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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 주 전원 공급 장치는 높은 특정 매개변수를 갖춘 5V 6A입니다. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
독자의 관심을 끈 기사는 교류 주전원에서 5V의 전압으로 전자 장치에 전원을 공급하기 위한 펄스 변환기에 대해 설명합니다. 변환기에는 희소하고 값 비싼 요소가 포함되어 있지 않으며 제조 및 조정이 쉽습니다. 전원 공급 장치는 제거 후 자동으로 작동 모드로 복귀하는 출력 전압 서지 및 과전류에 대한 보호 기능을 갖추고 있습니다. 주요 기술 매개변수 유형="디스크">무화과에. 1은 장치의 다이어그램을 보여줍니다. 제어 장치는 출력 전압 안정화의 펄스 폭 원리를 구현합니다. DD1.1, DD1.2 요소에는 듀티 사이클이 100에 가까운 약 5kHz의 주파수에서 작동하는 마스터 발진기가 만들어집니다. 커패시터 C11을 통해 약 1.3μs의 지속 시간을 갖는 펄스가 요소 DD1.4의 입력에 공급된 다음 병렬로 연결된 요소 DD1.6-DD1에 의해 전류에 의해 증폭됩니다. 전원 공급 장치의 출력 전압을 안정화하기 위해 조정 중에 펄스 지속 시간이 줄어듭니다. 트랜지스터 VT1.3은 펄스를 "단축"합니다. 발전기의 각 작동 기간을 열면 요소 DD11의 입력에서 강제로 낮은 레벨을 설정합니다. 이 상태는 방전된 커패시터 CXNUMX에 의해 다음 기간이 끝날 때까지 유지됩니다.
트랜지스터 VT2, VT3에는 스위칭 트랜지스터 VT4의 강제 스위칭을 제공하는 강력한 전류 증폭기가 만들어집니다. 시동 중 전원의 주요 요소에 대한 전압 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. 4. 트랜지스터 VT1가 열리면 이를 통해 흐르는 전류와 변압기 T2,6의 권선 I이 선형적으로 증가합니다(그림 11). 전류 센서(R7)로부터 저항(R1)을 통해 펄스 전압이 트랜지스터(VT12)의 베이스에 공급된다. 트랜지스터의 잘못된 개방을 방지하기 위해 전류 서지는 커패시터 C1에 의해 평활화됩니다. 시작 후 처음 몇 기간 동안 트랜지스터 VT6 베이스의 순시 전압은 개방 전압 U0,7e open * 2V 미만으로 유지됩니다(그림 0,7, c). 다음 기간 동안의 순시 전압이 임계값 1V에 도달하자마자 트랜지스터 VT4이 열리고 차례로 스위칭 트랜지스터 VT11가 닫힙니다. 따라서 권선 I 및 그에 따른 부하의 전류는 저항 RXNUMX의 저항에 의해 미리 결정된 특정 값을 초과할 수 없습니다. 이렇게 하면 전원 공급 장치가 과전류로부터 보호됩니다. 변압기 T1의 권선의 위상은 트랜지스터 VT4의 개방 상태 동안 다이오드 VD7 및 VD9가 역전압에 의해 폐쇄되도록 설정된다. 스위칭 트랜지스터가 닫히면 모든 권선의 전압이 부호를 변경하고 이 다이오드가 열릴 때까지 증가합니다. 그런 다음 변압기 T1의 자기장에서 펄스 동안 축적된 에너지는 출력 필터 C15-C17 및 커패시터 C9의 커패시터를 충전하도록 유도됩니다. 권선 II 및 III의 위상이 일치하기 때문에 출력 전압 안정화 모드에서 커패시터 C9 양단의 전압도 전원의 입력 전압 값에 관계없이 안정화됩니다. 전원 공급 장치의 조절 요소는 DA2 KR142EN19A 마이크로 회로입니다. 마이크로 회로의 제어 핀 1의 전압이 2,5V에 도달하면 전류가 이를 통해 광커플러의 방출 다이오드를 통해 흐르기 시작하여 출력 전압이 증가함에 따라 증가합니다. 옵토커플러의 포토트랜지스터가 열리고 저항 R5, R7 및 R11을 통해 흐르는 전류는 이들 사이에 전압 강하를 생성하며 이는 출력 전압이 증가함에 따라 증가합니다. 저항 R1과 전류 센서 R7 양단의 전압 강하의 합과 동일한 트랜지스터 VT11 베이스의 순간 전압은 0,7V를 초과할 수 없습니다. 따라서 옵토커플러의 포토 트랜지스터 전류가 증가함에 따라 저항 R7 양단의 일정한 전압 증가하고 저항 R11의 펄스 구성 요소의 진폭이 감소하며 이는 스위칭 트랜지스터 VT4의 개방 상태 기간이 감소하기 때문에 발생합니다. 펄스 지속 시간이 감소하면 각 주기마다 변압기 T1에 의해 부하로 펌핑되는 에너지의 "부분"도 감소합니다.
따라서 전원 공급 장치의 출력 전압이 예를 들어 시동 중에 공칭 값보다 낮으면 펄스 지속 시간과 출력으로 전달되는 에너지가 최대입니다. 출력 전압이 공칭 레벨에 도달하면 피드백 신호가 나타나며 그 결과 펄스 지속 시간이 출력 전압이 안정화되는 값으로 감소합니다. 예를 들어 부하 전류가 갑자기 감소할 때 어떤 이유로 출력 전압이 증가하면 피드백 신호도 증가하고 펄스 지속 시간이 XNUMX으로 감소하고 전원 공급 장치의 출력 전압이 공칭 값으로 돌아갑니다. DA1 칩에서 컨버터 시작 노드가 만들어집니다. 그 목적은 공급 전압이 7,3V 미만인 경우 제어 장치의 작동을 차단하는 것입니다. 이 상황은 게이트 전압이 20 미만일 때 스위치(IRFBE7 전계 효과 트랜지스터)가 완전히 열리지 않기 때문입니다. V. 시작 노드는 다음과 같이 작동합니다. 전원 공급 장치가 켜지면 커패시터 C9가 저항 R8을 통해 충전을 시작합니다. 커패시터 양단의 전압은 몇 볼트이지만 DA3 칩의 출력(핀 1)은 낮게 유지되고 제어 장치의 작동은 차단됩니다. 이 순간 핀 1의 DA1 칩은 0,2mA의 전류를 소비하고 저항 R1의 전압 강하는 약 3V입니다. 약 0,15 ... 0,25초 후에 커패시터 양단의 전압은 10V에 도달합니다. 핀 1 DA1 칩의 전압은 임계값(7,3V)과 같습니다. 출력에 높은 레벨이 나타나 마스터 오실레이터와 제어 장치의 작동을 허용합니다. 변환기가 시작됩니다. 이때 컨트롤 유닛은 커패시터(C9)에 저장된 에너지에 의해 구동된다. 컨버터 출력의 전압이 증가하기 시작하며, 이는 일시 중지 중에 권선 II에서도 증가한다는 것을 의미합니다. 커패시터 C9 양단의 전압보다 커지면 다이오드 VD7이 열리고 커패시터는 보조 권선 II에서 매 주기마다 계속 재충전됩니다. 그러나 여기서는 전원 공급 장치의 중요한 기능에 주의를 기울여야 합니다. 전원의 입력 전압에 따라 저항 R8을 통한 커패시터 충전 전류는 1...1.5mA이고 작동 중 제어 장치의 소비량은 10...12mA입니다. 이는 시동 중에 커패시터 C9가 방전됨을 의미합니다. 전압이 DA1 칩의 임계 값으로 감소하면 제어 장치가 꺼지고 꺼진 상태에서 0,3mA 이하를 소비하므로 커패시터 C9의 전압은 다시 켜질 때까지 증가합니다. 이는 과부하 또는 큰 용량성 부하 중에 발생하며, 시작 시간 20~30ms 동안 출력 전압이 공칭 값으로 증가할 시간이 없을 때 발생합니다. 이 경우 커패시터 C9의 용량을 증가시킬 필요가 있다. 그런데 제어 장치 작동의 이러한 기능을 사용하면 전원이 펄스 모드에서 작동하고 작동 시간(시작)이 8이기 때문에 전원이 무제한 시간 동안 과부하 모드에 있을 수 있습니다. .. 작업하지 않는 상태의 시간보다 10배 적습니다. 스위칭 요소는 가열되지도 않습니다! 전원 공급 장치의 또 다른 특징은 예를 들어 피드백 회로의 요소가 고장날 때 발생하는 과전압으로부터 부하를 보호하는 것입니다. 작동 모드에서 커패시터 C9의 전압은 약 10V이고 제너 다이오드 VO1은 닫혀 있습니다. 피드백 회로가 중단되면 출력 전압이 공칭 값 이상으로 증가합니다. 그러나 이와 함께 커패시터 C9의 전압이 증가하고 약 13V의 값에서 제너 다이오드 VD1이 열립니다. 이 프로세스는 50~500ms 동안 지속되며, 이 기간 동안 제너 다이오드를 통과하는 전류는 점차 증가하여 최대값을 여러 번 초과합니다. 이 경우 요소의 결정이 가열되어 녹습니다. 제너 다이오드는 실제로 수 옴에서 수십 옴의 저항을 갖는 점퍼로 변합니다. 커패시터 C9의 전압은 제어 장치를 켜기에 불충분한 값으로 감소합니다. 부하 전류에 따라 1,3~1,8배 증가한 출력 전압은 XNUMX으로 감소합니다. 출력 전압 리플의 진폭을 줄이는 추가 필터가 L2C19 요소에 만들어집니다. 고주파 간섭이 네트워크로 침투하는 것을 줄이기 위해 C1-C3L1C4-C7 필터가 입력에 설치되어 100Hz의 주파수에서 작동하는 동안 소비되는 펄스 전류를 부드럽게합니다. 서미스터 RK1(TP-10)은 콜드 상태에서 상대적으로 높은 저항을 가지므로 켤 때 컨버터의 돌입 전류를 제한하고 정류기 다이오드를 보호합니다. 작동 중에 서미스터가 가열되고 저항이 여러 번 감소하며 실제로 전원 공급 장치의 효율성에 영향을 미치지 않습니다. 트랜지스터 VT4가 닫히면 변압기 T1의 I 권선에 전압 펄스가 나타납니다(그림 2, d에서 전압 UcVT4의 처음 세 기간에 점선으로 표시됨). 진폭은 누설 인덕턴스에 의해 결정됩니다. 이를 줄이기 위해 VD8R9C14 회로가 변환기에 설치됩니다. 스위칭 트랜지스터의 고장 위험을 제거하고 드레인의 최대 전압에 대한 요구 사항을 줄여 컨버터 전체의 신뢰성을 높입니다. 전원은 권선 제품을 제외하고 주로 국내 및 수입 표준 요소로 만들어집니다. 초크 L1 및 L2는 MP 10 퍼멀로이로 제작된 K6x4,5x140 링에 감겨 있으며, 자기 코어는 먼저 광택 처리된 천 한 겹으로 절연됩니다. 각 권선은 PETV 와이어를 0,35바퀴 감아 링의 절반 부분에 1겹으로 감겨 있으며 인덕터 L1의 권선 사이에는 최소 1mm의 간격이 있어야 합니다. 인덕터 L26의 권선에는 2개의 권선이 있고 인덕터 L2는 60개의 권선이 있지만 각각 XNUMX개의 도체가 있습니다. 상처 초크에 BF-XNUMX 접착제를 함침시키고 약 XNUMX°C의 온도에서 건조시킵니다. 변압기는 전원 공급 장치의 가장 중요하고 중요한 부분입니다. 제조 품질은 컨버터의 신뢰성과 안정성, 동적 특성 및 유휴 및 과부하 모드에서의 작동에 따라 달라집니다. 변압기는 퍼멀로이 MP17으로 만든 K10x6,5x140 링으로 만들어졌습니다. 감기 전에 자기 코어는 두 겹의 광택 천으로 절연됩니다. 와이어는 단단하지만 장력은 없습니다. 권선의 각 층은 BF-2 접착제로 코팅된 다음 니스 칠한 천으로 감쌉니다. 권선 I이 먼저 감겨집니다.그것은 228턴의 PETV 0,2 ... 0,25 와이어를 포함하며 두 층으로 둥글게 감겨 있으며 그 사이에 광택 처리된 천 한 층이 놓여 있습니다. 권선은 니스 칠한 천의 두 층으로 절연되어 있습니다. 권선 III는 다음에 감습니다. 링 주변에 고르게 분포된 0,5개의 도체에 13번의 PETV 0,15 와이어가 포함되어 있습니다. 그 위에 바니시 천의 한 층이 놓여 있습니다. 그리고 마지막으로 권선 II가 마지막으로 감겨서 0,2개의 도체에 PETV 2 ... 60 와이어 XNUMX회가 감겨 있습니다. 이 권선은 권선 III에 단단히 맞도록 약간의 간섭이 있는 링 둘레에 고르게 놓여 있습니다. 그 후 완성 된 변압기는 광택 천의 XNUMX 층으로 감싸고 외부에 BF-XNUMX 접착제로 코팅하고 XNUMX ° C의 온도에서 건조시킵니다. VT4 트랜지스터 대신 허용 가능한 드레인 전압이 800V 이상이고 최대 전류가 3 ... 5A인 다른 트랜지스터(예: BUZ80A, KP786A)를 사용할 수 있으며 VD8 다이오드 대신 최소 800V의 허용 가능한 역 전압 및 전류 1...3A의 고속 다이오드(예: FR106). 전원 공급 장치는 크기가 95x50mm이고 두께가 1,5mm인 보드에서 만들어집니다. 보드의 모서리와 긴 변의 중앙에는 4개의 구멍이 있으며, 이를 통해 보드를 방열판에 나사로 고정합니다. 보드의 한쪽에는 VT9 트랜지스터와 VD8 다이오드가 외부 플랜지로 납땜되고 다른쪽에는 나머지 부품이 설치됩니다. 보드의 크기를 줄이기 위해 커패시터 C9, C1, DD9 마이크로 회로, 저항 R20, 변압기 및 옵토 커플러를 제외한 모든 요소는 보드 위의 최대 높이가 XNUMXmm를 초과하지 않도록 수직으로 설치됩니다. 방열판은 커패시터 C1과 C2의 공통점에 연결됩니다. 이 경우 전원 공급 장치를 XNUMX구 접지 소켓에 연결하는 것이 좋습니다. 이러한 조치는 컨버터에서 방출되는 노이즈를 크게 줄일 수 있습니다. 변환기의 방열판은 길이 95mm, 너비 60mm, 높이 30mm의 U 자형 브래킷으로 두께가 2mm 이상인 알루미늄 시트로 구부러져 있습니다. 변환기는 VT4 및 VD9 요소의 금속 플랜지가 아래로 향하고 보드의 구멍을 통해 M0,05 나사로 당겨진 상태에서 이 "트로프"의 "바닥"에 설치됩니다. 플랜지는 예를 들어 Noma-con, Bergquist의 열 전도 개스킷 또는 극단적인 경우 XNUMXmm 두께의 운모로 사전 절연되어 있습니다. 따라서 구조적으로 트랜스듀서는 기계적 충격으로부터 보호하는 금속 케이스 안에 있습니다. 신뢰성을 높이려면 높은 주변 습도에서 고장 가능성을 제거하기 위해 2-3층의 바니시로 컨버터 보드를 덮는 것이 바람직합니다. 전원의 모든 요소가 양호한 상태이고 다이어그램에 따라 올바르게 제조 및 연결되어 있으면 설정이 어렵지 않습니다. 오실로스코프는 저항 R10과 병렬로 연결됩니다. 최대 전류가 9 ... 5 mA 이하인 실험실 전원 공급 장치 (예 : B45-15)는 적절한 극성의 커패시터 C17에 연결되고 전압은 9,5에서 시작하여 천천히 증가하기 시작합니다. 10,5 ... 1V의 전압에서 논리 단위 전압이 DA100 미세 회로의 출력에 설정되고 마스터 발진기가 켜지고 주파수가 약 2kHz이고 듀티 사이클이 약 2인 직사각형 펄스가 표시되어야 합니다. 오실로스코프 화면(그림 13, a). 또한, 약 1V의 값에서 제너 다이오드(VD7,2)가 개방될 수 있으므로 전압을 증가시키지 않아야 한다. 제어 장치가 소비하는 전류는 지정된 최대값을 초과해서는 안 됩니다. 이제 공급 전압을 7,6 ... XNUMXV로 낮추면 생성이 사라집니다. 이것은 컨버터 제어 장치가 올바르게 작동하고 있음을 의미합니다. 다음으로 저항이 4 ... 5 Ohms이고 전력이 10 ... 15 W인 부하가 변환기의 출력에 연결되고 두 번째 실험실 전원 공급 장치 B5-49에서 입력에 전압이 공급되고, 제어 장치가 작동하면 입력 전압이 증가하기 시작합니다. 먼저 7 ... 10V의 레벨로 설정하고 변압기 T1의 권선이 올바르게 연결되었는지 오실로스코프로 확인하십시오. 또한 트랜지스터 VT4의 드레인 전압 모양을 제어하고(그림 2,d) 전압계로 변환기 출력의 전압을 확인합니다. 150 ... 170V의 입력 전압에서 출력 전압은 5V에 도달하고 안정화됩니다. 그 후, 제어 장치의 전원 공급 장치가 꺼지고 하나의 입력에서 계속 작동합니다. 입력 전압이 더 증가하면 저항 R2에서도 제어되어야 하는 제어 펄스의 폭이 감소해야 합니다(그림 10, a). 또한 200V의 입력 전압에서 부하 전류가 증가하고 (7A 이하) 그 값이 고정되어 컨버터의 출력 전압이 감소하기 시작합니다. 최대 7A의 전류에서 이것이 불가능하면 저항 R11의 저항이 증가합니다. 조정 결과 6,5 ... 7 A의 부하 전류와 최소 허용 입력 전압에서 컨버터의 출력 전압이 감소하기 시작하도록 정격을 설정해야 합니다. 이것으로 전원 공급 장치의 조정이 완료됩니다. 변압기 T1의 권선 품질이 좋지 않으면 트랜지스터 \L "4의 전압 "서지"가 증가하여 전원 공급 장치의 불안정한 작동과 스위칭 트랜지스터의 고장이 발생할 수 있습니다. 다른 출력 전압의 소스가 필요한 경우 다음을 수행해야 합니다. DA13 칩의 임계값 전압이 14V인 경우 저항 R2, R2,5의 저항을 변경합니다. 권선 수에 정비례하고 권선 III의 도체 단면에 반비례하는 변화; 적절한 전압에 대해 VD9 다이오드 및 커패시터 C15-C17, C19를 선택하십시오. 공식 R16=16(UBblx-100)에 따라 계산된 저항(옴 단위)으로 저항 R4을 설치합니다. 변환기를 설정하고 사용할 때 해당 요소는 고전압 상태이며 생명을 위협한다는 점을 기억하십시오. 주의하고 조심하십시오! 저자: A. Mironov, Lyubertsy, 모스크바 지역; 출판물: cxem.net
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