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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 강력한 UMZCH의 스위칭 전원 공급 장치
스위칭 전원 공급 장치는 최신 전자 장비에 널리 사용됩니다. 라디오 아마추어들은 또한 라디오 엔지니어링 문헌, 특히 라디오 저널의 출판물 수가 증가함에 따라 라디오를 더 자주 사용하기 시작했습니다. 그러나 대부분의 경우 상대적으로 저전력 설계가 기술됩니다. 게시된 기사의 저자는 800W 전력의 스위칭 전원 공급 장치에 대해 독자의 관심을 끌었습니다. 전계 효과 트랜지스터와 변환기에 평균 출력이 있는 XNUMX차 권선이 있는 변압기를 사용한다는 점에서 이전에 설명한 것과 다릅니다. 첫 번째는 더 높은 효율과 감소된 고주파 간섭을 제공하고 두 번째는 주요 트랜지스터를 통한 전류의 절반을 제공하며 게이트 회로에서 절연 변압기가 필요하지 않습니다. 이러한 회로 솔루션의 단점은 적절한 허용 전압을 가진 트랜지스터를 사용해야 하는 XNUMX차 권선 절반의 고전압입니다. 사실, 브리지 컨버터와 달리 이 경우에는 XNUMX개가 아닌 XNUMX개의 트랜지스터로 충분하여 설계를 단순화하고 장치의 효율성을 높입니다. 스위칭 전원 공급 장치(UPS)는 40행정 및 60행정 고주파 변환기를 사용합니다. 전자의 효율은 후자보다 낮으므로 200 ~ XNUMXW 이상의 전력으로 단일 사이클 UPS를 설계하는 것은 바람직하지 않습니다. 푸시 풀 컨버터를 사용하면 고효율로 훨씬 더 많은 출력을 얻을 수 있습니다. 그것들은 출력 키 트랜지스터의 여기 방법과 변환기 변압기의 XNUMX 차 권선 회로에 포함시키는 회로를 특징으로하는 여러 그룹으로 나뉩니다. 여기 방법에 대해 이야기하면 자기 여기와 외부 여기의 두 그룹으로 구분할 수 있습니다. 전자는 설립의 어려움으로 인해 덜 인기가 있습니다. 강력한 (XNUMXW 이상) UPS를 설계할 때 제조의 복잡성이 비합리적으로 증가하므로 이러한 전원 공급 장치에는 거의 사용되지 않습니다. 외부 흥분 컨버터는 고전력 UPS 애플리케이션에 매우 적합하며 때로는 유지 관리가 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다. 주요 트랜지스터를 변압기에 연결하는 것과 관련하여 소위 하프 브리지(그림 1, a), 브리지(그림 1, b) 및 중간에서 탭이 있는 1차 권선의 세 가지 방식이 있습니다( 그림 1, c). 현재까지 가장 널리 사용되는 하프 브리지 컨버터[1]. 상대적으로 낮은 전압 Uke max를 가진 1개의 트랜지스터가 필요합니다. 그림에서 볼 수 있듯이. 2, 아. 커패시터 C2 및 C2는 변압기 TXNUMX의 XNUMX차(I) 권선이 연결되는 분압기를 형성합니다. 키 트랜지스터를 열면 권선의 전압 펄스 진폭이 Upit / XNUMX - Uke max 값에 도달합니다.
브리지 변환기 [2]는 하프 브리지와 유사하지만 커패시터는 쌍으로 대각선으로 열리는 트랜지스터 VT3 및 VT4 (그림 1.b)로 대체됩니다. 이 변환기는 변압기의 1차 권선에 공급되는 전압의 증가로 인해 효율이 약간 높아져 트랜지스터 VT4 - VT2를 통해 흐르는 전류가 감소합니다. 이 경우 변압기 XNUMX차 권선의 전압 진폭은 Upit - XNUMXUke max 값에 도달합니다. 그림의 구성표에 따른 변환기가 떨어져 있습니다. 1. 다. 최고의 효율로. 이는 1,2차 권선의 전류를 줄임으로써 달성됩니다. 결과적으로 강력한 UPS에 매우 중요한 주요 트랜지스터의 전력 손실이 감소합니다. XNUMX차 권선의 절반에서 전압 펄스의 진폭은 Upit - Uke max 값으로 증가합니다. 또한 다른 변환기(XNUMX)와 달리 입력 절연 변압기가 필요하지 않습니다. 그림의 계획에 따른 장치에서. 1. Uke max 값이 높은 트랜지스터를 사용해야 합니다. (방식에 따라) 1 차 권선의 상단 절반이 하단 권선의 시작 부분에 연결되기 때문에 전류가 첫 번째 권선에 흐르면 (VT2이 열림) 두 번째 권선에 전압이 생성됩니다. 첫 번째의 전압 진폭과 같지만 (절대 값) Upit에 대한 부호는 반대입니다. 즉, 닫힌 트랜지스터 VT2의 콜렉터 전압은 2Upit에 도달합니다. 따라서 Uke max는 3Upit보다 커야 합니다. 제안된 UPS에서는 180차 권선이 평균 출력을 갖는 변압기가 있는 푸시-풀 컨버터가 사용됩니다. 그것은 높은 효율성을 가지고 있습니다. 잔물결이 적고 주변 공간에 간섭을 약하게 방출합니다. 저자는 이를 사용하여 UMZCH의 240채널 구동 버전에 전원을 공급합니다. [220]에 설명되어 있습니다. UPS 입력 전압 - 2...50V. 공칭 출력 전압(입력 800V 포함) - 90xXNUMXV. 최대 부하 전력 - XNUMXW. 변환기의 작동 주파수는 XNUMXkHz입니다. UPS의 개략도는 Fig. 2. 보시는 바와 같이 출력 전압 안정화 없이 외부 여자(External Excitation)가 있는 컨버터입니다. 장치의 입력에는 간섭이 네트워크에 들어가는 것을 방지하는 고주파 필터 C1L1C2가 포함되어 있습니다. 통과 후 주전원 전압은 다이오드 브리지 VD1-VD4에 의해 정류됩니다. 잔물결은 커패시터 C3에 의해 평활화됩니다. 정류된 DC 전압(약 310V)은 고주파 변환기에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.
변환기 제어 장치는 DD1-DD3 마이크로 회로에서 만들어집니다. 강압 변압기 T1로 구성된 별도의 안정화 소스에 의해 전원이 공급됩니다. 트랜지스터 VT5, VT1 및 제너 다이오드 VD2의 정류기 VD6 및 전압 조정기. DDI 요소에서. 1. DD1.2는 약 360kHz의 반복률로 펄스를 생성하는 마스터 오실레이터를 조립했습니다. 그 다음에는 DD4 칩의 트리거에서 만들어진 주파수 분배기가 2로 이어집니다. 요소 DD3.1, DD3.2의 도움으로 펄스 사이에 추가 일시 중지가 생성됩니다. 일시 중지는 DDI.0 요소의 출력에 레벨 1이 있고 DD2 및 DD2.1를 트리거할 때 나타나는 이러한 요소의 출력에서 논리 2.2 레벨에 지나지 않습니다(그림 3). DD3.1(DD3.2) 출력의 로우 레벨 전압은 "폐쇄" 상태(출력 - 로직 레벨 1.3)에서 DD1.4(DD1)을 차단합니다.
일시 중지 기간은 펄스 기간의 1/3과 같으며 (그림 3, 핀 1 DD3.1 및 13 DD3.2의 전압 다이어그램) 스위칭 트랜지스터를 닫기에 충분합니다. DD1.3 및 DD1 요소의 출력에서 최종 생성된 펄스는 저항 R4, R5을 통해 강력한 전계 효과 트랜지스터 VT6, VT10의 게이트를 제어하는 트랜지스터 스위치(VT11. VT9)에 공급됩니다. 트리거 DD2.2의 직접 및 역 출력의 펄스는 트랜지스터 VT3에서 만들어진 장치의 입력에 공급됩니다. VT4. VT7. VT8. 교대로 열기, VT3 및 VT7. VT4 및 VT8은 키 트랜지스터 VT9, VT10의 입력 커패시턴스를 빠르게 방전하기 위한 조건을 만듭니다. 즉, 빠른 마감. 또한, Fig. 3 (DD12의 핀 13 및 2.2의 전압 다이어그램). VT7 및 VT8은 펄스가 끝난 직후에 열리므로 모든 출력 전력에서 각 트랜지스터 VT9, VT10은 두 번째 트랜지스터가 열리기 전에 항상 안전하게 닫힐 시간이 있습니다. 이 조건이 충족되지 않으면 이를 통해 변압기 T2의 XNUMX차 권선을 통해 전류가 흐르게 됩니다. 이는 UPS의 신뢰성과 효율성을 감소시킬 뿐만 아니라 또한 진폭이 때때로 컨버터 공급 전압을 초과하는 전압 서지를 생성합니다. 비교적 높은 저항 R9 및 R10의 저항은 트랜지스터 VT10 및 VT11의 게이트 회로에 포함되며 게이트의 커패시턴스와 함께 키를 열 때 고조파 수준을 줄이는 저주파 필터를 형성합니다. 같은 목적으로 VD9-VD12 요소가 도입되었습니다. P16, R17, S12.S13 트랜지스터 VT9의 재고 회로에서. VT10에는 변압기 T2의 13차 권선이 포함되어 있습니다. 출력 전압 정류기는 다이오드 VD20 - VD10의 브리지 회로에 따라 만들어지며 장치의 효율성을 다소 감소시키지만 UPS 출력의 리플 수준을 크게(20배 이상) 줄입니다. 최대 부하에서 거의 직사각형인 진동의 모양이 전력이 XNUMX...XNUMXW로 감소하면 부드럽게 정현파에 가까워진다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 낮은 볼륨에서 UMZCH의 소음 수준에 긍정적인 영향을 미칩니다. 변압기 T2의 권선 IV의 정류된 전압은 팬에 전원을 공급하는 데 사용됩니다(아래 참조). 이 장치는 커패시터 K73-17(C1.C2.C4)을 사용합니다. K50-17(C3), MBM(C12.C13). K73-16(C14-C21. C24. C25). K50-35(C5-C7). KM(기타). 다이어그램에 표시된 것 대신 K176 시리즈 마이크로 회로를 사용할 수 있습니다. K564. 다이오드 D246(VD1-VD4)은 최소 5A의 직류 및 최소 350V의 역전압(KD202K. KD202M. KD202R, KD206B. D247B)용으로 설계된 다른 다이오드와 상호 교환이 가능합니다. 또는 KD2997B의 다이오드 KD13A (VD20-VD2997)와 동일한 매개 변수를 가진 다이오드 정류기 브리지. KD2999B. 제너 다이오드 D810 (VD6) - D814V. VT1으로 KT817, KT819 시리즈의 모든 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. VT2-VT4 및 VT5, VT6 - 각각 KT315, KT503, KTZ102 및 KT36K KT502 시리즈 중 하나. KT3107. VT9, VT10 - KP707V1, KP707E1 대신. 트랜지스터 KT3102ZH(VT7. VT8)는 교체하지 않는 것이 좋습니다. 변압기 T1 - TS-10-1 또는 최소 11mA의 부하 전류에서 13 ... 150V의 1차 권선 전압을 가진 기타. 파워 필터의 코일 L2000은 PZV-1 31(8,5x7 회전), 변압기 T1가 있는 K1,0M2u25 크기의 페라이트(M2NM45) 링에 감겨 있습니다. 권선 I에는 PEV-28 12 와이어의 2x42 회전(약간 권선), 권선 II 및 III - 각각 2 회전(PEV-1,0 7 2개 와이어), 권선 IV - PEV-0,8 2 2 회전이 포함됩니다. 권선 사이에는 PTFE 테이프로 만든 0.8겹의 절연체가 놓여 있습니다. 초크 L2, L3의 자기 회로는 직경 1500, 길이 6mm(B25 아머 코어 트리머)의 페라이트(48NMZ) 로드입니다. 권선에는 와이어 PEV-12 1의 1.5턴이 포함되어 있습니다. 트랜지스터 VT9. VT10은 펜티엄 마이크로프로세서를 냉각하는 데 사용되는 팬 방열판에 설치됩니다(486 프로세서의 유사한 노드도 적합함). 다이오드 VD13-VD20은 표면적이 약 200cm2인 방열판에 고정됩니다. UMZCH 출력단의 트랜지스터를 냉각하기 위해 컴퓨터 전원 공급 장치 또는 공급 전압이 12V 인 다른 전원의 후면 벽에 팬이 설치됩니다. UPS를 설치할 때 모든 연결이 가능한 한 짧도록 노력하고 전원 섹션에서 가능한 가장 큰 단면의 와이어를 사용하십시오. 그림과 같이 UPS를 금속 실드로 감싸고 소스 출력의 0V 단자에 연결하는 것이 바람직합니다. 4. 전원 장치의 공통 배선은 스크린에 연결하지 마십시오. UPS에는 단락 및 과부하 보호 장치가 없기 때문에 UMZCH 전원 회로에 10A 퓨즈를 포함해야 합니다.
설명된 UPS는 실제로 조정할 필요가 없습니다. 변압기 T2의 3차 권선 절반의 위상을 올바르게 맞추는 것이 중요합니다. 부품의 상태가 양호하고 설치에 오류가 없으면 장치는 네트워크에 연결되는 즉시 작동을 시작합니다. 필요한 경우 저항 RXNUMX을 선택하여 변환기의 주파수를 조정합니다. UPS의 신뢰성을 높이려면 팬에 의한 송풍을 제공하는 UMZCH로 작동하는 것이 바람직합니다. 문학
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