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:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Беспилотник-рекордсмен 06.01.2018 Технологии, используемые при создании беспилотных летательных аппаратов-мультикоптеров, аппаратов с несколькими роторами, становятся совершенней буквально с каждым днем. Эти аппараты получают более емкие аккумуляторы и более интеллектуальные системы распределения энергии, благодаря чему они могут оставаться в воздухе более длительное время. Компания Quaternium, занимающаяся производством беспилотников, продемонстрировала новую гибридную модель HYBRiX.20. И этот аппарат сумел продержаться в воздухе на протяжении четырех часов и сорока минут, установив тем самым, мировой рекорд длительности полета мультикоптера. Большинство аппаратов-мультикоптеров, которые можно купить в ближайшем магазине или на просторах Интернета, способны продержаться в воздухе не более 25-30 минут за один раз. Профессиональные аппараты и аппараты, изготовленные на заказ, обладают большими запасами энергии, к примеру, в прошлом году такой мультикоптер пересек Ла-Манш, пробыв в воздухе 72 минуты. Однако, на свете имеются и другие компании, к примеру, компания Skyfront, аппараты которых также могут находиться в воздухе порядка четырех часов времени. Официальный мировой рекорд длительности нахождения в полете, зарегистрированный в Книге мировых рекордов Гиннеса, до последнего времени составлял два часа, шесть минут и семь секунд. Естественно, этот рекорд был уже давно не раз побит, но при этих событиях не присутствовали члены комитета Гиннеса. Однако, руководство компании Quaternium решило сделать все правильно, зафиксировав полет их беспилотника на видео, чего достаточно для признания мирового рекорда. Отметим, что беспилотник HYBRiX.20 является гибридной моделью, имеющей бензиновый двигатель внутреннего сгорания, который запускается тогда, когда энергия в аккумуляторных батареях аппарата подходит к концу. Такая система идеально подходит для областей, требующих длительного пребывания аппарата в воздухе, для картографии, аэрофотосъемки, наблюдения и контроля посевов сельскохозяйственных культур. "Невысокая стоимость беспилотника HYBRiX.20 делает его доступным даже для простых фермеров" - пишут представители компании Quaternium, - "А каждый дополнительный час в воздухе означает меньшую необходимость в дозаправке/подзарядке, меньшее количество ручного труда и, как следствие, более высокую рентабельность использования аппарата".

Другие интересные новости:

▪ Бифштексы из пробирки

▪ Многофункциональная платформа Intrinsyc Open-Q 660

▪ Автошкола для крыс

▪ Рекорд самой низкой искусственно созданной температуры

▪ Искусственные креветки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Герой нашего времени. Крылатое выражение

▪ статья Сколько дерева мы потребляем в настоящее время? Подробный ответ

▪ статья Промышленная безопасность. Справочник

▪ статья Модуль телефонного усилителя для контроля и настройки имитаторов ударных инструментов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Аккумуляторные установки. Строительная часть. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026