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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Гендерные различия в реакции на повышение температуры 07.06.2024 В свете последних исследований молекулярных биологов из США становится ясно, что мужчины и женщины могут по-разному реагировать на небольшое повышение температуры. Обнаружения показывают, что женщины имеют определенное преимущество в переносе инфекций, в том числе и повышения температуры, что связано с особенностями их генетического кода. Ученые обнаружили, что у женщин присутствуют копии гена KDM6A с повышенной активностью, что влияет на их способность бороться с инфекциями. Этот ген влияет на активность белка UTX, который, в свою очередь, оказывает влияние на функции клеток иммунной системы, таких как NK-клетки. Интересно, что активность белка UTX у женщин выше, что, с одной стороны, способствует эффективной борьбе с вирусами, а с другой стороны, может ускорять естественную смерть клеток. Это открывает новые перспективы для исследований в области иммунологии и может привести к разработке новых стратегий лечения и профилактики инфекционных заболеваний. Дальнейшие исследования в этой области помогут более глубоко понять биологические различия между мужчинами и женщинами в реакции на инфекции и повышение температуры. Это может иметь важное значение для разработки персонализированных методов лечения и подходов к уходу за здоровьем в зависимости от пола.

Другие интересные новости:

▪ Ультразвук делает лейкопластырь более липким

▪ Паровозик из ромашки

▪ Электрический горный велосипед Vitus E-Mythique LT

▪ Balluga Bed: умная кровать

▪ Рыбка в клетке

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Знамение времени. Крылатое выражение

▪ статья Почему президент Джон Кеннеди пользовался особым уважением в вооруженных силах США? Подробный ответ

▪ статья Работа на центрифуге. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Усилитель на микросхеме TDA1552, 2х22 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Откуда взялась монета? Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026