Conversores de tensão de dois tempos 12/220 volts. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Em conversores push-pull, o núcleo magnético do transformador de pulso é usado de forma mais eficiente. Nesses circuitos, não é necessário lidar com a magnetização do núcleo, o que permite reduzir suas dimensões. A tensão de saída é simétrica. Além disso, os transistores do conversor operam em um modo mais leve.

Às vezes, para baixa potência (até 15 W), é usado o conversor mais simples, feito de acordo com o circuito oscilador (Fig. 4.16, a). Este circuito não é crítico para as peças usadas, mas selecionar o ponto de operação do modo de operação do transistor usando o resistor R2 pode melhorar o desempenho do dispositivo (às vezes um capacitor é instalado em paralelo com R2). O divisor de resistores R1-R2 fornece a corrente inicial necessária para iniciar o oscilador.

Arroz. 4.16. Esquemas de osciladores push-pull

Os transistores 2N3055 universais usados ​​​​são substituídos por KT818GM, KT8150A domésticos semelhantes e, se você alterar a polaridade da alimentação fornecida, também poderá usar transistores pn-p. A tensão de alimentação do circuito pode ser de 12 a 24 V. Para operação de longo prazo do dispositivo, os transistores devem ser instalados nos radiadores.

O transformador pode ser feito em um condutor magnético de anel de ferrite M2000NM1, sua seção de trabalho depende. da potência na carga. Para uma escolha simplificada, você pode usar as recomendações, consulte a tabela. 4.5.

Tabela 4.5. Potência máxima permitida para circuitos magnéticos de anel de ferrite da marca M2000NM1

Na fabricação do transformador T1, os enrolamentos 1 e 2 são enrolados ao mesmo tempo, mas o faseamento de sua conexão deve corresponder ao mostrado no diagrama. Para a seção do circuito magnético anular de tamanho K32x20x6, os enrolamentos 1 e 2 contêm cada um 8 voltas (fio PEL com diâmetro de 1,2 ... 0,81 mm); 3 e 4, 2 voltas cada (0,23 mm); 5 - o número de voltas do enrolamento secundário depende da tensão necessária (0,1 ... 0,23 mm).

Usando este circuito, você pode obter tensões de até 30 kV se usar um circuito magnético de transformadores usados ​​​​em TVs modernas.

Um circuito oscilador semelhante, feito em transistores de efeito de campo, é mostrado na fig. 4.16b. Permite a utilização de um transformador mais simples que não requer enrolamentos de realimentação. Os diodos Zener VD1, VD2 evitam que tensões perigosas apareçam nas portas dos transistores.

A frequência de operação de tais circuitos é definida pelos parâmetros do circuito magnético do transformador e pela indutância dos enrolamentos, pois disso depende o atraso do sinal de feedback (é melhor que a frequência esteja na faixa de 20 ... 50 kHz).

Como desvantagem desses circuitos, pode-se notar uma baixa eficiência, o que dificulta sua utilização em altas potências, bem como uma tensão de saída não estabilizada, que pode variar muito em função da variação da tensão de alimentação. Um circuito conversor push-pull mais bem-sucedido, feito com um microcircuito especializado (Fig. 4.17), é altamente eficiente e pode manter uma tensão estável na carga.

Arroz. 4.17. Esquema de um conversor de pulso push-pull (clique para ampliar)

O conversor é feito no amplamente utilizado chip controlador T114EU4 PWM (um análogo importado completo do TL494), o que torna o circuito bastante simples. No estado normal (com tensão de porta zero), os transistores VT1, VT2 são fechados e abertos com pulsos das saídas correspondentes do microcircuito. Os resistores R7-R9 e R8-R10 limitam a corrente de saída do microcircuito, bem como a tensão no portão das chaves. Uma cadeia de elementos C1-R2 fornece uma saída suave para o modo de operação quando a energia é ligada (um aumento gradual na largura dos pulsos nas saídas do microcircuito). O diodo VD1 evita danos aos elementos do circuito quando a polaridade da alimentação é conectada por engano.

Os diagramas de tensão explicando a operação são mostrados na fig. 4.18. Como pode ser visto na figura (a), a borda de fuga do pulso tem uma duração maior do que a borda de avanço. Isso se deve à presença da capacitância de porta do transistor de efeito de campo, cuja carga é absorvida pelo resistor R9 (R10) no momento em que o transistor de saída do microcircuito é fechado. Isso aumenta o tempo de fechamento da chave. Como no estado aberto a queda de tensão no transistor de efeito de campo não é superior a 0,1 V, as perdas de energia na forma de um leve aquecimento de VT1 e VT2 ocorrem principalmente devido ao fechamento lento dos transistores (é isso que limita o potência de carga máxima permitida).

Arroz. 4.18. Diagramas de tensão

Os parâmetros deste circuito ao trabalhar em uma lâmpada com potência de 100 W são dados na Tabela. 4.6. Em modo inativo, o consumo de corrente é de 0,11 A (9 V) e 0,07 A (15 V). A frequência de operação do conversor é de cerca de 20 kHz.

Tabela 4.6. Parâmetros principais do circuito

O transformador T1 é feito em dois núcleos de anel dobrados juntos, feitos de ferrite M2000NM1 grau K32x20x6. Os parâmetros do enrolamento são indicados na Tabela. 4.7.

Tabela 4.7. Parâmetros dos enrolamentos do transformador T1

Antes de enrolar, as bordas afiadas do núcleo devem ser arredondadas com uma lima ou lixa grossa. Na fabricação de um transformador, o enrolamento secundário é enrolado primeiro. O enrolamento é feito volta a volta, em uma camada, seguido de isolamento com pano envernizado ou fita fluoroplástica. Os enrolamentos primários 1 e 2 são enrolados com dois fios ao mesmo tempo, conforme mostrado na fig. 4.19 (distribuindo uniformemente as voltas no circuito magnético). Esse enrolamento permite reduzir significativamente os surtos de tensão nas frentes ao fechar as chaves de campo. Os transistores são instalados em um dissipador de calor, que é usado como um perfil de duralumínio (Fig. 4.20).

Arroz. 4.19 Vista de projeto do transformador de pulso

Arroz. 4.20. Projeto do radiador

Os radiadores são fixados nas bordas da placa de circuito impresso. Uma placa de circuito impresso de face única feita de fibra de vidro com espessura de 1,5 ... 2 mm tem dimensões de 110x90 mm (ver Fig. 4.21 e 4.22).

Arroz. 4.21. Topologia PCB

Arroz. 4.22. Disposição dos elementos

Este esquema pode ser usado para alimentar uma carga que consome constantemente energia de até 100 watts. Para obter mais potência, é necessário reduzir o tempo de comutação das chaves de campo. Isso pode ser feito por microcircuitos especialmente projetados que possuem um estágio de saída complementar projetado para controlar poderosos transistores de efeito de campo, por exemplo, K1156EU2, UC3825.

Como interruptores de alimentação para potência de até 60 W no circuito acima, você também pode usar transistores do tipo N com indução estática KP958A (BCIT- Bipolar Static Induction Transistor). Eles são projetados especificamente para operação em fontes de alimentação de alta frequência. A física de operação de tal transistor é próxima à de um bipolar convencional, mas devido às suas características de design, possui várias vantagens:

1) fonte-dreno de baixa queda de tensão no estado aberto;
2) aumento do ganho;
3) alta velocidade de comutação;
4) maior resistência à ruptura térmica.

Nesse caso, é melhor selecionar transistores com os mesmos parâmetros e reduzir os resistores R9 e R10 para 100 ... 150 Ohms.

Autor: Shelestov I.P.

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