Уменьшение массы и габаритов и повышение экономичности источников питания является одной из актуальных задач при конструировании современной радиоэлектронной аппаратуры. Наиболее просто эта задача решается заменой традиционного выпрямителя (с сетевым трансформатором и емкостным фильтром) высокочастотным преобразователем с
последующим выпрямлением высокочастотного напряжения. Такие источники питания, благодаря тому, что преобразование напряжения происходит на относительно высокой частоте (Ю...40кГц), имеют трансформаторы и всю конструкцию значительно меньших размеров и отсюда более высокую удельную мощность, доходящую до 200...400 Вт/дм3, что в несколько раз больше, чем у традиционных блоков питания. Принципиальная схема такого источника питания изображена на рисунке. На выходе блока получают двуполярное напряжение 2x27 В при токе нагрузки до 0,6А, Амплитуда пульсаций выходного напряжения при максимальном токе нагрузки не превышает 30 мВ.
Выпрямитель сетевого напряжения собран на диодах V1 - V4. Преобразователь выпрямленного напряжения выполнен на транзисторах V6, V7 и трансформаторах Т1 и Т2, а выпрямитель напряжения повышенной частоты - на диодах V8 -V11. Рабочая частота преобразователя напряжения 22 кГц. Конденсаторы С1 и С'2 необходимы для защиты питающей сети от помех, возникающих при работе преобразователя. Резисторы R1 и R2 совместно с конденсаторами СЗС4 являются первичным фильтром и одновременно делителем напряжения для преобразователя. Цепочка V5, R3, С5. R5 служит для облегчения запуска генератора преобразователя. Фильтром выпрямленного высокочастотного напряжения служат конденсаторы С6, С7. Использование двух трансформаторов в преобразователе напряжения позволило увеличить его КПД. В
обычных преобразователях с одним трансформатором последний работает в режиме насыщения. В преобразователе с двумя трансформаторами выходной трансформатор работает в линейном режиме при значительно меньших индукциях, чем в однотрансформаторном преобразователе. Это позволяет уменьшить потери в сердечнике, а следовательно, повысить КПД преобразователя. Насыщающийся трансформатор Т2 рассчитан только на мощность, потребляемую базовыми цепями транзисторов V6 и V7 и поэтому имеет небольшие размеры. В преобразователях с одним трансформатором в момент переключения транзисторов появляется значительный выброс коллекторного тока. В преобразователе с двумя трансформаторами этот выброс практически отсутствует, что значительно снижает так называемые динамические потери и повышает общий КПД преобразователя.
Наличие связи между трансформаторами через обмотки III приводит к тому, что в нужный момент трансформатор Т2 входит в режим насыщения. Это необходимо для того, чтобы выполнялись условия работы преобразователя, о которых было сказано выше. Трансформатор Т2 является коммутирующим элементом, включенным в базовые цепи транзисторов V6 и V7. При насыщении трансформатора Т2 его намагничивающий ток быстро возрастает, вследствие чего возрастает падение напряжения на резисторе R4 и уменьшается напряжение на обмотке III, а следовательно, и на обмотках I и II , что приводит к уменьшению тока базы и выходу открытого транзистора вактивную область и переключению транзисторов. Частота переключения определяется временем перемагничивания сердечника насыщающегося трансформатора Т2. Дроссели Др1 и Др2 обеспечивают задержку открывания одного транзистора до тех пор, пока другой полностью не закроется. Это необходимо для устранения сквозных токов и уменьшения потерь при переключении транзисторов.
Данные трансформаторов и дросселей помещены в таблице. Правильно собранный блок питания налаживания не требует.
Обозначение |
Обмотка |
Число витков |
Провод |
Сердечник |
Т1 |
1 2 3 |
160 29+29 5 |
ПЭВ-2 0,33 ПЭВ-2 0,57 ПЭВ-2 0,33 |
Кольцо 200НМ1 32x16x8 |
Т2 |
1 2 3 |
8 8 10 |
ПЭЛШО 0,25 ПЭЛШО 0,25 ПЭЛШО 0,25 |
Два кольца 10x6x2 |
L1 |
- |
Виток к витку до заполнения |
ПЭВ-2 0,27 |
Резистор ВС 0,5 |
L2 |
- |
Виток к витку до заполнения |
ПЭВ-2 0,27 |
Резистор ВС 0,5 |
Подробное описание блока питания приводится в [37].
|