Бестрансформаторный блок питания

October 22, 2012 by admin Комментировать »

Построение вторичных источников
питания с использованием преобразователей выпрямленного сетевого
напряжения (без сетевого трансформатора) привлекает внимание
разработчиков не только компактностью конструкции. В некоторых случаях
такой блок оказывается наиболее рациональным с точки зрения обеспечения
электромагнитной совместимости узлов в переносной аппаратуре. Описанный
ниже источник питания отличается высокими эксплуатационными
характеристиками, что позволяет использовать его в высококачественной
аппаратуре.

Основные технические
характеристики

Напряжение сети, В … 220±15%

Потребляемый от сети ток, нА
… 25

Частота преобразования, кГц …
20

Выходное стабилизированное
напряжение при
токе нагрузки до 200 мА и

суммарном коэффициенте
пульсации (амплитудное
значение) 0,02 %, В … 2х9

Коэффициент стабилизации …
2000

Блок питания состоит из
преобразователя,
разделительного трансформатора и компенсационного стабилизатора
двуполярного
напряжения. Выпрямленное диодным мостом VD2 сетевое напряжение перед
подачей
на преобразователь подвергают предварительной стабилизации.
Стабилизатор собран
на транзисторах VT1, VT2. Образцовый источник VD3R2, включенный в
эмиттерную
цепь транзистора VT2 элемента сравнения и усилителя сигнала
рассогласования,
питается от обмотки III трансформатора Т1 через выпрямитель на диоде
VD5.

Преобразователь построен по
полумостовой
схеме на трансформаторе Т1 (обмотки I, II и IV), конденсаторах С3, С4 и
Транзисторах
VT3, VT4. RC-цепи R9C6, R10C8 – времязадающие. Эмиттерный переход
транзисторов
VT3 и VT4 защищен диодом (VD4, VD6). Узел запуска преобразователя
представляет
собой релаксатор на транзисторе VT5, лавинообразный режим работы
которого и
параметры запускающего импульса заданы элементами R6-R8, С5.

После включения блока в сеть
конденсатор С5 заряжается через резисторы R6, R7, стабилитрон VD1 и
открытый транзистор VT1. Когда напряжение на коллекторе транзистора VT5
достигнет 70…90 В, он лавинообразно открывается и конденсатор С5
разряжается через транзистор VT5, эмиттерный переход транзистора VT4 и
резистор R7. В результате транзистор VT4 открывается и преобразователь
начинает работать. Конденсатор С5 периодически разряжается через
транзистор VT5, который открывают импульсы с обмотки IV трансформатора
Т1.

Рис. 1

После запуска преобразователя в
работу
вступает параметрический стабилизатор на стабилитроне VD3 и транзистор
VT1 вместе
с открывшимся транзистором VT2 переходят в режим стабилизации
напряжения. При
изменении напряжения сети, например при увеличении, увеличивается
напряжение
на обмотке III, что приводит к увеличению тока через транзистор VT2 и
уменьшению
коллекторного тока транзистора VT1 и, следовательно, к уменьшению
напряжения
питания преобразователя (напряжения на конденсаторе С1). При
уменьшении тока
нагрузки процесс авторегулирования происходит аналогично.

При изменении сетевого
напряжения на ±15%
и тока нагрузки от 0 до 200 мА изменение напряжения на входе вторичных
стабилизаторов
(на выходе моста VD7) не превышает ±1 В при номинальном напряжении
12,5 В (устанавливают
резистором R2). При этом падение напряжения на регулирующем элементе
сетевого
стабилизатора (между плюсовыми выводами конденсаторов С1 и С2)
изменяется от
15 до 80 В. Введение сетевого стабилизатора позволяет обеспечить
практически
номинальный режим работы ОУ в выходных стабилизаторах и обойтись
небольшим теплоотводом
для регулирующего транзистора VT7 (площадью около 4 см2; при этом
площадь теплоотвода
для транзистора VT1 равна примерно 8см2).

Выходной компенсационный
стабилизатор содержит
регулирующий транзистор VT7, эмиттерный повторитель на транзисторе
VT6, усилитель
постоянного тока на ОУ DA1, DA2 и параметрический стабилизатор на
стабилитроне
VD8. Каждый ОУ охвачен отрицательной обратной связью (через резисторы
R11, R12
и R14, R16), обеспечивающей повышение быстродействия управляющего
элемента.
Применение быстродействующего усилителя постоянного тока в контуре
регулирования
позволяет улучшить переходную характеристику стабилизатора и исключить
конденсатор
большой емкости на его выходе. Для рассматриваемого блока такое
техническое
решение с использованием конденсатора С11 сравнительно небольшой
емкости эквивалентно
включению на выходе стабилизатора конденсатора емкостью 1000 мкф.

Следует отметить, что можно
обойтись и
одним ОУ при незначительном ухудшении характеристик стабилизатора,
однако емкость
конденсатора С11 необходимо увеличить (была опробована работа с
конденсатором
емкостью 68 мкФ). При таком упрощении выход ОУ DA2 подключают
непосредственно
к базе транзистора VT6, а все элементы, относящиеся к ОУ DA1,
исключают.

В устройстве использованы
постоянные резисторы
МЛТ; R2, R18 – СП3-27; конденсаторы C1, C2 – К50-7 на 300/345 В; С3,
С4 – К73-17
на 250 В; С5, С6, С8, С12, С13 – КМ-5а; С7, С9, С11 – КМ-6; С10 –
К53-1. Транзисторы
КТ704А могут быть заменены на КТ940, КТ605 с любым буквенным индексом,
КТ312В
– на КТ315Б с уменьшением сопротивления резистора R8 до 10 кОм, КТ646А
– на
КТ602, КТ503, ГТ404 с любым буквенным индексом.

Трансформатор Т1 намотан на
кольце типоразмера
К28х16х9 из феррита 3000НН. Обмотки I и IV содержат по 12 витков
провода ПЭЛШО
0,15, обмотка II – 240 витков провода ПЭВ-2 0,25, обмотка III – 15
витков провода
ПЭЛШО 0,15, обмотки V и VI – по 34 витка провода ПЭВ-2 0,35.

Элементы, относящиеся к
собственно преобразователю,
необходимо экранировать.

Правильно смонтированный
источник обычно
начинает работать сразу. В том случае, когда не запускается
преобразователь,
необходимо проверить правильность подключения обмоток и узел запуска,
работа
которого может быть проверена путем контроля на экране осциллографа (с
закрытым
входом) формы сигнала на коллекторе транзистора VT5 – сигнал должен
иметь вид
последовательности пилообразных импульсов с частотой несколько сотен
герц.

Налаживание сетевого
стабилизатора заключается
(при номинальных напряжении сети и токе нагрузки) в установке
резистором R2
падения напряжения между плюсовыми выводами конденсаторов C1, C2
равным 40…45
В, напряжение на коллекторе транзистора VT5 при этом должно быть около
12,5
В. Выходное напряжение 2х9 В устанавливают резисторами R18.

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