Импульсный источник питания на однопереходном транзисторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Низкочастотные источники питания на силовых трансформаторах, ввиду больших габаритов и массы, а также низкого КПД повсеместно вытесняются импульсными. Разработка мощных высокочастотных транзисторов и импульсных трансформаторов на ферритовых сердечниках позволяет передавать энергию в нагрузку на частотах, соизмеримых с длиной радиоволн, и довести массогабаритные показатели таких источников до минимальных величин.

Предлагаемый источник предназначен для питания мощной аппаратуры и зарядки автомобильных аккумуляторов. Источник построен на базе однотактного преобразователя, в состав которого входят задающий генератор на однопереходном транзисторе и блокинг-генератор на мощном биполярном транзисторе.

Принцип работы источника основан на 3-кратном преобразовании напряжения.

Переменное напряжение электросети выпрямляется (преобразуется в постоянное высоковольтное) и подается на ключевой преобразователь. Высокочастотный ключ с трансформатором преобразует постоянное напряжение в импульсное низковольтное. Последнее выпрямляется и подается на нагрузку.

В обратноходовых преобразователях (инверторах) в период замкнутого состояния транзисторного ключа идет накопление энергии в трансформаторе, а передача ее в нагрузку происходит при разомкнутом ключе. В таких инверторах однополярное намагничивание трансформатора приводит к остаточной намагниченности ферритового сердечника, и для ее уменьшения обязательно необходим немагнитный зазор в магнитопроводе.

Энергия, запасенная в трансформаторе за время коммутирующего импульса, не всегда успевает рассеяться за время паузы, что может привести к насыщению трансформатора и потере сердечником магнитных свойств. Для устранения этого эффекта первичная цепь трансформатора шунтируется быстродействующим диодом с резистивной нагрузкой.

Схема источника приведена на рис.1.

(нажмите для увеличения)

Коммутационные помехи в импульсных источниках питания возникают из-за переключающего режима работы мощных регулирующих элементов. Для защиты сети и преобразователя от импульсных помех установлен сетевой фильтр на двухобмоточном дросселе Т2 с конденсаторами С7, С8, С10 для подавления нессиметричных помех.

Ограничение зарядного тока конденсатора фильтра С4 выполнено на позисторе Rt1, сопротивление которого падает с повышением его температуры. Импульсные помехи преобразователя, возникающие в моменты переключения ключевого транзистора VT2 и трансформатора Т1, устраняются параллельными цепями VD2-С5-R11 и C6-R13, помехи в цепи нагрузки подавляются дросселем L1. Длительность пауз между импульсами выходного тока при этом незначительно увеличивается, но не ухудшает преобразование.

Формирователь импульсов запуска инвертора выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Напряжение питания VT1 стабилизировано диодом VD1. Зарядное напряжение на конденсаторе С1 периодически открывает VT1 и создает на резисторе R4 последовательность импульсов с частотой, определяемой номиналами R1, R2 и С1. Конденсатор С2 ускоряет переходный процесс переключения транзистора VT1.

При подаче питания постоянное напряжение (выпрямленное диодным мостом VD4) с конденсатора фильтра С4 через обмотку 1 трансформатора Т1 поступает на коллектор транзистора VT2, на котором собран блокинг-генератор. Протекание коллекторного тока через обмотку 1 Т1 сопровождается накоплением энергии в магнитном поле сердечника. Импульсное напряжение с резистора R4 открывает транзистор VT2 на несколько микросекунд, ток коллектора VT2 в это время возрастает до 3...4 А. После окончания положительного импульса ток коллектора прекращается.

Прекращение тока вызывает появление в катушках трансформатора ЭДС самоиндукции, которая создает в обмотке 3 импульсное напряжение. Диод VD5 с конденсатором С9 выпрямляют и фильтруют это напряжение, которое через дроссель L1 подается на нагрузку.

Импульсное напряжение с обмотки 2 Т1 через резисторы R5, R9, R14 поступает на базу транзистора VT2, и схема переходит в режим автоколебаний. Конденсатор С3 поддерживает устойчивость работы блокинг-генератора.

Стабилизация выходного напряжения выполняется оптопарой VU1, обеспечивающей гальваническую развязку высоковольтных и выходных низковольтных цепей. Повышение напряжения нагрузки, например, за счет увеличения ее сопротивления, приводит к включению светодиода оптопары VU1, фотодиод которой открывается и шунтирует сигнал с обмотки 2 Т2. Импульсное напряжение на базе VT2 снижается, соответственно, уменьшается время его открытого состояния. Длительность положительных импульсов на обмотке 3 Т1 также уменьшается, что вызывает снижение выходного напряжения (и зарядного тока аккумулятора GB1). При уменьшении напряжения нагрузки описанный процесс происходит наоборот.

В случае токовой перегрузки транзистора VT2 увеличивается импульсное напряжение на резисторе R12 в цепи его эммитера. Тогда открывается параллельный стабилизатор напряжения DA1 и шунтирует базовое напряжение VT2. Тем самым также уменьшается длительность его открытого состояния (вплоть до срыва автоколебаний). Величина тока отсечки транзистора VT2 корректируется резистором R10.После устранения перегрузки происходит повторный запуск блокинг-генератора от формирователя импульсов на VT1.

Выбор высокочастотного трансформатора зависит от мощности нагрузки. Мощность трансформатора напрямую зависит от частоты автогенератора и марки феррита. При увеличении частоты в 10 раз мощность трансформатора увеличивается почти в 4 раза. Ввиду сложности самостоятельного изготовления импульсного трансформатора в устройстве использован трансформатор от устаревшего монитора. Подойдут трансформаторы и от телевизоров. Для ориентировки приводим примерные данные трансформатора Т1. Сердечник - Б26М1000 с зазором в центральном стержне. Обмотка 1 содержит 56 витков провода ПЭВ-2 0,51 мм, обмотка 2-4 витка 0,18 мм, обмотка 3 -14 витков жгутом из 3-х проводов 0,31 мм.

Устройство собрано на печатной плате размерами 115x65 мм (рис.2).

Перемычки расположены со стороны радиокомпонентов. Радиатор ключевого транзистора VT2 использован от процессора компьютера. Для лучшего охлаждения можно применить вентилятор от компьютерного блока питания, подключив его к выходу источника через резистор сопротивлением 33...56 Ом. Типы используемых элементов приведены в табл.1, возможная замена транзисторов преобразователя - в табл.2.

(нажмите для увеличения)

Наладку собранной схемы начинают с тщательной проверки платы. В разрыв сетевого провода включают лампочку 220 В любой мощности, вместо нагрузки - автомобильную лампочку (12 В, 20 свечей). При неисправных деталях и ошибках в монтаже сетевая лампочка горит ярким светом, а автомобильная не горит. Если схема исправна, сетевая лампочка не горит или горит слабым накалом, а автомобильная - ярко. Яркость лампочки в нагрузке (выходное напряжение) можно регулировать резистором R1. Порог срабатывания защиты от перегрузки по току устанавливается резистором R10, стабилизация напряжения (при максимальной нагрузке) регулируется резистором R5. Подбором R15 (при необходимости) корректируется ток светодиода оптопары VU1 в пределах 5...6 мА.

При наличии осциллографа удобно сначала проверить работу генератора на транзисторе VT1, подав на инвертор напряжение питания 30...50 В от лабораторного источника. Частоту генератора можно изменить резистором R1 или конденсатором С1.

При слабой обратной связи (велико сопротивление R5) или неверном подключении обмотки 2 Т1 блокинг-генератор на VT2 может отключаться от кратковременной перегрузки и повторно не запускаться.

Авторы: В.Коновалов, А.Вантеев, Творческая лаборатория "Автоматика и телемеханика", г.Иркутск

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Зеленый чай и метаболическое здоровье 23.01.2026

Зеленый чай на протяжении многих лет остается объектом пристального внимания ученых, поскольку его регулярно связывают с профилактикой различных хронических заболеваний. Этот напиток давно вышел за рамки повседневной традиции и стал предметом серьезных биомедицинских исследований. Недавняя научная работа показала, что полезные свойства зеленого чая могут быть гораздо шире, чем считалось ранее, особенно в контексте обмена веществ и здоровья кишечника. В рамках исследования ученые наблюдали за 40 добровольцами, среди которых 21 человек имел диагностированный метаболический синдром, а 19 участников были здоровыми взрослыми. В течение 28 дней одной группе испытуемых давали экстракт зеленого чая, тогда как другая группа получала плацебо. Такой подход позволил сравнить влияние активных компонентов напитка на разные показатели здоровья. Результаты показали, что у участников, принимавших экстракт зеленого чая, уровень глюкозы в крови оказался ниже, чем у тех, кто получал плацебо. Этот эф ...>>

Наушники Sony LinkBuds Clip 23.01.2026

Sony представила новую модель беспроводных наушников - LinkBuds Clip. Они заметно отличаются от классических устройств. Это открытые наушники с клипсой, которые не вставляются в ушной канал и не охватывают ухо. Вместо этого они фиксируются на ухе, как кафф или ювелирное украшение, позволяя слушать музыку, не отсекая окружающие звуки. Это открытые наушники с клипсовым креплением, которые не вставляются в ушной канал и не охватывают ухо целиком. Они фиксируются на внешней части уха, напоминая кафф или декоративный аксессуар, и позволяют слушать музыку, не перекрывая естественные звуки окружающей среды. В основе модели лежит концепция open-ear, благодаря которой пользователь одновременно слышит воспроизводимый контент и то, что происходит вокруг - шум транспорта, объявления или речь собеседников. По утверждению Sony, такая "всегда открытая" конструкция особенно удобна для повседневного длительного использования, поскольку отпадает необходимость каждый раз ставить воспроизведение на ...>>

Луна поглощает воздух нашей планеты 22.01.2026

Взаимодействие Земли и Луны оказывается не только гравитационным. Новые исследования показывают, что наш естественный спутник постепенно "поглощает" крошечные фрагменты атмосферы Земли, используя для этого солнечный ветер и магнитное поле нашей планеты. Этот процесс исследователи называют космическим каннибализмом. Еще во времена миссий "Аполлон" в 1970-х годах ученые обнаружили в лунном реголите необычные следы воды, углекислого газа, гелия и азота. Стало ясно, что часть этих веществ, включая ионы азота, попала на Луну из верхних слоев земной атмосферы. Долгое время считалось, что подобная передача могла происходить только до того, как Земля сформировала свое магнитное поле. Магнитосфера, как считалось, должна была защищать планету и блокировать утечку атмосферных частиц в космос. Новое моделирование показало, что это представление неверно. Ученые объединили данные лунных образцов с компьютерными моделями и выяснили, что поток ионов усиливается, когда Луна проходит через так ...>>

Случайная новость из Архива Часы с интерфейсом Bluetooth 22.11.2006 Компании Sony Ericsson и Fossil объединили усилия для разработки часов с интерфейсом Bluetooth. Модель MBW-100 предназначена для работы в связке с мобильным телефоном и поучает необходимую информацию с помощью беспроводного интерфейса. Часы имеют обычный аналоговый циферблат, что придает им классический вид. но под ним расположен маленький OLED-экран, отображающий информацию о работе Bluetooth, входящих звонках и сообщениях. Путем нажатия кнопок можно управлять приемом звонков и музыкальным плеером. Корпус выполнен из нержавеющей стали, будет и черная версия (имеющая ограниченный тираж).

Другие интересные новости:

▪ Новейшие солнечные панели для космических кораблей

▪ AMD прекращает выпуск процессоров Athlon 500 мГц

▪ Музыкальные колонки LG XBoom XL7 и XL5

▪ AMD Radeon R9 290

▪ Музыка тела

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гирлянды. Подборка статей

▪ статья Литая сталь. История изобретения и производства

▪ статья Какой выбор между западной и индийской медициной сделал Ганди для себя и для жены? Подробный ответ

▪ статья Требования к рабочему месту

▪ статья Светодиодное устройство Снежинка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сигареты ниоткуда. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026