Conversor de tensão estabilizado por pulso, 3,5 watts. Esquema, descrição

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Conversor de tensão estabilizado por pulso, 3,5 watts. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Ao desenvolver o dispositivo descrito abaixo, a tarefa era criar uma fonte de alimentação de rede de pequeno porte e alta eficiência, capaz de fornecer uma potência de 1...3,5 W a uma carga galvanicamente não conectada à rede. Esses requisitos são totalmente atendidos por um conversor de tensão estabilizada por pulso de ciclo único que transfere energia para o circuito secundário em pausas entre os pulsos de corrente no enrolamento primário do transformador de isolamento.

As principais características técnicas do estabilizador:

Tensão de saída, V ....... 12; 16; 20
Potência de saída total, W......3,5
Frequência de conversão, kHz.......20
Limites para mudanças na tensão da rede, nos quais a tensão de saída muda em não mais que 1%, V......160...250
Tensão de ondulação, V, frequência, Hz: 20......000
50......0,2

(clique para ampliar)

O diagrama esquemático do conversor de tensão de pulso proposto é mostrado na Fig. O dispositivo inclui um retificador de tensão de rede (VD1) com filtro de suavização (R1C4C3), um oscilador mestre (DD4-DD1.1) com circuito de disparo (R1.3C17), um modelador de pulso retangular (DD7-DD1.4 , VT1.6, VT2), chave eletrônica (VT4), transformador de pulso (T3), fonte de corrente ajustável (VT1), dispositivo de proteção contra curto-circuito de carga (R5, VT10), três retificadores (VD1-VD2) e o mesmo número de capacitores de filtro (C4-C9) . Os capacitores C11, C1 evitam que interferências da frequência de conversão entrem na rede.

Quando o dispositivo está conectado à rede, os capacitores C3, C4 e C7 começam a carregar. Após a tensão no último deles atingir aproximadamente 3 V, o oscilador mestre (DD1.1-DD1.3) é autoexcitado. A taxa de repetição de seus pulsos (dependendo da constante de tempo do circuito R7C5) é de cerca de 20 kHz, o formato lembra um dente de serra. O modelador (DD1.4-DD1.6, VT2, VT4) os converte em ondas quadradas. Como as sequências de pulsos nas bases dos transistores VT2 e VT4 são antifásicas, elas abrem alternadamente, o que garante tempo mínimo de abertura e fechamento do transistor VT3.

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Quando este transistor está aberto, uma corrente linearmente crescente flui pelo enrolamento I e o transformador T1 acumula energia, e quando está fechado (não há corrente no enrolamento primário), a energia acumulada pelo transformador é convertida na corrente do secundário enrolamentos III-V. Após vários ciclos de operação do gerador, uma tensão de 7...8 V é estabelecida no capacitor C10.

A tensão de saída do conversor é estabilizada por uma fonte de corrente ajustável feita nos transistores do conjunto VT5 (VT5.2 é usado como diodo zener). Quando a tensão flutua na rede ou na carga, a tensão no enrolamento II muda e a fonte de corrente ajustável, atuando no driver (alterando a corrente de entrada do inversor DD1.4), altera o ciclo de trabalho dos pulsos retangulares com base em transistor VT3.

Quando a corrente de pulso através do resistor R10 aumenta acima de um determinado valor limite, o transistor VT1 abre e descarrega o capacitor C6 (que serve para evitar a operação falsa do dispositivo de proteção de curtos surtos de corrente que ocorrem quando o conversor é ligado, bem como como durante a comutação do transistor VT3). Como resultado, os pulsos do oscilador mestre param de chegar à base do transistor VT3 e o conversor para de funcionar. Quando a sobrecarga é eliminada, o dispositivo inicia novamente em 0,8 ... 2 s após os capacitores C6 e C7 serem carregados.

Os enrolamentos do transformador de pulso T1 são enrolados em uma estrutura de poliestireno com fio PEV-2 0,12 e colocados em um núcleo magnético blindado B30 feito de ferrite 2000NM. Os enrolamentos I.1 e I.2 contêm 220 voltas cada, os enrolamentos II, III, IV e V - 19, 18, 9 e 33 voltas, respectivamente. Primeiro é enrolado o enrolamento I.2, depois os enrolamentos II, IV, III, V e finalmente o enrolamento I.1. Entre os enrolamentos II e IV, V e I.1, são colocadas telas eletrostáticas em forma de uma camada (aproximadamente 65 voltas) de fio PEV-2 0,12. Na montagem do transformador, uma junta de tecido envernizado com 0,1 mm de espessura é inserida entre as extremidades da parte central dos copos de ferrite.

O transformador também pode ser feito com base em núcleo magnético blindado de ferrite (da mesma marca) B22. Neste caso, é utilizado o fio PEV-2 0,09, e o número de voltas dos enrolamentos I.1 e I.2 é aumentado para 230. O transistor KT859A pode ser substituído por KT826A, KT838A, KT846A.

Configurar o dispositivo é fácil. Ao colocar o controle deslizante do resistor de corte R15 na posição superior (de acordo com o diagrama), ligue o conversor à rede e defina os valores de tensão de saída necessários com este resistor.

Para reduzir interferências em circuitos secundários com frequência de conversão (20 kHz), é necessário selecionar experimentalmente o ponto de conexão das telas eletrostáticas com um dos fios do circuito primário, bem como o ponto de conexão do capacitor C8. Para isso, basta conectar um dos terminais de qualquer enrolamento secundário através de um miliamperímetro de corrente alternada ao circuito primário e determinar os pontos nomeados com base nas leituras mínimas do dispositivo.

Ressalta-se que o capacitor C8 reduz o nível de interferência na frequência de conversão apenas em circuitos alimentados pelo enrolamento V. Para atingir o mesmo objetivo em circuitos conectados aos enrolamentos III e IV, pode-se conectar o pino “Comum”. com o terminal negativo de um retificador com tensão de saída de 20 V, ou (se o primeiro for inaceitável) conectar outro capacitor entre o terminal “Comum”. e o ponto de conexão do terminal inferior (conforme diagrama) do capacitor C8.

Um conversor montado conforme o circuito descrito foi testado para alimentar uma carga consumindo 10 W de potência. Nesta versão, o número de voltas dos enrolamentos I.1 e I.2 foi reduzido para 120 (com núcleo magnético B30), os capacitores C3, C4 foram substituídos por uma capacitância de óxido de 10 μF (tensão nominal 450 V), a resistência do resistor R10 foi reduzido para 2,7 Ohms e do resistor R18 - até 330 Ohms.

Caso seja necessário ter tensões de saída diferentes das indicadas nas especificações técnicas, o número de voltas dos enrolamentos III-V deve ser alterado de acordo, capacitores de filtro com tensões nominais adequadas e diodos retificadores com tensão reversa de pulso permitida de pelo menos 3,5 vezes a tensão deve ser usada na carga.

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