратная связь (ООС) по току, ограничивающая ток коллектора транзистора при его резком увеличении. В результате этого амплитуда коллекторного тока в моменты коммутации транзисторов в несколько раз уменьшается, увеличивая КПД ИИП. В предлагаемом ИИП нагрев переключательных транзисторов и трансформатора по сравнению с вариантом, в котором эти резисторы отсутствуют, уменьшился примерно в три раза, соответственно повысились его надежность и КПД.

Технические характеристики

Напряжение сети, В	220 ±20%
Выходное напряжение холостого хода, В	15
Выходное напряжение при максимальной нагрузке, В	12
Максимальный ток нагрузки, А	2
Частота преобразования в режиме холостого хода, кГц	7,3
Частота преобразования при максимальной нагрузке, кГц	6,7
Ток холостого хода ИИП, не более, мА	19
Максимальная мощность, потребляемая нагрузкой, Вт	24
Максимальный КПД (при максимальной выходной мощности), %	84
Амплитуда пульсаций выходного напряжения, не более, мВ	22
Габаритные размеры, мм	110x73x25

Сетевое напряжение поступает на ИИП через плавкую вставку FU1, которая совместно с варистором RU1 защищает элементы ИИП от повышенного сетевого напряжения. Термистор RK1 ограничивает импульс тока при зарядке конденсаторов С2-С4 в момент включения ИИП. Сетевое напряжение через помехоподавляющий фильтр L1C1 поступает на диодный мост VD1, где выпрямляется и затем сглаживается конденсатором С2. Элементы С5, R3, VS1 образуют цепь, которая облегчает запуск преобразователя при его включении.

Демпфирующие диоды VD2, VD3 ограничивают до безопасного значения амплитуду импульсов напряжения на коллекторах переключательных транзисторов VT1, VT2. Тепловыделение в этих транзисторах оказалось небольшим, поэтому они использованы без теплоотводов. В самом тяжелом режиме транзисторы нагреваются до 50°С. Резисторы R2, R4 образуют цепь ООС по току, а цепи R5C6 и R6C7 предназначены для форсированного переключения транзисторов. Выходное переменное напряжение выпрямляет диодный мост VD4-VD7, L2C8C9 - сглаживающий фильтр, причем дроссель обеспечивает индуктивную реакцию фильтра, что необходимо для надежного запуска преобразователя. Установка на выходе выпрямителя конденсаторов емкостью от 68 нф и более приведет к невозможности запуска. Светодиод HL1 индицирует наличие выходного напряжения. Все детали ИИП смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2.

Рис. 2

Для улучшения охлаждения транзисторов в плате под ними сделаны вентиляционные отверстия. Дроссель L1 и трансформатор Т1 крепят винтами. После того как эти винты будут вставлены в отверстия платы, на них со стороны деталей следует надеть отрезки полихлорвиниловой трубки. Затем устанавливают дроссель, трансформатор и прижимают их к плате с помощью пластмассовых шайб. Транзисторы крепят винтами на металлических стойках, а затем припаивают к плате. Предохранитель FU1 представляет собой два луженых штифта, запрессованных в плату, между которыми припаяна медная проволока диаметром 0,03 мм. Снаружи его закрывают отрезком полихлорвиниловой трубки для защиты от механических повреждений, а в случае срабатывания для защиты компонентов ИИП от брызг расплавленного металла. Для плавкой вставки FU2 на плате монтируют металлопластиковый держатель. Внешний вид собранного и включенного в сеть ИИП показан на рис. 3.

Рис. 3

Динистор КН102Д заменим на DB3, DB4 или на любой из серии КН102, диоды 1.5КЕ350СА заменимы на 1.5КЕ300СА, 1.5КЕ400СА, 1.5КЕ440СА, диоды 2Д2999Б - на КД2999А, КД213А-КД213В, КД2997А, КД2997Б. Светодиод YL-BB3N7M можно заменить на любой малогабаритный любого цвета свечения с рабочим током до 20 мА. После проведении экспериментов автор выяснил, что транзисторы КТ812А заменимы на КТ840А. При применении транзисторов 2Т704А, КТ704Б, КТ809А нагрев увеличивался, но был в допустимых пределах, однако они имеют другой корпус, что потребует изменения топологии печатной платы. Термистор SCK-103NTC можно заменить на MZ92-P220RM, MZ92-R220RM, MZ92-P330RM, MZ92-R330RM, варистор VCR391 - JVR-10N361K, JVR-14N361K, JVR-20N361K, JVR-10N391 К, JVR- 14N391 К, JVR-20N391K, JVR-10N431K, JVR-14N431K.JVR-20N431K. Дроссель L1 намотан на магнитопроводе М2000НМ типоразмера К10x6x5 и содержит 10 витков сложенного вдвое провода МГТФ 0,12 или ПЭЛШО 0,3.

Дроссель L2 намотан на магнитопроводе М2000НМ типоразмера К16x10x5, обмотка содержит 24 витка провода ПЭТВ или ПЭВ-2 диаметром 0,85 мм. Для трансформатора Т1 применен магнитопровод М2000НМ-А К32х18х7 из феррита (измеренная автором магнитная проницаемость была 1885, а индукция глубокого насыщения - 0,38 Тл). Допустимо применить магнитопроводы М2000НМ1, М2000НМ1-17, М2000НМ-39 типоразмера К32x20x6. Для намотки можно применить провод ПЭТВ, ПЭВ-2 или ПЭЛШО, обмотки I и III содержат по 8 витков провода диаметром 0,3 мм, обмотка II - 351 виток провода диаметром 0,45 мм, обмотка IV - 33 витка провода диаметром 0,85 мм.

Предварительно кромки магнитопровода стачивают и наматывают два слоя лакоткани или один слой матерчатой изоляционной ленты. Провода всех обмоток укладывают плотно к магнитопроводу. Обмотки I и III наматывают первыми одновременно в два провода с промежутком 3...5 мм между проводами для исключения пробоя. Затем обмотки пропитывают шеллаком и наматывают два слоя лакоткани. Далее - один слой обмотки II, укладывая провод "виток к витку". Между началом и концом этого слоя должно быть расстояние 6...7 мм, провод закрепляют и пропитывают обмотку шеллаком. Следом прокладывают слой лакоткани и точно так же наматывают второй и третий слои обмотки II, после чего прокладывают два слоя лакоткани или изоляционной ленты. Последней наматывают обмотку IV, пропитывают ее шеллаком. Затем - два-три слоя изоляционной ленты для защиты обмоток от механических повреждений. При налаживании следует помнить, что элементы ИИП находятся под опасным для жизни напряжением сети, поэтому все замены элементов при отключенном от сети устройстве.

Перед первым включением источника в сеть следует проверить монтаж и убедиться, что собранное изделие соответствует схеме. После этого вынимают плавкую вставку FU2 из держателя и включают ИИП в сеть. Если после включения автогенерация не возникает, то увеличивают емкость конденсатора С5 до 1 мкФ или устанавливают резистор R3 сопротивлением 120 Ом. Если ток холостого хода ИИП будет более 40 мА (измеряют между сетевым фильтром и диодной сборкой VD1), то это значит, что индукция насыщения магнитопровода намного меньше 0,38 Тл. В этом случае необходимо пропорционально увеличить число витков во всех обмотках трансформатора Т1. Увеличивать число витков следует минимум на 10...15 %, а при необходимости и более. При нормальной работе ИИП трансформатор Т1 должен издавать тихий свист.

В заключение следует отметить, что основой этого ИИП является трансформатор Т1, поэтому, если необходимо применить магнитопровсд иного типоразмера или получить другую мощность, следует провести перерасчет всех элементов. Проще всего это сделать на компьютере, используя авторскую программу Converter 4.0.0.0, moskatov.narod.ru/ Converter.html

Автор: Е. Москатов, г. Таганрог Ростовской обл.; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Преимущества поздних родов для интеллекта и здоровья мозга 14.03.2025 Современные исследования подтверждают, что рождение ребенка в более зрелом возрасте может оказывать положительное влияние на когнитивные способности женщины. Международная группа ученых выявила, что у женщин, ставших матерями после 35 лет, улучшается память и повышаются интеллектуальные способности. Эти результаты подчеркивают, что поздние роды не только безопасны, но и могут способствовать поддержанию активности мозга в пожилом возрасте. Во время беременности и родов в организме женщины происходят значительные гормональные изменения. Выработка таких веществ, как окситоцин, адреналин, норадреналин, пролактин и эндорфины, не только помогает справляться со стрессом и адаптироваться к материнству, но и оказывает длительное влияние на психические функции. Ученые предполагают, что эти изменения могут играть важную роль в защите мозга от возрастных когнитивных нарушений. В исследовании, проведенном с участием более 800 женщин, специалисты пытались установить связь между поздним материнством и интеллектуальными способностями. Испытуемым предлагалось прочитать текст, запомнить последовательность слов и повторить услышанное рассказанное предание, несмотря на отвлекающие факторы. Результаты показали, что женщины, родившие первого ребенка в возрасте 24 лет и старше, в среднем справлялись с заданиями лучше. Особенно высокие показатели продемонстрировали участницы, которые впервые стали мамами до 30 лет, а затем родили второго ребенка после 35 лет. Это подтверждает гипотезу о том, что беременность и роды стимулируют процессы обучения и запоминания, что может снижать риск возрастных когнитивных расстройств. Кроме того, ученые предполагают, что роды после 35 лет могут играть роль в профилактике болезни Альцгеймера и общего возрастного снижения интеллектуальных способностей. Хотя данная теория требует дальнейших исследований, уже сейчас можно говорить о том, что позднее материнство способно принести не только эмоциональное удовлетворение, но и долгосрочную пользу для здоровья мозга. Рождение детей в зрелом возрасте может быть не просто осознанным выбором, но и фактором, способствующим сохранению ясности ума и когнитивных функций на протяжении всей жизни.

Другие интересные новости:

▪ 60-дюймовый проекционный дисплей для видеостен Mitsubishi Electric VS-60HS12U Slim Cube

▪ Собаки чувствуют ложь

▪ Геймерский монитор AOC AGON PRO AG274QGM

▪ Построится крупнейший закрытый бассейн

▪ Автомобиль адаптируется под стиль вождения своего хозяина

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Конспекты лекций, шпаргалки. Подборка статей

▪ статья Как работать в Windows Live Movie Maker. Искусство видео

▪ статья В какой стране распространен обычай похищения женихов? Подробный ответ

▪ статья Главный технолог. Должностная инструкция

▪ статья Внешняя система молниезащиты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Оптроны. Часть 1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025