Повышающие напряжение импульсные преобразователи

Из всего многообразия видов импульсных источников питания в данной статье рассматриваются только преобразователи, повышающие напряжение с 12 В до 220 В и более. Область применения таких устройств довольно широка и интерес к ним проявляют многие. Так, в Internet на некоторых радиолюбительских сайтах импульсным преобразователям посвящены целые разделы, например: Для данных целей, в зависимости от необходимой мощности в нагрузке, импульсный источник питания обычно выполняется по однотактной (до 60...150 Вт) или двухтактной схеме (от 60 Вт и выше). Существуют также и другие варианты построения схем импульсных преобразователей, но они более сложны для повторения и поэтому здесь рассматриваться не будут.

Каждый из вариантов схемы имеет свои достоинства и недостатки. Так, однотактные преобразователи дешевле и проще, но создают больше высокочастотных помех, с которыми приходится бороться. Кроме того, они требуют принятия специальных мер для исключения намагничивания магнитопровода (более сложной получается конструкция трансформатора за счет секционирования обмоток и выполнения зазора в магнитопроводе). Для исключения намагничивания сердечника может использоваться не только зазор в магнитопроводе, но и токовая обратная связь, которая при правильной настройке схемы не позволит войти магнитопроводу в насыщение.

Магнитопровод для работы в однотактном преобразователе обычно имеет большие размеры, чем в двухтактной схеме такой же мощности. Двухтактная схема исключает намагничивание сердечника магнитопровода за счет противоположного направления протекания тока в первичных обмотках, что позволяет сделать конструкцию трансформатора более простой. Режим работы силовых ключей облегчается, так как они работают поочередно. Это дает возможность получить большую мощность в нагрузке.

Использование современной элементной базы (специализированных микросхем и мощных полевых транзисторов) позволяет сделать такой источник питания малогабаритным и с высоким КПД. Специально разработанные быстродействующие мощные полевые ключи, в отличие от биполярных, имеют меньшее сопротивление канала в открытом состоянии, что снижает на нем потери мощности. Это позволяет уменьшить размеры теплоотвода (иногда вообще отказаться от радиатора) и общие габариты конструкции.

На рисунках приведены довольно простые схемы, которые нередко используются для питания стробоскопической или маломощной люминисцентной лампы в конструкциях, где не предъявляются высокие требования к параметрам, а главным является низкая цена. Такие устройства могут найти немало и других применений, например в качестве первичного повышающего напряжение преобразователя для электрошокового устройства. Они позволяют из постоянного]напряжения 3...15 В получать 400 В и более.

Самый простой преобразователь можно выполнить по однотактной схеме. Принцип работы ее основан на свойстве индуктивности накапливать энергию, когда протекает через обмотку ток (при открытом состоянии ключа), а при закрывании ключа - отдавать в нагрузку через вторичную обмотку. Такой режим работы схемы обеспечивается при соответствующей фазировке включения вторичной обмотки. За счет работы преобразователя на повышенной частоте конструкция трансформатора получается малогабаритной.

На рисунке 1 показана схема преобразователя, выполненного на одном мощном универсальном транзисторе 2N3055 (отечественные аналоги КТ819ГМ, КТ8150А). Подойдут также и другие мощные n-p-n транзисторы с допустимым напряжением Uкэ>80 В и током 1к>2А. Диод VD1 предохраняет переход эмиттер-база транзистора от воздействия большого обратного напряжения. Этот диод должен быть быстродействующим, например, из серии 1N4007 или КД247. Диод 1N4948 может быть заменен двумя включенными последовательно диодами КД257Д.
В схеме можно использовать транзистор и другой проводимости. Потребуется только изменить полярность подачи напряжения и включения диода VD1. Резистор R1 обеспечивает нужное положение рабочей точки транзистора и его величину надо подбирать. Резистор R2 ограничивает ток диода VD2 при зарядке конденсатора СЗ. Конденсатор С2 подойдет любой неполярный (от него зависит рабочая частота преобразователя). Лучше выбирать частоту не менее 10...30 кГц. А если схема будет работать со стробоскопической лампой, конденсатор СЗ должен быть рассчитан на длительную работу с большими пульсациями тока, например типа МБМ или взять более современные, изготовленные на основе полистироловой пленки К78-17, К71-7И др.

Для изготовления трансформатора Т1 подойдет броневой магнитопровод Б30. Намотка выполняется проводом ПЭЛ. Обмотки 1 и 2 содержат по 18 витков проводом диаметром 0,51 мм (обмотка 1 может быть выполнена более тонким проводом - 0,13 мм), 3 - 350 вит ков проводом 0,13 мм (число витков во вторичной обмотке зависит от необходимой величины напряжения).

Если от схемы требуется длительная работа, транзистор VT1 должен быть установлен на радиатор.

Схема, показанная на рисунке 1, является вариантом предыдущей. Она предназначена для питания малогабаритной переносной люминисцентной лампы от 8 батареек (АА).
Трансформатор Т1 имеет следующие намоточные данные: обмотка 1 - 15 витков проводом диаметром 0,14 мм, 2 - 20 витков (0,51 мм), 3 - 350 витков (0,14 мм). Магнитопровод можно взять такой же, как и для схемы, приведенной выше, или от применяемых в цветных телевизорах импульсных трансформаторов.

Однотактный преобразователь можно выполнить и на полевом ключе, как это показано на рисунке 3. Делитель из резисторов R1-R2 обеспечивает такое начальное положение рабочей точки на выходной характеристике транзисторов, при которой возникает автогенерация.

Так как все приведенные выше схемы работают при относительно небольших токах, магнитопровод трансформатора обычно не входит в область насыщения и выполнять зазор между сердечниками нет необходимости.


Рисунок 1 - Схема преобразователя для питания стробоскопической лампы


Рисунок 2 - Схема для питания переносной люминисцентной лампы


Рисунок 3 - Преобразователь на полевом транзисторе

По материалом книги "Полезные схемы" И.П. Шелестов






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.