Преобразователь напряжения для бытовой аппаратуры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы

 Комментарии к статье

Жизнь современного человека тесно связана с электрической сетью переменного тока. Многие люди не могут обходиться без телевизоров, телефонов, компьютеров и различных бытовых электроприборов Поэтому полезно иметь в хозяйстве, особенно в сельской местности, резервный источник электроэнергии, например, двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором - бензоэлектрический агрегат. Но для постоянного электроснабжения требуется его непрерывная работа, что приведет к большому расходу бензина. В то же время многие современные электроприборы (энергосберегающие лампы, телевизоры, компьютеры) потребляют небольшую мощность (не больше 100 Вт), поэтому электроснабжение дома или квартиры от постоянно работающего электрогенератора слишком дорого. Для питания бытовых электроприборов целесообразнее использовать преобразователь постоянного напряжения в переменное 220 В, работающий от батареи аккумуляторов большой емкости.

Такие устройства, как правило, дороги и, наряду с достоинствами, имеют определенные недостатки. Наиболее широко распространены преобразователи, работающие по принципу высокочастотного преобразования с частотой коммутации несколько десятков килогерц. Их недостаток - сильные помехи радио и телевизионному приему, они чувствительны к кратковременным перегрузкам, возникающим, например, при включении холодильника или мощной лампы накаливания.

Кроме того, промышленность выпускает низкочастотные преобразователи напряжения, работающие на частоте 50 Гц. Но такие преобразователи мало распространены, дороги и насыщены автоматикой, что затрудняет их ремонт. Поэтому радиолюбители самостоятельно конструируют низкочастотные преобразователи по описаниям, опубликованным, например, в [1-3]. Но в них не предусмотрено автоматическое выключение при сильной разрядке аккумуляторной батареи. Кроме того, они имеют низкий КПД при малой нагрузке. По этой причине большинство опубликованных преобразователей рассчитаны на небольшую мощность (до 150 Вт). Если применить более мощный трансформатор, то даже без нагрузки преобразователь будет быстро разряжать аккумуляторную батарею.

Для увеличения КПД предлагаемый преобразователь содержит два повышающих трансформатора разной мощности. Когда потребляемая нагрузкой мощность ниже некоторого предела, используется трансформатор меньшей мощности, в противном случае - более мощный.

(нажмите для увеличения)

Схема предлагаемого преобразователя показана на рисунке. Устройство содержит два узла контроля напряжения питания на транзисторах VT7 и VT8, стабилизатор напряжения на микросхеме DA1, генератор двух последовательностей импульсов с паузами между ними на микросхеме DA2, двухтактную выходную ступень на транзисторах VT1-VT4 с мощным трансформатором Т2, двухтактную выходную ступень на транзисторах VT5 и VT6 с трансформатором Т1 в десять раз меньшей мощности, узел измерения тока нагрузки на трансформаторе тока Т3, диоде VD3 и транзисторе VT9.

Для автоматического выключения преобразователя при полной разрядке питающей аккумуляторной батареи использован узел на транзисторе VT7. Если ее напряжение больше 10,5 В, транзистор VT7 открыт, реле К1 сработало и через его контакты К1.1 напряжение питания подается на стабилизатор напряжения на микросхеме DA1 и далее на генератор импульсов на микросхеме DA2. При уменьшении напряжения аккумуляторной батареи ниже 10,5 В транзистор VT7 закрывается, контакты К1.1 размыкаются и отключают питание генератора импульсов, в результате чего все коммутирующие транзисторы VT1-VT6 оказываются закрытыми, а преобразователь выключенным. Напряжение выключения регулируется подстроечным резистором R8. Характеристика узла на транзисторе VT7 имеет небольшой гистерезис (из-за того, что напряжение включения электромагнитного реле больше напряжения выключения), который достаточен для практического применения.

Узел контроля напряжения питания собран на транзисторе VT8 по аналогичной схеме, но его порог срабатывания 13 В. Он обеспечивает двухступенную стабилизацию выходного напряжения. Если напряжение питания меньше 13 В, транзистор VT8 закрыт, обмотка реле К2 обесточена, на нагрузку поступает напряжение с полной вторичной обмотки одного из выходных трансформаторов Т1 или Т2 через контакты реле К2.1 или К2.2. В противном случае транзистор VT8 открывается, срабатывает реле К2 и нагрузка подключается к отводу вторичной обмотки трансформатора Т1 или Т2. Выходное напряжение преобразователя изменяется не больше чем на 7,7 % при изменении напряжения питания в пределах 11... 15 В. Это позволяет ему работать от одного из двух источников питания: аккумуляторной батареи 10,5... 12 В или бортовой сети автомобиля 14 В.

В устройстве не использована безынерционная защита от превышения тока нагрузки по входу FC микросхемы DA2. Применена обычная плавкая вставка FU1, а коммутирующие транзисторы VT1 -VT6 выбраны с запасом по максимально допустимому току.

В режиме холостого хода или при малом токе, потребляемом нагрузкой, напряжения на движке резистора R10 недостаточно для открывания транзистора VT9, обмотка реле К3 обесточена. Через контакты реле К3.1 и КЗ.2 импульсы с выходов микросхемы DA2 поступают на затворы транзисторов VT5 и VT6. Нагрузка подключена через контакты реле К3.3 к вторичной обмотке трансформатора Т1. При этом потребляемый преобразователем без нагрузки ток на порядок меньше, чем при работе трансформатора Т2.

Если ток нагрузки превышает некоторый предел, регулируемый подстроечным резистором R10, транзистор VT9 открывается и подает напряжение на обмотку реле К3. Через контакты реле К3.1 и КЗ.2 импульсы с выходов микросхемы DA2 подаются на затворы транзисторов VT1-VT4. Контакты реле К3.3 подключают нагрузку к вторичной обмотке мощного трансформатора Т2.

Выходное напряжение преобразователя имеет форму разделенных паузами разнополярных импульсов с амплитудой примерно 250 В. Его действующее значение - около 190 В. Эти параметры попадают в допустимые пределы питающего напряжения не только для устройств с импульсными блоками питания, но и для бытовых холодильников.

Все детали преобразователя размещены в корпусе из листового алюминия. Транзисторы VT1-VT6 закреплены на корпусе с применением изолирующих прокладок и использованием теплопроводящей пасты. Через корпус для охлаждения деталей постоянно продувается воздушный поток вентилятора с электродвигателем М1 мощностью 3 Вт.

Трансформаторы Т1 и Т2 должны иметь коэффициент трансформации 20, а трансформатор тока ТЗ - 100, при этом его первичная обмотка при максимальной мощности преобразователя 1 кВт должна быть рассчитана на ток 5 А.

Трансформатор Т1 изготовлен из трансформатора ТС-180 от блока питания лампового телевизора. Все его вторичные обмотки удалены. Первичная обмотка оставлена и использована как основная секция вторичной обмотки (на схеме от конца до отвода). К ней добавлена дополнительная секция из 90 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм (от начала до отвода). Новая первичная обмотка содержит две секции по 40 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм, намотанных в два провода.

Трансформатор Т2 намотан на статоре асинхронного трехфазного электродвигателя мощностью 7,5 кВт. Первичная обмотка (I) содержит две секции по 15 витков и намотана алюминиевым проводом АПВ-10 в два провода для обеспечения симметрии. Вторичная обмотка (II) намотана монтажным алюминиевым проводом сечением 2,5 мм2. Она содержит 345 витков с отводом от 45-го витка.

Трансформатор Т3 изготовлен из выходного трансформатора УЗЧ лампового телевизора. Его анодная обмотка оставлена и использована как вторичная, а другая - удалена. Взамен нее намотана первичная обмотка - 24 витка провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм. При налаживании преобразователя может потребоваться в небольших пределах изменить коэффициент трансформации трансформаторов Т1 и Т2. Для этого следует намотать дополнительную обмотку из нескольких витков и с учетом фазы последовательно соединить ее со вторичной обмоткой трансформатора. Если включить обмотки синфазно, коэффициент трансформации увеличится, в противном случае - уменьшится.

Все реле должны иметь напряжение срабатывания не более 10 В. Реле К1 - слаботочное, может быть даже герконовым - коммутируемый контактами ток не превышает 0,1 А при напряжении не более 15 В. Контакты реле К2 и КЗ должны быть рассчитаны на коммутацию переменного напряжения 220 В и тока 5 А. В экземпляре автора применены реле К1 - РЭС-59 (исполнение ХП4.500.020), К2 - V23079-D1003-В301, К3 - HJQ-18F 12VDC-3Z.

Все подстроечные резисторы СПЗ-1 б. Перед их установкой необходимо проверить исправность подвижной контактной системы.

Перед первым включением питания движок подстроечного резистора R1 устанавливают в любое крайнее положение, движок R8 - в верхнее по схеме положение, движки других подстроечных резисторов - в нижнее.

Вместо аккумуляторной батареи подключают лабораторный источник питания с регулируемым выходным напряжением 10... 13 В и выходным током не менее 10 А. Движком подстроечного резистора R1 устанавливают на выходе микросхемы DA1 напряжение 8...9 В. Показанное на схеме включение этого резистора, по мнению автора, снижает риск появления завышенного напряжения питания микросхемы DA2 при обрывах выводов неподвижных контактов резистора R1. Далее подборкой резистора R2 устанавливают частоту переменного напряжения на выходе преобразователя 50 Гц. После этого снижают напряжение питания до 10,5 В и перемещают движок подстроечного резистора R8 сверху вниз по схеме до отключения реле К1. Затем повышают напряжение питания до 13 В и перемещают движок переменного резистора R9 снизу вверх по схеме до срабатывания реле К2. Наконец, подключают первичную обмотку трансформатора тока Т3 к источнику переменного тока 0,5...0,6 А и перемещают движок переменного резистора R10 до срабатывания реле К3.

Литература

1. Гореславец А. Преобразователи напряжения на микросхеме КР1211ЕУ1. - Радио, 2001, № 5, с. 42, 43.
2. Нечаев И. Преобразователь напряжения 12/220 В 50 Гц. - Радио, 2004, № 9, с. 30, 31.
3. Озолин М. Стабилизированный преобразователь 12/220 В. - Радио, 2006, № 12, с. 30, 31.

Автор: А. Сергеев

Смотрите другие статьи раздела Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Хронический недостаток сна может разрушать память 19.06.2015 Ученые из Калифорнийского университета в Беркли (США) выяснили, что недосып приводит к нарушениям преобразования кратковременной памяти в долговременную и способствует развитию болезни Альцгеймера. Исследователи провели серию экспериментов на 26 пожилых людях, поручив им запоминать определенные слова. После восьмичасового сна на следующее утро их просили повторить слова, фиксируя с помощью магнитно-резонансной томографии активность гиппокампа, отвечающего за кратковременное хранение воспоминаний, а также префронтальной коры, ответственной за долговременное хранение. Используя аналог флуоресцентной краски, который является единственным способом визуализации скоплений амилоидных белков в мозгу человека, ученые выяснили, что у тех, кто демонстрировал более глубокий сон и лучшее запоминание, в префронтальной коре головного мозга содержалось минимум бета-амилоидов. У испытуемых, которые хуже запоминали слова и спали не столь глубоко, бета-амилоидов в коре оказалось существенно выше нормы. Таким образом ученые сделали вывод, что между плохим сном и накоплением бета-амилоидов существует определенная связь. Очевидно, высокая концентрация бета-амилоидов в префронтальной коре мешает вступлению мозга в фазу глубокого сна, что способствует дальнейшему накоплению бета-амилоидов. Кроме того, бета-амилоиды препятствуют переносу кратковременных воспоминаний из гиппокампа в долговременную память префронтальной коры. Теперь ученые намерены провести ряд экспериментов, чтобы выяснить, какой из этих двух факторов начинает действовать первым: бета-амилоиды подрывают здоровый сон и способствуют развитию болезни Альцгеймера, или же недосып приводит к накоплению бета-амилоидов со всеми негативными последствиями.

Другие интересные новости:

▪ Медицинские причины религиозного радикализма

▪ Фотонный чип, преобразующий волны с высокой эффективностью

▪ Создан гибрид человека и овцы

▪ Состояние кишечной микрофлоры резко ухудшается в реанимации

▪ Почва под солнечными батареями недополучает солнечного тепла

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Освещение. Подборка статей

▪ статья Гражданская оборона. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Сколько существует видов апельсинов? Подробный ответ

▪ статья Инженер-механик. Должностная инструкция

▪ статья Инфракрасный порт для компьютера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мыльная лодка. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026