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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Погрузчик John Deere 326 P-Tier 12.04.2024 Компания John Deere представила свой новейший телескопический погрузчик 326 P-Tier, который отличается выдающимися характеристиками и передовыми технологиями. Новый погрузчик John Deere 326 P-Tier представляет собой значительный шаг вперед в области строительства и транспортировки. Его передовые технологии и уникальные функции делают его необходимым инструментом для эффективной работы на строительных площадках и в других отраслях. Ожидается, что эта инновационная модель будет иметь значительное влияние на индустрию и станет предпочтительным выбором для многих профессионалов. Один из главных акцентов этой модели - 5-метровый радиус действия телескопического подъемного рычага. Управление происходит с помощью мини-джойстика, расположенного на главном рычаге, что позволяет операторам манипулировать рычагом без необходимости снимать руки с основных элементов управления. Система индикации крутящего момента нагрузки предотвращает перегрузку и обеспечивает стабильность подъемного рычага. Кабина погрузчика спроектирована с учетом комфорта и удобства использования, снабжена 9-дюймовым сенсорным дисплеем, предоставляющим операторам ключевую информацию о состоянии машины. Дополнительные осветительные приборы и стандартные окна обеспечивают хорошую видимость, что помогает операторам эффективно маневрировать машиной и размещать груз.

Другие интересные новости:

▪ Пластик из картофеля

▪ Гибкие тонкие аккумуляторы на основе фторида никеля

▪ Батареи с твердым Li-S-электролитом в 4 раза лучше Li-ion-аккумуляторов

▪ Транстихоокеанский подводный кабель Faster

▪ Велодорожка с солнечными панелями

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Мобильная связь. Подборка статей

▪ статья Трудовое право. Шпаргалка

▪ статья Какая случайность привела к изобретению виагры? Подробный ответ

▪ статья Врач-специалист. Должностная инструкция

▪ статья Массы из жидких смол. Простые рецепты и советы

▪ статья Электроплитка для хозяина. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026