Amplificator de putere fără transformator de putere. Schema, descriere

Transformatorul este un dispozitiv pentru transferul energiei de la un circuit la altul prin inducție electrică. Este destinat conversiei valorilor curentului și tensiunii, pentru separarea galvanică a circuitelor electrice, pentru transformarea rezistenței în mărime și în alte scopuri.

Un transformator poate consta din două sau mai multe înfășurări. Vom lua în considerare un transformator format din două înfășurări separate fără un miez feromagnetic (transformator de aer), a cărui diagramă este prezentată în Fig. 5.12.

Înfășurarea cu bornele 1-1’ conectate la sursa de alimentare este înfășurarea primară, înfășurarea la care este conectată rezistența de sarcină este secundară. Rezistența înfășurării primare , rezistenta secundara - .

Ecuațiile transformatorului cu polaritatea acceptată a bobinelor și direcția curenților au forma:

- pentru infasurarea primara

Pentru bobinaj secundar

Impedanța de intrare a transformatorului

Să notăm rezistența activă a circuitului secundar

atunci ecuațiile pot fi rescrise

(5.22)

Impedanța de intrare a transformatorului. Având în vedere că și substituind în prima ecuație (5.21), obținem că

Astfel, rezistența de intrare a transformatorului din partea bornelor primare este formată din doi termeni: – rezistența înfășurării primare fără a ține cont de inducția reciprocă, care apare datorită fenomenului de inducție reciprocă. Rezistența este, așa cum spunea, adăugată (introdusă) din bobina secundară și de aceea se numește rezistență introdusă.

Impedanța de intrare a unui transformator ideal.

Un transformator ideal (concept teoretic) este un transformator în care sunt îndeplinite condițiile

(5.24)

Mai mult, cu o anumită eroare, astfel de condiții pot fi îndeplinite într-un transformator cu un miez cu permeabilitate magnetică ridicată, pe care sunt înfășurate fire cu rezistență activă scăzută.

Impedanța de intrare a acestui transformator este

(5.25)

În consecință, un transformator ideal conectat între sarcină și sursa de energie modifică rezistența de sarcină proporțional cu pătratul raportului de transformare n.

Proprietatea unui transformator de a converti valorile rezistenței este utilizată pe scară largă în diverse domenii ale ingineriei electrice, comunicațiilor, ingineriei radio, automatizării și, mai ales, în scopul potrivirii rezistenței sursei și sarcinii.

Circuitul echivalent al transformatorului

Circuitul unui transformator cu două înfășurări fără miez feromagnetic poate fi descris așa cum se arată în Fig. 5.14. Distribuția curentului în acesta este aceeași ca și în circuitul din Fig. 5.12 fără un punct comun între înfășurări.

Să o facem în diagrama din Fig. 5.14 decuplarea cuplajelor inductive. În acest caz, obținem un circuit echivalent transformator (Fig. 5.15), în care nu există conexiuni magnetice.

Procese energetice în bobine cuplate inductiv

Ecuații diferențiale ale unui transformator de aer (Fig. 5.15):

(5.25)

Să înmulțim prima ecuație cu și a doua cu:

(5.26)

Adunând aceste ecuații, obținem puterea totală instantanee care este consumată de la sursă și consumată în înfășurările primare și secundare ale transformatorului și în sarcină.

(5.27)

unde este puterea instantanee la sarcină, ;

– puterea instantanee cheltuită pentru căldură în înfășurările transformatorului, ;

– energie camp magneticînfășurări ale transformatorului, .

Generatoare trifazate.

Un circuit (sistem) trifazat este înțeles ca o combinație între o sursă trifazată (generator), sarcină și fire de conectare.

Se știe că atunci când un conductor se rotește într-un câmp magnetic uniform, în el este indusă o fem

. (1.1)

Să fixăm rigid trei bobine (înfășurări) identice pe o axă, deplasate una față de alta în spațiu cu (120°) și să începem să le rotim într-un câmp magnetic uniform cu o viteză unghiulară w (Fig. 1.1).

În acest caz, bobina A va fi indusă

Aceleași valori EMF vor apărea în bobinele B și C, dar respectiv 120° și 240° după începerea rotației, adică.

(1.3)

Un set de trei bobine (înfășurări) care se rotesc pe aceeași axă cu o viteză unghiulară w, în care sunt induse EMF, egale ca mărime și deplasate una de cealaltă cu un unghi de 120°, se numește generator trifazat simetric. Fiecare bobină de generator este o fază de generator. În generatorul din Fig. 1.1 faza B „urmează” faza A, faza C urmează faza B. Această secvență de alternanță a fazelor se numește secvență directă. Când se schimbă direcția de rotație a generatorului, va avea loc o secvență inversă a fazelor. Secvența directă bazată pe relații (1.2, 1.3) corespunde diagramei vectoriale EMF prezentată în Fig. 1.2, a, pentru diagrama vectorială inversă a EMF din Fig. 1.2, b.

În viitor, toate discuțiile privind calculul circuitelor trifazate se vor referi doar la sistemele trifazate cu o secvență directă de EMF generatoare.

Graficul modificărilor valorilor EMF instantanee la y = 90° este prezentat în Fig. 1.3. În fiecare moment, suma algebrică a emf este zero.

Punctele extreme ale bobinelor (înfășurărilor) se numesc sfârșit și început. Începuturile bobinelor sunt desemnate A, B, C, capetele sunt X, Y, respectiv Z (Fig. 1.4, a).

Înfășurările de fază ale unui generator trifazat pot fi descrise ca surse EMF (Fig. 1.4, b).

Este un convertor boost simplu construit pe NE555 m/s, care îndeplinește aici funcția de generator de impulsuri. Tensiunea de ieșire poate varia între 110-220V (reglată prin potențiometru).

Zona de aplicare

Convertorul este ideal pentru alimentarea tuburilor de ceas Nixie sau a amplificatoarelor de putere redusă sau pentru căști, înlocuind sursa clasică de alimentare tensiune înaltă pe transformatoare. Scopul creării acestui dispozitiv a fost proiectarea unui ceas bazat pe indicatoare de vid în care circuitul acționează ca o sursă de energie de înaltă tensiune. Convertorul este alimentat la 9 V și consumă un curent de aproximativ 120 mA (la o sarcină de 10 mA).

Principiul de funcționare al circuitului

După cum puteți vedea, acesta este un convertor de tensiune standard. Frecvența de ieșire a cipului U1 (NE555) este determinată de evaluările elementelor R1 (56k), R3 (10k), C2 (2,2 nF) și este de aproximativ 45 kHz. Ieșirea generatorului conduce direct tranzistorul mosfet T1, care comută curentul care circulă prin bobina L1. În timpul funcționării normale, bobina L1 stochează și eliberează periodic energie, crescând tensiunea de ieșire.

555 circuit invertor

Când tranzistorul T1 (IRF740) pornește și furnizează energie bobinei L1 (100 μH) (curent curge de la sursa de alimentare la masă - aceasta este prima etapă. În a doua etapă, când tranzistorul este oprit, curentul prin bobina în conformitate cu legea de comutație determină o creștere a tensiunii pe anodul diodei D1 (BA159) până când acesta este polarizat pe direcția conducției.Bobina se descarcă în condensatorul C4 (2,2 uF).Astfel, tensiunea la C4 crește. până când tensiunea la ieșirea divizorului R5 (220k), P1 (1k) și R6 470R nu va crește la o valoare de aproximativ 0,7 V. Aceasta va porni tranzistorul T2 (BC547) și va opri generatorul 555. Când tensiunea de ieșire scade, tranzistorul T2 va fi închis și generatorul va porni din nou.Deci tensiunea de ieșire a convertorului este reglată în mărime.

Placă gata pentru lipire

Condensatorul C1 (470uF) filtrează tensiunea de alimentare a circuitului. Tensiunea de ieșire este reglată cu potențiometrul P1.

Asamblarea unui convertor fără transformator

Convertor 9-150 volți asamblat

Convertorul poate fi lipit pe o placă de circuit imprimat. Desen PDF al plăcii, inclusiv imaginea în oglindă și locația pieselor - . Instalarea este simplă, iar lipirea elementelor este gratuită. Este logic să folosiți o priză pentru cipul U1. Dispozitivul trebuie alimentat cu o tensiune de 9V.

În zilele noastre există o mulțime de echipamente de dimensiuni mici în casă care necesită putere constantă. Acestea includ ceasuri cu afișaje LED, termometre, receptoare de dimensiuni mici etc. În principiu, sunt concepute pentru baterii, dar se epuizează în cel mai inoportun moment. O modalitate simplă de ieșire este să le alimentezi de la sursele de alimentare din rețea. Dar chiar și un transformator de rețea de dimensiuni mici (de coborâre) este destul de greu și ocupă destul de mult spațiu, iar comutarea surselor de alimentare sunt încă complexe, necesitând o anumită experiență și echipamente scumpe pentru fabricare.

O soluție la această problemă, dacă sunt îndeplinite anumite condiții, poate fi o sursă de alimentare fără transformator cu un condensator de stingere. Aceste conditii:

• autonomie completă a dispozitivului alimentat, adică nu trebuie conectat niciun dispozitiv extern (de exemplu, un magnetofon la receptor pentru înregistrarea unui program);
• carcasă dielectrică (neconductivă) și aceleași butoane de control pentru sursa de alimentare în sine și dispozitivul conectat la aceasta.

Acest lucru se datorează faptului că, atunci când este alimentat de la o unitate fără transformator, dispozitivul este sub potențialul rețelei, iar atingerea elementelor sale neizolate se poate „agita” bine. Merită adăugat că atunci când configurați astfel de surse de alimentare, ar trebui să respectați regulile de siguranță și prudență.

Dacă este necesar, utilizați un osciloscop pentru configurare, sursa de alimentare trebuie conectată printr-un transformator de izolare.

În forma sa cea mai simplă, circuitul unei surse de alimentare fără transformator are forma prezentată în Fig. 1.

Pentru a limita curentul de pornire la conectarea unității la rețea, rezistența R2 este conectată în serie cu condensatorul C1 și puntea redresorului VD1, iar rezistența R1 este conectată în paralel cu acesta pentru a descărca condensatorul după deconectare.

În general, o sursă de alimentare fără transformator este o simbioză a unui redresor și a unui stabilizator parametric. Condensatorul C1 pentru curent alternativ este o rezistență capacitivă (reactivă, adică nu consumă energie) Xc, a cărei valoare este determinată de formula:

unde ( - frecvența rețelei (50 Hz); C - capacitatea condensatorului C1, F.

Apoi, curentul de ieșire al sursei poate fi determinat aproximativ după cum urmează:

unde Uc este tensiunea rețelei (220 V).

Partea de intrare a unei alte surse de alimentare (Fig. 2a) conține un condensator de balast C1 și un redresor în punte format din diode VD1, VD2 și diode Zener VD3, VD4. Rezistoarele R1, R2 joacă același rol ca în primul circuit. Oscilograma tensiunii de ieșire a blocului este prezentată în Fig. 2b (când tensiunea de ieșire depășește tensiunea de stabilizare a diodelor zener, altfel funcționează ca o diodă obișnuită).

De la începutul semiciclului pozitiv al curentului prin condensatorul C1 până la momentul t1, dioda Zener VD3 și dioda VD2 sunt deschise, iar dioda Zener VD4 și dioda VD1 sunt închise. În intervalul de timp t1...t3, dioda zener VD3 și dioda VD2 rămân deschise, iar un impuls de curent de stabilizare trece prin dioda zener VD4 deschisă. Tensiunea la ieșirea Uout și la dioda zener VD4 este egală cu tensiunea sa de stabilizare Ust.

Curentul de stabilizare a impulsului, care trece pentru un redresor cu diodă cu diodă-zener, ocolește sarcina RH, care este conectată la ieșirea podului. La momentul t2 curentul de stabilizare atinge maximul, iar la momentul t3 este zero. Până la sfârșitul semiciclului pozitiv, dioda zener VD3 și dioda VD2 rămân deschise.

La momentul t4 se termină semiciclul pozitiv și începe semiciclul negativ, de la începutul căruia până la momentul t5 dioda zener VD4 și dioda VD1 sunt deja deschise, iar dioda zener VD3 și dioda VD2 sunt închise. În intervalul de timp t5-t7, dioda Zener VD4 și dioda VD1 continuă să rămână deschise, iar un impuls de curent de stabilizare trece prin dioda Zener VD3 la tensiunea UCT, maximă la momentul t6. Începând de la t7 și până la sfârșitul semiciclului negativ, dioda zener VD4 și dioda VD1 rămân deschise. Ciclul de funcționare considerat al redresorului cu diodă diodă-zener se repetă în următoarele perioade de tensiune de rețea.

Astfel, un curent redresat trece prin diodele zener VD3, VD4 de la anod la catod, iar un curent de stabilizare pulsat trece în sens opus. În intervalele de timp t1...t3 și t5...t7, tensiunea de stabilizare se modifică cu cel mult câteva procente. Valoarea curentului alternativ la intrarea punții VD1...VD4 este, într-o primă aproximare, egală cu raportul dintre tensiunea rețelei și capacitatea condensatorului de balast C1.

Funcționarea unui redresor cu diodă cu diodă-zener fără un condensator de balast, care limitează curentul de trecere, este imposibilă. Din punct de vedere funcțional, ele sunt inseparabile și formează un singur întreg - un redresor cu diodă condensator-zener.

Răspândirea valorilor UCT ale diodelor zener de același tip este de aproximativ 10%, ceea ce duce la ondulații suplimentare ale tensiunii de ieșire cu frecvența rețelei de alimentare; amplitudinea tensiunii de ondulare este proporțională cu diferența de Valorile comune ale diodelor zener VD3 și VD4.

Când se folosesc diode Zener D815A...D817G puternice, acestea pot fi instalate pe un radiator obișnuit dacă tipul lor conține literele „PP (diodele Zener D815APP...D817GPP au polaritatea inversă a terminalelor). În caz contrar, diodele și Zener diodele trebuie schimbate.

Sursele de alimentare fără transformator sunt de obicei asamblate după schema clasică: condensator de stingere, redresor de tensiune AC, condensator de filtru, stabilizator. Un filtru capacitiv netezește ondulațiile de tensiune de ieșire. Cu cât capacitatea condensatoarelor de filtru este mai mare, cu atât mai puțină ondulație și, în consecință, cu atât componenta constantă a tensiunii de ieșire este mai mare. Cu toate acestea, în unele cazuri, puteți face fără un filtru, care este adesea cea mai greoaie componentă a unei astfel de surse de alimentare.

Se știe că un condensator conectat la un circuit curent alternativ, își schimbă faza cu 90°. Un condensator de defazare este utilizat, de exemplu, la conectarea unui motor trifazat la o rețea monofazată. Dacă utilizați un condensator de defazare în redresor, care asigură suprapunerea reciprocă a semi-undelor tensiunii redresate, în multe cazuri puteți face fără un filtru capacitiv voluminos sau puteți reduce semnificativ capacitatea acestuia. Circuitul unui astfel de redresor stabilizat este prezentat în Fig. 3.

Redresorul trifazat VD1.VD6 este conectat la o sursă de tensiune alternativă prin rezistențe active (rezistor R1) și capacitive (condensator C1).

Tensiunea de ieșire a redresorului stabilizează dioda zener VD7. Condensatorul de defazare C1 trebuie proiectat pentru funcționare în circuite de curent alternativ. Aici, de exemplu, condensatoarele de tip K73-17 cu o tensiune de funcționare de cel puțin 400 V sunt potrivite.

Un astfel de redresor poate fi utilizat acolo unde este necesar să se reducă dimensiunile unui dispozitiv electronic, deoarece dimensiunile condensatoarelor de oxid ai unui filtru capacitiv sunt, de regulă, mult mai mari decât cele ale unui condensator cu defazare relativ mic. capacitate.

Un alt avantaj al opțiunii propuse este că consumul de curent este aproape constant (în cazul unei sarcini constante), în timp ce la redresoarele cu filtru capacitiv, în momentul pornirii, curentul de pornire depășește semnificativ valoarea în regim permanent ( din cauza încărcării condensatoarelor de filtru), care în unele cazuri este extrem de nedorită.

Dispozitivul descris poate fi utilizat și cu stabilizatoare de tensiune în serie care au o sarcină constantă, precum și cu o sarcină care nu necesită stabilizare de tensiune.

O sursă de alimentare complet simplă fără transformator (Fig. 4) poate fi construită „pe genunchi” în literalmente o jumătate de oră.

În acest exemplu de realizare, circuitul este proiectat pentru o tensiune de ieșire de 6,8 V și un curent de 300 mA. Tensiunea poate fi schimbată prin înlocuirea diodei zener VD4 și, dacă este necesar, VD3. Și prin instalarea tranzistoarelor pe radiatoare, puteți crește curentul de sarcină. Pod de diode - oricare proiectat pentru o tensiune inversă de cel puțin 400 V. Apropo, vă puteți aminti și despre diodele „vechi”. D226B.

Într-o altă sursă fără transformator (Fig. 5), microcircuitul KR142EN8 este utilizat ca stabilizator. Tensiunea sa de ieșire este de 12 V. Dacă este necesară reglarea tensiunii de ieșire, atunci pinul 2 al microcircuitului DA1 este conectat la firul comun prin rezistor variabil, de exemplu, tip SPO-1 (cu o caracteristică liniară de schimbare a rezistenței). Apoi, tensiunea de ieșire poate varia în intervalul 12...22 V.

Ca microcircuit DA1, pentru a obține alte tensiuni de ieșire, trebuie să utilizați stabilizatorii integrați corespunzători, de exemplu, KR142EN5, KR1212EN5, KR1157EN5A etc. Condensatorul C1 trebuie să aibă o tensiune de funcționare de cel puțin 300 V, marca K76-3, K73 -17 sau similar (nepolar, înaltă tensiune). Condensatorul de oxid C2 acționează ca un filtru de alimentare și netezește ondulațiile de tensiune. Condensatorul C3 reduce interferența de înaltă frecvență. Rezistoarele R1, R2 sunt de tip MLT-0,25. Diodele VD1...VD4 pot fi înlocuite cu KD105B...KD105G, KD103A, B, KD202E. Dioda Zener VD5 cu o tensiune de stabilizare de 22...27 V protejează microcircuitul de supratensiuni atunci când sursa este pornită.

În ciuda faptului că, teoretic, condensatoarele dintr-un circuit de curent alternativ nu consumă energie, în realitate pot genera ceva căldură din cauza pierderilor. Puteți verifica adecvarea unui condensator ca condensator de amortizare pentru utilizare într-o sursă fără transformator prin simpla conectare la rețea și evaluarea temperaturii carcasei după o jumătate de oră. Dacă condensatorul reușește să se încălzească vizibil, nu este potrivit. Condensatorii speciali pentru instalațiile electrice industriale practic nu se încălzesc (sunt proiectați pentru mari putere reactiva). Astfel de condensatoare sunt de obicei utilizate în lampă fluorescentă, în balasturile motoarelor electrice asincrone etc.

Într-o sursă de 5 volți (Fig. 6) cu un curent de sarcină de până la 0,3 A, este utilizat un divizor de tensiune a condensatorului. Este alcătuit dintr-un condensator de hârtie C1 și doi condensatori de oxid C2 și C3, formând brațul nepolar inferior (conform circuitului) cu o capacitate de 100 μF (conexiune contra-serie a condensatoarelor). Diodele polarizante pentru perechea de oxizi sunt diode punte. Cu valorile indicate ale elementelor, curentul de scurtcircuit la ieșirea sursei de alimentare este de 600 mA, tensiunea pe condensatorul C4 în absența sarcinii este de 27 V.

Unitatea de alimentare pentru receptorul portabil (Fig. 7) se potrivește cu ușurință în compartimentul pentru baterii. Puntea de diode VD1 este proiectată pentru curentul de funcționare, tensiunea maximă este determinată de tensiunea furnizată de dioda zener VD2. Elementele R3, VD2. VT1 formează un analog al unei puternice diode zener. Curentul maxim și disiparea de putere a unei astfel de diode zener sunt determinate de tranzistorul VT1. Poate necesita un radiator. Dar, în orice caz, curentul maxim al acestui tranzistor nu trebuie să fie mai mic decât curentul de sarcină. Elementele R4, VD3 - circuit care indică prezența tensiunii de ieșire. La curenți de sarcină mici, este necesar să se țină cont de curentul consumat de acest circuit. Rezistorul R5 încarcă circuitul de putere cu un curent scăzut, ceea ce îi stabilizează funcționarea.

Condensatoarele de stingere C1 și C2 sunt de tip KBG sau similare. De asemenea, puteți utiliza K73-17 cu o tensiune de funcționare de 400 V (de asemenea, 250 V este potrivit, deoarece sunt conectate în serie). Tensiunea de ieșire depinde de rezistența condensatoarelor de stingere la curentul alternativ, de curentul de sarcină real și de tensiunea de stabilizare a diodei zener.

Pentru a stabiliza tensiunea unei surse de alimentare fără transformator cu un condensator de stingere, puteți utiliza dinistori simetrici (Fig. 8).

Când condensatorul de filtru C2 este încărcat la tensiunea de deschidere a dinistorului VS1, acesta pornește și ocolește intrarea punții de diode. În acest moment, sarcina primește putere de la condensatorul C2. La începutul următoarei jumătate de ciclu, C2 este din nou reîncărcat la aceeași tensiune și procesul se repetă. Tensiunea inițială de descărcare a condensatorului C2 nu depinde de curentul de sarcină și de tensiunea rețelei, prin urmare stabilitatea tensiunii de ieșire a unității este destul de mare.

Căderea de tensiune pe dinistor atunci când este pornit este mică, disiparea puterii și, prin urmare, încălzirea sa, este semnificativ mai mică decât cea a unei diode zener. Curentul maxim prin dinistor este de aproximativ 60 mA. Dacă această valoare nu este suficientă pentru a obține curentul de ieșire necesar, puteți „porni dinistorul cu un triac sau tiristor (Fig. 9). Dezavantajul unor astfel de surse de alimentare este alegerea limitată a tensiunilor de ieșire, determinate de tensiunile de comutare. a dinistorilor.

O sursă de alimentare fără transformator cu tensiune de ieșire reglabilă este prezentată în Fig. 10a.

Caracteristica sa este utilizarea feedback-ului negativ reglabil de la ieșirea unității la treapta tranzistorului VT1, conectată în paralel cu ieșirea punții de diode. Această etapă este un element de reglementare și este controlată de un semnal de la ieșirea unui amplificator cu o singură treaptă către VT2.

Semnalul de ieșire VT2 depinde de diferența de tensiune furnizată de la rezistența variabilă R7, conectată în paralel cu ieșirea sursei de alimentare, și de sursa de tensiune de referință pe diodele VD3, VD4. În esență, circuitul este un regulator paralel reglabil. Rolul rezistenței de balast este jucat de condensatorul de stingere C1, elementul controlat în paralel este jucat de tranzistorul VT1.

Această sursă de alimentare funcționează după cum urmează.

Când sunt conectate la rețea, tranzistoarele VT1 și VT2 sunt blocate, iar condensatorul de stocare C2 este încărcat prin dioda VD2. Când baza tranzistorului VT2 atinge o tensiune egală cu tensiunea de referință pe diodele VD3, VD4, tranzistoarele VT2 și VT1 sunt deblocate. Tranzistorul VT1 oprește ieșirea punții de diode, iar tensiunea de ieșire a acesteia scade, ceea ce duce la o scădere a tensiunii la condensatorul de stocare C2 și la blocarea tranzistoarelor VT2 și VT1. Aceasta, la rândul său, determină o creștere a tensiunii pe C2, deblocând VT2, VT1 și repetă ciclul.

Datorită feedback-ului negativ care funcționează în acest mod, tensiunea de ieșire rămâne constantă (stabilizată) atât cu sarcina pusă (R9), cât și fără ea (la ralanti). Valoarea acestuia depinde de poziția potențiometrului R7.

Poziția superioară (conform diagramei) a motorului corespunde unei tensiuni de ieșire mai mari. Puterea maximă de ieșire a dispozitivului dat este de 2 W. Limitele de reglare a tensiunii de ieșire sunt de la 16 la 26 V și cu o diodă scurtcircuitată VD4 - de la 15 la 19,5 V. Nivelul de ondulare a sarcinii nu este mai mare de 70 mV.

Tranzistorul VT1 funcționează în modul alternativ: atunci când există o sarcină - în modul liniar, la ralanti - în modul de modulare a lățimii impulsului (PWM) cu o frecvență de pulsație a tensiunii pe condensatorul C2 de 100 Hz. În acest caz, impulsurile de tensiune de pe colectorul VT1 au margini plate.

Criteriul pentru alegerea corectă a capacității C1 este obținerea tensiunii maxime necesare la sarcină. Dacă capacitatea sa este redusă, atunci tensiunea maximă de ieșire la sarcina nominală nu este atinsă. Un alt criteriu pentru alegerea C1 este constanța oscilogramei de tensiune la ieșirea punții de diode (Fig. 10b).

Oscilograma de tensiune are forma unei secvențe de semiunde sinusoidale rectificate ale tensiunii de rețea cu vârfuri limitate (aplatizate) de unde semisinusoidale pozitive; amplitudinea vârfurilor este o valoare variabilă, în funcție de poziția glisorului R7 , și se modifică liniar pe măsură ce se rotește. Dar fiecare jumătate de undă trebuie să ajungă în mod necesar la zero; prezența unei componente constante (așa cum se arată în Fig. 10b prin linia punctată) nu este permisă, deoarece în acest caz se încalcă regimul de stabilizare.

Modul liniar este ușor, tranzistorul VT1 se încălzește puțin și poate funcționa practic fără radiator. În poziția inferioară a motorului R7 are loc o încălzire ușoară (la tensiunea de ieșire minimă). La relanti, regimul termic al tranzistorului VT1 se înrăutățește în poziția superioară a motorului R7. În acest caz, tranzistorul VT1 ar trebui să fie instalat pe un radiator mic, de exemplu, sub forma unui „steag” dintr-o placă pătrată de aluminiu. cu latura de 30 mm si grosimea de 1...2 mm.

Tranzistorul de reglare VT1 este de putere medie, cu un coeficient de transmisie ridicat. Curentul colectorului său trebuie să fie de 2...3 ori mai mare decât curentul maxim de sarcină, tensiunea admisibilă colector-emițător nu trebuie să fie mai mică decât tensiunea maximă de ieșire a sursei de alimentare. Tranzistorii KT972A, KT829A, KT827A etc. pot fi utilizați ca VT1. Tranzistorul VT2 funcționează în modul de curent scăzut, astfel încât orice tranzistor pnp de putere redusă este potrivit - KT203, KT361 etc.

Rezistoarele R1, R2 sunt de protecție. Acestea protejează tranzistorul de control VT1 de defecțiunea din cauza supraîncărcării curentului în timpul proceselor tranzitorii atunci când unitatea este conectată la rețea.

Redresorul cu condensator fără transformator (Fig. 11) funcționează cu auto-stabilizare a tensiunii de ieșire. Acest lucru se realizează prin modificarea timpului de conectare a punții de diode la condensatorul de stocare. Tranzistorul VT1, care funcționează în modul comutator, este conectat paralel cu ieșirea punții de diode. Baza VT1 este conectată printr-o diodă zener VD3 la un condensator de stocare C2, separat prin curent continuu de la ieșirea podului printr-o diodă VD2 pentru a preveni descărcarea rapidă atunci când VT1 este deschis. Atâta timp cât tensiunea la C2 este mai mică decât tensiunea de stabilizare VD3, redresorul funcționează ca de obicei. Când tensiunea pe C2 crește și VD3 se deschide, tranzistorul VT1 se deschide și oprește ieșirea punții redresoare. Tensiunea la ieșirea podului scade brusc până la aproape zero, ceea ce duce la o scădere a tensiunii la C2 și dioda zener și tranzistorul cheie sunt oprite.

Apoi, tensiunea condensatorului C2 crește din nou până când dioda zener și tranzistorul sunt pornite etc. Procesul de auto-stabilizare a tensiunii de ieșire este foarte similar cu funcționarea unui stabilizator de tensiune de impuls cu reglare a lățimii impulsului. Numai în dispozitivul propus, rata de repetiție a pulsului este egală cu frecvența de ondulare a tensiunii la C2. Pentru a reduce pierderile, tranzistorul cheie VT1 trebuie să aibă un câștig mare, de exemplu, KT972A, KT829A, KT827A etc. Puteți crește tensiunea de ieșire a redresorului folosind o diodă zener de tensiune mai mare (un lanț de cele de joasă tensiune. conectate în serie). Cu două diode zener D814V, D814D și o capacitate a condensatorului C1 de 2 μF, tensiunea de ieșire la o sarcină cu o rezistență de 250 ohmi poate fi de 23...24 V.

În mod similar, puteți stabiliza tensiunea de ieșire a unui redresor cu diodă-condensator cu semi-undă (Fig. 12).

Pentru un redresor cu o tensiune de ieșire pozitivă, un tranzistor n-p-n este conectat în paralel cu dioda VD1, controlată de la ieșirea redresorului printr-o diodă zener VD3. Când condensatorul C2 atinge o tensiune corespunzătoare momentului în care se deschide dioda zener, se deschide și tranzistorul VT1. Ca rezultat, amplitudinea tensiunii pozitive de semi-undă furnizată lui C2 prin dioda VD2 este redusă la aproape zero. Când tensiunea pe C2 scade, tranzistorul VT1 se închide datorită diodei zener, ceea ce duce la o creștere a tensiunii de ieșire. Procesul este însoțit de reglarea lățimii impulsului a duratei impulsului la intrarea VD2, prin urmare, tensiunea pe condensatorul C2 este stabilizată.

Într-un redresor cu o tensiune de ieșire negativă, un tranzistor pnp KT973A sau KT825A trebuie conectat în paralel cu dioda VD1. Tensiunea stabilizată de ieșire pe o sarcină cu o rezistență de 470 ohmi este de aproximativ 11 V, tensiunea de ondulare este de 0,3...0,4 V.

În ambele opțiuni, dioda zener funcționează în modul pulsat la un curent de câțiva miliamperi, care nu are nicio legătură cu curentul de sarcină a redresorului, variația capacității condensatorului de stingere și fluctuațiile tensiunii rețelei. Prin urmare, pierderile din acesta sunt reduse semnificativ și nu necesită un radiator. De asemenea, tranzistorul cheie nu necesită un radiator.

Rezistoarele R1, R2 din aceste circuite limitează curentul de intrare în timpul proceselor tranzitorii în momentul în care dispozitivul este conectat la rețea. Datorită „săririi” inevitabile a contactelor ștecherului de alimentare, procesul de comutare este însoțit de o serie de scurtcircuite de scurtă durată și circuite deschise. În timpul unuia dintre aceste scurtcircuite, condensatorul de stingere C1 poate fi încărcat la valoarea completă a amplitudinii tensiunii de rețea, adică. până la aproximativ 300 V. După o întrerupere și închiderea ulterioară a circuitului din cauza „sariturii”, aceasta și tensiunea de la rețea se pot adăuga și ajunge la un total de aproximativ 600 V. Acesta este cel mai rău caz, care trebuie luat în considerare. cont pentru a asigura funcționarea fiabilă a dispozitivului.

O altă versiune a circuitului de alimentare fără transformator cheie este prezentată în Fig. 13.

Tensiunea principala, care trece prin puntea de diode pe VD1.VD4, este convertită într-o amplitudine pulsatorie de aproximativ 300 V. Tranzistorul VT1 este un comparator, VT2 este un comutator. Rezistoarele R1, R2 formează un divizor de tensiune pentru VT1. Prin ajustarea R2 puteți seta tensiunea de răspuns a comparatorului. Până când tensiunea la ieșirea punții de diode atinge pragul setat, tranzistorul VT1 este închis, poarta VT2 are o tensiune de deblocare și este deschisă. Condensatorul C1 este încărcat prin VT2 și dioda VD5.

Când se atinge pragul de funcționare setat, tranzistorul VT1 se deschide și ocolește poarta VT2. Cheia se închide și se va deschide din nou când tensiunea la ieșirea podului devine mai mică decât pragul de funcționare al comparatorului. Astfel, o tensiune este setată la C1, care este stabilizată de stabilizatorul integrat DA1.

Cu valorile indicate în diagramă, sursa furnizează o tensiune de ieșire de 5 V la un curent de până la 100 mA. Setarea constă în setarea pragului de răspuns VT1. Puteți utiliza în schimb IRF730. KP752A, IRF720, BUZ60, 2N6517 este înlocuit cu KT504A.

Pe cipul HV-2405E (Fig. 14) poate fi construită o sursă de alimentare miniaturală fără transformator pentru dispozitive de putere redusă, care convertește direct tensiunea alternativă în tensiune continuă.

Domeniul tensiunii de intrare a circuitului integrat este de -15...275 V. Domeniul tensiunii de ieșire este de 5...24 V cu un curent de ieșire maxim de până la 50 mA. Disponibil într-o carcasă plată din plastic DIP-8. Structura microcircuitului este prezentată în Fig. 15a, pinout-ul este prezentat în Fig. 15b.

În circuitul sursă (Fig. 14) Atentie speciala trebuie să acordați atenție rezistențelor R1 și R2. Rezistența lor totală ar trebui să fie în jur de 150 ohmi, iar puterea disipată ar trebui să fie de cel puțin 3 W. Condensatorul de înaltă tensiune de intrare C1 poate avea o capacitate de la 0,033 la 0,1 μF. Varistorul Rv poate fi utilizat în aproape orice tip cu o tensiune de funcționare de 230,250 V. Rezistorul R3 este selectat în funcție de tensiunea de ieșire necesară. În absența sa (ieșirile 5 și 6 sunt închise), tensiunea de ieșire este puțin mai mare de 5 V, cu o rezistență de 20 kOhm, tensiunea de ieșire este de aproximativ 23 V. În loc de un rezistor, puteți porni o diodă zener cu tensiunea de stabilizare necesară (de la 5 la 21 V). Nu există cerințe speciale pentru alte piese, cu excepția alegerii tensiunii de funcționare condensatoare electrolitice(formulele de calcul sunt prezentate în diagramă).

Având în vedere potențialul pericol al surselor fără transformator, în unele cazuri poate fi de interes o opțiune de compromis: cu un condensator de stingere și un transformator (Fig. 16).

Un transformator cu o înfășurare secundară de înaltă tensiune este potrivit aici, deoarece tensiunea redresată necesară este setată prin selectarea capacității condensatorului C1. Principalul lucru este că înfășurările transformatorului furnizează curentul necesar.

Pentru a preveni funcționarea defectuoasă a dispozitivului atunci când sarcina este deconectată, o diodă zener D815P trebuie conectată la ieșirea podului VD1...VD4. În modul normal, nu funcționează, deoarece tensiunea de stabilizare este mai mare decât tensiunea de funcționare la ieșirea podului. Siguranța FU1 protejează transformatorul și stabilizatorul în cazul defecțiunii condensatorului C1.

În sursele de acest tip, rezonanța tensiunii poate apărea într-un circuit de rezistențe capacitive (condensator C1) și inductive (transformator T1) conectate în serie. Acest lucru trebuie reținut atunci când le configurați și când monitorizați tensiunile cu un osciloscop.

Vezi alte articole secțiune.

Invertoarele de la 220 la 12 volți sunt produse în diferite forme și dimensiuni. Există tipuri de transformatoare și impulsuri. Convertor transformator 220 la 12 volți Designul, după cum sugerează și numele, se bazează pe un transformator coborâtor.

Tipuri de convertoare și proiectarea acestora

Un transformator este un produs format din două părți principale:

• un miez asamblat din oțel electric;
• înfăşurări realizate sub formă de spire din material conductor.

Lucrarea sa se bazează pe apariția forței electromotoare într-un circuit conductor închis. Când curentul alternativ trece prin înfășurarea primară, se formează linii alternative de flux magnetic. Aceste linii pătrund în miez și în toate înfășurările pe care apare forța electromotoare. Când înfășurarea secundară este sub sarcină, curentul începe să circule sub influența acestei forțe.

Valoarea diferenței de potențial va fi determinată de raportul dintre numărul de spire ale înfășurării primare și ale secundarului. Astfel, prin modificarea acestui raport, puteți obține orice valoare.

Pentru a reduce valoarea tensiunii, numărul de spire în înfășurarea secundară este redus. Este de remarcat faptul că cele de mai sus funcționează numai atunci când AC este aplicat înfășurării primare. Folosind curent continuu se creează un flux magnetic constant, care nu induce un EMF și energia nu va fi transferată.

Convertor fără transformator de la 220 la 12 volți

Astfel de dispozitive de alimentare sunt numite dispozitive de comutare. Partea principală Un astfel de dispozitiv este de obicei un microcircuit specializat (modulator de lățime a impulsului).

Inversarea 220 la 12 volți are loc după cum urmează. Tensiunea de rețea este furnizată circuitului redresor și apoi netezită de o capacitate cu o valoare nominală de 300-400 volți. Apoi semnalul rectificat este convertit în semnale de înaltă frecvență folosind tranzistori impulsuri pătrate cu ciclul de lucru necesar. Convertorul de tip impuls, datorită utilizării unui circuit inversor, produce o tensiune stabilă la ieșire. În acest caz, conversia are loc atât cu izolarea galvanică de la circuitele de ieșire, cât și fără aceasta.

În primul caz, se folosește un transformator de impulsuri, care primește un semnal de înaltă frecvență de până la 110 kHz.

Feromagneții sunt utilizați la fabricarea miezului, ceea ce duce la o reducere a greutății și dimensiunilor. Al doilea folosește un filtru trece-jos în loc de un transformator.

Avantajele surselor de impulsuri sunt următoarele:

1. greutate redusă;
2. eficiență îmbunătățită;
3. ieftinătate;
4. prezența protecției încorporate.

Dezavantajele includ faptul că utilizarea în muncă impulsuri de înaltă frecvență, dispozitivul în sine creează interferențe. Acest lucru necesită eliminare și aduce complicații circuitelor electrice.

Cum să faci singur 12 volți din 220 volți

Cel mai simplu mod este de a face un dispozitiv analogic bazat pe un transformator de torus. Acest dispozitiv este ușor de făcut singur. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de orice transformator cu o înfășurare primară nominală pentru 220 de volți. Înfășurarea secundară este calculată după formule simple sau selectată practic.

Pentru selecție este posibil să aveți nevoie de:

• dispozitiv de măsurare a tensiunii;
• banda izolatoare;
• bandă de păstrare;
• sârmă de cupru;
• ciocan de lipit;
• unealtă de demontare (cleste, șurubelnițe, clești, cuțit etc.).

În primul rând, este necesar să se determine pe ce parte a transformatorului care este convertit se află înfășurarea secundară. Îndepărtați cu grijă stratul de protecție pentru a avea acces. Folosind un tester, măsurați tensiunea la bornele.

În cazul unei tensiuni mai scăzute, lipiți firul la fiecare capăt al înfășurării, izolând cu atenție punctul de conectare. Folosind acest fir face zece tureși măsurați din nou tensiunea. În funcție de cât de mult a crescut tensiunea, calculați numărul suplimentar de spire.

Dacă tensiunea depășește valoarea necesară, se iau acțiuni inverse. Se derulează zece spire, se măsoară tensiunea și se calculează câte dintre ele trebuie îndepărtate. După aceasta, firul în exces este tăiat și lipit la terminal.

Trebuie remarcat faptul că, atunci când utilizați o punte de diode, diferența de potențial de ieșire va crește cu o cantitate egală cu produsul dintre tensiunea alternativă și valoarea de 1,41.

Principalul avantaj al conversiei transformatorului este simplitatea și fiabilitatea ridicată. Dezavantajul este dimensiunea și greutatea.

Auto-asamblarea invertoarelor cu impulsuri este posibilă numai cu un nivel bun de pregătire și cunoștințe de electronică. Deși puteți cumpăra truse KIT gata făcute. Acest kit conține o placă de circuit imprimat și componente electronice. Setul include si schema electrica Și desen cu dispunerea detaliată a elementelor. Tot ce rămâne este să dezlipiți totul cu grijă.

Folosind tehnologia impulsurilor, puteți realiza și un convertor de la 12 la 220 de volți. Ceea ce este foarte util atunci când este folosit în mașini. Un exemplu izbitor poate servi drept sursă sursă de alimentare neîntreruptibilă realizate din echipament staționar.