Трансформаторные преобразователи напряжения с импульсным возбуждением

June 14, 2010 by admin Комментировать »

в практике довольно часто встречаются случаи, когда источники питания радиоэлектронных схем должны иметь вы­ходные напряжения с гальванической развязкой. Для преобразо­вания напряжения постоянного тока с гальванической развязкой может быть использовано устройство по схеме, изображенной на рис. 8.1 [8.1].

clip_image004

Рис. 8.1. Схема стабилизированного преобразователя напряжения

Задающий генератор выполнен на микросхеме КР1006ВИ1. Этот генератор может работать на частотах 0,5… 100 кГц. Рабочая частота определяется выражением:

clip_image002

С выхода генератора импульсы поступают на базу транзи­стора VT1, коммутирующего обмотку трансформатора Т1. На выходе преобразователя включен простейший параметрический стабилизатор напряжения. Выходное напряжение преобразовате­ля определяется типом используемого стабилитрона VD5. Выход­ная мощность устройства достигает 400 мВт.

В качестве транзистора VT1 можно использовать отечест­венный аналог КТ645; в качестве диодов VD3 и VD4 — КД106, КД204, КД212.

Преобразователь напряжения С. А. Бирюкова [8.2] предна­значен для питания портативного мультиметра (рис. 8.2). В его

основе — асимметричный мультивибратор, режим работы которо­го зависит от величины выходного напряжения.

На выходе устройства формируются стабилизированные напряжения -i-5 и -5 В. Изменение выходного напряжения вызыва­ет изменение длительности генерируемых мультивибратором им­пульсов и, следовательно, величины энергии, передаваемой в нагрузку.

clip_image006

Рис. 8.2. Схема преобразователя напряжения

Трансформатор Т1 выполнен на сердечнике К12x9x8 600НН. Наматывают одновременно 4 обмотки по 100 витков провода ПЭШО 0,1 в каждой. Две обмотки включают параллельно и ис­пользуют в качестве первичной.

Преобразователь (рис. 8.3) имеет двухполярный выход и предназначен для использования в переносной бытовой и изме­рительной аппаратуре с автономным питанием и потребляемой мощностью не более 0,15 Бг [8.3].

Основные технические характеристики преобразователя:

Выходная мощность — до 0,15 Бг. Коэффициент стабилизации —100. Напряжение питания — 4… 12 Б. Частота преобразования — 20 кГц.

КПД при входном напряжении 9 Б и выходной мощности 40 мВт — 75%.

Двойная амплитуда пульсаций при выходной мощности 40 мВт — 50 мВ.

clip_image008

Рис. 8.3. Схема стабилизированного преобразователя с широтно-импульсным регулированием

Устройство представляет собой стабилизированный преоб­разователь с широтно-импульсным регулированием. На элементах DD1.1 и DD1.2 (рис. 8.3) собран задающий генератор, работающий на частоте 20 кГц. Импульсы прямоугольной формы с выхода гене­ратора поступают на одновибратор на элементах DD1.3, DD1.4. Длительность его выходных импульсов зависит от суммарного со­противления, включенного между входом элемента DD1.4 и общим проводом.

Импульсы с выхода одновибратора поступают на вход тран­зисторного ключа (VT4, VT5). Когда ключ открыт, через первичную обмотку трансформатора Т1 протекает линейно нарастающий ток. При закрытом ключе накопленная в обмотке трансформатора энергия передается в нагрузку. Напряжение обратной связи с об­мотки III трансформатора Т1 через делитель на резисторах R9 — R11 поступает на затвор транзистора VT3, играющего роль пере­менного резистора и управляющего работой ключа.

Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе К12x5,5×5 из феррита М2000НМ-А. Все обмотки одинаковы и со­держат по 100 витков провода ПЭВ-2 0,1. Их наматывают одно­временно, в три провода. Можно также использовать импульсный трансформатор МИТ-4В.

При налаживании преобразователя подбором резистора R2 устанавливают на выходе стабилизатора на транзисторах VT1, VT2 напряжение 3,6 В. Затем, подбирая резистор R10 (грубо) и регулируя подстроечный резистор R11 (точно), доби­ваются требуемого выходного напряжения, причем возможно получение напряжения, почти вдвое превышающего указанное на схеме.

Последующей модификацией устройства [8.3] является двухполярный стабилизированный преобразователь напряже­ния, описанный А. Сафроновым [8.4].

Преобразователь напряжения [8.5], схема которого приве­дена на рис. 8.4, предназначен для питания нагрузки мощно­стью не более 10 Вт. Он отличается вьюоким КПД, стабильным выходным напряжением, некритичен к степени разрядки бата­реи питания. Выходное напряжение при изменении входного от 6 до 30 Б можно установить любым в пределах от ±10 до ±20 Б.

Нестабильность выходного напряжения не превышает 1%, а на­пряжение пульсаций на нагрузке 2 кОм — 10 мБ.. Выходное со­противление устройства — около 50 мОм.

clip_image010

Рис. 8.4. Схема стабилизированного преобразователя напряже­ния с биполярным выходом

По принципу действия устройство является стабилизиро­ванным преобразователем с широтно-импульсной модуляцией. Задающий генератор выполнен на инверторах DD1.1, DDI .2 по схеме симметричного мультивибратора. Частота генерируемых импульсов около 50 кГц. Через диод VD1 они поступают на жду­щий мультивибратор на инверторах DD1.3, DDI.4. В его часто-тозадающую цепь, кроме резистора R4 и конденсатора СЗ, входит сопротивление участка эмиттер — коллектор транзисто­ра VT4, цепь смещения которого (резисторы R6, R7) питается положительным напряжением, снимаемым с выхода устройства. Благодаря этому длительность генерируемых мультивибратором импульсов оказывается обратно пропорциональной выходному напряжению (при его уменьшении длительность импульсов уве­личивается и наоборот). Триггер DDI.5, DDI.6 улучшает форму импульсов.

Импульсное напряжение, снимаемое с выхода триггера, усиливается по мощности транзисторами VT2, VT3 и повышает­ся трансформатором Т1. Выпрямленное диодами VD4 — VD7 напряжение поступает в нагрузку через фильтр из электролитиче­ских конденсаторов С6, С7 и шунтирующих их керамических кон­денсаторов С8, С9 (они улучшают фильтрацию вьюокочастотных составляющих выпрямленного напряжения). Выходное напряже­ние преобразователя устанавливается потенциометром R6.

Напряжение питания устройства поддерживается неизмен­ным стабилизатором на транзисторе VT1 и стабилитроне VD3.

Трансформатор Т1 выполнен на ферритовом броневом маг-нитопроводе внешним диаметром 30 и вьюотой 18 мм. Обмотка I содержит 17 витков провода ПЭЛ 1,0, обмотка II — 2×40 витков провода ПЭЛ 0,23.

Транзистор VT3 устанавливается на теплоотводе с площа­дью 50… 60 cм^.

clip_image012

Рис. 8.5. Схема преобразователя напряжения на основе КМОП-микросхемы

Схема преобразователя напряжения на основе КМОП-мик­росхемы [8.6], имеющего гальваническую развязку выходного на­пряжения, показана на рис. 8.5. Преобразователь работает на частоте 500 кГц. Его выходной каскад через разделительный кон­денсатор 02 нагружен на обмотку трансформатора Т1. Выходное напряжение выпрямляется диодным мостом на вьюокочастотных диодах. Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце диа­метром 35 мм с магнитной проницаемостью 2000 и содержит 7 и 25 витков провода диаметром 0,8 мм в тефлоновой изоляции. При токе нагрузки 10 мА КПД устройства достигает 60%. Отечествен­ные приблизительные аналоги микросхемы DA1 — КР1554ЛН1 КР1564ЛН1.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты