| Портал для радиолюбителей |
Е. МОСКАТОВ, г. Таганрог Ростовской обл.
Каким должен быть источник питания УМЗЧ? Мощным, с высоким КПД, надежным, легким, дешевым. Несмотря на противоречивость этих требований, предлагаемое устройство им всем удовлетворяет. Он собран по надежной и хорошо известной мостовой автогенераторной двухтрансформаторной схеме на дешевых и широко распространенных элементах, большая часть которых — отечественные. ИИП автора используется для питания четырех эстрадных УМЗЧ мощностью 350 Вт каждый.
Разработка предлагаемого ИИП велась на основе прототипа, описанного в статье Е. Гайно и Е. Москатова "Мощный импульсный источник питания" в "Радио", 2004, №9, с. 31, 32. Предварительно была поставлена цель повышения выходной мощности в три раза при условии сохранения принципа
действия и низкой стоимости изделия благодаря использованию широко распространенных компонентов. Именно поэтому предпочтение было отдано управлению переключательными транзисторами с помощью насыщающегося трансформатора. В устройстве применены резисторы в цепи положительной
ОС вместо использования драйверной микросхемы с многочисленными компонентами "обвязки". Кроме того, базовый ток биполярных переключательных транзисторов во много раз превышает максимально допустимый выходной ток современных драйверных микросхем, таких как IR2110, IR2113 и аналогичных. Это требует для согласования микросхемы с транзисторами введения умощняющей согласующей ступени и вспомогательного источника для ее питания, что сводит на нет такое достоинство предлагаемого ИИП, как малое число компонентов. Вместо дешевых и распространенных биполярных транзисторов можно было бы применить мощные MOSFET или IGBT, но тогда исчезло бы другое достоинство — низкая стоимость компонентов.
Частота преобразования прототипа при отсутствии нагрузки — всего 9 кГц, поэтому его импульсный трансформатор тяжел и издает неприятный свист. Предлагаемый ИИП не имеет такого недостатка, поскольку его минимальная частота преобразования — 30 кГц.
Схема предлагаемого ИИП показана на рисунке. Основа ИИП — автогенераторный мостовой преобразователь напряжения с ненасыщающимся мощным трансформатором Т1 и насыщающимся маломощным трансформатором Т2. Использование подобных преобразователей — хорошо известное и широко распространенное решение, его применяют в "электронных трансформаторах", балластах энергосберегающих ламп и других приборах, однако эти устройства меньшей мощности по сравнению с предлагаемым.
Основные технические характеристики
Напряжение питающей сети, В ............................................176...253
Номинальное выходное напряжение, В...............................2x80
Максимальная мощность нагрузки, кВт................................1,5
Наибольший КПД устройства, % ..........................................94
Частота преобразования при отсутствии нагрузки, кГц......30
Масса, кг ..................................................................................4,7
В связи с тем что УМЗЧ имеет собственную защиту по току, нет необходимости этой функции у ИИП. Частота преобразования непостоянна — она тем выше, чем больше мощность нагрузки. Термисторы RK1 и RK2 ограничивают пусковой ток зарядки оксидного конденсатора С21 при включении в сеть.
Для обесточивания устройства в случае аварии предназначен выключатель-автомат SF1. Газовый разрядник F1 защищает устройство от перегрузок по напряжению питающей сети. На конденсаторах СЮ, С17 и двухобмоточном дросселе L2 собран П-образный фильтр, препятствующий проникновению высокочастотных помех из ИИП в сеть.
Диодный мост VD8 выпрямляет переменное напряжение сети, а конденсатор С21 его сглаживает, конденсатор С22 шунтирует выход выпрямителя по высокой частоте.
На резисторах R1, R2, R7, конденсаторе СЗ и динисторе VD7 собран релаксационный генератор, который вырабатывает импульсы, необходимые для запуска генератора после включения питания, а также восстановления условий для возникновения генерации после ее срыва.
Резисторы R8—R15 ограничивают базовый ток переключательных транзисторов VT1— VT8, конденсаторы С6— С9, С11—С14 ускоряют их переключение. Диоды VD5, VD6, VD9, VD10 демпфируют выбросы напряжения переходных процессов. Резисторы R3—R6, R18—R21 в эмиттерных цепях транзисторов выравнивают протекающий через них ток. Конденсатор С20 устраняет подмагничивание магнитолровода не-насыщающегося трансформатора Т1 постоянным током.
Через резисторы R16, R17 образована цепь положительной обратной связи с выхода преобразователя (с обмотки III трансформатора Т1) на его вход (обмотку V трансформатора Т2). От сопротивления этих резисторов, числа витков обмоток, габаритов и магнитных свойств материала магнитопровода насыщающегося трансформатора Т2 зависит частота преобразования, которую можно вычислить по формуле
FSS10U/(4BHacq-Sc.Wkc), где F — частота преобразования, кГц; U — амплитуда импульсов напряжения на обмотке V трансформатора Т2, В; В„ас — индукция насыщения переключательного трансформатора Т2, Тл; q — скважность импульсов; Sc — площадь сечения магнитопровода трансформатора Т2, см2; W — число витков обмотки V трансформатора Т2; кс — коэффициент заполнения магнитопровода трансформатора Т2, для феррита почти достигающий единицы.
Диодный мост VD1—VD4 выпрямляет импульсное напряжение обмотки I трансформатора Т1. Конденсаторы С1, С2, С4, С5, С15, С16, С18, С19 и двух-обмоточный дроссель L1 сглаживают высокочастотные и низкочастотные пульсации выходного напряжения.
Предохранители FU1 и FU2 обеспечивают защиту от медленного увеличения тока нагрузки сверх допустимого предела. Светодиод HL1 — индикатор рабочего состояния устройства, резистор R22 — токоограничительный.
Конструкция ИИП — произвольная, взаимное расположение компонентов некритично, хотя желательно, чтобы каждый из диодов VD5, VD6, VD9, VD10 был размещен возможно ближе к своей паре транзисторов VT1VT3, VT2VT4, VT5VT7, VT6VT8. Источник собран навесным монтажом.
Выключатель-автомат А-0701НМ (SF1) производства Sang Мао Enterprise Co., Ltd., на ток размыкания 15 А и номинальное напряжение 250 В, можно заменить на А-0702А, А-0702Х, A-0710W, CBLS2A15, М115-В120.
Термисторы SCK-2R515 (RK1 и RK2) можно заменить на MS32 5R020, MS32 7R015 или аналогичные NTC-термисто-ры с максимальным допустимым током не менее 15 А и номинальным сопро-
тивлением от 5 до 10 Ом при температуре 25 °С.
Клавишный выключатель питания TR26-21C-11D1 (SA1) заменим на SWR74 или на выключатель с подсветкой MK-521A/N. Газовый разрядник 2027-35-С (F1) можно заменить на B88069-X2380-S102, B88069-X370-S102, В88069-Х410, FS04X-1JOS или FS04X-1JMG.
Вместо 30ЕТН06 (VD1—VD4) подойдут диоды 80EBU04, DSEI30-06A, HFA25TB60, RHRG3060. Каждый диод закреплен на отдельном теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности 90 см2.
Диоды HER1608G (VD5, VD6, VD9, VD10) заменимы на 15ЕТН06,15ETX06S, HFA25TB60, DSEI12-06A, FES16JT, а диодный мост КВРС2510 (его необходимо снабдить теплоотводом с полезной площадью не менее 50 см2) — любым из GBU25M, BR2510, BR2510W, КВРС3510илиМВ4010.
Динистор VD7 — любой из КН102А— КН102В и 2Н102А—2Н102В; последние три предпочтительнее для эксплуатации ИИП при повышенной температуре. Также подойдут импортные динисторы DB-3 или DB-4 с напряжением включения 32 и 40 В соответственно.
Переключательные биполярные транзисторы VT1—VT8 установлены каждый на теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности 140 см2. Вместо КТ812А можно использовать восемь однотипных транзисторов 2Т812А, КТ812Б или КТ840А.
Конденсаторы С1— СЗ, С15, С16, С22 — полиэтилентерефталатные MER или MEF, a C20 составлен из восьми параллельно соединенных конденсаторов MER по 1 мкФ с номинальным напряжением 630 В. Конденсаторы С6—С9, С11—С14 — керамические КМ5Б-Н90, К10-17А-Н50, К10-17Б-Н50. Конденсаторы СЮ и С17 — В32923-А2474М, рассчитанные на подключение в сеть переменного тока. Их допустимо заменить конденсаторами В81131-С1105-М, В81131-С1474-М, В81141-С1684-М, В81141-С1334-М или аналогичными. Оксидные конденсаторы С4, С5, С18, С19, С21 — алюминиевые К50-6, К50-35 или аналогичные.
Все постоянные резисторы, используемые в источнике питания, — непроволочные, например, МЛТ, ОМЛТ, С2-23, С2-33. Резисторы R1, R2 и R22 должны иметь номинальную мощность рассеяния 2 Вт. Резисторы R3—R6, R18—R21 — импортные керамические серии CRL Их также можно составить из нескольких параллельно соединенных резисторов до получения необходимых сопротивления и мощности рассеяния.
Импульсный трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе типоразмера Ш20х28 из феррита М2000НМ-9, соответствующего техническим условиям ОЖО.707.140ТУ. Также допустимо использовать феррит М2000НМ1-17. Обмотка I этого трансформатора содержит 2 секции по 8 витков жгута из четырех сложенных вместе проводов ПЭТВ-2 0,5. Обмотка II содержит 28 витков из двух сложенных вместе проводов ПЭТВ-2 0,5, а обмотка III — один виток провода ПЭВ-2 0,5. Все обмотки надле-
жит надежно изолировать одну от другой фторопластовой, майларовой или лакотканевой лентой.
Трансформатор Т2 намотан на кольцевом ферритовом магнитопроводе типоразмера КбхЗхЗ от автогенераторного электронного балласта энергосберегающей лампы. Каждая из обмоток I—IV содержит четыре витка провода ПЭВ-2 0,25, а обмотка V — девять витков провода ПЭВ-2 0,5.
Дроссель L1 — самодельный. Он выполнен на магнитопроводе кольцевой формы, составленном из двух одинаковых частей типоразмера КП35х26х7, из альсифера марки ТЧ-60. Обмотки I и II намотаны в два провода ПЭВ-2 2 до заполнения окна. Вместо ПЭВ-2 можно применить провод ПЭТВ. Дроссель L2 — готовый B82726-S2163-N30, который, согласно паспорту, допускает ток обмоток 16 А при максимальном напряжении между ними 250 В. Индуктивность каждой обмотки — 2,2 мГн.
Плавкие предохранители FU1 и FU2 — Н630РТ-15А, Н630-15А или аналогичные. Светодиод HL1 — любой, желательно зеленого цвета свечения.
Собранный из исправных деталей ИИП должен заработать сразу после включения. Если автогенерация отсутствует, нужно проверить фазировку обмоток трансформатора Т2 и, возможно, поменять местами подключение выводов его обмотки V либо обмотки III трансформатора Т1. Если частота преобразования без нагрузки существенно отличается от 30 кГц, это указывает на неподходящий материал или дефект магнитопровода трансформатора Т2, такой, например, как скрытая трещина. В этом случае магнитопровод необходимо заменить.
Добавил: Павел (Admin)
Автор: Е. Москатов (Радио N2 2011)
Вас может заинтересовать:
- Фильтр питания
- Обзор схем восстановления заряда у батареек
- Универсальный блок питания
- Устройство для быстрой зарядки Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов
- Импульсный БП - из зарядного устройства
| © PavKo, 2007-2018 Обратная связь Ссылки |