В состав практически каждого ИИП входит двухполупериодный выпрямитель, преобразующий переменное напряжение сети 220 В в постоянное 310 В (исключение составляют лишь маломощные ИИП, в которых иногда применяют однополупериодный выпрямитель). Это означает, что для питания таких ИИП нет необходимости формировать синусоидальное напряжение 220 В и частотой 50 Гц, а достаточно постоянного напряжения 310 В, что существенно упрощает конструкцию преобразователя.

Предлагаемый DC/DC преобразователь позволяет питать от бортовой сети автомобиля или другого источника постоянного напряжения 12 В любое сетевое электрооборудование с потребляемой мощностью не более 50 Вт, имеющее в своем составе ИИП. Преобразователь имеет небольшие габариты и вес, высокие надежность и КПД при низкой стоимости и простоте конструкции. Недостатки - отсутствие гальванической развязки цепи выходного постоянного напряжения 310 В от источника питания 12 В и небольшая мощность. Схема преобразователя приведена на рис. 1.

(нажмите для увеличения)

Технические характеристики:

Устройство построено по классической схеме двухтактного преобразователя с выводом средней точки первичной обмотки повышающего трансформатора Т1. Основа устройства - двухтактный ШИ контроллер DA1. выход которого включен по схеме эмиттерного повторителя. Частота преобразования составляет около 40 кГц, она задана резистором R3 и конденсатором С3. Плавный пуск преобразователя обеспечивается элементами R4, R7, С9, VT7. Это защищает плавкую вставку FU1, переключательные транзисторы VT5, VT6 и выпрямительные диоды VD7- VD10 от перегрузки во время переходного процесса, когда сглаживающие конденсаторы С18-С20 заряжаются. При подаче питающего напряжения конденсатор С9 заряжается, транзистор VT7 в этот момент закрыт.

По мере зарядки конденсатора транзистор VT7 открывается и напряжение на входе компаратора "мертвого времени" (вывод 4DA1) уменьшается. За счет этого коэффициент заполнения импульсов контроллера плавно увеличивается от нуля до максимального значения (48%). Данное решение, в отличие от обычно применяемой RC-цепи, позволяет получить максимальную скважность управляющих импульсов за счет крайне малого сопротивления сток-исток транзистора VT7 в открытом состоянии. Диод VD2 ускоряет разрядку конденсатора С9 при отключении питающего напряжения.

Транзисторы VT1, VT2, а также VT3, VT4 - эмиттерные повторители, которые обеспечивают быструю перезарядку емкости затворов полевых транзисторов VT5, VT6. Диоды VD3, VD4 шунтируют резисторы R8, R9 в цепях затворов, ускоряя процесс закрывания этих транзисторов, уменьшая тем самым потери при переключении. Для ограничения выбросов напряжения на стоках транзисторов VT5, VT6 до безопасного значения установлены ограничительные диоды VD5, VD6.

Для стабилизации выходного напряжения применена обратная связь по напряжению на встроенный в ШИ контроллер DA1усилитель сигнала ошибки. Выходное напряжение преобразователя через резистивный делитель R14R15 поступает на неинвертирующий вход этого усилителя (вывод 1 DA1). На инвертирующий вход усилителя (вывод 2) через резистор R1поступает напряжение со встроенного источника образцового напряжения (5 В) с вывода 14 DA1. Повышение выходного напряжения приводит к линейному уменьшению длительности импульсов на выводах 9 и 10 ШИ контроллера DA1, что приводит к уменьшению выходного напряжения, т.е. его стабилизации.

С помощью резисторов R1 и R2 установлен коэффициент усиления встроенного усилителя сигнала ошибки, равный примерно десяти. Это позволило не допустить существенной разницы в длительности управляющих импульсов на выводах 9 и 10 ШИ контроллера.

На элементах DA2, HL1, R10-R13 выполнен узел контроля разрядки аккумуляторной батареи. Питающее напряжение с делителя R10, R11 поступает на управляющий вход микросхемы DA2 - параллельного стабилизатора напряжения, который применен в качестве компаратора

При напряжении на управляющем входе более 2,5 В через светодиод HL1 протекает ток, свечение которого сигнализирует о нормальном напряжении аккумуляторной батареи, а отсутствие свечения - о ее разрядке. Диод VD1 защищает устройство от неправильной полярности питающего напряжения - в случае возникновения такой ситуации сгорает плавкая вставка FU1. Питающее напряжение на ШИ контроллер DA1 поступает через фильтр питания L1C4C6.

В устройстве применены резисторы МЛТ, С2-23, оксидные конденсаторы - импортные, конденсаторы С1- С3 - K10-17, остальные - керамические для поверхностного монтажа типоразмера 0805 или 1206. Транзисторы IRF3205 заменимы на IRFI3205 или IRL3705N. транзисторы 2SC3205 и 2SA1273 - на КТ961 и КТ639 соответственно (с любыми буквенными индексами). В последнем случае желательно подобрать экземпляры со статическим коэффициентом усиления по току не менее 100. Диоды 1.5КЕ36А можно заменить на диоды 1.5КЕ39А, 1.5КЕ47А или Р6КЕ36А, Р6КЕ39А, Р6КЕ47А, a UF2007 - на FR207 или HER207. Полными аналогами ШИ контроллера TL494CLP являются микросхемы. КА7500 и КР1114ЕУ4. После монтажа транзисторов VT5 и VT6 на плату к ним через изолирующие теплопроводящие прокладки крепят общий теплоотвод. представляющий собой алюминиевую пластину размерами 50х20 мм и толщиной 2...4 мм. Для трансформатора Т1 применен Ш-образный магнитопровод типа El сечением 10х7 мм от блока питания IBM PC AT.

В первую очередь на каркас наматывают обмотку II, содержащую 182 витка провода ПЭВ-2 0,25мм, каждый из слоев изолируют калькой. Для обмотки I использованы пять скрученных проводов ПЭВ-2 0,44 мм, она содержит 14 витков с отводом от середины.

После намотки всю катушку пропитывают шеллаком. Для ускорения его высыхания можно прогреть катушку, пропуская через обмотку II постоянный ток 0,3...0,4 А. В этот момент в катушке не должно быть магнитопровода. Для получения максимальной индуктивности обмоток обе части магнитопровода склеивают шеллаком, в котором размешан ферритовый порошок. После высыхания магнитопровод обматывают несколькими слоями бумажной липкой ленты. индуктивность каждой половины обмотки I трансформатора Т1 должна быть не менее 130 мкГн.

Все элементы преобразователя, за исключением светодиода, диода VD1, держателей плавких вставок, выключателя питания, входных и выходных гнезд, установлены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, чертеж которой показан на рис. 2.

Плата установлена в корпус размерами 154x64x39 мм - он самодельный и склеен из листового полистирола толщиной 2 мм. Светодиод, держатели плавких вставок, выключатель питания, входные и выходные гнезда установлены в отверстия на боковых стенках корпуса (рис. 3).

Диод VD1 - на выводах выключателя питания SA1 и держателя плавкой вставки FU1. В крышке корпуса сделаны вентиляционные отверстия (рис. 4).

Налаживание преобразователя сводится к проверке выходного напряжения, без подключенной нагрузки, которое должно быть в интервале 300...310 В. При необходимости его изменяют подборкой резистора R15.

Для налаживания узла контроля разрядки аккумуляторной батареи необходимо подобрать резистор R11 так, чтобы при уменьшении напряжения питания до 10,8 В светодиод HL1 погас.

Автор: Беляев С.