Обратноходовый каскадированный ИИП, 220/12,6 вольт 0,5 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

В предлагаемой вниманию читателей статье приводятся описание принципа действия и практическая схема ИИП на основе обратноходового каскадированного преобразователя напряжения. Отсутствие выбросов напряжения на стоке полевого переключательного транзистора дает возможность снизить требования к его максимально допустимому напряжению.

Сетевой импульсный источник питания, схема которого показана на рис. 1, относится к так называемым обратноходовым преобразователям, но схема его выходного каскада существенно отличается от "классической" обратноходовой. Можно заметить, что в стоковой цепи транзистора VT1 нет демпфирующей диодно-резистивно-конденсаторной цепи, для питания контроллера не требуется отдельной обмотки импульсного трансформатора, а взамен него применены два отдельных накопителя энергии - дроссель L2 и разделительный трансформатор Т1.

(нажмите для увеличения)

В выходном каскаде, упрощенная схема которого показана на рис. 2, процесс передачи энергии можно условно разделить на два этапа. На первом - энергия накапливается в магнитном поле дросселя L1 во время прямого хода и передается через открытый диод VD1 на конденсатор С1 в течение обратного хода. К окончанию обратного хода конденсатор С1 будет заряжен так. что его верхняя по схеме обкладка приобретет минусовый относительно нижней потенциал. На втором этапе во время следующего прямого хода заряженный конденсатор С1 через открытый транзистор VT1 и диод VD2 будет подключен к первичной обмотке трансформатора Т1 и станет разряжаться. В это время происходит накопление энергии в магнитном поле трансформатора Т1 и, наконец, во время следующего обратного хода энергия передается на выход через выпрямитель на диоде VD3 и c сглаживающем конденсаторе С2.

Теперь проанализируем работу ИИП (см. рис. 1) более детально. На диодах VD1-VD4 собран мостовой выпрямитель, конденсаторы С4, С5 сглаживают пульсации выпрямленного напряжения. Поскольку процессы накопления энергии, совмещены, через открытый транзистор VT1 протекает суммарный ток дросселя L2 и первичной обмотки трансформатора T1. Ток в L2 увеличивается линейно под действием выпрямленного напряжения, и скорость его нарастания определяется этим напряжением и индуктивностью дросселя. Линейно нарастает ток и в первичной обмотке Т1, а емкость конденсатора С9 выбрана такой, что за время прямого хода напряжение на нем изменяется незначительно. Эта составляющая тока транзистора имеет то же направление, что и ток дросселя, поскольку к верхнему по схеме выводу обмотки первичной обмотки трансформатора Т1 приложено напряжение минусовой полярности.

Когда ток через транзистор VT1 достигнет определенного значения, напряжение на резисторе R9, который выполняет функцию датчика тока, вызовет переключение управляющего контроллера DA1 и полевой транзистор закроется. Отметим как недостаток тот факт, что при одном уровне мощности с "классическим" обратноходовым преобразователем ток транзистора здесь больше. Достоинства устройства проявляются на этапе обратного хода - по мере закрывания полевого транзистора VT1 ток дросселя L2 за счет ЭДС самоиндукции заряжает конденсатор С9. Поскольку напряжение на этом конденсаторе не может измениться мгновенно, переходный процесс на стоке транзистора протекает плавно, выброс напряжения отсутствует, поэтому отпадает необходимость в применении демпфирующей диодно-резистивно-конденсаторной цепи, существенно снижающей КПД источника питания при малых значениях выходной мощности.

С началом обратного хода прекращается процесс накопления энергии в трансформаторе Т1, и напряжение на его первичной обмотке, которое во время прямого хода было минусовым, за счет самоиндукции станет плюсовым - откроются диод VD6, обеспечивая питающим напряжением контроллер DA1. и диод VD9. питая нагрузку. При подключении к сети напряжение питания контроллера первоначально поступает через цепь R6C8 и ограничивается стабилитроном VD5 на уровне 15 В. Резистор R10 ограничивает ток этого стабилитрона в установившемся режиме, а дроссель L1 дополнительно защищает цепи питания контроллера от выбросов напряжения. Частота преобразования задана элементами R4, С3 и составляет около 62 кГц. Выходное напряжение контролируется с помощью оптопары U1 и регулируется за счет изменения скважности управляющих импульсов, поступающих на затвор транзистора VT1.

ИИП обеспечивает выходное напряжение 12,6 В при токе до 0,5 А.

Нестабильность выходного напряжения не превышает ± 2,5%, а его пульсации на частоте преобразования не превышают 100 мВ КПД при выходной мощности 6 Вт составляет не менее 0,72. При отключении нагрузки ИИП работает в режиме перезапуска, при этом выходное напряжение не повышается. Минимальной нагрузкой, при которой он входит в режим стабилизации, может служить светодиод индикации. Потребляемый от сети ток в таком режиме снижается до единиц миллиампер.

Устройство было собрано на двух макетных печатных платах. На одной из них - контроллер DA1 с относящимися к нему элементами, на второй - остальное.

Платы соединены между собой проводами минимально возможной длины. На плате контроллера использованы резисторы и конденсаторы для поверхностного монтажа типоразмера 1206.

Конденсаторы С5, С9 - К73-17, С4, С11 - подходящие по размерам и рабочему напряжению оксидные конденсаторы. Дроссель L1 - ЕС24, резистор R9 составлен из двух соединенных параллельно, а R5 - двух соединенных последовательно. Транзистор IRF830 заменим на другой полевой переключательный с допустимым напряжением сток-исток 500 В, током 4,5 А и сопротивлением канала в открытом состоянии не более 1,5 Ом. Теплоотвода для транзистора не требуется. В устройстве применена микросхема UCC38C44D фирмы Texas Instruments. С небольшими изменениями в схеме можно использовать аналогичные контроллеры из других семейств, в том числе и UC3844A. Важно, чтобы максимальный коэффициент заполнения выходных импульсов был равен 50%.

Для изготовления дросселя L2 и трансформатора Т1 применен малогабаритный Ш-образный магнитопровод EFD15 фирмы Epcos, материал № 87, в комплекте со стандартным каркасом. индуктивность одного витка составляет 100 нГн. Дроссель L2 содержит 130 витков провода ПЭВ-2 0,2, уложенных в четыре слоя и имеет индуктивность 1,7 мГн. Можно также применить готовый дроссель с током насыщения 0,3...0,4 А, например, SDR1006-152KL фирмы Bourns. Трансформатор Т1 содержит две обмотки по 36 витков провода ПЭВ-2 0,35, изолированные друг от друга двумя слоями полиэстерной ленты. индуктивность каждой из обмоток - 0,12 мГн. Применение указанных магнитопроводов позволяет получить высоту смонтированного устройства около 10 мм.

Для трансформатора допустимо также применить кольцевой магнитопровод из материала МП-140 с внешним диаметром 18 мм, КПД уменьшится на 2...2,5%. В этом случае число витков следует увеличить до 50, а обмотки удобнее намотать вдвое сложенным проводом с высококачественной изоляцией, например, МС16-14 или МП37-12.

Изготовленный таким образом трансформатор имеет меньшую индуктивность рассеяния, а устройство работает с ним более стабильно.

Поскольку большинство элементов устройства находятся под напряжением сети, для налаживания и проверки желательно применить подходящий по мощности развязывающий трансформатор, подключив к выходу налаживаемого ИИП эквивалент нагрузки. Предварительно следует убедиться в исправности контроллера и его цепей, для чего, не подключая устройство к сети, временно подают между выводами питания контроллера постоянное напряжение 13...14 В. На затворе транзистора VT1 должны присутствовать импульсы - меандр с частотой преобразования.

Подбора элементов и налаживания устройство не требует. изменить выходное напряжение в небольших пределах можно подборкой резистора R11 (1,2 кОм). Подключив к выходу номинальную нагрузку, проверяют выходное напряжение и, не выключая ИИП, закорачивают его выход. Средний ток, потребляемый от сети, при этом должен снизиться, что свидетельствует о нормальной работе цепей защиты.

Автор: В. Сокол, д. Чашниково Солнечногорского р-на Московской обл.

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Белые акулы заставляют животных испытывать стресс 11.12.2017 Научная группа из университета штата Монтана приступила к изучению того, каким образом соседство в подводном мире оказывает влияние на психологическое состояние тамошних обитателей. Им удалось установить, что белые акулы для многих морских животных являются главным источником стресса. Длилось исследование несколько лет. Специалисты наблюдали за тем, как проходит жизнь морских котиков из разных колоний, обитающих в водах Южной Африки. Удалось установить, что наибольшую опасность животные испытывают именно, когда поблизости появляются белые акулы. Именно в эти моменты уровень гормона стресса кортизола у животных существенно возрастал. Анализы проводились, когда котики находились в разных условиях. Стресс, по своей сути, объясняют ученые, является защитной реакцией организма и зачастую спасает от тяжких последствий. В случае с морскими котиками он вызывает серьезные заболевания и может даже привести к гибели особи, так как оказывает на сердечную работу катастрофические последствия.

Другие интересные новости:

▪ Видеокамера Pure Digital FlipVideo

▪ Полупроводник для гибкого дисплея

▪ Адаптер для передачи 4K-видео через USB 3.0

▪ Электронный экран для защиты информации

▪ Полет пауков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Акустические системы. Подборка статей

▪ статья Ефремов Иван Антонович. Знаменитые афоризмы

▪ статья Сколько человек живет в Антарктике? Подробный ответ

▪ статья Арника горная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Усилитель приемной антенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ленточный фонтан. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026