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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Conversores monociclo de alta eficiência, 12/220 volts. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Conversores de tensão, retificadores, inversores Alguns eletrodomésticos comuns, como uma lâmpada fluorescente, um flash fotográfico e vários outros, às vezes são convenientes para uso em um carro. Como a maioria dos dispositivos são projetados para serem alimentados por uma rede com tensão operacional de 220 V, é necessário um conversor elevador. Um barbeador elétrico ou uma pequena lâmpada fluorescente não consome mais do que 6...25 W de potência. Além disso, esse conversor geralmente não requer tensão alternada na saída. Os eletrodomésticos acima mencionados funcionam normalmente quando alimentados por corrente pulsante contínua ou unipolar. A primeira versão de um conversor de tensão CC de pulso de ciclo único (flyback) 12 V/220 V é feita em um chip controlador PWM UC3845N importado e um poderoso transistor de efeito de campo de canal N BUZ11 (Fig. 4.10). Esses elementos são mais acessíveis que seus equivalentes domésticos e permitem obter alta eficiência do dispositivo, inclusive devido à baixa queda de tensão fonte-dreno em um transistor de efeito de campo aberto (a eficiência do conversor também depende da relação da largura dos pulsos que transmitem energia ao transformador até a pausa). O microcircuito especificado é especialmente projetado para conversores de ciclo único e possui todos os componentes necessários em seu interior, o que permite reduzir o número de elementos externos. Possui um estágio de saída quase complementar de alta corrente projetado especificamente para controle direto de potência. Transistor de efeito de campo de canal M com porta isolada. A frequência de pulso operacional na saída do microcircuito pode chegar a 500 kHz. A frequência é determinada pelas classificações dos elementos R4-C4 e no circuito acima é de cerca de 33 kHz (T = 50 μs).
O chip também contém um circuito de proteção para desligar o conversor quando a tensão de alimentação cai abaixo de 7,6 V, o que é útil ao alimentar dispositivos com bateria. Vamos dar uma olhada mais de perto na operação do conversor. Na Fig. A Figura 4.11 mostra diagramas de tensão que explicam os processos em andamento. Quando pulsos positivos aparecem na porta do transistor de efeito de campo (Fig. 4.11, a), ele se abre e os resistores R7-R8 receberão os pulsos mostrados na Fig. 4.11, c. A inclinação do topo do pulso depende da indutância do enrolamento do transformador, e se no topo houver um aumento acentuado na amplitude da tensão, como mostra a linha pontilhada, isso indica saturação do circuito magnético. Ao mesmo tempo, as perdas de conversão aumentam acentuadamente, o que leva ao aquecimento dos elementos e deteriora o funcionamento do dispositivo. Para eliminar a saturação, será necessário reduzir a largura do pulso ou aumentar a lacuna no centro do circuito magnético. Normalmente, uma folga de 0,1...0,5 mm é suficiente. Quando o transistor de potência é desligado, a indutância dos enrolamentos do transformador provoca o aparecimento de surtos de tensão, conforme mostrado nas figuras.
Com a fabricação adequada do transformador T1 (seccionamento do enrolamento secundário) e alimentação de baixa tensão, a amplitude de surto não atinge um valor perigoso para o transistor e portanto, neste circuito, medidas especiais na forma de circuitos de amortecimento no primário enrolamento de T1 não são usados. E para suprimir surtos no sinal de feedback de corrente que chega à entrada do microcircuito DA1.3, um filtro RC simples dos elementos R6-C5 é instalado. A tensão na entrada do conversor, dependendo do estado da bateria, pode variar de 9 a 15 V (que é 40%). Para limitar a mudança na tensão de saída, o feedback de entrada é removido do divisor de resistores R1-R2. Neste caso, a tensão de saída na carga será mantida na faixa de 210...230 V (Rcarga = 2200 Ohm), ver tabela. 4.2, ou seja, não muda mais que 10%, o que é bastante aceitável. Tabela 4.2. Parâmetros do circuito ao alterar a tensão de alimentação
A estabilização da tensão de saída é realizada alterando automaticamente a largura do pulso que abre o transistor VT1 de 20 μs em Upit = 9 V para 15 μs (Upit = 15 V). Todos os elementos do circuito, exceto o capacitor C6, são colocados em uma placa de circuito impresso unilateral de fibra de vidro com dimensões de 90x55 mm (Fig. 4.12).
O transformador T1 é montado na placa através de um parafuso M4x30 através de uma junta de borracha, conforme mostra a Fig. 4.13.
O transistor VT1 está instalado no radiador. Projeto de plugue. XP1 deve evitar o fornecimento incorreto de tensão ao circuito. O transformador de pulso T1 é feito usando os amplamente utilizados copos blindados BZO do núcleo magnético M2000NM1. Ao mesmo tempo, na parte central devem ter uma folga de 0,1...0,5 mm. O núcleo magnético pode ser adquirido com folga existente ou pode ser confeccionado com lixa grossa. É melhor selecionar o tamanho do gap experimentalmente durante o ajuste, para que o circuito magnético não entre no modo de saturação - isso é conveniente para controlar pela forma da tensão na fonte VT1 (ver Fig. 4.11, c). Para o transformador T1, o enrolamento 1-2 contém 9 voltas de fio com um diâmetro de 0,5.0,6-3 mm, os enrolamentos 4-5 e 6-180 contêm cada um 0,15 voltas de fio com um diâmetro de 0,23...1 mm (fio tipo PEL ou PEV). Neste caso, o enrolamento primário (2-3) está localizado entre dois enrolamentos secundários, ou seja, Primeiro, o enrolamento 4-1 é enrolado e depois 2-5 e 6-XNUMX. Ao conectar os enrolamentos do transformador, é importante observar o faseamento mostrado no diagrama. A fase incorreta não danificará o circuito, mas não funcionará conforme planejado. Durante a montagem foram utilizadas as seguintes peças: resistor ajustado R2 - SPZ-19a, resistores fixos R7 e R8 tipo S5-16M para 1 W, o restante pode ser de qualquer tipo; capacitores eletrolíticos C1 - K50-35 para 25 V, C2 - K53-1A para 16 V, C6 - K50-29V para 450 V, e os demais são do tipo K10-17. O transistor VT1 é instalado em um radiador pequeno (de acordo com o tamanho da placa) feito de perfil de duralumínio. A configuração do circuito consiste em verificar o correto fraseado de conexão do enrolamento secundário por meio de um osciloscópio, bem como ajustar o resistor R4 na frequência desejada. O resistor R2 define a tensão de saída nos soquetes XS1 quando a carga está ligada. O circuito conversor fornecido foi projetado para funcionar com uma potência de carga previamente conhecida (6...30 W - permanentemente conectada). Em modo inativo, a tensão na saída do circuito pode chegar a 400 V, o que não é aceitável para todos os dispositivos, pois pode causar danos devido à quebra do isolamento. Se o conversor se destina a ser utilizado em operação com uma carga de potência diferente, que também é ligada durante a operação do conversor, é necessário remover o sinal de realimentação de tensão da saída. Uma variante de tal esquema é mostrada na Fig. 4.14. Isto não só permite limitar a tensão de saída do circuito em modo inativo a 245 V, mas também reduz o consumo de energia neste modo em cerca de 10 vezes (Ipot=0,19 A; P=2,28 W; Uh=245 V).
O transformador T1 possui o mesmo circuito magnético e dados de enrolamento do circuito (Fig. 4.10), mas contém um enrolamento adicional (7-4) - 14 voltas de fio PELSHO com diâmetro de 0.12.0.18 mm (é enrolado por último) . Os demais enrolamentos são feitos da mesma forma que no transformador descrito acima. Para fabricar um transformador de pulso, você também pode usar núcleos quadrados da série. KV12 feito de ferrite M2500NM - o número de voltas nos enrolamentos neste caso não mudará. Para substituir núcleos magnéticos blindados (B) por quadrados mais modernos (KB), você pode usar a tabela. 4.3. Tabela 4.3. Opções recomendadas para substituir o núcleo magnético
O sinal de realimentação de tensão dos enrolamentos 7 a 8 é fornecido através de um diodo para a entrada (2) do microcircuito, o que permite manter com maior precisão a tensão de saída em uma determinada faixa, além de fornecer isolamento galvânico entre o primário e circuitos de saída. Os parâmetros de tal conversor, dependendo da tensão de alimentação, são apresentados na tabela. 4.4. Tabela 4.4. Parâmetros do circuito ao alterar a tensão de alimentação
A eficiência dos conversores descritos pode ser aumentada um pouco mais se os transformadores de pulso forem fixados à placa com um parafuso dielétrico ou cola resistente ao calor. Uma variante da topologia da placa de circuito impresso para montagem do circuito é mostrada na Fig. 4.15.
Usando esse conversor, você pode alimentar os barbeadores elétricos "Agidel", "Kharkov" e vários outros dispositivos da rede de bordo do veículo. Autor: Shelestov I.P.
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