Преобразователь 12- 220V и зарядное устройство
категория
Источники питания
В. ГРИЧКО, г. Краснодар
Радио, 2002 год, № 12
Данное устройство- аварийный источник питания в случае отключения электроэнергии.
Оно представляет собой преобразователь постоянного напряжения аккумуляторной батареи (12 В) в переменное 220 Вольт и предназначено для питания электрических ламп или бытовых злектро- и радиоприборов мощностью до 100 Вт. Частота выходного напряжения — 50 Гц, ток холостого хода — 1 А, максимальный ток, потребляемый от аккумуляторной батареи, — 10 А. КПД при максимальном выходном напряжении и нагрузке 100 Вт — 80%. При наличии напряжения в сети устройство используют для зарядки аккумуляторной батареи.
Схема устройства
Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)
Преобразователь содержит задающий генератор на элементах DD1.1, DD1.2, счетный триггер DD2.1, однови-братор DD2.2, формирователь импульсов управления на элементах DD1.3, DD1.4 и двухтактный усилитель мощности на транзисторах VT1 — VT6. Нагрузка подключается через повышающий трансформатор Т1.
Каждый импульс задающего генератора изменяет состояние триггеров микросхемы DD2. Сигналы с прямого и инверсного выходов DD2.1 и прямого выхода DD2.2 поступают на входы злемен-tob.DD1.3, DD1.4, и на их выходах поочередно появляются импульсы напряжения, открывающие транзисторы VT1 и VT2. На DD2.2 собран одновибратор, включаемый по входу С и формирующий импульс длительностью, определяемой интегрирующей цепью R3R4C2. Этим ограничивается длительность открытого состояния транзисторов VT1, VT2 и соответственно VT3, VT5 и VT4, VT6. В результате создается временной "зазор", исключающий одновременное нахождение транзисторов в открытом состоянии, т. е. сквозной ток. Изменением этого "зазора" от 0,4 до 3,2 мс переменным резистором R3 выходное напряжение преобразователя регулируется в пределах примерно 40 В. При этом, конечно, изменяются форма выходного напряжения и спектр помех, создаваемых устройством.
Через токоограничительные резисторы R5, R6 и форсирующие конденсаторы СЗ, С4 импульсы с выходов элементов DD1.3, DD1.4 поступают на базы транзисторов VT1, VT2, управляющих работой выходных транзисторов, подключенных к ним по схеме Шиклаи. (Такая комбинация транзисторов п-р-п и p-n-р ведет себя как один транзистор структуры п-р-п с большим коэффициентом передачи тока базы). Резисторы R7, R8 служат для увеличения скорости закрывания транзисторов. Диоды VD1, VD2 позволяют включать преобразователь без нагрузки, защищают устройство при несоблюдении полярности подключения аккумулятора и работают в качестве выпрямителя при зарядке аккумуляторной батареи GB1. Диод VD3 выполняет функцию развязки по питанию микросхем и может быть заменен резистором сопротивлением 50...100 Ом.
Трансформатор Т1 повышает напряжение в режиме преобразователя и понижает в режиме зарядного устройства. Конденсатор С8 служит для уменьшения выбросов напряжения в цепи зарядки, С9 сглаживает выбросы при работе в режиме преобразователя. Светодиоды HL1 и HL2 индицируют режимы работы устройства.
Переключателем Q1 выбирают режим работы устройства, переключателем Q2 регулируют выходное напряжение в пределах 225...255 В (при минимальном временном "зазоре" и холостом ходе) в режиме преобразователя и зарядный ток до 6 А (при замкнутых контактах выключателя Q3).
Микросхемы, транзисторы VT1, VT2, резисторы R1, R2, R4 — R6, конденсаторы С1 — С7 и диод VD3 смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, изготовленной по чертежу на рис. 2 (штриховыми линиями показаны проволочные перемычки,соединяющие печатные проводники на противоположной сторонв платы). Силовая часть выполнена навесным монтажом. Транзисторы VT3 — VT6 и диоды VD1, VD2 установлены на общем теплоотводе площадью 600 см2. Каких-либо особых требований к этим элементам устройства не предъявляется (в частности, не требуется и подбор транзисторов по какому-либо параметру).
Амперметр РА1 — с пределами измерения 10А и нулем в середине шкалы (10А - 0 - 10А).
Трансформатор Т1 изготавливают на базе ТС - 180 от унифицированного телевизора. Все его вторичные обмотки удаляют, а сетевую используют в качестве выходной (в режиме преобразователя). Секции 2 - 3 и 2' - 3' сетевой обмотки (обозначения на трансформаторе) также удаляют, а на их место наматывают новые обмотки 2 - 5 и 2' - 5' (по 51 витку провода ПЭВ-2 0,64), сделав отводы от 17 и 34-го витков (3, 4 и 3', 4'). На месте вторичных обмоток наматывают две первичные (9-10 и 9'-10') по 36 витков провода ПЭВ-1 1,8. Обмотки наматывают в одну сторону, после чего соединяют их концы (это и будет средняя точка). Для лучшего охлаждения никакой внешней изоляции этих обмоток делать не следует.
Первое включение устройства рекомендуется делать без нагрузки и с предохранителем FU1 2 А. При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже оно начинает работать сразу. Налаживание сводится к установке частоты задающего генератора (подбором резистора R2), равной 100 Гц. Если преобразователь не будет использоваться для питания приборов, содержащих электродвигатели переменного тока (проигрыватели, катушечные магнитофоны и т. п.), частоту преобразования рекомендуется выбрать более высокой, например, 80 Гц (частота задающего генератора — 160 Гц), что облегчит режим работы трансформаторов питания подключаемых устройств. Возможно, потребуется подбор резисторов R5, R6 (автору это не потребовалось), чтобы выходные транзисторы надежно входили в насыщение.
Для повышения КПД устройства в выходном каскаде усилителя мощности (VT3—VT6) можно использовать полевые или германиевые биполярные транзисторы.