Простой автогенераторный ИИП мощностью 1,5 кВт для УМЗЧ

September 20, 2012 by admin Комментировать »

Простой автогенераторный ИИП  мощностью 1,5 кВт для УМЗЧ

Е. МОСКАТОВ, г. Таганрог
Ростовской обл.

Каким должен быть источник питания УМЗЧ? Мощным, с высоким КПД,
надежным, легким, дешевым. Несмотря на противоречивость этих требований,
предлагаемое устройство им всем удовлетворяет. Он собран по надежной и хорошо
известной мостовой автогенераторной двухтрансформаторной схеме на дешевых и
широко распространенных элементах, большая часть которых — отечественные. ИИП
автора используется для питания четырех эстрадных УМЗЧ мощностью 350 Вт каждый.

Разработка предлагаемого ИИП велась
на основе прототипа, описан­ного в статье Е. Гайно и Е. Москатова “Мощный
импульсный источник пита­ния” в “Радио”, 2004, №9, с. 31, 32. Предварительно
была поставлена цель повышения выходной мощности в три раза при условии
сохранения принципа действия и низкой стоимости изделия благодаря использованию
широко рас­пространенных компонентов. Именно поэтому предпочтение было отдано управлению
переключательными тран­зисторами с помощью насыщающегося трансформатора. В
устройстве приме­нены резисторы в цепи положительной ОС вместо использования
драйверной микросхемы с многочисленными ком­понентами “обвязки”.
Кроме того, базовый ток биполярных переключательных транзисторов во много раз
превышает максимально допустимый выходной ток современных драйверных микросхем,
таких как IR2110, IR2113 и аналогичных. Это требует для согласования микро­схемы
с транзисторами введения умощняющей согласующей ступени и вспомогательного
источника для ее питания, что сводит на нет такое достоинство предлагаемого
ИИП, как малое число компонентов.

Вместо дешевых и распространенных
биполяр­ных транзисторов можно было бы при­менить мощные MOSFET или IGBT, но тогда
исчезло бы другое достоинство — низкая стоимость компонентов. Частота
преобразования прототипа при отсутствии нагрузки — всего 9 кГц, поэтому его
импульсный трансформа­тор тяжел и издает неприятный свист. Предлагаемый ИИП не
имеет такого недостатка, поскольку его минимальная частота преобразования — 30
кГц.

Схема предлагаемого ИИП показана на
рисунке. Основа ИИП — автогенера­торный мостовой преобразователь напряжения с
ненасыщающимся мощ­ным трансформатором Т1 и насыщаю­щимся маломощным
трансформато­ром Т2. Использование подобных пре­образователей — хорошо
известное и широко распространенное решение, его применяют в “электронных
транс­форматорах”, балластах энергосбере­гающих ламп и других приборах,
однако эти устройства меньшей мощности по сравнению с предлагаемым. Основные технические
характеристики Напряжение питающей сети, В 176…253 Номинальное выходное на­пряжение,
В 2×80 Максимальная мощность нагрузки, кВт 1,5 Наибольший КПД устрой­ства, % 94
Частота преобразования при отсутствии нагрузки, кГц 30 Масса, кг 4,7 В связи с
тем что УМЗЧ имеет собст­венную защиту по току, нет необходи­мости этой функции
у ИИП.

Частота преобразования
непостоянна — она тем выше, чем больше мощность на­грузки. Термисторы RK1 и RK2
огра­ничивают пусковой ток зарядки оксид­ного конденсатора С21 при включении в
сеть. Для обесточивания устройства в слу­чае аварии предназначен выключатель-автомат
SF1. Газовый разрядник F1 защищает устройство от перегрузок по напряжению
питающей сети. На конден­саторах С10, С17 и двухобмоточном дросселе L2 собран
П-образный фильтр, препятствующий проникновению высо­кочастотных помех из ИИП в
сеть. Диодный мост VD8 выпрямляет пе­ременное напряжение сети, а конден­сатор
С21 его сглаживает, конденсатоС22 шунтирует выход выпрямителя по высокой
частоте. На резисторах R1, R2, R7, конденса­торе С3 и динисторе VD7 собран
релак­сационный генератор, который выраба­тывает импульсы, необходимые для запуска
генератора после включения питания, а также восстановления усло­вий для
возникновения генерации после ее срыва.

Резисторы R8—R15 ограничивают базовый
ток переключательных тран­зисторов VT1—VT8, конденсаторы С6— С9, С11—С14
ускоряют их переключе­ние. Диоды VD5, VD6, VD9, VD10 демп­фируют выбросы
напряжения переход­ных процессов. Резисторы R3—R6, R18—R21 в эмиттерных цепях
транзис­торов выравнивают протекающий через них ток. Конденсатор С20 устраняет подмагничивание
магнитопровода не-насыщающегося трансформатора Т1 постоянным током. Через
резисторы R16, R17 образова­на цепь положительной обратной связи с выхода
преобразователя (с обмотки III трансформатора Т1) на его вход (об­мотку V
трансформатора Т2). От сопро­тивления этих резисторов, числа витков обмоток,
габаритов и магнитных свойств материала магнитопровода насыщающегося
трансформатора Т2 зависит частота преобразования, кото­рую можно вычислить по
формуле F~10U/(4BнасqScWkc), где F — частота преобразования, кГц; U — амплитуда
импульсов напряжения на обмотке V трансформатора Т2, В; Bнас — индукция
насыщения переключа­тельного трансформатора Т2, Тл; q — скважность импульсов;
Sc — площадь сечения магнитопровода трансформа­тора Т2, см2; W — число витков
обмотки V трансформатора Т2; kc — коэффици­ент заполнения магнитопровода транс­форматора
Т2, для феррита почти до­стигающий единицы. Диодный мост VD1—VD4 выпрям­ляет
импульсное напряжение обмотки I трансформатора Т1. Конденсаторы С1, С2, С4, С5,
С15, С16, С18, С19 и двух-обмоточный дроссель L1 сглаживают высокочастотные и
низкочастотные пульсации выходного напряжения. Предохранители FU1 и FU2 обес­печивают
защиту от медленного уве­личения тока нагрузки сверх допусти­мого предела.

 Светодиод HL1 — инди­катор рабочего состояния
устройства, резистор R22 — токоограничительный. Конструкция ИИП — произвольная,
взаимное расположение компонентов некритично, хотя желательно, чтобы каждый из
диодов VD5, VD6, VD9, VD10 был размещен возможно ближе к своей паре
транзисторов VT1VT3, VT2VT4, VT5VT7, VT6VT8. Источник собран на­весным
монтажом. Выключатель-автомат А-0701НМ (SF1) производства Sang Мао Enterprise Co., Ltd., на ток размыкания
15 А и номи­нальное напряжение 250 В, можно за­менить на А-0702А, А-0702Х,
A-0710W, CBLS2A15, М115-В120. Термисторы SCK-2R515 (RK1 и RK2) можно заменить
на MS32 5R020, MS32 7R015 или аналогичные NTC-термисторы с максимальным
допустимым током не менее 15 А и номинальным сопротивлением от 5 до 10 Ом при
темпера­туре 25 °С. Клавишный выключатель питания TR26-21C-11D1 (SA1) заменим
на SWR74 или на выключатель с подсвет­кой MK-521A/N. Газовый разрядник 2027-35-С
(F1) можно заменить на B88069-X2380-S102, B88069-X370-S102, В88069-Х410,
FS04X-1JOS или FS04X-1JMG. Вместо 30ЕТН06 (VD1—VD4) подой­дут диоды 80EBU04, DSEI30-06A, HFA25TB60, RHRG3060. Каждый диод закреплен
на отдельном теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности 90 см2. Диоды
HER1608G (VD5, VD6, VD9, VD10) заменимы на 15ЕТН06,15ETX06S, HFA25TB60,
DSEI12-06A, FES16JT, а диодный мост КВРС2510 (его необхо­димо снабдить
теплоотводом с полез­ной площадью не менее 50 см2) — любым из GBU25M, BR2510,
BR2510W, КВРС3510 или МВ4010. Динистор VD7 — любой из КН102А— КН102В и
2Н102А—2Н102В; последние три предпочтительнее для эксплуата­ции ИИП при
повышенной температуре. Также подойдут импортные динисторы DB-3 или DB-4 с
напряжением включе­ния 32 и 40 В соответственно. Переключательные биполярные транзисторы
VT1—VT8 установлены каждый на теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности
140 см2.

Вместо КТ812А можно использовать восемь
однотипных транзисторов 2Т812А, КТ812Б или КТ840А. Конденсаторы С1— С3, С15,
С16, С22 — полиэтилентерефталатные MER или MEF, а С20 составлен из восьми па­раллельно
соединенных конденсаторов MER по 1 мкФ с номинальным напря­жением 630 В.
Конденсаторы С6—С9, С11—С14 — керамические КМ5Б-Н90, К10-17А-Н50, К10-17Б-Н50.
Конден­саторы С10 и С17 — В32923-А2474М, рассчитанные на подключение в сеть переменного
тока. Их допустимо заме­нить конденсаторами В81131-С1105-М, В81131-С1474-М,
В81141-С1684-М, В81141-С1334-М или аналогичными. Оксидные конденсаторы С4, С5,
С18, С19, С21 — алюминиевые К50-6, К50-35 или аналогичные. Все постоянные
резисторы, исполь­зуемые в источнике питания, — непро­волочные, например, МЛТ,
ОМЛТ, С2-23, С2-33. Резисторы R1, R2 и R22 должны иметь номинальную мощность
рассея­ния 2 Вт. Резисторы R3—R6, R18—R21 — импортные керамические серии CRL. Их
также можно составить из несколь­ких параллельно соединенных резисто­ров до
получения необходимых сопро­тивления и мощности рассеяния.

Импульсный трансформатор Т1 вы­полнен
на магнитопроводе типоразме­ра Ш20х28 из феррита М2000НМ-9, соответствующего
техническим усло­виям ОЖО.707.140ТУ. Также допустимо использовать феррит
М2000НМ1-17. Обмотка I этого трансформатора со­держит 2 секции по 8 витков
жгута из четырех сложенных вместе проводов ПЭТВ-2 0,5. Обмотка II содержит 28
вит­ков из двух сложенных вместе проводов ПЭТВ-2 0,5, а обмотка III — один
виток провода ПЭВ-2 0,5. Все обмотки надлежит надежно изолировать одну от дру­гой
фторопластовой, майларовой или лакотканевой лентой.

Трансформатор Т2 намотан на коль­цевом
ферритовом магнитопроводе типоразмера К6х3х3 от автогенератор­ного электронного
балласта энергосбе­регающей лампы. Каждая из обмоток I—IV содержит четыре витка
провода ПЭВ-2 0,25, а обмотка V — девять вит­ков провода ПЭВ-2 0,5. Дроссель L1
— самодельный. Он вы­полнен на магнитопроводе кольцевой формы, составленном из
двух одинако­вых частей типоразмера КП35х26х7, из альсифера марки ТЧ-60.
Обмотки I и II намотаны в два провода ПЭВ-2 2 до заполнения окна. Вместо ПЭВ-2
можно применить провод ПЭТВ. Дроссель L2 — готовый B82726-S2163-N30, который, согласно
паспорту, допускает ток обмо­ток 16 А при максимальном напряжении между ними
250 В. Индуктивность каж­дой обмотки — 2,2 мГн. Плавкие предохранители FU1 и
FU2 — Н630РТ-15А, Н630-15А или аналогич­ные.

Светодиод HL1 — любой, жела­тельно
зеленого цвета свечения. Собранный из исправных деталей ИИП должен заработать
сразу после включения. Если автогенерация отсут­ствует, нужно проверить
фазировку обмоток трансформатора Т2 и, возмож­но, поменять местами подключение выводов
его обмотки V либо обмотки III трансформатора Т1. Если частота пре­образования
без нагрузки существенно отличается от 30 кГц, это указывает на неподходящий
материал или дефект магнитопровода трансформатора Т2, такой, например, как
скрытая трещина. В этом случае магнитопровод необхо­димо заменить.

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