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:

Самолет меняет вкус привычных продуктов 27.09.2026

Одна и та же еда может восприниматься совершенно по-разному на земле и на борту пассажирского самолета. На первый взгляд причина может показаться очевидной: качество продуктов или особенности приготовления. Однако специалисты утверждают, что значительную роль играют непосредственно условия полета. Шум двигателей, давление в герметичном салоне и даже звуковой фон способны изменять работу механизмов, отвечающих за восприятие вкуса и аромата пищи. Одним из наиболее интересных факторов оказался постоянный шум. Профессор Оксфордского университета Чарльз Спенс исследовал влияние громких звуков на вкусовые ощущения и обнаружил, что в шумной обстановке человек может слабее воспринимать сладость. Поэтому напиток или десерт, которые на земле кажутся достаточно насыщенными, во время полета способны восприниматься более пресными. При этом эффект не одинаков для всех вкусов. Особенно любопытно ведет себя умами - вкус, характерный, например, для помидоров, грибов и пармезана. В условиях полета ...>>

Новая нержавеющая сталь заменит титан в производстве водорода 27.09.2026

Производство водорода с помощью электролиза требует материалов, способных длительное время работать в агрессивной химической среде и при высоких электрических напряжениях. Даже нержавеющая сталь, которая обычно отличается высокой устойчивостью к коррозии, в таких условиях постепенно разрушается. Поэтому в наиболее ответственных элементах электролизеров приходится использовать гораздо более дорогие материалы, прежде всего титан. Исследователи из Университета Гонконга предложили новый сплав, который потенциально способен значительно сократить зависимость от титана. Материал получил название SS-H2, а его главное преимущество заключается в необычном механизме защиты поверхности. Обычная нержавеющая сталь сохраняет устойчивость благодаря тонкой пассивирующей пленке на основе оксида хрома. Этот слой изолирует металл от агрессивной среды и препятствует дальнейшему развитию коррозии. Однако при достаточно высоком электрическом напряжении защитная пленка может разрушаться, после чего традици ...>>

Кораллы, устойчивые к потеплению, хуже справляются с болезнями 26.09.2026

Коралловые рифы существуют в условиях постоянного взаимодействия множества факторов окружающей среды, поэтому способность переживать один вид стресса еще не гарантирует общей устойчивости организма. Особенно важной эта проблема становится на фоне потепления океана, которое уже приводит к массовому обесцвечиванию кораллов. Исследователи Бостонского университета обнаружили, что симбиоз с теплостойкими водорослями рода Durusdinium действительно помогает кораллам переносить кратковременное повышение температуры, но одновременно может повышать их уязвимость к бактериальным инфекциям. Жизнь кораллов во многом зависит от микроскопических водорослей, которые обитают внутри их тканей. Благодаря фотосинтезу эти симбионты обеспечивают организм-хозяин значительной частью питательных веществ. Однако при чрезмерном нагревании воды нормальное взаимодействие нарушается: водоросли могут покидать ткани коралла, из-за чего он теряет окраску и белеет. Массовое обесцвечивание сегодня считается одной из ...>>

Случайная новость из Архива Мультикоптер - многовинтовой электрический вертолет 17.07.2012 Так группа немецких инженеров назвала свое создание - многовинтовой электрический вертолет. На первом испытании с пилотом машина весом 80 килограммов оторвалась от земли на полторы минуты. Заряда литиевых аккумуляторов должно хватать на 10-20 минут полета. Шестнадцатью винтами (у каждого свой электромотор) управляет компьютер. Серебристый шар, на котором сидит пилот, - это надувной мяч-амортизатор, сплющивающийся при посадке. Рассматривается возможность заменить аккумуляторы электрогенератором с бензиновым двигателем.

Другие интересные новости:

▪ Морской автобус

▪ Макароны не полнят

▪ Заводная водомерка

▪ Новый прибор 103/4/5 для измерения уровня радиочастотного поля

▪ Беззеркальная камера X-Pro3

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья Мирное сосуществование. Крылатое выражение

▪ статья Почему из текста Муму можно решить, что Герасим был карликом? Подробный ответ

▪ статья Вишня кислая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Защита автомобильных ламп накаливания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания на КРЕН, 220/0-50 вольт 5 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026