Anahtarlamalı güç kaynağı nedir ve geleneksel analog güç kaynağından farkı nedir? Darbe güç bloğu

ÇIKIŞ GERİLİMLERİNİN STABİLİZASYONU
DARBE GÜÇ KAYNAĞI

MAKALE A. V. GOLOVKOV ve V. B LYUBITSKY'NİN "IBM PC-XT/AT TİPİNDEKİ SİSTEM MODÜLLERİ İÇİN GÜÇ KAYNAKLARI" YAYIN EVİ "LAD i N" YAYINCI KİTABINA ESAS OLARAK HAZIRLANMIŞTIR.

Söz konusu UPS sınıfındaki çıkış voltajı stabilizasyon devresi, kapalı bir otomatik kontrol döngüsüdür (Şekil 31). Bu döngü şunları içerir:
kontrol şeması 8;
eşleşen preamp aşaması 9;
kontrol trafosu DT;
güç aşaması 2;
güç darbesi trafosu RT;
doğrultucu bloğu 3;
kanallar arası iletişimi kes 4;
filtre ünitesi 5;
geri besleme voltajı bölücü 6;
referans gerilim bölücü 7.
Kontrol devresi 8 aşağıdaki işlevsel birimleri içerir:
düzeltme devresi Zk ile hata sinyali amplifikatörü 8.1;
PWM karşılaştırıcısı (modülatör) 8.2;
testere dişli gerilim üreteci (osilatör) 8.3;
referans stabilize gerilim kaynağı Uref 8.4.
Çalışma sırasında, hata sinyali yükselticisi 8.1, gerilim bölücünün b çıkış sinyalini bölücünün 7 referans voltajıyla karşılaştırır. Yükseltilmiş hata sinyali, gücün terminal öncesi aşamasını kontrol eden darbe genişliği modülatörüne 8.2 beslenir. amplifikatör 9, sırasıyla, kontrol transformatörü DT aracılığıyla güç aşaması dönüştürücüsüne 2 modüle edilmiş bir kontrol sinyali sağlar. Güç aşaması, trafosuz bir devre tarafından desteklenmektedir. Besleme şebekesinin alternatif voltajı, ana doğrultucu 1 tarafından doğrultulur ve kapasitif rafın kapasitörleri tarafından düzleştirildiği güç aşamasına beslenir. Stabilizatörün çıkış voltajının bir kısmı, sabit bir referans voltajı ile karşılaştırılır ve daha sonra ortaya çıkan fark (uyumsuzluk sinyali), uygun kompanzasyonun getirilmesiyle yükseltilir. Darbe genişliği modülatörü 8.2, analog kontrol sinyalini değişken darbe görev döngüsüyle darbe genişliği modülasyonlu bir sinyale dönüştürür. Ele alınan UPS sınıfında, modülatör devresi, hata sinyali yükselticisinin çıkışından gelen sinyali, özel bir jeneratörden 8.3 elde edilen testere dişi voltajıyla karşılaştırır.

Şekil 31. TL494 kontrol çipine dayalı tipik bir anahtarlamalı güç kaynağının kontrol devresi.

Şekil 32. UPS PS-200B'nin çıkış voltajlarının seviyesinin ayarlanması.

Şekil 33. UPS LPS-02-150XT'nin çıkış voltajlarının seviyesinin ayarlanması.

Şekil 34. KGK çıkış voltaj seviyesi ayarı.

Şekil 35. GT-200W UPS çıkış voltaj seviyesi ayarı.

Bununla birlikte, en yaygın durum, ünitenin çıkış voltajlarını etkilemenize izin veren herhangi bir ayarın olmadığı durumdur. Bu durumda, 1 veya 2 girişlerinden herhangi birindeki voltaj, +2,5 ila +5 V aralığında keyfi olarak seçilir ve kalan girişteki voltaj, ünitenin üretmesi için yüksek ohm'luk bir şönt direnç kullanılarak seçilir. nominal yük modunda pasaportta belirtilen çıkış voltajları. Pirinç. Şekil 35, referans voltaj seviyesinin seçilme durumunu göstermektedir, şekil. 34 - geri besleme sinyalinin seviyesini seçme durumunu gösterir. Herhangi bir dengesizleştirici faktörün (yük akımındaki, besleme voltajındaki ve ortam sıcaklığındaki değişiklikler) etkisi altındaki çıkış voltajının kararsızlığının değerinin, geri besleme devresinin kazancını (DA3 amplifikatörünün kazancı) artırarak azaltılabileceği daha önce belirtilmişti. ).
Ancak DA3 kazancının maksimum değeri kararlılık koşuluyla sınırlıdır. Hem UPS hem de yük enerji biriktiren reaktif elemanlar (endüktans veya kapasitans) içerdiğinden, geçici koşullarda enerji bu elemanlar arasında yeniden dağıtılır. Bu durum, elemanların belirli parametreleriyle, UPS'in çıkış voltajlarını belirleme geçici sürecinin sönümsüz salınım karakterini almasına veya geçici modda aşma miktarının kabul edilemez değerlere ulaşmasına yol açabilir.

Şekil 36. Yük akımında (a) ve giriş voltajında ​​(b) ani bir değişiklik sırasında UPS çıkış voltajının geçici durumları (salınımlı ve periyodik olmayan).

Şek. Şekil 36, yük akımı ve giriş voltajındaki ani bir değişiklik sırasında çıkış voltajının geçişlerini gösterir. KGK, orijinal durumundan çıkmasına neden olan arızanın kesilmesinden sonra çıkış voltajı tekrar sabit bir değer alırsa kararlı çalışır (Şekil 37, a).

Şekil 37. Kararlı (a) ve kararsız (b) sistemlerde UPS çıkış voltajı geçişleri.

Bu koşul karşılanmazsa, sistem kararsızdır (Şekil 37.6). Anahtarlama güç kaynağının kararlılığının sağlanması, normal çalışması için gerekli bir koşuldur. Geçici süreç, KGK'nın parametrelerine bağlı olarak salınımlı veya periyodik olmayan bir yapıya sahipken, KGK'nın çıkış voltajının belirli bir aşım değeri ve geçiş süresi vardır. Çıkış voltajının nominal değerden sapması, geri besleme devresinin ölçüm elemanında tespit edilir (incelenen UPS'te, ölçüm elemanı olarak +5V çıkış voltajı barasına bağlı dirençli bir bölücü kullanılır). Kontrol döngüsünün ataleti nedeniyle, çıkış voltajının nominal değeri belirli bir gecikme ile ayarlanır. Bu durumda atalet kontrol şeması bir süre daha aynı yönde etkisini sürdürecektir. Sonuç olarak, aşma meydana gelir, yani. çıkış voltajının nominal değerinden orijinal sapmanın tersi yönde sapması. Kontrol devresi çıkış voltajını tekrar tersine çevirir ve bu böyle devam eder. Minimum geçici süreç süresi ile UPS çıkış voltajı kontrol döngüsünün kararlılığını sağlamak için DA3 hata yükselticisinin genlik-frekans karakteristiği düzeltilir. Bu, DA3 amplifikatörünü kapsayan, negatif geri besleme devresi olarak dahil edilen RC devreleri kullanılarak yapılır. Bu tür düzeltici zincirlerin örnekleri, Şek. 38.

Şekil 38. DA3 gerilim hatası yükselticisi için düzeltici RC devrelerinin yapılandırma örnekleri.

Girişim seviyesini azaltmak için, anahtarlama güç kaynağının ikincil tarafına periyodik olmayan RC devreleri kurulur. Eylemlerinin ilkesi üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım.
Anahtarlama anlarında doğrultucu diyotlardan geçen akımın geçici süreci, şok uyarımı şeklinde gerçekleşir (Şekil 39, a).

Şekil 39. Ters kurtarma diyot voltajı zamanlama diyagramları:
a) - RC zinciri olmadan; b) - bir RC zincirinin varlığında.

Aşırı dengesiz voltajın bir doğrusal eleman üzerinde sönümlenmesini varsayan geleneksel doğrusal güç kaynaklarının aksine, darbeli güç kaynakları stabilize bir voltaj oluşturmak için diğer yöntemleri ve fiziksel olayları kullanır, yani: indüktörlerde enerji birikiminin etkisi ve ayrıca olasılık yüksek frekans dönüşümü ve depolanan enerjinin sabit basınca dönüştürülmesi. Darbeli IP oluşturmak için üç tipik şema vardır: yükseltme (çıkış voltajı girişten daha yüksek) şek. 1,

Pirinç. 1. Yükseltme anahtarlamalı güç kaynağı (Uout>Uin).

düşürme (çıkış voltajı girişten daha düşük)

Pirinç. 2. Düşürücü anahtarlamalı güç kaynağı (Uout

Düşürücü anahtarlamalı güç kaynağı (Uout

Pirinç. 3. Ters anahtarlama güç kaynağı (Uout

Şekilden görülebileceği gibi, sadece endüktansı bağlama biçiminde farklılık gösterirler, aksi takdirde çalışma prensibi değişmeden kalır, yani.

Yaklaşık 20-100 kHz'lik bir frekansta, periyodik olarak kısa bir süre için (sürenin %50'sinden fazla olmamak üzere) çalışan bir anahtar eleman (genellikle iki kutuplu veya MIS transistörler kullanılır), indüktöre tam giriş dengesiz voltajı uygular. dürtü akımı. bobin içinden akan, her darbede 1/2LI^2 manyetik alanında enerji birikmesini sağlar. - bobinden bu şekilde depolanan enerji yüke aktarılacaktır (doğrudan, bir doğrultucu diyot kullanılarak veya ikincil sargı yoluyla müteakip düzeltme ile), çıkış düzeltme filtresi kondansatörü, çıkış voltajının ve akımının sabit olmasını sağlar. Çıkış voltajının stabilizasyonu, anahtar eleman üzerindeki darbelerin genişliğinin veya frekansının otomatik olarak ayarlanmasıyla sağlanır (geri besleme devresi, çıkış voltajını izlemek için tasarlanmıştır).

Bu, oldukça karmaşık olmasına rağmen, şema tüm cihazın verimliliğini önemli ölçüde artırabilir. Gerçek şu ki, bu durumda, yükün kendisine ek olarak, devrede önemli miktarda güç tüketen hiçbir güç elemanı yoktur. Anahtar transistörler, doymuş bir anahtar modunda çalışır (yani, aralarındaki voltaj düşüşü küçüktür) ve gücü yalnızca oldukça kısa zaman aralıklarında (darbe süresi) dağıtır. Ek olarak, dönüşüm sıklığını artırarak gücü önemli ölçüde artırmak ve ağırlık ve boyut özelliklerini iyileştirmek mümkündür.

Darbeli IP'nin önemli bir teknolojik avantajı, çok çeşitli ekipmana güç sağlamak için ağdan galvanik yalıtımlı küçük boyutlu ağ IP'si temelinde inşa etme olasılığıdır. Bu tür IP'ler, yüksek frekans dönüştürücü devresine göre hacimli bir düşük frekanslı güç trafosu kullanılmadan oluşturulur. Bu, aslında, giriş voltajı olarak doğrultulmuş bir şebeke voltajının ve yüksek frekanslı bir transformatörün (küçük boyutlu ve yüksek verimliliğe sahip) kullanıldığı, voltaj düşürmeli tipik bir darbeli güç kaynağı devresidir. çıkış stabilize voltajının çıkarıldığı ikincil sargıdan depolama elemanı (bu transformatör ayrıca ağdan galvanik izolasyon sağlar).

Darbeli güç kaynaklarının dezavantajları şunları içerir: çıkışta yüksek düzeyde darbe gürültüsünün varlığı, yüksek karmaşıklık ve düşük güvenilirlik (özellikle el yapımı üretimde), pahalı yüksek voltajlı yüksek frekanslı bileşenlerin kullanılması ihtiyacı. en ufak bir arıza durumunda, "toplu halde" kolayca başarısız olur (bununla, kural olarak, etkileyici piroteknik etkiler gözlemlenebilir). Bir tornavida ve bir havya ile cihazların içini araştırmayı sevenler, bu tür devrelerin birçok elemanı yüksek voltaj altında olduğundan, darbeli bir IP ağı tasarlarken son derece dikkatli olmak zorunda kalacaklar.

Aşırı dengesiz voltajın bir doğrusal eleman üzerinde sönümlenmesini varsayan geleneksel doğrusal güç kaynaklarının aksine, darbeli güç kaynakları stabilize bir voltaj oluşturmak için diğer yöntemleri ve fiziksel olayları kullanır, yani: indüktörlerde enerji birikiminin etkisi ve ayrıca olasılık yüksek frekans dönüşümü ve depolanan enerjinin sabit basınca dönüştürülmesi. Darbeli güç kaynakları oluşturmak için üç tipik şema vardır (bkz. Şekil 3.4-1): yükseltme (çıkış voltajı giriş voltajından yüksektir), düşürme (çıkış voltajı giriş voltajından düşüktür) ve ters çevirme (çıkış voltajının tersi vardır) girişe göre polarite). Şekilden görülebileceği gibi, sadece endüktansı bağlama biçiminde farklılık gösterirler, aksi takdirde çalışma prensibi değişmeden kalır, yani.

Periyodik olarak kısa bir süre için (sürenin %50'sinden fazla olmamak kaydıyla) 20-100 kHz mertebesinde bir frekansta çalışan bir anahtar eleman (genellikle iki kutuplu veya MOS transistörler kullanılır) uygulanır.

indüktöre tam giriş düzensiz voltajını verir. dürtü akımı. bobin içinden akan, her darbede 1/2LI^2 manyetik alanında enerji birikmesini sağlar. Bobinden bu şekilde depolanan enerji yüke aktarılır (bir doğrultucu diyot kullanılarak doğrudan veya ikincil sargı aracılığıyla doğrultulur), çıkış yumuşatma filtresi kondansatörü, çıkış voltajının ve akımının sabit olmasını sağlar. Çıkış voltajının stabilizasyonu, anahtar eleman üzerindeki darbelerin genişliğinin veya frekansının otomatik olarak ayarlanmasıyla sağlanır (geri besleme devresi, çıkış voltajını izlemek için tasarlanmıştır).

Bu, oldukça karmaşık olmasına rağmen, şema tüm cihazın verimliliğini önemli ölçüde artırabilir. Gerçek şu ki, bu durumda, yükün kendisine ek olarak, devrede önemli miktarda güç tüketen hiçbir güç elemanı yoktur. Anahtar transistörler, doymuş bir anahtar modunda çalışır (yani, aralarındaki voltaj düşüşü küçüktür) ve gücü yalnızca oldukça kısa zaman aralıklarında (darbe süresi) dağıtır. Ek olarak, dönüşüm sıklığını artırarak gücü önemli ölçüde artırmak ve ağırlık ve boyut özelliklerini iyileştirmek mümkündür.

Darbeli IP'nin önemli bir teknolojik avantajı, çok çeşitli ekipmana güç sağlamak için ağdan galvanik yalıtımlı küçük boyutlu ağ IP'si temelinde inşa etme olasılığıdır. Bu tür IP'ler, yüksek frekans dönüştürücü devresine göre hacimli bir düşük frekanslı güç trafosu kullanılmadan oluşturulur. Bu, aslında, giriş voltajı olarak doğrultulmuş bir şebeke voltajının ve yüksek frekanslı bir transformatörün (küçük boyutlu ve yüksek verimliliğe sahip) kullanıldığı, voltaj düşürmeli tipik bir darbeli güç kaynağı devresidir. çıkış stabilize voltajının çıkarıldığı ikincil sargıdan depolama elemanı (bu transformatör ayrıca ağdan galvanik izolasyon sağlar).

Darbeli güç kaynaklarının dezavantajları şunları içerir: çıkışta yüksek düzeyde darbe gürültüsünün varlığı, yüksek karmaşıklık ve düşük güvenilirlik (özellikle el yapımı üretimde), pahalı yüksek voltajlı yüksek frekanslı bileşenlerin kullanılması ihtiyacı. en ufak bir arıza durumunda, "toplu halde" kolayca başarısız olur (bununla, kural olarak, etkileyici piroteknik etkiler gözlemlenebilir). Bir tornavida ve bir havya ile cihazların içini araştırmayı sevenler, bu tür devrelerin birçok elemanı yüksek voltaj altında olduğundan, darbeli bir IP ağı tasarlarken son derece dikkatli olmak zorunda kalacaklar.

3.4.1 Verimli Düşük Gelişmiş Anahtarlama Regülatörü

Yukarıda açıklanan lineer stabilizatörde kullanılana benzer eleman tabanında (Şekil 3.3-3), bir anahtarlama voltajı regülatörü oluşturabilirsiniz. Aynı özelliklere sahip, önemli ölçüde daha küçük boyutlara ve daha iyi termal koşullara sahip olacaktır. Böyle bir stabilizatörün şematik bir diyagramı, Şek. 3.4-2. Stabilizatör, voltaj düşüşü olan tipik bir şemaya göre monte edilir (Şekil 3.4-1a).

İlk açıldığında, C4 kondansatörü boşaldığında ve çıkışa yeterince güçlü bir yük bağlandığında, akım IC DA1 doğrusal regülatöründen akar. Bu akımın neden olduğu R1 üzerindeki voltaj düşüşü, endüktif direnç L1 büyük olduğundan ve transistörden yeterince büyük bir akım aktığından, hemen doyma moduna giren anahtar transistör VT1'in kilidini açar. R5'teki voltaj düşüşü, ana anahtar elemanı - transistör VT2'yi açar. Akım. L1'de büyüyen, C4'ü şarj ederken, R8'deki geri bildirimi yazarken

dengeleyici ve anahtar transistörden önce. Bobinde depolanan enerji yüke güç sağlar. C4'teki voltaj, stabilizasyon voltajının altına düştüğünde, DA1 ve anahtar transistör açılır. Döngü 20-30 kHz frekansta tekrarlanır.

Zincir R3. R4, C2 çıkış voltajı seviyesini ayarlayacaktır. Uct DA1'den Uin'e kadar küçük bir aralıkta sorunsuz bir şekilde ayarlanabilir. Bununla birlikte, Vout, Vin'e yakın yükseltilirse, maksimum yükte bir miktar istikrarsızlık ve artan bir dalgalanma seviyesi vardır. Yüksek frekanslı dalgalanmaları bastırmak için, dengeleyicinin çıkışına bir L2, C5 filtresi dahil edilmiştir.

Şema oldukça basittir ve bu karmaşıklık düzeyi için en etkilidir. Tüm güç elemanları VT1, VT2, VD1, DA1, küçük radyatörlerle sağlanır. Giriş voltajı, KR142EN8 stabilizatörleri için maksimum olan 30 V'u geçmemelidir. Doğrultucu diyotlar en az 3 A akım için kullanılmalıdır.

3.4.2 Anahtarlama regülatörüne dayalı kesintisiz güç kaynağı cihazı

Şek. 3.4-3, bir şarj cihazıyla birleştirilmiş bir anahtarlama dengeleyiciye dayalı güvenlik ve video gözetim sistemlerinin kesintisiz güç kaynağı için bir cihaz önerilmiştir. Dengeleyici, aşırı yük, aşırı ısınma, çıkış dalgalanmaları, kısa devrelere karşı koruma sistemleri içerir.

Stabilizatör aşağıdaki parametrelere sahiptir:

Giriş voltajı, Vvx - 20-30 V:

Çıkış stabilize gerilimi, Uvyx-12V:

Nominal yük akımı, Iload derecesi -5A;

Aşırı yüke karşı koruma sisteminin çalışma akımı, Izasch - 7A;.

Aşırı gerilim koruma sisteminin çalışma gerilimi, Uout koruması - 13 V;

Maksimum pil şarj akımı, Izar pil maks - 0,7 A;

Dalgalanma seviyesi. Yukarı darbe - 100 mV

Aşırı ısınmaya karşı koruma sisteminin çalışma sıcaklığı, Тzasch - 120 İle;

Pil gücüne geçiş hızı, tswitch - 10ms (röle RES-b RFO.452.112).

Tarif edilen cihazda anahtarlama stabilizatörünün çalışma prensibi, yukarıda sunulan stabilizatörünki ile aynıdır.

Cihaz, DA2, R7, R8, R9, R10, VD2, C7 elemanları üzerinde yapılmış bir şarj cihazı ile desteklenir. R7'de akım bölücü ile voltaj regülatörü IC DA2. R8, maksimum ilk şarj akımını sınırlar, bölücü R9, R10, şarj çıkış voltajını ayarlar, VD2 diyotu, besleme voltajı olmadığında aküyü kendi kendine boşalmaya karşı korur.

Aşırı ısınma koruması, sıcaklık sensörü olarak termistör R16'yı kullanır. Koruma tetiklendiğinde, IC DD 1 üzerine monte edilmiş sesli sinyal cihazı açılır ve aynı zamanda yükün stabilizatörden bağlantısı kesilerek akü gücüne geçilir. Termistör, transistör VT1'in radyatörüne monte edilmiştir. Sıcaklık korumasının çalışma seviyesinin hassas ayarı, direnç R18 ile gerçekleştirilir.

Voltaj sensörü bir bölücü R13, R15 üzerine monte edilmiştir. direnç R15, aşırı gerilim korumasının (13 V) tam çalışma seviyesini ayarlar. Stabilizatörün çıkışındaki voltaj aşıldığında (sonuncusunun arızalanması durumunda), S1 rölesi yükü stabilizatörden ayırır ve aküye bağlar. Güç kesintisi durumunda, S1 rölesi "varsayılan" duruma geçer - örn. yükü aküye bağlar.

Burada gösterilen devre, pil için elektronik kısa devre korumasına sahip değildir. bu rol, maksimum akım tüketimi için tasarlanmış yük güç devresindeki bir sigorta tarafından gerçekleştirilir.

3.4.3 Yüksek frekanslı darbe dönüştürücüye dayalı güç kaynakları

Çoğu zaman, cihazları tasarlarken, güç kaynağının boyutu için katı gereksinimler vardır. Bu durumda, tek çıkış yolu, yüksek voltajlı yüksek frekanslı darbe dönüştürücülere dayalı bir güç kaynağı kullanmaktır. ~220 V şebekeye genel bir düşük frekans düşürücü trafo kullanılmadan bağlanan ve küçük boyutlar ve ısı dağılımı ile yüksek güç sağlayabilen.

Endüstriyel bir ağdan güç alan tipik bir puls dönüştürücünün blok diyagramı Şekil 34-4'te gösterilmektedir.

Giriş filtresi, dürtü gürültüsünün ağa girmesini önlemek için tasarlanmıştır. Güç anahtarları, yüksek frekanslı bir transformatörün (tek ve

çift ​​yönlü devreler). Darbelerin sıklığı ve süresi, kontrollü bir jeneratör tarafından ayarlanır (genellikle darbe genişliği kontrolü kullanılır, daha az sıklıkla - frekans). Darbeli güç kaynakları, düşük frekanslı sinüs dalgası transformatörlerinin aksine, hızlı kenarlı sinyaller üzerinde verimli güç aktarımı sağlamak için geniş bantlı cihazlar kullanır. Bu, kullanılan manyetik devre tipi ve transformatörün tasarımı üzerinde önemli gereksinimler getirir. Öte yandan, artan frekansla birlikte, transformatörün gerekli boyutları (iletim gücünü korurken) azalır (modern malzemeler, 100-400 kHz'e kadar frekanslarda kabul edilebilir verimlilikle güçlü transformatörler yapmayı mümkün kılar). Çıkış doğrultucunun bir özelliği, sıradan güç diyotlarının değil, doğrultulmuş voltajın yüksek frekansından kaynaklanan yüksek hızlı Schottky diyotlarının kullanılmasıdır. Çıkış filtresi, çıkış voltajı dalgalanmasını yumuşatır. Geri besleme voltajı, referans voltajı ile karşılaştırılır ve ardından jeneratörü kontrol eder. Şebekeden çıkış voltajının izolasyonunu sağlamak istiyorsak gerekli olan geri besleme devresinde galvanik izolasyonun varlığına dikkat edin.

Bu tür IP'lerin imalatında, kullanılan bileşenler için (geleneksel olanlara göre maliyetlerini artıran) ciddi gereksinimler vardır. İlk olarak, arızaları önlemek için doğrultucu diyotların, filtre kapasitörlerinin ve anahtar transistörlerin çalışma voltajı 350 V'tan az olmamalıdır. İkinci olarak, yüksek frekanslı anahtar transistörler (çalışma frekansı 20-100 kHz) ve özel seramik kapasitörler kullanılmalıdır (sıradan oksit elektrolitler, yüksek endüktansları nedeniyle yüksek frekanslarda aşırı ısınırlar).

aktivite). Üçüncüsü, kullanılan manyetik devre tipine göre belirlenen (kural olarak toroidal çekirdekler kullanılır) yüksek frekanslı bir transformatörün doyma frekansı, dönüştürücünün çalışma frekansından önemli ölçüde yüksek olmalıdır.

Şek. 3.4-5, yüksek frekans dönüştürücüye dayalı klasik bir IP'nin şematik bir diyagramını gösterir. C1, C2, C3 kapasitörlerinden ve L1, L2 bobinlerinden oluşan filtre, güç kaynağını dönüştürücüden gelen yüksek frekanslı parazitlerden korumaya yarar. Jeneratör, kendi kendine salınan bir devreye göre yapılmıştır ve bir ana aşama ile birleştirilmiştir. Anahtar transistörler VT1 ve VT2, sırayla açılıp kapanarak antifazda çalışır. Jeneratörün çalıştırılması ve güvenilir çalışma, çığ arıza modunda çalışan VT3 transistörü tarafından sağlanır. C6'daki voltaj R3'e yükseldiğinde, transistör açılır ve kapasitör, jeneratörü başlatarak VT2'nin tabanına boşaltılır. Geri besleme gerilimi, güç trafosu Tpl'nin ek (III) sargısından çıkarılır.

Transistörler VT1. VT2, en az 100 cm ^ 2'lik plaka radyatörlere monte edilir. Schottky bariyerli VD2-VD5 diyotları, 5 cm ^ 2'lik küçük bir radyatör üzerine yerleştirilir. Jikle ve trafo verileri: L1-1. L2, PELSHO 0,25 telli: 20 turlu iki telde ferrit 2000NM K12x8x3'ten yapılmış halkalara sarılır. TP1 - bir araya getirilen iki halkada, ferrit 2000NN KZ 1x18,5x7;

sargı 1 - 82 tur PEV-2 0.5 teliyle: sargı II - 25 + 25 tur PEV-2 1.0 teliyle: sargı III - 2 tur PEV-2 0.3 teliyle. TP2, bir ferrit halka 2000NN K10x6x5 üzerine sarılmıştır. tüm sargılar PEV-2 0,3 tel ile yapılmıştır: sargı 1 - 10 tur:

sargılar II ve III - 6 tur, her iki sargı (II ve III) birbirine dokunmadan veya üst üste binmeden halka üzerindeki alanın %50'sini kaplayacak şekilde sarılır, sargı I tüm halkanın etrafına eşit şekilde sarılır ve vernikli bir kumaş tabakası ile yalıtılmıştır. Doğrultucu filtre bobinleri L3, L4, PEV-2 1.0 telli ferrit 2000NM K 12x8x3 üzerine sarılır, dönüş sayısı 30'dur. KT809A, VT1, VT2 anahtar transistörleri olarak kullanılabilir. KT812, KT841.

Elemanların anma değerleri ve transformatörlerin sargı verileri 35 V çıkış gerilimi için verilmiştir. Diğer çalışma parametrelerinin gerekli olduğu durumlarda, sargı 2 Tr1'deki sarım sayısı buna göre değiştirilmelidir.

Açıklanan devre, kullanılan bileşen sayısını en aza indirme arzusu nedeniyle önemli dezavantajlara sahiptir. Bu, düşük bir "çıkış voltajı stabilizasyonu seviyesi ve kararsız, güvenilmez çalışma ve düşük çıkış akımıdır. Bununla birlikte, en basit yapılara güç sağlamak için oldukça uygundur. hesap makineleri, arayanlar, aydınlatma armatürleri vb. gibi farklı güçlerde (uygun bileşenler kullanıldığında)

Yüksek frekanslı bir darbe dönüştürücüye dayalı başka bir IP devresi, Şek. 3.4-6. Bu devre ile standart yapı arasındaki temel fark, Şekil l'de gösterilmiştir. 3.4-4, bir geri besleme döngüsünün olmamasıdır. Bu bağlamda, RF transformatörü Tr2'nin çıkış sargılarındaki voltaj stabilitesi oldukça düşüktür ve ikincil stabilizatörlerin kullanılması gerekir (devre, KR142 serisi IC'lerde üniversal entegre stabilizatörler kullanır).

3.4.4 Akım algılamalı anahtar MIS transistörlü anahtarlama regülatörü.

Anahtarlamalı güç kaynaklarının geliştirilmesi ve tasarımında minyatürleştirme ve verimlilik artışı, yeni bir yarı iletken invertör sınıfı - MOS transistörlerin yanı sıra: hızlı geri dönüşlü yüksek güçlü diyotlar, Schottky diyotlar, ultra hızlı diyotlar kullanılarak kolaylaştırılır. , yalıtımlı kapılı alan etkili transistörler, anahtar elemanları kontrol etmek için entegre devreler. Tüm bu unsurlar iç piyasada mevcuttur ve yüksek verimli güç kaynakları, dönüştürücüler, içten yanmalı motorlar için ateşleme sistemleri (ICE), flüoresan lamba çalıştırma sistemleri (LDS) tasarımında kullanılabilir. Geliştiriciler için büyük ilgi, akım algılamalı HEXSense - MIS transistörleri adı verilen bir güç cihazları sınıfı da olabilir. Çalışmaya hazır anahtarlamalı güç kaynakları için ideal anahtarlama elemanlarıdır. Anahtarlama transistörünün akımını okuyabilme özelliği, PWM denetleyicisinin ihtiyaç duyduğu akım geri beslemesi için darbeli güç kaynaklarında kullanılabilir. Bu, güç kaynağının tasarımının basitleştirilmesini sağlar - mevcut dirençlerin ve transformatörlerin ondan hariç tutulması.

Şek. 3.4-7, 230 W anahtarlamalı güç kaynağının bir diyagramını gösterir. Ana performans özellikleri aşağıdaki gibidir:

Giriş voltajı: -110V 60Hz:

Çıkış voltajı: 48 VDC:

Yük akımı: 4,8 A:

Anahtarlama frekansı: 110 kHz:

Tam yükte verimlilik : 78%;

1/3 yükte verimlilik: %83.

Devre, çıkışında yüksek frekans dönüştürücü bulunan bir darbe genişlik modülatörüne (PWM) dayanmaktadır. Çalışma prensibi aşağıdaki gibidir.

Anahtar transistör kontrol sinyali, PWM denetleyici DA1'in 6. çıkışından gelir, görev döngüsü, direnç R4 tarafından %50 ile sınırlandırılır, R4 ve SZ, jeneratörün zamanlama elemanlarıdır. Güç kaynağı DA1, VD5, C5, C6, R6 zinciri tarafından sağlanır. Direnç R6, jeneratörün başlatılması sırasında voltaj sağlamak üzere tasarlanmıştır; ardından, LI, VD5 aracılığıyla voltaj geri beslemesi etkinleştirilir. Bu geri bildirim, geri dönüş modunda çalışan çıkış jiklesindeki ek bir sargıdan elde edilir. Jeneratöre güç sağlamaya ek olarak, VD4, Cl, Rl, R2 zinciri üzerinden geri besleme voltajı DA1 voltaj geri besleme girişine (pim 2) beslenir. R3 ve C2 aracılığıyla, geri besleme döngüsünün kararlılığını garanti eden bir dengeleme sağlanır.

Bu şema temelinde, diğer çıkış parametreleri ile anahtarlama stabilizatörleri oluşturmak mümkündür.

Güç kaynağını değiştirmek- bu, giriş alternatif voltajının düzeltildiği ve daha sonra alınan doğrudan voltajın, kural olarak bir darbe transformatörüne beslenen yüksek frekanslı darbelere ve ayarlanmış bir görev döngüsüne dönüştürüldüğü bir inverter sistemidir.

Darbe transformatörleri, düşük frekanslı transformatörlerle aynı prensibe göre üretilir, sadece çekirdek çelik (çelik plakalar) değil, ferromanyetik malzemeler - ferrit çekirdeklerdir.

Pirinç. Anahtarlamalı güç kaynağı nasıl çalışır?

Anahtarlama güç kaynağı çıkış voltajı stabilize, bu, ünitenin çıkışındaki giriş voltajı ve yük gücü değişse bile çıkış voltajını aynı seviyede tutmanıza izin veren negatif geri besleme ile yapılır.

Negatif geri besleme, darbe transformatöründeki ek sargılardan biri kullanılarak veya güç kaynağının çıkış devrelerine bağlı bir optokuplör kullanılarak uygulanabilir. Bir optokuplörün veya trafo sargılarından birinin kullanılması, AC gerilim şebekesinden galvanik izolasyon uygulanmasını mümkün kılar.

Anahtarlamalı güç kaynaklarının (SMPS) ana avantajları:

• yapının düşük ağırlığı;
• küçük boyutlar;
• yüksek güç;
• yüksek verim;
• düşük maliyetli;
• yüksek iş kararlılığı;
• geniş besleme gerilimi aralığı;
• birçok hazır bileşen çözümü.

SMPS'nin dezavantajları, bu tür güç kaynaklarının parazit kaynakları olması gerçeğini içerir, bunun nedeni dönüştürücü devresinin çalışma prensibidir. Bu eksikliği kısmen ortadan kaldırmak için devrenin ekranlanması kullanılır. Ayrıca bu dezavantaj nedeniyle bazı cihazlarda bu tür bir güç kaynağının kullanılması imkansızdır.

Anahtarlamalı güç kaynakları, aslında ağdan 100 watt'tan fazla güç tüketen tüm modern ev aletlerinin vazgeçilmez bir özelliği haline geldi. Bu kategori bilgisayarları, televizyonları, monitörleri içerir.

Belirli bir düzenlemesinin örnekleri aşağıda verilecek olan anahtarlamalı güç kaynakları oluşturmak için özel devre çözümleri kullanılır.

Bu nedenle, bazı anahtarlama güç kaynaklarının çıkış transistörlerinden geçen akımları dışlamak için, aralarında bir zaman aralığı olan iki kutuplu dikdörtgen darbeler gibi özel bir darbe şekli kullanılır.

Bu boşluğun süresi, çıkış transistörlerinin tabanındaki azınlık taşıyıcıların dağılma süresinden daha uzun olmalıdır, aksi halde bu transistörler zarar görür. Çıkış voltajını stabilize etmek için kontrol darbelerinin genişliği geri besleme kullanılarak değiştirilebilir.

Genellikle, anahtarlama güç kaynaklarında güvenilirliği sağlamak için, teknolojik özellikler nedeniyle daha iyisi için farklı olmayan (düşük anahtarlama frekanslarına, düşük akım aktarım katsayılarına, önemli kaçak akımlara, büyük voltaj düşüşlerine sahip) yüksek voltajlı transistörler kullanılır. açık durumda kollektör kavşağı).

Bu, özellikle KT809, KT812, KT826, KT828 ve diğerleri gibi eski yerli transistör modelleri için geçerlidir. Son yıllarda, geleneksel olarak anahtarlamalı güç kaynaklarının çıkış aşamalarında kullanılan iki kutuplu transistörlerin yerine değerli bir ikamenin ortaya çıktığını söylemeye değer.

Bunlar, yerli ve esas olarak yabancı üretimin özel yüksek voltajlı alan etkili transistörleridir. Ek olarak, güç kaynaklarını değiştirmek için çok sayıda yonga vardır.

Değişken Genişlik Darbe Üreteci Devresi

Genişliği ayarlanabilir bipolar simetrik darbeler, Şekil 1'deki şemaya göre bir darbe üreteci elde etmeyi mümkün kılar. Cihaz, anahtarlamalı güç kaynaklarının çıkış gücünün otomatik kontrolü için devrelerde kullanılabilir. DD1 çipinde (K561LE5 / K561 LAT), görev döngüsü 2 olan dikdörtgen bir puls üreteci monte edilmiştir.

Üretilen darbelerin simetrisi, direnç R1 ayarlanarak elde edilir. Jeneratörün çalışma frekansı (44 kHz), gerekirse, kapasitör C1'in kapasitansı seçilerek değiştirilebilir.

Pirinç. 1. Ayarlanabilir süreye sahip iki kutuplu simetrik darbelerin şekillendirici şeması.

Gerilim karşılaştırıcıları DA1.1, DA1.3 (K561KTZ) elemanları üzerine monte edilmiştir; DA1.2, DA1.4'te - çıkış tuşları. Dikdörtgen darbeler, oluşturan RC diyot zincirleri (R3, C2, VD2 ve R6, C3, VD5) aracılığıyla antifazda DA1.1, DA1.3 karşılaştırıcı anahtarlarının girişlerine beslenir.

C2, C3 kapasitörlerinin şarjı, sırasıyla R3 ve R5 aracılığıyla üstel bir yasaya göre gerçekleşir; deşarj - neredeyse anında VD2 ve VD5 diyotlarından. C2 veya C3 kondansatöründeki voltaj, sırasıyla DA1.1 veya DA1.3 karşılaştırıcı tuşlarının çalışma eşiğine ulaştığında, bunlar açılır ve R9 ve R10 dirençleri ile tuşların kontrol girişleri açılır. DA1.2 ve DA1.4, kaynak beslemenin pozitif kutbuna bağlanır.

Anahtarlar antifazda açıldığından, bu tür bir anahtarlama, darbeler arasında bir duraklama ile kesinlikle dönüşümlü olarak gerçekleşir; bu, bir bipolar ise DA1.2 ve DA1.4 anahtarları ve bunlar tarafından kontrol edilen dönüştürücü transistörler aracılığıyla akan akım olasılığını dışlar. Darbe üreteci, anahtarlamalı bir güç kaynağı devresinde kullanılır.

Darbe genişliğinin yumuşak regülasyonu, R5 potansiyometresinden diyot dirençli VD3, R7 ve VD4, R8 zincirleri aracılığıyla karşılaştırıcıların (kapasitörler C2, C3) girişlerine aynı anda başlatma (başlangıç) voltajı uygulanarak gerçekleştirilir. Kontrol voltajının sınır seviyesi (çıkış darbelerinin maksimum genişliği), direnç R4 seçilerek ayarlanır.

Yük direnci, DA1.2, DA1.4 elemanlarının bağlantı noktası ile Ca, Cb kapasitörleri arasında bir köprü devresinde bağlanabilir. Jeneratörden gelen darbeler, bir transistör güç amplifikatörüne de uygulanabilir.

Anahtarlamalı bir güç kaynağı devresinde iki kutuplu bir puls üreteci kullanırken, dirençli bölücü R4, R5, üretilen darbenin genişliğini otomatik olarak ayarlamanıza izin veren bir kontrol elemanı - alan etkili bir transistör, bir optokuplör fotodiyot vb. yük akımı azaldığında / arttığında, çıkış dönüştürücü gücü kontrol edilir.

Anahtarlamalı güç kaynaklarının pratik uygulamasına bir örnek olarak, bazılarının açıklamalarını ve şemalarını sunuyoruz.

Anahtarlama güç kaynağı şeması

Güç kaynağını değiştirmek(Şekil 2) şebeke gerilimi doğrultucuları, bir ana osilatör, süresi ayarlanabilir bir dikdörtgen darbe şekillendirici, iki kademeli bir güç amplifikatörü, çıkış doğrultucuları ve bir çıkış gerilimi stabilizasyon devresinden oluşur.

Ana osilatör, bir K555LAZ yongası (DDI .1, DDI .2 öğeleri) üzerinde yapılır ve 150 kHz frekansta dikdörtgen darbeler üretir. DD1.3, DD1.4 elemanlarında, çıkışında frekansın yarısı - 75 kHz olan bir RS flip-flop monte edilmiştir. Anahtarlama darbelerinin süresini kontrol eden birim, bir K555LI1 mikro devresinde (DD2.1, DD2.2 öğeleri) uygulanır ve süre, bir optokuplör U1 kullanılarak ayarlanır.

Anahtarlama darbe şekillendiricisinin çıkış aşaması, DD2.3, DD2.4 elemanları üzerine monte edilir. Darbe şekillendiricinin maksimum çıkış gücü 40 mW'a ulaşır. Ön güç amplifikatörü, KT645A tipi VT1, VT2 transistörleri üzerinde yapılır ve sonuncusu, KT828 tipi veya daha modern transistörler VT3, VT4 üzerinde yapılır. Kaskadların çıkış gücü sırasıyla 2 ve 60 ... 65 W'dır.

Transistörler VT5, VT6 ve optokuplör U1'de bir çıkış voltajı stabilizasyon devresi monte edilmiştir. Güç kaynağının çıkışındaki voltaj normalin (12 V) altındaysa, VD19, VD20 (KS182 + KS139) zener diyotları kapalı, VT5 transistörü kapalı, VT6 transistörü açık, dirençle sınırlı bir akım R14, optokuplörün LED'inden (U1.2) akar; optokuplörün fotodiyotunun (U1.1) direnci minimumdur.

DD2.1 elemanının çıkışından alınan ve düşük süresi nedeniyle doğrudan ve ayarlanabilir bir gecikme elemanı (R3 - R5, C4, VD2, U1.1) aracılığıyla DD2.2 çakışma devresinin girişlerine verilen sinyal sabit, devre giriş eşleşmelerine neredeyse aynı anda ulaşır (madde DD2.2).

Bu elemanın çıkışında geniş kontrol darbeleri oluşur. Transformatörün birincil sargısında T1 (DD2.3, DD2.4 elemanlarının çıkışları) ayarlanabilir süreli iki kutuplu darbeler oluşur.

Pirinç. 2. Anahtarlamalı bir güç kaynağı şeması.

Herhangi bir nedenle, güç kaynağının çıkışındaki voltaj normun üzerine çıkarsa, akım VD19, VD20 zener diyotlarından akmaya başlayacak, transistör VT5 biraz açılacak, VT6 kapanacak ve üzerinden geçen akımı azaltacaktır. U1.2 optokuplörünün LED'i.

Bu, optokuplör U1.1'in fotodiyotunun direncini arttırır. Kontrol darbelerinin süresi azalır ve çıkış voltajı (güç) düşer. Yük kısa devre olduğunda, optokuplör LED'i söner, optokuplör fotodiyotunun direnci maksimumdur ve kontrol darbelerinin süresi minimumdur. SB1 düğmesi devreyi başlatmak için tasarlanmıştır.

Maksimum sürede, pozitif ve negatif kontrol darbeleri, şekillendirme devresinde R3 direncinin varlığından dolayı aralarında bir zaman aralığı olduğundan, zaman içinde örtüşmez.

Bu, temel bağlantı noktasında fazla taşıyıcıların dağılması için uzun bir süreye sahip olan nihai güç amplifikasyon aşamasının çıkış nispeten düşük frekanslı transistörlerinden akan akımların olasılığını azaltır. Çıkış transistörleri, en az 200 cm^2 alana sahip nervürlü ısı emiciler üzerine monte edilmiştir. Bu transistörlerin temel devrelerinde 10 ... 51 Ohm'luk dirençlerin kurulması arzu edilir.

Güç amplifikasyon aşamaları ve iki kutuplu darbe oluşturma devresi, VD5 - VD12 diyotları ve R9 - R11, C6 - C9, C12, VD3, VD4 elemanları üzerinde yapılan doğrultucular tarafından çalıştırılır.

Transformatörler T1, T2, ferrit halkalar K10x6x4.5 ZOOONM üzerinde yapılmıştır; TZ - K28x16x9 ZOONM. T1 transformatörünün birincil sargısı 165 tur PELSHO 0.12 tel içerir, ikincil - 2 × 65 tur PEL-2 0.45 (iki telde sargı).

T2 transformatörünün birincil sargısı, 165 tur PEV-2 teli 0,15 mm, ikincil - aynı telin 2 × 40 dönüşü içerir. TZ transformatörünün birincil sargısı, kambriğe vidalanmış ve 0,35 mm ^ 2 kesite sahip 31 tur MGSHV teli içerir, ikincil sargı, 3 × 6 tur PEV-2 tel 1,28 mm'ye sahiptir (paralel bağlantı). Transformatörlerin sargılarını bağlarken, bunları doğru bir şekilde fazlandırmak gerekir. Sargıların başlangıçları şekilde yıldızlarla gösterilmiştir.

Güç kaynağı, 130 ... 250 V şebeke voltajı aralığında çalışır. Simetrik bir yük ile maksimum çıkış gücü 60 ... 65 W'a ulaşır (12 S pozitif ve negatif kutuplu stabilize voltaj ve frekanslı stabilize AC voltaj 75 kHz, T3 transformatörünün sekonder sargısından çıkarılmıştır) . Güç kaynağının çıkışındaki dalgalanma voltajı 0,6 V'u geçmez.

Bir güç kaynağı kurulurken, şebeke voltajı, şebekeden izole edilmiş bir çıkışa sahip bir izolasyon transformatörü veya bir ferrorezonans dengeleyici aracılığıyla sağlanır. Kaynaktaki tüm lehimlemeye, yalnızca cihazın ağ bağlantısı tamamen kesildiğinde izin verilir.

Cihaz ayarı yapılırken çıkış katına seri bağlı 60 W 220 V akkor lamba yakılması tavsiye edilir.Bu lamba montaj hatalarına karşı çıkış transistörlerini koruyacaktır. Optokuplör U1'in izolasyon arıza gerilimi en az 400 V olmalıdır. Cihazın yüksüz çalışmasına izin verilmez.

Ağ anahtarlamalı güç kaynağı

Ağ anahtarlamalı güç kaynağı (Şekil 3), otomatik arayan tanımlamalı telefon setleri veya 5 ... 24V voltajla çalışan 3 ... 5W güç tüketimi olan diğer cihazlar için tasarlanmıştır.

Güç kaynağı çıkışta kısa devre korumalıdır. Besleme gerilimi 150 V'tan 240 V'a değiştiğinde ve yük akımı nominal değerin %20 ... 100'ü dahilinde olduğunda, çıkış geriliminin kararsızlığı %5'i geçmez.

Kontrollü darbe üreteci, transistör VT3'e dayalı olarak 25 ... 30 kHz frekanslı bir sinyal sağlar.

L1, L2 ve L3 indüktörleri, prespermalloy MP140'tan yapılmış K10x6x3 tipi manyetik çekirdekler üzerine sarılmıştır. İndüktör sargıları L1, L2, 20 tur 0,35 mm PETV tel içerir ve her biri, sargılar arasında en az 1 mm'lik bir boşluk olacak şekilde halkanın kendi yarısında bulunur.

Şok bobini L3, halkanın iç çevresi boyunca tek kat halinde 0,63 mm dönüşle PETV teli ile sarılır. Trafo T1, M2000NM1 ferritin B22 manyetik devresinde yapılır.

Pirinç. 3. Bir ağ anahtarlamalı güç kaynağı şeması.

Sargıları, PETV teli ile döndürülebilir bir çerçeveye sarılır ve yapıştırıcı ile emprenye edilir. Sargı I ilk önce 260 tur 0,12 mm tel içeren birkaç katman halinde sarılır. Aynı tel ile bir uçlu koruyucu sargı sarılır (Şekil 3'te noktalı çizgi ile gösterilmiştir), ardından BF-2 yapıştırıcısı uygulanır ve bir kat Lakot-kani ile sarılır.

Sargı III, 0,56 mm'lik bir tel ile sarılır. 5V'luk bir çıkış voltajı için 13 tur içerir. Sargı II en son sarılır. 22 tur tel 0,15 ... 0,18 mm içerir. Bardaklar arasında manyetik olmayan bir boşluk sağlanır.

Yüksek voltajlı DC güç kaynağı

Bir elektro-akış avizesine (A. L. Chizhevsky'nin avizesi) güç sağlamak için yüksek voltaj (1 mA'ya kadar yük akımında 30 ... 35 kV) oluşturmak için, tipte özel bir mikro devreye dayalı bir DC güç kaynağı tasarlanmıştır. K1182GGZ.

Güç kaynağı, bir diyot köprüsü VD1 üzerinde bir ana voltaj doğrultucudan, bir filtre kondansatörü C1'den ve K1182GGZ tipi bir DA1 çipi üzerinde bir yüksek voltaj yarım köprü kendinden osilatörden oluşur. DA1 yongası, T1 trafosu ile birlikte, doğrudan doğrultulmuş şebeke gerilimini yüksek frekanslı (30 ... 50 kHz) darbeli gerilime dönüştürür.

Doğrultulmuş şebeke voltajı DA1 mikro devresine beslenir ve başlangıç ​​zinciri R2, C2 mikro devre osilatörünü başlatır. R3, C3 ve R4, C4 zincirleri jeneratörün frekansını ayarlar. Dirençler R3 ve R4, üretilen darbelerin yarım döngülerinin süresini dengeler. Çıkış voltajı, transformatörün L4 sargısı tarafından artırılır ve VD2 - VD7 diyotları ve C7 - C12 kapasitörleri üzerindeki bir voltaj çarpanına beslenir. Doğrultulmuş voltaj, sınırlayıcı direnç R5 üzerinden yüke uygulanır.

Hat filtresi kondansatörü C1, 450 V (K50-29), C2 - 30 V voltaj için herhangi bir çalışma voltajı için tasarlanmıştır. Kondansatörler C5, C6, bir voltaj için 0,022 ... 0,22 μF içinde seçilir. en az 250 V (K71-7, K73 -17). 10 kV voltaj için çarpan kapasitörleri C7 - C12 tipi KVI-3. K15-4, K73-4, POV tipi kapasitörler ve 10 kV veya daha yüksek çalışma voltajına sahip diğerleri ile değiştirmek mümkündür.

Pirinç. 4. Yüksek voltajlı bir DC güç kaynağı şeması.

Yüksek voltaj diyotları VD2 - VD7 tipi KTs106G (KTs105D). Sınırlayıcı direnç R5 tipi KEV-1. Üç adet 10 MΩ MLT-2 direnci ile değiştirilebilir.

Bir televizyon yatay transformatörü, örneğin TVS-110LA gibi bir transformatör olarak kullanılır. Yüksek gerilim sargısı bırakılır, kalanlar çıkarılır ve yerlerine yeni sargılar yerleştirilir. L1, L3 sargılarının her biri 7 tur 0,2 mm PEL teli içerir ve L2 sargısı aynı telden 90 tur içerir.

Kısa devre akımını sınırlayan R5 direnç zincirinin, avizeye bağlı "negatif" kabloya dahil edilmesi önerilir. Bu tel Vyuoko-Volt yalıtımına sahip olmalıdır.

Güç faktörü düzeltici

Güç faktörü düzeltici olarak adlandırılan cihaz (Şekil 5), özel bir TOP202YA3 mikro devresi (Güç Entegrasyonu) temelinde monte edilir ve 65 W'lık bir yük gücünde en az 0,95'lik bir güç faktörü sağlar. Düzeltici, yük tarafından tüketilen akımın şeklini sinüzoidal olana yaklaştırır.

Pirinç. 5. TOP202YA3 yongasındaki güç faktörü düzelticisinin şeması.

Maksimum giriş voltajı 265 V'tur. Dönüştürücünün ortalama frekansı 100 kHz'dir. Düzeltici verimliliği - 0,95.

Bir mikro devre ile güç kaynağının değiştirilmesi

Aynı Power Integration şirketinin mikro devresine sahip güç kaynağı devresi, Şek. 6. Cihaz uygulanır yarı iletken voltaj sınırlayıcı- 1.5KE250A.

Dönüştürücü, çıkış voltajının şebeke voltajından galvanik izolasyonunu sağlar. Şemada belirtilen değerler ve elemanlar ile cihaz, 20 W tüketen bir yükü 24 V voltajda bağlamanıza izin verir. Dönüştürücünün verimliliği% 90'a yaklaşır. Dönüşüm frekansı 100 Hz'dir. Cihaz yükteki kısa devrelere karşı korumalıdır.

Pirinç. 6. Güç Entegrasyon çipinde 24 V anahtarlamalı güç kaynağı şeması.

Dönüştürücünün çıkış gücü, ana özellikleri tablo 1'de verilen kullanılan mikro devre tipine göre belirlenir.

Tablo 1. TOP221Y - TOP227Y serisinin mikro devrelerinin özellikleri.

Basit ve yüksek verimli voltaj dönüştürücü

Power Integration'ın TOP200/204/214 yongalarından birine dayalı olarak, basit ve yüksek verimli gerilim dönüştürücü(Şek. 7) 100 W'a kadar çıkış gücü ile.

Pirinç. 7. TOR200/204/214 çipinde darbeli Buck-Boost dönüştürücünün şeması.

Dönüştürücü bir aşırı gerilim koruyucu (C1, L1, L2), bir köprü doğrultucu (VD1 - VD4), dönüştürücü U1'in kendisi, bir çıkış voltajı stabilizasyon devresi, doğrultucular ve bir çıkış LC filtresi içerir.

Giriş filtresi L1, L2, bir M2000 ferrit halkasına (2 × 8 dönüş) iki tel halinde sarılır. Ortaya çıkan bobinin endüktansı 18 ... 40 mH'dir. Transformatör T1, Siemens veya Matsushita'dan standart bir ETD34 çerçeveli bir ferrit çekirdek üzerinde yapılır, ancak EP, EC, EF veya yerli M2000 W-şekilli ferrit çekirdekler gibi diğer ithal çekirdekler kullanılabilir.

Sargı I, 4 × 90 PEV-2 0,15 mm dönüşe sahiptir; II - aynı telin 3 × 6'sı; III - 2 × 21 dönüş PEV-2 0,35 mm. Tüm sargılar sırayla sarılır. Katlar arasında güvenilir yalıtım sağlanmalıdır.

Birçok elektrikli cihazda, belirli voltaj türleri, frekanslar, akımlar tarafından çalıştırılması gereken devrelere elektrik sağlama işlevleriyle emanet edilen ek cihazların kullanılması yoluyla ikincil gücün uygulanması ilkesi uzun süredir kullanılmaktadır ...

Bunun için, bir türün gerilimini diğerine dönüştüren ek öğeler oluşturulur. Onlar yapabilir:

birçok mikroişlemcili cihazda olduğu gibi, tüketici kasasına entegre edilmiştir;

veya geleneksel bir cep telefonu şarj cihazı modelinde bağlantı kablolarına sahip ayrı modüller halinde yapılmıştır.

Modern elektrik mühendisliğinde, elektrik tüketicileri için iki enerji dönüştürme ilkesi başarılı bir şekilde bir arada bulunur ve şunlara dayanır:

1. gücü ikincil devreye aktarmak için analog transformatör cihazlarının kullanılması;

2. anahtarlamalı güç kaynakları.

Tasarımlarında temel farklılıklar var, farklı teknolojiler üzerinde çalışıyorlar.

Trafo güç kaynakları

Başlangıçta, yalnızca bu tür yapılar oluşturuldu. Genellikle bir köprüye bağlanan güç diyotlarından oluşan bir doğrultucu cihaza yönlendirilen sinüzoidal harmoniğin genliğinin azaldığı 220 voltluk bir ev ağı tarafından desteklenen bir güç transformatörünün çalışması nedeniyle voltaj yapısını değiştirirler. devre.

Bundan sonra, atımlı voltaj, izin verilen gücün değerine göre seçilen paralel bağlı bir kapasitans ile yumuşatılır ve güç transistörlü bir yarı iletken devre ile stabilize edilir.

Stabilizasyon devresindeki ayar dirençlerinin konumu değiştirilerek çıkış terminallerindeki voltajın ayarlanması mümkündür.

Anahtarlamalı güç kaynakları (UPS)

Bu tür yapıcı gelişmeler, birkaç on yıl önce büyük miktarlarda ortaya çıktı ve aşağıdakiler nedeniyle elektrikli cihazlarda giderek daha popüler hale geldi:

ortak bir eleman tabanı ile edinmenin mevcudiyeti;

performansta güvenilirlik;

çıkış voltajlarının çalışma aralığını genişletme olasılığı.

Hemen hemen tüm anahtarlamalı güç kaynakları, tasarım açısından biraz farklılık gösterir ve diğer cihazlar için tipik olan aynı şemaya göre çalışır.

Güç kaynağının ana parçalarının bileşimi şunları içerir:

şebeke redresörü aşağıdakilerden oluşur: giriş şok bobinleri, parazitten koruma sağlayan bir elektromekanik filtre ve kapasitörlerden statiği ayırma, bir şebeke sigortası ve bir diyot köprüsü;

depolama filtresi tankı;

anahtar güç transistörü;

ana osilatör;

transistörler üzerinde yapılan geri besleme devresi;

optokuplör;

bir güç devresine dönüştürülmek üzere voltajın yayıldığı ikincil sargıdan bir anahtarlamalı güç kaynağı;

çıkış devresinin doğrultucu diyotları;

çıkış voltajı kontrol devreleri, örneğin, bir optokuplör ve transistörler üzerinde yapılan ayarlama ile 12 volt;

filtre kapasitörleri;

ağda voltaj düzeltme ve teşhis işlevini yerine getiren güç bobinleri;

çıkış konektörleri.

Resimde, eleman tabanının kısa bir tanımıyla benzer bir anahtarlamalı güç kaynağının bir elektronik kartı örneği gösterilmektedir.

Anahtarlamalı güç kaynağı nasıl çalışır?

Anahtarlamalı güç kaynağı, inverter devresinin elemanları arasındaki etkileşim ilkelerini kullanarak stabilize edilmiş bir besleme gerilimi sağlar.

220 voltluk şebeke gerilimi, doğrultucuya bağlı kablolar aracılığıyla sağlanır. Genliği, 300 voltluk tepe noktalarına dayanabilen kapasitörler kullanılarak kapasitif bir filtre ile yumuşatılır ve bir gürültü filtresi ile ayrılır.