Повышающий преобразователь напряжения 12/300 В

В состав практически каждого ИИП входит двухполупериодный выпря­митель, преобразующий переменное напряжение сети 220 В в постоянное 310 В (исключение составляют лишь маломощные ИИП, в которых иногда применяют однополупериодный выпря­митель). Это означает, что для питания таких ИИП нет необходимости форми­ровать синусоидальное напряжение 220 В и частотой 50 Гц, а достаточно постоянного напряжения 310 В, что существенно упрощает конструкцию преобразователя.

Предлагаемый DC/DC преобразова­тель позволяет питать от бортовой сети автомобиля или другого источника постоянного напряжения 12 В любое сетевое электрооборудование с по­требляемой мощностью не более 50 Вт, имеющее в своем составе ИИП. Пре­образователь имеет небольшие габа­риты и вес, высокие надежность и КПД при низкой стоимости и простоте конструкции. Недостатки — отсутствие гальванической развязки цепи выход­ного постоянного напряжения 310 В от источника питания 12 В и небольшая мощность. Схема преобразователя приведена на рис. 1.

Технические характеристики

Входное напряжение, В………… 10,5…15

Частота преобразования, кГц………… 40

Выходное напряжение, В . .. .300…310
Ток, потребляемый в отсутствие нагрузки, мА ………………………….. 38

Максимальная долговременная мощность нагрузки, Вт …………………………………………… 50

КПД (при входном напряжении 11,7В и мощности нагрузки 32 Вт), % ……………………… 92

Устройство построено по классической схеме двухтактного преобразова­теля с выводом средней точки первичной обмотки повышающего трансфор­матора Т1. Основа устройства — двух­тактный ШИ контроллер DA1. выход которого включен по схеме эмиттерного повторителя. Частота преобразова­ния составляет около 40 кГц, она зада­на резистором R3 и конденсатором СЗ. Плавный пуск преобразователя обес­печивается элементами R4, R7, С9, VT7. Это защищает плавкую вставку FU1, переключательные транзисторы VT5, VT6 и выпрямительные диоды VD7— VD10 от перегрузки во время переход­ного процесса, когда сглаживающие конденсаторы С18—С20 заряжаются. При подаче питающего напряжения конденсатор С9 заряжается, транзи­стор VT7 в этот момент закрыт.

По мере зарядки конденсатора тран­зистор VT7 открывается и напряжение на входе компаратора «мертвого вре­мени» (вывод 4 DA1) уменьшается. За счет этого коэффициент заполнения импульсов контроллера плавно уве­личивается от нуля до максимального значения (48 %). Данное решение, в от­личие от обычно применяемой RC-цепи, позволяет получить максимальную скважность управляющих импульсов за счет крайне малого сопротивления сток—исток транзистора VT7 в откры­том состоянии. Диод VD2 ускоряет раз­рядку конденсатора С9 при отключении питающего напряжения.

Транзисторы VT1, VT2, а также VT3, VT4 — эмиттерные повторители, кото­рые обеспечивают быструю перезаряд­ку емкости затворов полевых транзис­торов VT5, VT6. Диоды VD3, VD4 шунти­руют резисторы R8, R9 в цепях затво­ров, ускоряя процесс закрывания этих транзисторов, уменьшая тем самым потери при переключении. Для ограни­чения выбросов напряжения на стоках транзисторов VT5, VT6 до безопасного значения установлены ограничитель­ные диоды VD5, VD6.

Для стабилизации выходного напря­жения применена обратная связь по напряжению на встроенный в ШИ конт­роллер DA1 усилитель сигнала ошибки. Выходное напряжение преобразовате­ля через резистивный делитель R14R15 поступает на неинвертирующий вход этого усилителя (вывод 1 DA1). На инвертирующий вход усилителя (вывод 2) через резистор R1 поступает напряже­ние со встроенного источника образцо­вого напряжения (5 В) с вывода 14 DAI. Повышение выходного напряжения приводит к линейному уменьшению длительности импульсов на выводах 9 и 10 ШИ контроллера DA1, что приводит к уменьшению выходного напряжения, т. е. его стабилизации.

С помощью резисторов R1 и R2 уста­новлен коэффициент усиления встро­енного усилителя сигнала ошибки, рав­ный примерно десяти. Это позволило не допустить существенной разницы в длительности управляющих импульсов на выводах 9 и 10 ШИ контроллера.

На элементах DA2, HL1, R10-R13 выполнен узел контроля разрядки акку­муляторной батареи. Питающее напря­жение с делителя R10, R11 поступает на управляющий вход микросхемы DA2 — параллельного стабилизатора напряже­ния, который применен в качестве ком­паратора. При напряжении на управ­ляющем входе более 2,5 В через светодиод HL1 протекает ток, свечение которого сигнализирует о нормальном напряжении аккумуляторной батареи, а отсутствие свечения — о ее разрядке. Диод VD1 защищает устройство от не­правильной полярности питающего напряжения — в случае возникновения такой ситуации сгорает плавкая вставка FU1. Питающее напряжение на ШИ контроллер DA1 поступает через фильтр питания L1C4C6.

В устройстве применены резисторы МЛТ, С2-23, оксидные конденсаторы — импортные, конденсаторы С1—СЗ — К10-17, остальные — керамические для поверхностного монтажа типоразмера 0805 или 1206. Транзисторы IRF3205 за­менимы на IRFI3205 или IRL3705N. тран­зисторы 2SC3205 и 2SA1273 — на КТ961 и КТ639 соответственно (с любыми бук­венными индексами). В последнем слу­чае желательно подобрать экземпляры со статическим коэффициентом усиления по току не менее 100. Диоды 1.5КЕ36А можно заменить на диоды 1.5КЕ39А, 1.5КЕ47А или Р6КЕ36А. Р6КЕ39А, Р6КЕ47А. a UF2007 — на FR207 или HER207. Полными аналогами ШИ контроллеpa TL494CLP яв­ляются микро­схемы КА7500 и КР1114ЕУ4. Пос­ле монтажа тран­зисторов VI5 и VT6 на плату к ним через изо­лирующие теплопроводящие прокладки кре­пят общий теплоотвод, пред­ставляющий со­бой алюминие­вую пластину размерами 50×20 мм и тол­щиной 2… 4 мм.

Для транс­форматора Т1 применен Ш-образный магнитопровод типа EI сечением 10×7 мм от блока питания IBM PC AT. В первую очередь на каркас наматывают обмотку II, содержащую 182 витка провода ПЭВ-2 0,25 мм, каждый из слоев изолируют калькой Для обмот­ки I использованы пять скрученных проводов ПЭВ-2 0,44 мм, она со­держит 14 витков с отводом от сере­дины. После намотки всю катушку пропитывают шеллаком. Для ускорения его высыхания можно прогреть катушку, пропуская через обмотку II постоянный ток 0,3…0.4 А. В этот момент в катушке не должно быть маг нитопровода. Для получения макси­мальной индуктив­ности обмоток обе части магнитопровода склеивают шеллаком, в котором размешан ферритовый порошок. После высыхания магнитопровод об­матывают несколь­кими слоями бу­мажной липкой ленты. Индуктив­ность каждой поло­вины обмотки I трансформатора Т1 должна быть не менее 130 мкГн. Все элементы преобразователя, за исключением светодиода, диода VD1, держателей плавких вставок, выключателя питания, входных и выход­ных гнезд, установлены на печатной плате из односторонне фольгированно­го стеклотекстолита толщиной 1.5 мм, чертеж которой показан на рис. 2.

Печатная плата повышающего преобразователя

Плата установлена в корпус размерами 154x64x39 мм — он самодельный и склеен из листового полистирола тол­щиной 2 мм. Светодиод, держатели плавких вставок, выключатель питания, входные и выходные гнезда установле­ны в отверстия на боковых стенках кор­пуса (рис. 3).

Корпус преобразователя

Диод VD1 — на выводах выключателя питания SA1 и держателя плавкой вставки FU1. В крышке корпуса сделаны вентиляционные отверстия (рис. 4).

Вентиляцонные отверстия в корпусе

Налаживание преобразователя сво­дится к проверке выходного напряжения, без подключенной нагрузки, которое должно быть в интервале 300…310 В. При необходимости его изменяют под­боркой резистора R15.

Для налаживания узла контроля раз­рядки аккумуляторной батареи необхо­димо подобрать резистор R11 так, что­бы при уменьшении напряжения пита­ния до 10,8 В светодиод HL1 погас.

Метки: , , .


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic