Fonte de alimentação de comutação poderosa, 220/2x50 volts 800 watts. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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As fontes de alimentação chaveadas são amplamente utilizadas em equipamentos eletrônicos modernos. A atenção dos leitores é convidada para uma fonte chaveada com potência de 800 watts. Difere dos descritos anteriormente pelo uso de transistores de efeito de campo e um transformador com enrolamento primário com terminal intermediário no conversor. O primeiro proporciona maior eficiência e um nível reduzido de interferência de alta frequência, e o segundo fornece metade da corrente através dos transistores principais e elimina a necessidade de um transformador de isolamento em seus circuitos de porta.

A desvantagem de tal solução de circuito é a alta tensão nas metades do enrolamento primário, o que requer o uso de transistores com a tensão permitida apropriada. É verdade que, ao contrário de um conversor de ponte, neste caso bastam dois transistores em vez de quatro, o que simplifica um pouco o projeto e aumenta a eficiência do dispositivo. No UPS proposto, é utilizado um conversor push-pull com transformador, cujo enrolamento primário possui saída média. Possui alta eficiência, baixa ondulação e irradia fracamente interferência no espaço circundante. O autor o usa para alimentar uma versão alimentada por dois canais do UMZCH.

A tensão de entrada do UPS é 180...240 V, a tensão nominal de saída (com entrada 220 V) é 2x50 V, a potência máxima de carga é 800 W, a frequência operacional do conversor é 90 kHz. O diagrama esquemático do UPS é mostrado na fig. 4.47. Como você pode ver, este é um conversor com excitação externa sem estabilização da tensão de saída. Um filtro de alta frequência C1, L1, C2 é ligado na entrada do dispositivo, evitando a entrada de interferências na rede. Depois de passar, a tensão da rede é retificada pela ponte de diodos VD1...VD4, as ondulações são suavizadas pelo capacitor C3. Tensão CC retificada (cerca de 310 V) é usada para alimentar o conversor de alta frequência.

(clique para ampliar)

O dispositivo de controle do conversor é feito em microcircuitos DD1...DD3. É alimentado por uma fonte estabilizada separada, composta por um transformador abaixador T1, um retificador VD5 e um estabilizador de tensão nos transistores VT1, VT2 e um diodo zener VD6. Um oscilador mestre é montado nos elementos DD1.1, DD1.2, produzindo pulsos com frequência de repetição de cerca de 360 ​​​​kHz. Isto é seguido por um divisor de frequência por 4, feito nos gatilhos do chip DD2. Com a ajuda dos elementos DD3.1, DD3.2, pausas adicionais são criadas entre os pulsos. Uma pausa nada mais é do que um nível lógico 0 nas saídas desses elementos, que aparece na presença de um nível lógico 1 nas saídas do elemento DD1.2 e dos flip-flops DD2.1 e DD2.2. Uma tensão de baixo nível na saída de DD3.1 (DD3.2) bloqueia DD1.3 (DD1.4) no estado “fechado” (na saída - nível lógico 1). A duração da pausa é 1/3 da duração do pulso de tensão nos pinos 1 do DD3.1 e 13 do DD3.2, o que é suficiente para fechar o transistor chave. Das saídas dos elementos DD1.3 e DD1.4, os pulsos finalmente formados são fornecidos às chaves de transistor (VT5, VT6), que, através dos resistores R10, R11, controlam as portas dos poderosos transistores de efeito de campo VT9, VT10 (ver Figura 4.48).

Os pulsos das saídas direta e inversa do gatilho DD2.2 são fornecidos às entradas de um dispositivo feito nos transistores VT3, VT4, VT7, VT8. Abrindo alternadamente, VT3 e VT7, VT4 e VT8 criam condições para descarga rápida das capacitâncias de entrada dos transistores principais VT9, VT10, ou seja, seu fechamento rápido. Os circuitos de porta dos transistores VT9 e VT10 incluem resistores de resistência relativamente alta R10 e R11. Juntamente com a capacitância da porta, eles formam filtros passa-baixa que reduzem o nível de harmônicos quando as chaves são abertas.

Para o mesmo fim, foram introduzidos os elementos VD9...VD12, R16, R17, C12, C13. O enrolamento primário do transformador T9 está incluído nos circuitos de drenagem dos transistores VT10, VT2. Os retificadores de tensão de saída são feitos usando um circuito de ponte usando diodos VD13...VD20, o que reduz um pouco a eficiência do dispositivo, mas reduz significativamente (mais de cinco vezes) o nível de ondulação na saída do UPS. É importante notar que a forma de oscilação, quase retangular na carga máxima, transforma-se suavemente em uma forma quase senoidal quando a potência é reduzida para 10...20 W, o que tem um efeito positivo no nível de ruído do UMZCH alimentado por esta unidade em volume baixo. A tensão retificada do enrolamento IV do transformador T2 é utilizada para alimentar os ventiladores.

O dispositivo usa capacitores K73-17 (C1, C2, C4), K50-17 (C3), MBM (C12, C13), K73-16 (C14...C21, C24, C25), K50-35 (C5. ..C7), KM (descanso). Em vez dos indicados no diagrama, é permitida a utilização de microcircuitos das séries K176, K564. Os diodos D246 (VD1...VD4) são substituíveis por quaisquer outros projetados para uma corrente direta de pelo menos 5 A e uma tensão reversa de pelo menos 350 V (KD202K, KD202M, KD202R, KD206B, D247B) ou uma ponte retificadora de diodo com os mesmos parâmetros, diodos KD2997A (VD13...VD20) - em KD2997B, KD2999B, diodo zener D8Yu (VD6) - em D814V. Como VT1, você pode usar qualquer transistor das séries KT817, KT819, como VT2 ... VT4 e VT5, VT6 - respectivamente, qualquer uma das séries KT315, KT503, KT3102 e KT361, KT502, KT3107, no lugar de VT9, VT10 -KP707V1, KP707E1. Os transistores KT3102ZH (VT7, VT8) não são recomendados para substituição.

Transformador T1 - TS-10-1 ou qualquer outro com tensão de enrolamento secundário de 11...13 V com corrente de carga de pelo menos 150 mA. A bobina do filtro de linha L1 é enrolada em um anel de ferrite (M2000NM1) de tamanho padrão K31x18,5x7 com fio PEV-1-1.0 (2x25 voltas), o transformador T2 é enrolado em três anéis de ferrite da mesma marca, mas de tamanho padrão K45x28x12 , colados. O enrolamento I contém 2x42 voltas de fio PEV-2-1,0 (enrolado em dois fios), enrolamentos II e III - 7 voltas cada (em cinco fios PEV-2-0,8), enrolamento IV - 2 voltas PEV-2-0,8. Três camadas de isolamento feitas de fita PTFE são colocadas entre os enrolamentos.

Os núcleos magnéticos das bobinas L2, L3 são hastes de ferrite (1500NMZ) com diâmetro de 6 e comprimento de 25 mm (aparadores de núcleos blindados B48). Os enrolamentos contêm 12 voltas de fio PEV-1-1,5. Os transistores VT9, VT10 são instalados em dissipadores de calor com ventiladores usados ​​​​para resfriar microprocessadores Pentium (unidades semelhantes de processadores 486 também são adequadas). Os diodos VD13...VD20 são montados em dissipadores de calor com área superficial de cerca de 200 cm2.

Ao instalar um UPS, você deve se esforçar para garantir que todas as conexões sejam tão curtas quanto possível e, na seção de alimentação, usar um fio com a maior seção transversal possível. É aconselhável encerrar o UPS numa blindagem metálica e ligá-lo ao pino 0 V da saída da fonte, conforme mostrado na Fig. 4.49.

O fio comum da unidade de potência não deve ser conectado à blindagem. Como o UPS não está equipado com dispositivo de proteção contra curto-circuito e sobrecarga, devem ser incluídos fusíveis de 10 A. O UPS descrito praticamente não precisa ser ajustado. Só é importante fasear corretamente as metades do enrolamento primário do transformador T2. Se as peças estiverem em bom estado e não houver erros na instalação, a unidade começa a funcionar imediatamente após ser conectada à rede. Se necessário, a frequência do conversor é ajustada selecionando o resistor R3. Para aumentar a confiabilidade do UPS, é desejável operá-lo com um UMZCH, que fornece sopro por ventilador.

Autor: Semyan A.P.

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