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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 강력한 전원 공급 장치, 220/32볼트 1000와트. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
최근에는 네트워크 전원의 크기와 무게를 줄이기 위해 수십 kHz 주파수의 전압 변환이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이러한 소스에는 주전원 전압 정류기, 주전원 주파수가 두 배인 리플 필터, 전압 변환기, 강압 변압기, 정류기 및 변환 주파수가 두 배인 리플 필터가 포함되어 있습니다. 변환기는 일반적으로 브리지 또는 하프 브리지 인버터 회로에 따라 만들어지며, 여기서 트랜지스터는 스위칭 기간의 절반 후에 교대로 열리고 닫힙니다. 이러한 변환기의 단점은 트랜지스터가 꺼질 때 콜렉터 전류를 통해 존재한다는 것입니다. 이로 인해 큰 순간 전력이 방출되며 허용되는 값은 이러한 장치의 전력을 제한합니다. 예를 들어 KT812 시리즈와 같은 전압 변환기에 일반적으로 사용되는 실리콘 트랜지스터의 허용 순간 전력은 수백 와트를 초과하지 않습니다. 직렬 공진 회로가 탑재된 브리지 인버터를 사용하면 이러한 제한을 어느 정도 제거할 수 있습니다. 이러한 장치의 트랜지스터는 콜렉터 전류가 없을 때 닫힙니다. 콜렉터의 최대 전압(이미터에 상대적)과 최대 콜렉터 전류는 서로 다른 시간에 트랜지스터에 작용하므로 트랜지스터에 방출되는 순간 전력은 다음과 같습니다. 작다. 직렬 공진 회로가 있는 브리지 인버터의 기능은 아래에 설명된 네트워크 전원 공급 장치로 설명됩니다. 이는 27V 차량 전기 시스템(저항성 또는 유도성 활성 부하 포함)과 동등한 용도로 사용하도록 고안되었습니다. 장치의 개략도가 그림에 나와 있습니다. 주요 구성 요소는 C1L1C2 필터로, 주파수 변환기의 간섭이 네트워크에 유입되는 것을 방지합니다. 필터 C1-C4L3C5-C2이 있는 다이오드 VD6-VD8를 사용하는 주 전압 정류기; 공진 회로 L1C4C3이 있는 트랜지스터 VT10 - VT11의 브리지 인버터, 강압 변압기 74, 필터 C13-C18L12C15C4이 있는 다이오드 VD16-VD17의 고주파 전압 정류기; 마이크로 회로 DD1-DD4와 트랜지스터 VT5, VT6의 인버터 제어 장치 및 이를 공급하는 두 개의 소스(비안정화(VD19) 및 안정화(VD20 DA1)). LED HL1은 장치가 네트워크에 연결되었음을 나타내는 표시기입니다.
브리지 인버터 제어 장치는 원샷 칩 DD1로 만들어진 클록 펄스 발생기, 트리거 DD2.2의 펄스 분배기 및 DD4 칩 요소, 두 개의 증폭기 (DD3.3, VT5 및 DD3.4, VT6)로 구성됩니다. 그리고 동기화 장치(DD21, DD2.1)를 갖춘 장치 과부하 보호 장치(VD3.1, DD3.2). HL2 LED는 보호 장치가 작동했음을 나타냅니다. 토글 스위치 Q1을 사용하여 장치가 네트워크에 연결되면 공급 전압이 제어 장치에 공급되고 약 1.2kHz의 일정한 반복 주파수로 17μs 지속 시간의 양의 펄스가 40의 역 출력에 나타납니다. DD2.2를 촬영했습니다. 트리거 DD1는 직접 및 역 출력에 나타나는 논리 4.1 신호를 사용하여 요소 DD4.2, DD3.3를 교대로 "개방"합니다. 펄스는 하나의 증폭기(DD5, VT3.4)와 다른 증폭기(DD6, VT1)의 입력에 도달합니다. 결과적으로 개방 극성의 펄스는 트랜지스터 VT4, VT2 또는 VT3, VTXNUMX의 이미 터 접합에 공급됩니다. 클록 생성기 펄스가 나타난 지 얼마 후(지연은 필터 C3-C5L2C6-C8의 다소 큰 시상수로 인해 발생함) 부드럽게 증가하는 정류 전압이 커패시터 C9에 나타나고 인버터는 이를 다음과 같이 교류 전압으로 변환합니다. 변압기 T20의 권선 I에 적용되는 4kHz의 주파수. 권선 I에서 제거된 전압은 다이오드 VD13-VD18에 의해 정류되고 필터 C12-C15L4C16C17을 통해 부하에 공급됩니다. 저항 R13은 무부하 정류기의 출력 전압을 감소시킵니다. 인버터의 동작은 17단계로 나눌 수 있습니다. 첫 번째에서는 1μs의 지속 시간으로 트랜지스터 VT4, VT10가 열리고 커패시터 C11, C4이 변압기 T3 및 인덕터 LXNUMX의 XNUMX차 권선을 통해 충전됩니다. 이 회로의 전류는 먼저 XNUMX에서 최대값으로 증가한 다음 커패시터가 충전됨에 따라 XNUMX으로 감소합니다. 현재 모양은 정현파의 반주기와 비슷합니다. 8μs 동안 지속되는 두 번째 단계에서는 닫는 극성의 전압이 트랜지스터 VT1, VT4의 베이스에 적용되어 닫힙니다. 세 번째 단계(및 첫 번째 지속 시간 17μs)에서는 트랜지스터 VT2, VT3이 열리고 다이오드 VD1-VD4에 의해 정류된 거의 전체 전압이 각 닫힌 트랜지스터 VT1, VT4에 적용됩니다(부하 포함). 1 Ohm의 저항 - 약 260V). 커패시터 C10, C11의 재충전 전류는 첫 번째 위상과 마찬가지로 반대 극성의 최대 전압까지 커패시터, 인덕터 L3 및 변압기 T4의 1차 권선으로 구성된 직렬 회로를 통해 흐릅니다. 재충전되는 전압은 부하 저항에 따라 달라집니다. 저항이 낮을수록 이 전압은 커집니다(저항이 200Ω인 부하 - 약 XNUMXV). 트랜지스터 VT2, VT3의 콜렉터 전류가 8으로 감소하는 순간 인버터 작동의 네 번째 단계가 시작되고 두 번째와 마찬가지로 2μs로 지속됩니다. 변압기 권선에서 트랜지스터 베이스에 폐쇄 전압이 적용됩니다. T5와 T1. 트랜지스터 VT4, VT2는 계속해서 닫힌 상태를 유지합니다. 트랜지스터 VT3, VT1이 완전히 닫히고 트랜지스터 VT4, VTXNUMX가 열릴 때 통과 전류 펄스가 인접한 숄더의 트랜지스터를 통해 발생하지 않도록 하려면 일시 중지가 필요합니다. 컬렉터 전류가 없는 순간에 이미터 접합에 스위칭 전압이 공급되기 때문에 최악의 경우 컬렉터 접합의 순간 전력은 수 와트를 초과하지 않습니다. 본 장치의 과부하 보호 장치는 다음과 같이 동작합니다. 공급 전압을 공급한 후 DD2.7 트리거는 단일 상태(역 출력에서 논리 전압은 0)로 설정되고 논리 3.2 전압은 DD11 요소(핀 1)의 출력에 나타납니다. DD4.1 요소 및 DD4.2를 통해 클럭 생성기 펄스가 통과하기 위한 조건을 생성합니다. 트리거는 부하에 공급되는 전력이 1kW 미만인 한 항상 이 상태를 유지합니다. 최대 전력에 도달하면 전류 변환기 T2.1의 3차 권선에서 브리지 VD21을 통해 트리거 DD1의 카운팅 입력에서 수신된 첫 번째 펄스의 진폭이 트리거를 3.2 상태로 전환하기에 충분하다는 것이 밝혀졌습니다. (역 출력에서 - 논리 0의 전압). 회로의 요소 DD4.1의 상위 입력에서 낮은 논리 레벨을 높은 레벨로 변경하면 다음 클록 펄스가 도착하면 논리 전압 4.2이 출력에 설정되고 요소 DD3.1을 통한 펄스, DD3.2가 중지됩니다. 요소 DDXNUMX, DDXNUMX의 RS 트리거 덕분에 금지 신호는 펄스 사이의 일시 정지가 시작되는 순간에만 나타나 인버터 트랜지스터의 고장을 방지합니다(컬렉터 전류가 있는 경우 닫히면 고장이 발생함). 순간 전력이 과도하게 증가합니다.) 이 장치는 부하 단락 중에도 인버터 트랜지스터를 보호합니다. 보호 기능이 작동된 후 전원 공급 장치를 원래 상태로 되돌리려면 토글 스위치 Q1을 사용하여 전원 공급 장치를 껐다가 다시 켜야 합니다. 장치가 꺼지면 필터 커패시터 C3 - C8은 저항 R1 및 R2를 통해 방전됩니다. 이는 다시 켠 후 트랜지스터 VT1 - VT4의 기본 전류 펄스 진폭이 증가하는 동안 완전히 열리지 않을 때(즉, 포화 모드로 들어가지 않음) 즉시 큰 전압이 발생하지 않도록 하기 위해 필요합니다. 실패로 이어질 수 있는 수집가. 변환기의 공진 회로는 정격 전압 10V용 커패시터(C11, C71) K4-250를 사용합니다. 정격 전압 12V용 필터 커패시터 C15-C73 - K16-63. 저항 R13 - PEV-10. 나머지 저항기와 커패시터는 모든 유형입니다. Q1 - TV1-2를 전환하십시오. 제어 장치의 전원 공급 장치는 통합 변압기 TN13 127/220-50을 사용합니다. 장치의 다른 모든 변압기와 초크는 직접 제작합니다. 권선 데이터는 표에 나와 있습니다. 초크 L3과 변압기 T4의 두 권선은 묶음으로 꼬인 와이어로 감겨 있습니다. 이 변압기의 누설 인덕턴스를 줄이기 위해 권선 II는 함께 접힌 두 묶음으로 감겨 있습니다. 탭은 반권선 중 하나의 시작 단자를 다른 끝의 단자와 연결하여 얻습니다. 모든 초크의 자기 코어는 0,5mm의 비자성 간격으로 조립됩니다. 인버터 제어 장치와 그 전원은 2mm 두께의 유리 섬유 호일 라미네이트로 만들어진 인쇄 회로 기판에 장착됩니다. 장치의 나머지 부분 대부분은 220mm 두께의 PCB로 만들어진 85x3mm 크기의 1개 보드에 힌지 방식으로 장착됩니다. 그 중 하나에는 다이오드 VD4-VD1와 필터 부품 C1L2C3 및 C5-C2L6C9-C2가 장착됩니다. 다른 하나 - 변압기 T3, T5, T3 및 부품 인버터, 세 번째 - 인덕터 L12 및 필터 부품 C15-C4L16C17CXNUMX. 트랜지스터 VT1 - VT4는 70x60x8mm 크기의 플레이트 형태로 두랄루민 방열판에 설치되며(60x8mm 측면은 회로 기판에 부착됨) 다이오드 VD1-VD4 - 치수가 있는 알루미늄 플레이트에서 구부러진 U자형 방열판에 설치됩니다. 100x25x1,5mm, 다이오드 VD13... VD18 및 변압기 T4 - 냉각 표면적이 약 1000cm2인 골이 있는 두랄루민 방열판에 있으며 블록 하우징 후면에 고정되어 있습니다. 장치 설치는 퓨즈 FU1 없이 시작됩니다. 제어 장치의 전원을 켜면 오실로스코프를 사용하여 트랜지스터 VT1-의 이미터 접합에서 약 4kHz의 반복 주파수(발진 기간은 약 17μs)로 20μs 지속 시간의 양극 펄스가 있는지 확인합니다. VT50. 변류기(73)의 XNUMX차 권선의 임의의 단자가 제어 장치의 미세 회로 전원 공급 장치의 양극 단자에 연결되면 이러한 펄스가 사라져야 합니다. 그런 다음 인덕터 L3 출력이 변압기 T4의 1차 권선에서 분리되고 퓨즈 FU7이 제자리에 설치되며 주전원 스위치 Q8의 접점 1 및 15 대신 밀리암페어가 켜집니다. 부하가 없을 때 인버터가 소비하는 전류는 3mA를 넘지 않아야 합니다. 이를 확인한 후 인덕터 L4의 단자와 변압기 T0,5의 1차 권선을 저항이 약 4Ω인 추가 저항으로 연결하고 인덕터 L1에서 정류기 브리지 VD20 - VD30의 네트워크 단자를 납땜한 다음 조정 가능한 자동 변압기(예: LATR)에서 1..의 교류 전압 .700V. 등가 부하가 블록의 출력에 연결됩니다(저항은 800Ω, 소비 전력은 3인 저항). ..XNUMXW 오실로스코프를 사용하여 추가 저항기의 전압 모양을 모니터링하여 인덕터 LXNUMX의 자기 회로에서 비자기 갭을 선택하여 화면의 펄스(양극성 및 음극성 모두)가 가능한 한 절반과 유사하게 되도록 합니다. 사인파의 파도. 다음으로, 펄스의 모양을 관찰하면서 브리지 VD1 - VD4의 입력 전압을 220V로 증가시킵니다. 부하 등가의 출력 전력은 650...700W로 증가하지만 펄스의 모양은 거의 유지되어야 합니다. 변하지 않은. 그러한 전력에서 날카로워지면 이는 인덕터 L3 또는 변압기 T4의 자기 회로가 포화되었음을 나타내며 더 큰 단면적을 가진 더 큰 회로로 교체해야 합니다. 마지막으로 회로에서 추가 저항을 제거한 후 과부하 보호 장치가 18kW의 출력 전력에서 작동하도록 저항 R1을 선택합니다(부하 등가 저항을 줄여 얻음). 많은 전원 공급 장치 회로, 특히 오실로스코프로 모니터링할 회로에는 고전압이 걸리므로 설정하는 동안 안전 주의 사항을 준수해야 합니다. 최대 700W 출력의 부하를 장치 출력에 직접 연결할 수 있으며 토글 스위치를 사용하여 전원을 전환할 수 있습니다. 전력이 높을수록 부하 회로에 추가 스위치를 제공하고 먼저 장치를 네트워크에 연결한 다음 부하를 출력에 연결하는 것이 좋습니다. 저자: S.Tsvetaev
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