인버터 전류 소스. 계획, 설명

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제안된 인버터 전류원은 전자 장치에 전원을 공급하고 자동차 배터리를 충전하는 데 사용할 수 있습니다.

플라이백 전류 변환기(FCC)(인버터)는 강력한 펄스 정류자로 구성됩니다. 푸시풀 컨버터와 달리 무선 구성 요소 수가 적고, 출력 단계에서 펄스 폭 제어 신호 발생기의 제어 입력까지 광전자 스위치를 통한 피드백을 통해 작동 모드가 안정화됩니다. 이러한 변환기의 단점은 작동 전압이 높은 전력 트랜지스터를 사용해야 한다는 것입니다. 인버터 전원에는 손상으로부터 여러 수준의 보호 기능이 있습니다.

주요 트랜지스터의 온도를 초과하는 것에서;
단락에 대하여;
과전압 및 저전압 부하로부터,
전원 공급 장치 네트워크의 임펄스 서지로부터.

펄스 전류 스위치가 있는 플라이백 컨버터 회로(그림 1)는 아날로그 타이머 칩의 PWM 생성기, 주요 트랜지스터, 출력 전압 안정화 회로, 전자 전류 및 열 보호 회로로 구성됩니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

전원 공급 장치에는 돌입 전류 제한 기능이 있는 변압기가 없습니다. 전자 회로의 XNUMX차 회로와 XNUMX차 회로는 전기적으로 분리되어 있습니다.

변환기의 고주파 변압기는 페라이트 코어로 만들어집니다. 변환기의 전력은 공급 전압에 따라 달라집니다. 변압기의 변환 주파수 및 자기 특성. 전계 효과 트랜지스터를 스위치로 사용하면 제어 회로의 신호 손실을 줄일 수 있습니다. 출력 전류는 일정한 주파수에서 발전기 펄스의 지속 시간을 변경하여 조절됩니다.

인버터는 XNUMX중 전압 변환을 거칩니다. 교류 주전원 전압은 강력한 다이오드 브리지에 의해 정류되어 고전압 직류 전압으로 변환됩니다. 그런 다음 인버터에 의해 고주파 펄스로 변환되고 펄스 변압기에 의해 강압됩니다. 이를 정류하고 평활화한 후 필요한 값의 일정한 저전압 전압이 부하에 공급됩니다.

펄스 발생기는 아날로그 타이머 DA1을 기반으로 합니다. 이 칩에는 두 개의 비교기, 내부 트리거, 부하 용량을 늘리기 위한 출력 증폭기, 개방형 컬렉터 스위칭 방전 트랜지스터가 포함되어 있습니다. 생성 주파수는 외부 RC 회로에 의해 설정됩니다. 비교기는 커패시터 C1 1/3 및 2/3 U 공급 장치에서 임계 전압에 도달하면 내부 트리거를 전환합니다. 제어 입력(핀 5) DA1은 펄스 생성 모드를 변경하는 데 사용되며, 이는 출력 전압의 안정화를 보장합니다.

장치의 출력 전류는 트리밍 저항 R2에 의해 설정된 발전기 펄스의 듀티 사이클에 따라 달라집니다. 다이어그램에 따라 저항 슬라이더의 왼쪽 위치에서 커패시터 C1의 충전 시간은 최소입니다. 출력 DA1에서 키 트랜지스터 VT1에 도달하는 펄스는 매우 짧고 부하의 평균 전류는 최소화됩니다. R2 슬라이더의 오른쪽 위치에서 펄스 지속 시간은 출력 전류와 마찬가지로 최대입니다.

전압 인버터는 강력한 전계 효과 트랜지스터 VT1과 고주파 변압기 T1로 구성됩니다. 변환 중에 발생하는 펄스 전압으로 인해 트랜지스터가 파손되는 것을 방지하기 위해 트랜지스터와 변압기는 댐핑 회로 C4-C5-R12-VD4 및 C6-R13 [2]을 사용하여 "함께 연결"됩니다. 트랜지스터 VT1은 병렬 안정기("제어 제너 다이오드") DA2에 의해 과전류로부터 보호됩니다.

전류가 증가함에 따라 VT11 소스 회로의 저항 R1 양단의 전압이 증가하면 DA2가 열리고 VT1 게이트가 션트됩니다. 결과적으로 VT1이 닫히고 이를 통과하는 전류가 떨어집니다.

5차 소스 회로에는 고주파 다이오드 어셈블리 VD8를 기반으로 한 정류기와 평활 필터 C1-L1이 포함됩니다. 부하 전류는 내부 션트가 10A인 전류계 PAXNUMX로 모니터링됩니다.

인버터 전원 공급 장치 회로는 펄스 다이오드 브리지 VD6과 필터 커패시터 C7을 사용하여 구성됩니다. 필터 커패시터의 전하는 임계 전류로 인한 손상으로부터 다이오드 브리지를 보호하는 서미스터 Rt2에 의해 초기에 제한됩니다. 변압기와 전계 효과 트랜지스터를 통과하는 펄스 전류는 저항 R16에 의해 제한되며, 이 저항은 변압기 매개변수의 확산을 보상합니다.

인버터 변환 주파수는 장치에서 최대 전력을 얻는 데 큰 역할을 합니다.

10배 증가하면 변압기의 허용 전력(페라이트 및 권선을 변경하지 않고)이 거의 4배 증가합니다. 집에서 만든 인버터 소스는 일반적으로 25~100kHz의 인버터 작동 주파수를 제공하는 페라이트를 사용합니다.

이 경우, 소자 제작 시에는 트랜지스터 스위치의 특성을 고려하여 사용하는 트랜스포머의 동작 주파수를 준수해야 합니다.

전압을 안정화하기 위해 오류 신호의 펄스-주파수 변환이 사용됩니다. 분배기 R14-R15를 통한 출력 전압은 광 커플러 VU1의 LED에 공급됩니다.

옵토커플러의 포토트랜지스터는 DA5의 제어 입력(핀 1)에 연결됩니다. 예를 들어 부하 저항 증가로 인해 출력 전압이 증가하면 옵토커플러의 포토트랜지스터가 더 강하게 열리고 제어 입력 DA1을 바이패스합니다. 발전기 출력 펄스의 지속 시간이 감소하므로 키 트랜지스터가 열린 상태로 유지되는 시간이 감소합니다. 결과적으로 변압기의 XNUMX차 권선 전압도 감소합니다. 출력 전압이 안정화됩니다. 출력 전압이 증가하면 설명된 프로세스가 반대로 발생합니다.

냉각이 충분하지 않은 상태에서 주요 트랜지스터 VT1이 과열되면 고장이 발생할 수 있습니다. 트랜지스터의 온도는 라디에이터 VT1의 절연 개스킷을 통해 고정된 서미스터 Rt1을 사용하여 제한됩니다. VT1이 가열되면 저항 Rt1이 감소하여 포토 트랜지스터 VU1이 더 많이 열리고 위에서 설명한 것과 유사하게 부하의 전압(따라서 전류)이 감소합니다.

인버터에 사용되는 T1 펄스 변압기는 음극선 빔 브라운관이 있는 구식 모니터에서 산업용으로 사용됩니다. 변압기의 공장 설계에는 최대 자기 결합을 보장하고 권선 누설 인덕턴스를 줄이기 위해 레이어에 XNUMX차 및 XNUMX차 권선이 최적으로 분산되어 있습니다. 또한, 권선 부분 사이에 동박으로 만든 정전 스크린을 배치하고, 권선을 연선으로 만들어 표피 효과를 줄였습니다.

변압기는 필요한 전체 전력을 기준으로 선택되며, 이는 모든 부하에서 소비되는 전력의 합과 같습니다. 변압기를 직접 만드는 경우 계산 공식은 [3]에서 가져올 수 있습니다. 그러나 제조의 주요 어려움은 계산이 아니라 적절한 페라이트를 찾는 것과 권선 레이어의 특정 분포에 대한 필요성에 있습니다. 한편, 모니터 변환기는 계산된 데이터와 상당히 일치합니다.

부하 전류가 10A이고 무부하 시 18차 권선 전압이 약 200V인 경우 창 면적이 250cm15이고 코어 단면적이 2~10W인 변압기 약 2cm146.162 정도가 적당합니다. 0,6차 권선에는 2mm 와이어 23회전이 포함되어 있습니다. 보조 - 4x00,31은 XNUMXxXNUMXmm를 회전합니다.

초크 L1은 10mm PEV 구리선 0,81회 권선으로, 4mm 페라이트 막대 또는 표준 크기 K12x8x4mm의 페라이트 링에 만들어집니다.

인버터는 인쇄 회로 기판에 만들어지며 그 그림은 그림 2에 나와 있습니다. 트랜지스터 VT1은 보드에서 50x50x10mm 크기의 별도 라디에이터로 제거됩니다(보드의 핀 지정: B - VT1 게이트, K - 드레인, E - 소스).

키 트랜지스터를 교체하기 위한 가능한 옵션은 표 1에 나와 있으며 표 2는 다른 요소에 대해 허용되는 교체를 보여줍니다.

인버터 보드 어셈블리는 전류계, 주전원 스위치, 퓨즈 및 출력 단자가 있는 전면 패널의 적절한 크기 하우징에 장착됩니다.

주전원 전압이 있으므로 회로 조정은 안전 규정에 따라 수행되어야 합니다.

첫 번째 테스트는 전원 케이블의 파손된 부분에 임시로 연결된 220V/100W 램프를 사용하여 수행해야 합니다. 장치가 네트워크에 연결되면 회로의 시작과 변환기에 대한 부하의 영향이 램프의 빛으로 잘 모니터링되지만 우발적인 단락이 발생하는 경우 비상 상황이 발생하지 않습니다. 설치 중 또는 결함이 있는 요소를 사용할 때 회로에 발생합니다.

설정은 발전기 마이크로 회로와 인버터 트랜지스터의 공급 전압을 확인하는 것으로 시작됩니다. 출력 3 DA1에 펄스가 있으면 LED 표시기 HL1로 표시되며, 부하 대신 자동차 전구(12V)를 연결해야 합니다. 출력 전압은 저항 R14 슬라이더를 중간 위치에 두고 저항 R2를 트리밍하여 설정됩니다.

전원을 켠 후 잠시 후에 장치를 끄고 무선 구성 요소의 열 상태를 확인해야 합니다. 장치에 필요한 매개변수는 발전기 주파수(커패시턴스 C1 선택), 펄스의 듀티 사이클(저항 R2 선택)을 변경하고 변압기 T1의 XNUMX차 권선 단자 연결을 변경하여 설정할 수 있습니다. 어느).

열 보호는 서미스터 Rt1을 가열(납땜)하여 점검합니다. 출력 전압이 감소해야 합니다.

배터리 충전 및 복원 기술은 [4, 5]에 자세히 설명되어 있습니다.

문학

1. V. Kosenko 외 역 펄스 IP. - 라디오, 2000, No. 1, S. 42.
2. S. 코센코. 단일 종단 변환기의 유도 요소 작동 특징. - 라디오, 2005, No. 7, S.Z0.
3. A.Petrov. 인덕터, 초크, 변압기. - 라디오 아마추어, 1996, No. 1, P.13.
4. 코노발로프 V.P. 자동차와 배터리. "에너지 절약 기술"센터의 방법론 매뉴얼. - 이르쿠츠크, 2009.
5. 코노발로프 V.P. 충전 장치. "에너지 절약 기술"센터의 방법론 매뉴얼. - 이르쿠츠크, 2009.

저자: V. Konovalov, E. Tsurkan, A. Vanteev, 창의적 실험실 "자동화 및 원격 기계", 이르쿠츠크

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