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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 네트워크 스위칭 전원 공급 장치, 50와트. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
여기에 설명된 장치의 주요 목적은 개인용 컴퓨터에 전원을 공급하는 것입니다. 하지만 그 뿐만이 아닙니다. 예를 들어 UMZCH와 같은 다른 많은 고전력 아마추어 무선 개발에 전원을 공급하는 데 적합합니다.
제안된 전원 공급 장치(그림 1)의 작동 원리는 XNUMX세대 컬러 TV 전원 공급 장치와 동일합니다. 또한 불연속 전류에 가까운 모드에서 작동하므로 자체 발진 장치입니다. 그러나 근본적인 차이점도 있습니다. 강력한 스위칭 트랜지스터의 "이미터 스위칭"을 사용하여 더 넓은 주파수 범위에서 사용할 수 있으며 고전압 트랜지스터의 고장 가능성도 줄어듭니다. 수행된 실험은 이미 터 회로에 KT839A 스위칭 트랜지스터가 있는 KT972A 트랜지스터가 120kHz의 주파수에서도 잘 작동함을 확인했습니다. 전원 공급 장치의 또 다른 장점은 광범위한 출력 전류에서 사용할 수 있다는 것입니다.
이 장치는 정류기 다이오드의 역 스위칭 기능이 있는 단일 종단 전압 변환기입니다. 단위 채널의 출력 전압은 전자 스위치 트랜지스터의 개방 상태 지속 시간을 변경하여 안정화됩니다. 전원 공급 장치의 주요 구성 요소: 필터가 있는 주 전압 정류기, 출력 필터가 있는 단일 종단 변환기, 펄스 폭 컨트롤러, 불일치 증폭기 및 보조 스위칭 조정기. 전원 전압은 초크 L1, L2 및 커패시터 C1, C2에 의해 형성된 노이즈 필터를 통과하고 다이오드 브리지 VD1 ... VD4에 의해 정류되고 저항 R1을 통해 정류 전압이 평활 커패시터 C7에 공급됩니다. 커패시터 C3 ... C6은 네트워크로의 간섭 침투를 약화시키고 저항 R1은 전원 공급 장치가 켜질 때 입력 전류의 돌입을 제한합니다. 변환기는 장치를 네트워크에 연결한 후 약 0,1초 후에 시작하여 정류기 작업을 다소 용이하게 합니다. 변환기의 주요 구성 요소는 T1 펄스 변압기, KT839A(VT1) 및 KT972A(VT2) 트랜지스터, 정류기 및 출력 필터를 기반으로 하는 강력한 고전압 스위치입니다. KT839A 트랜지스터(최대 허용 컬렉터-이미터 전압이 높음)는 고속 KT972A 트랜지스터로 이미터 회로를 닫았다가 열어 개폐하여 XNUMX차 항복을 방지하고 이미터 트랜지스터의 스위칭 지속 시간을 줄입니다. 이를 통해 펄스 변압기를 변경하지 않고 넓은 범위에서 출력 전압을 변경할 수 있습니다. 총 저항이 11옴인 저항 R12 및 R0,5는 변환기 전류 센서 역할을 합니다. 트랜지스터 VT1이 닫히면 다이오드 VD6, 제너 다이오드 VD5 및 커패시터 C8을 통한 콜렉터 전류가 정류기 브리지 VD1-VD4의 음극 단자로 닫힙니다. 다이오드 VD13-VD15 - 변압기 T3의 4차 권선 5, 1 및 13의 펄스 전압 정류기. 정류기의 출력 전압 리플은 커패시터 C18-C5 및 LC 필터 L21C6, L22CXNUMX에 의해 평활화됩니다. +15V 채널 출력에 연결된 저항 R5는 +12V 채널이 로드될 때 과도한 전압 상승을 방지합니다.이 저항 덕분에 무부하 +5V 채널 출력의 전압은 6V를 초과하지 않습니다. 채널 부하 전류 +12V ~ 2,5A에서 컴퓨터 칩에 안전합니다. -12V 채널 전압은 DA2 마이크로 회로 안정기에 의해 안정화됩니다. 불일치 증폭기는 +12V 채널 출력에 연결되고 기준 전압 소스는 DA2 스태빌라이저의 출력입니다. 트랜지스터 VT4는 오류 신호를 증폭합니다. 트랜지스터의 부하는 광 커플러 U1의 LED이고 VD17 다이오드는 이미 터 접합을 보호합니다. +12V 채널 출력의 전압이 12V 이상이면 광커플러 LED가 켜지고 광커플러 광트랜지스터를 통해 흐르는 전류가 증가합니다. 스위치의 트랜지스터 VT1의 개방 상태는 광 커플러의 광 트랜지스터 전류에 의해 커패시터 C11의 충전 시간 (약 4 ~ +1V)에 의해 결정됩니다. 옵토론의 포토트랜지스터 전류 값이 클수록 커패시터 충전 속도가 빨라집니다. 11부터 트랜지스터 VT1이 열린 상태에 있는 시간이 줄어듭니다. 전원 공급 장치를 네트워크에 연결하면 커패시터 C8도 충전을 시작합니다(저항 R2 및 다이오드 VD6을 통해). 전압이 4,5V에 도달하면 저항 R6, 제너 다이오드 VD12, 트랜지스터 VT2의 이미 터 접합, 저항 R11, R12 및 저항 R6, R5, 트랜지스터 VT1의 이미 터 접합, 트랜지스터 VT2 및 저항 R11을 통해 흐르는 전류 , R12는 스위칭 트랜지스터를 활성 작동 모드로 전환합니다. 다이오드 VD1, 커패시터 C7 및 저항 R10, R5을 통해 변압기 T7의 권선 I과 II 사이의 포지티브 피드백 신호는 스위칭 트랜지스터를 빠르게 엽니다. 변압기 T1의 자기 회로에서 자기장의 에너지 축적이 시작됩니다. 일정 시간이 지나면 트랜지스터 VT3이 트랜지스터 VT2를 열고 닫으므로 트랜지스터 VT1이 닫힙니다. 이 경우 트랜지스터 VT3은 전류 센서 R11, R12 및 커패시터 C12에서 베이스로 공급되는 전압을 요약합니다. 시동시 또는 변환기 과부하시 저항 R11, R12 양단의 전압 강하가 1V를 초과하면 트랜지스터 VT3이 열리고 저항 R10과 다이오드 VD11을 통해 흐르는 전류로 인해 장치는 단기 과부하를 견딥니다. 채널 중 하나가 공통 컨덕터로 단락되면 전원 공급 장치가 오류 없이 전력 제한 모드로 자동 전환됩니다. 컨버터의 정상 작동 모드에서 스위칭 트랜지스터를 닫는 순간은 커패시터 C11의 충전 기간에 의해 결정됩니다. 강력한 트랜지스터를 닫은 후 펄스 변압기 권선의 전압 극성이 반전되고 다이오드 VD13 ... VD15가 순방향으로 켜지고 정류 전류로 LC 필터의 커패시터를 충전합니다. 이 전류 값이 1에 가까우면 권선/변압기 T9, 기생 커패시턴스 및 커패시터 CXNUMX로 구성된 발진 회로에서 전기 발진이 발생합니다. 첫 번째는 스위치의 강력한 트랜지스터를 열고 설명된 프로세스가 반복됩니다. 트랜지스터 VT1과 VT2가 닫히는 동안 커패시터 C7의 음극 단자에 대한 변압기 권선 II의 하단 단자 전압은 음수이며 저항 R8과 다이오드 VD8을 통해 트랜지스터 VT2를 안정적으로 유지합니다. 닫힌 상태. 이 트랜지스터 베이스의 최소 전압은 VD12 제너 다이오드의 안정화 전압과 VD10 다이오드 양단의 전압에 의해 결정됩니다. 커패시터 C8A도 R9VD11 회로를 통해 충전됩니다.다이오드 VD8과 VD9의 음극이 결합되기 때문에 커패시터 C12의 전압은 트랜지스터 VT2의 베이스 전압(즉, 약 -4V)보다 낮을 수 없습니다. +12V 채널 출력의 전압은 펄스 폭 조정 방법으로 안정화됩니다. 이는 동시에 +5V 채널 전압을 안정화합니다. 그러나 펄스 변압기, 다이오드 및 장치의 다른 일부 요소는 결코 이상적이지 않기 때문에 이 채널 출력의 전압 안정성은 높지 않습니다. 따라서 두 가지 기능을 수행하는 보조 스위칭 조정기가 사용되었습니다. +5V 채널에 부하 전류의 일부를 제공하여 전압 안정성을 높이고 부하가 없는 경우 +12V 채널을 부하합니다. 보조 안정 장치에는 미세 회로 안정기 DA1, 초크 L3, L4, 커패시터 C19, 다이오드 VD16, 저항 R14가 포함되며, DA1 미세 회로는 전자 스위치, 기준 전압 소스 및 오류 신호 증폭기 역할을합니다. L4 인덕터와 VD16 다이오드는 스위칭 조정기의 필수 속성입니다. DA1 미세 회로의 여기는 인덕터 L3 및 커패시터 C19에 의해 제공되며 L14C3 회로의 품질 계수를 감소시키는 저항 R19는 고주파 발진의 발생을 방지합니다. 전원 공급 장치의 모든 요소는 205mm 두께의 단면 호일 유리 섬유로 만들어진 105x2mm 크기의 인쇄 회로 기판(그림 1)에 장착됩니다.
저항 및 커패시터의 주요 매개 변수는 장치의 회로도에 표시되어 있습니다. 트랜지스터 KT839A(VT1)는 KT838A, KT872A, KT846A, KT81148 및 KT972A(KT972B)로 교체할 수 있습니다. 트랜지스터 KT645B(VT3) 및 KT342BM(VT4) 대신 기본 전류 전달 계수가 50 이상인 유사한 트랜지스터가 작동할 수 있으며 AOT101AC(U1) 옵토커플러를 AOT101BS, AOT127A 또는 AOT128A로 교체합니다. 다이오드 KD212A(U06, VD7)는 문자 인덱스가 있는 KD226 또는 KD411로, KD2999V(VD13, VD14)는 KD2995, KD2997, KD2999, KD213 시리즈와 같이 유사한 특성을 가진 다른 것으로 대체할 수 있습니다. 정류기 브리지의 다이오드 VD1-VD4 대신 KD226G 또는 극단적인 경우 최소 243V의 역 전압용 KD400 시리즈가 적합합니다. 상당한 전류가 제너 다이오드 D814B(VD5)를 통해 흐르며 이를 교체할 때 고려해야 합니다. 허용되는 전류는 40mA 이상이어야 합니다. 또한 상당한 전류가 커패시터 C16-C18을 통해 흐르므로 K50-29, K50-24 시리즈인 것이 바람직합니다. 커패시터 C1-C6(KD-2, K78-2, K73-16 등)의 정격 전압은 400V 이상이어야 하며 350Hz의 주파수에서 50V 이상의 가변 구성 요소로 작동할 수 있어야 합니다. . 정격 전압 9V용 커패시터 C78 - K2-1600. 나머지 부품은 교체에 중요하지 않습니다. 트랜지스터 VT1은 표면적이 약 200cm2 인 방열판, 다이오드 VD13 및 VD14 - 각각 면적이 45cm 및 35cm 인 방열판 및 안정기 DA2 - 방열판에 설치됩니다. 70cm2의 면적. 변압기 T1은 자기 회로에서 만들어집니다. 페라이트 12NM의 W 15x2000, 비자성 간격 0,5mm. 권선 I에는 반으로 접힌 와이어 PEV-160 2의 0,47턴이 포함되어 있습니다. 권선 II - 같은 와이어를 4번 감았지만 세 번 접었습니다. 자기 결합을 개선하기 위해 권선 III 및 IV는 두께 0,2, 폭 27mm의 구리 테이프로 만들어지며 각각 3회 감습니다. 구리 테이프는 세 개로 접힌 PEV-1 0,8 와이어로 교체할 수 있습니다. 권선 V에는 8번 접힌 와이어 PEV-1 0,4의 XNUMX턴이 포함되어 있습니다. 인덕터 L1 및 L2는 페라이트 20NM으로 만든 K10x5x2000 크기의 공통 자기 회로에 감겨 있으며 각각 35회 감긴 와이어 PEV-1 0,4를 포함합니다. 초크 L5 및 L6의 자기 회로는 직경 400 및 길이 8mm의 페라이트 막대 M20NN 조각입니다. 그들 각각은 15 턴을 포함합니다. 4NM 페라이트(2000mm의 비자기 간격 포함)로 만든 BZO 장갑 자기 회로로 만든 L0,5 인덕터에는 PEV-35 1 와이어가 0,8회 감겨 있습니다. 일반적으로 오류 없이 장착된 전원 공급 장치는 사전 조정 없이 작동을 시작합니다. 그러나 보험 정책으로 15V의 전압을 위해 설계된 25 ... 220W의 백열등을 통해 네트워크에 처음 연결하는 것이 바람직합니다. 가변 저항 R18은 이에 해당하는 +12V 채널의 출력에 설정되어야 합니다. +5V 채널의 공급 전압에 대한 요구 사항이 더 엄격한 경우(또는 더 큰 출력 전류가 필요한 경우) 불일치 증폭기는 +5V 채널 출력(예: 커패시터의 양극 단자)에 연결해야 합니다. C16, 또한 저항 R17의 저항을 5Ω으로, 저항 R17의 저항을 16kΩ으로 줄입니다. 스태빌라이저 DA300, 초크 L17 및 L1,5, 저항 R1, 커패시터 C3 및 다이오드 VD4은 제외됩니다. 그러나 이러한 변경 후 +14V 채널 전류가 증가함에 따라 +19V 채널 출력의 전압도 증가하므로 이 채널의 전압을 추가로 안정화해야 합니다(예: KR16EN12B 마이크로 회로 사용). ). KS5A 제너 다이오드와 저항이 17 ... 1 옴인 저항을 통해 광 커플러 U156의 두 번째 LED를 커패시터 C180과 병렬로 연결하여 +200 V 채널 출력에서 \u6b\u7b바람직하지 않은 전압 증가를 방지 할 수 있습니다. 이 경우 광커플러의 결론 5과 8은 물론 결론 XNUMX와 XNUMX도 결합되어야 합니다. 이렇게 하면 전원 공급 장치가 출력 전압을 초과하지 않도록 보호할 뿐만 아니라 피드백 회로가 복제되기 때문에 작동의 신뢰성도 높아집니다. 설명된 장치는 예를 들어 AF 전력 증폭기와 같은 다른 많은 아마추어 무선 구조에 전원을 공급하는 데 적용할 수 있습니다. 특정 무선 엔지니어링 장치의 기능을 고려하여 전원 공급 장치의 보조 부품을 재구성하기만 하면 되며, 권선의 피드백 신호 레벨을 조정하여 출력 전압을 1,5배 변경합니다. 변압기 T1. 구체적인 예. K174UN19 칩을 기반으로 한 전력 증폭기에 전원을 공급하려면 ±15V의 바이폴라 전압 소스가 필요하며, 이 경우 설명된 전원 공급 장치의 보조 부품은 그림에 표시된 회로에 따라 조립할 수 있습니다. 삼.
T1 변압기의 권선 III 및 IV에는 두께 7, 폭 0,1mm의 구리 테이프 27회 또는 PEV-1 0,8 와이어가 세 번 접혀 있습니다. 두 권선의 권선은 동시에 수행됩니다. 결론 6과 7, 옵토커플러 U5의 8와 1을 결합해야 합니다. 문학
저자: D.Bezik
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