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無線電子工学および電気工学の百科事典 ULF用の1キロワット電源。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
アマチュア無線雑誌では、500Wを超える電力のスイッチング電源回路は一般的ではありません。 したがって、スイッチング安定化電源は次のパラメータで開発されました。
スイッチング電源（UPS）の概略図を図1に示します。 XNUMX。
この回路は、パルス幅変調を備えたコントローラファミリのDAITL494CNチップに基づいています。 このマイクロ回路はコンピューターのUPSで使用されており、非常によく証明されています。 コンバータ回路での動作をより詳細に検討してください。 TL494CNには、エラーアンプ、内蔵可変発振器、デッドタイム調整コンパレータ、制御トリガー、5V高精度電圧リファレンス（REF）、および出力段制御回路が含まれています。 エラーアンプは、0,3 ... 2 Vの範囲のコモンモード電圧を出力します。デッドタイム調整コンパレータには、最小デッドタイムを出力パルス幅の約5％に制限する一定のオフセットがあります。 トランジスタの独立した出力ドライバは、エミッタ接地回路の出力段を操作する機能を提供します。 マイクロ回路の出力トランジスタの電流は最大200mAです。 TL494CNは、7〜40Vの電源電圧で動作します。 図２は、マイクロ回路のスイッチング回路とその内部回路の構造レイアウトを示している。
電源が投入されると、のこぎり波電圧発生器 2 と基準電圧源 5 が起動し、発生器 2 (図 3a) の出力からののこぎり波電圧がコンパレータ 3 と 4 の反転入力に供給されます。コンパレータ 4 の出力は誤差増幅器 1 から電圧を受け取ります。この時点では出力にはまだ電源からの電圧がないため、分圧器 R2R4 から誤差増幅器の非反転入力へのフィードバック信号はゼロです。 このアンプの反転入力には、ION 出力からの基準電圧 Uop がすでに接続されている分圧器 R5R7 から正の電圧が供給されます。 誤差増幅器 1 の出力電圧は最初はゼロですが、分圧器 R2R4 からのフィードバック回路の電圧が増加するにつれて増加します。 エラーアンプの出力の電圧も増加します。 したがって、コンパレータ 4 の出力電圧は、幅が増加する一連のパルスの形式になります (図 3,6)。 一時停止を提供するコンパレータ 3 の非反転入力は、超小型回路のピン 4 に接続されています。 この端子には基準電圧バス Uorr に接続された外部 RC 回路 C2R3 から電圧が供給され、基準電圧が現れるとこの回路に印加されます。 コンデンサ C2 が充電されると、コンデンサ C3 と抵抗 R3 を流れる電流が減少します。抵抗 R3 の電圧 Uop は指数関数的に下降します (図 3、c)。コンパレータ 3 の出力電圧は、幅が減少する一連のパルスです (図 3、d) コンパレータ 4 と 3,6 の出力電圧 (図 3、d) の図から、それらは相互に逆であることがわかります。 コンパレータ 4 と 2 の出力電圧は、「XNUMXOR」論理要素に入力されます。 したがって、論理要素の出力におけるパルス幅は、最も幅の広い入力パルスによって決まります。 「2OR」素子の出力電圧を図に示します。 図 3d から、最初の瞬間ではコンパレータ 3 の出力パルスの幅がコンパレータ 4 の出力パルスの幅を超えていることがわかります。したがって、コンパレータ 4 の切り替えは「2OR」の出力パルスの幅に影響を与えません。 " 要素。 時間間隔 (t0; t1) (図 3a) では、コンパレータ 3 の出力電圧が決定的な役割を果たします。 図３、ｆ、ｇは、トランジスタＶＴ１、ＶＴ２のコレクタ上の出力パルスを示す。 これらのパルスの幅は、間隔 (t3; t1) で徐々に増加します。 時間 t2 で、コンパレータ 0 の出力パルスがコンパレータ 1 の出力パルスと比較されます。この場合、出力パルスが幅を超え始めるため、「1OR」論理要素の制御がコンパレータ 3 からコンパレータ 4 に転送されます。したがって、期間（ｔ０；ｔ１）において、トランジスタＶＴ１、ＶＴ２のコレクタ上の出力パルスは滑らかに増加し、電圧コンバータの滑らかな起動を保証する。
各 UPS の電源を入れる前に、スムーズな起動を保証するコンデンサ C2 (図 2) を放電する必要があります。 ここで図の全体図に移ります。 1 電圧コンバータ。 ソフトスタートコンデンサの機能はコンデンサ C3 によって実行されます。 電源が遮断されると、コンデンサは抵抗 R1、トランジスタ VT1 のベースコレクタ接合、およびダイオード VD1 を介して急速に放電します。 トランジスタ VT1、VT2 はトリガー保護の機能を実行します。 ロック解除電圧がトランジスタ VT2 のベースに印加されると、トランジスタ VT1 が開きます。 同時に、トランジスタ VT3 が開き、コンデンサ C1 が分流され、電圧コンバータの動作がブロックされます。 トランジスタ VT4 のコレクタから回路 R2VD2 を通る電圧により、トランジスタ VT3 は開いたままになります。 トリガー保護は、電源電圧が除去された後にのみオフになります。 かなり大きなゲート・ソース間容量を持つ強力な電界効果トランジスタが電源スイッチとして使用されます。 したがって、これらのトランジスタを制御するには、トランジスタ VT5、VT7、VT4 と VT6、VT8、VTXNUMX で XNUMX つのスイッチ ブロックが使用されます。 それらの8つの作業を検討してください。 DAIチップのピン3に高電圧が存在する場合（チップ内のトランジスタが閉じている場合）、電界効果トランジスタVT7およびVT9が開きます。 後者はトランジスタVT5のゲート容量をシャントし、瞬時に放電します。 トランジスタVT8が閉じています。 マイクロ回路のピン3に低電圧が確立されるとすぐに、トランジスタVT7とVT5が閉じ、VT9が開き、トランジスタVT18のゲートにロック解除電圧が印加されます。 抵抗R5は、トランジスタVT7、VTXNUMXの一方が閉じていて、もう一方が完全に開いていない場合に、トランジスタVTXNUMX、VTXNUMXの障害を防ぎます。 トランジスタVT9、VT10のゲートにおける電圧オシログラムを図に示します。 3,3、つまり。 トランジスタ VT9、VT10 のゲート回路には抵抗 R20、R21 が含まれており、これらはゲート容量とともに、キーが開いているときに高調波のレベルを低減するローパス フィルターを形成します。 回路 R22、R23、C8、C9、VD5 ～ VD8 は、コンバータ動作中の高調波を低減する役割も果たします。 変圧器Ｔ１の一次巻線は、トランジスタＶＴ９、ＶＴ１０のドレイン回路に接続されている。 コンバータ電圧を安定させるために、フィードバック電圧はトランスの巻線 III から除去されます。 抵抗R1、R9の分圧器を介してDA10チップに送られます。 抵抗 R7 を使用すると、UPS の出力電圧を小さな制限内で調整できます。 要素 R8、C1 は、DA10 マイクロ回路の内部鋸歯状電圧発生器の動作周波数を決定します (図に示されている定格では、この周波数は 6 kHz に近くなります)。 抵抗器Ｒ６の抵抗値とコンデンサＣ４の静電容量を変えることにより、必要に応じて電圧変換器の周波数を変えることができる。 回路の電力部分は、電源フィルター C6、Cl4、L10、整流器 VD1、およびコンデンサー C1、C4 を介して供給されます。 抵抗器 R12 は、オフ コンバーターのフィルター コンデンサーを放電します。 トランジスタVT13-VT24のチップDA1とキーは、要素T3、VD8、C2-C3およびスタビライザーDA5の安定化された電源によって給電されます。 抵抗器 R7 は、UPS がネットワークに接続されているときに、フィルタ コンデンサを通る突入電流を減らすのに役立ちます。 コンバータ出力電圧整流器は、VD2-VD25 ダイオードのブリッジ回路に従って作成されます。 電圧コンバータのスムーズな起動により、二次回路でかなり大きな容量のフィルタ コンデンサを使用できます。これは、パワー アンプに電力を供給するときに必要です。 チョーク L2、L3 はフィルター コンデンサーとともに、UPS 出力電圧のリップルを平滑化します。 電圧-流量コンバータの保護は、トランジスタ VT11、VT12 を使用して行われます。 抵抗器Ｒ２７〜Ｒ３０を流れる電流が増加すると、トランジスタＶＴ１１、ＶＴ１２が開き、フォトカプラＵ１．１、Ｕ１．２のＬＥＤが点灯する。 フォトカプラのトランジスタが開き、トランジスタ VT27 のベースにロック解除電圧を供給します。これにより、トリガ保護が動作します。 コンデンサ C30 は、ランダムなインパルス ノイズに対する保護が作動するのを防ぎます。 構造と詳細 構造的に、UPSは片面プリント回路基板上に作られています（図4a、b）。
SA1、FU1、T2 を除くすべての回路要素はボード上にあります。 また、別の小さな基板上には、抵抗器 R22、R23 とコンデンサ C8、C9 があります。 それらは、文字a、b、cで示される点でメインボードにワイヤで接続されています。 抵抗器 R22、R23 は動作中に非常に高温になるため、それらを搭載した基板は、抵抗器が残りの回路要素を加熱しないように配置する必要があります。 ダイオードVD12〜VD15は、10x12 cmの別の針ラジエーターに取り付けられ、少なくとも1 mmの直径のワイヤでメインボードに接続されています。 プリント基板の片側には、長さ 4,6 cm、高さ 170 cm のラジエーター (図 10) があります。 ニードルラジエーターを使用することをお勧めしますが、いざという場合には他のものでも問題ありません。 ボード要素 DA2、VD4、VT9、VT10 は、絶縁ガスケットを介してこのラジエーターに取り付けられます。 ファンはラジエーターの反対側に取り付けられており、ファンからの空気の流れがラジエーター全体によく吹き付けられます。 コンピュータの電源からファンを使用できます。 電力は、抵抗が 320 オームの抵抗を介してコンバータの +7,5 V 出力から 50 W の電力で供給されます。 PEV タイプの抵抗器を使用して、体のどこにでも取り付けることができます。 ファンに電力を供給するために、トランス T1 に追加の巻線を巻くことも可能です (図 1)。 これを行うには、直径0,4 mmのワイヤーを5回巻き、図に従ってファンを接続する必要があります。 XNUMX.
コンバータのトランスT1は、寸法K2000x45x28で折りたたまれた12つのXNUMXNMフェライトリングに巻かれています。 変圧器の巻線データを表に示します。
変圧器の巻線IとIIは、2層または16層のニスを塗った布で残りの巻線から分離されています。 トランスT1は、2 Vの交流電圧で既製で使用されます。コイルL20は、直径2000mmの1本のワイヤーで寸法KZ18x7x1の2NMフェライト製のフェライトリングに巻かれた3x8ターンで構成されます。 コイルL10、L25は、直径1,2〜105 mm、長さ約12 mmのフェライト片に、フェライトの全長に沿って220層に直径400mmのワイヤーで巻かれています。 コンバータ回路では、XNUMX°のマークが付いた輸入電解コンデンサを使用することが望ましいです。 極端な場合、サイズに適した他のコンデンサを使用することが許容されます。 コンデンサCXNUMXは、XNUMXuFxXNUMXVの容量を持つXNUMXつのコンデンサで構成されています。 K73-17などのあらゆるタイプの非電解コンデンサ。 抵抗器Ｒ２５として、コンピュータ電源に使用される、並列に接続されたＳＣＫ１０５タイプまたは同様のものの３つの抵抗器が使用される。 抵抗器R25、R105タイプC22-23-5W、R5-R10-C27-30V-5W。 残りの抵抗器は、MLTなどの任意のタイプです。 トリマ抵抗R16タイプSPZ-5AVまたはその他の小型。 図に示されている高周波ダイオード（KD9およびKD19）を使用することが望ましいです。これは、現在広く使用されている輸入ダイオードが、特に212kHzを超える高周波で常にうまく機能するとは限らないためです。 ダイオード ブリッジは、任意の適切なサイズで使用できます。VD3 - 少なくとも 500 mA の整流電流。 VD4 - 少なくとも 8 A の整流電流と少なくとも 400 V の電圧。BSS88 トランジスタは、絶縁ゲートと n チャネル (ドレイン-ソース間電圧が 50 V 以上、ドレイン電流 0,15 ... 0,5、123 A)。 これらはBSS108、BS2、1336SK2などのトランジスタです。 強力な電界効果トランジスタ956SK2の代わりに、タイプ787SK50、IRFPE494のトランジスタが適しています。 TL494CN チップは TL25LN チップに置き換えることができます。これにより、TL494CN は 0 ° C を超える温度でのみ動作するため、電圧コンバータを -7500 ° C までの周囲温度で使用できるようになります。 また、その代わりにアナログのKA101Vを使用することもできます。 オプトカプラ AOT101BS は、AOT2501AC、PS2-2 に置き換えることができます。 DA142チップはKR8EN7815Eまたは7815が使用可能で、502チップを絶縁ケースに入れて使用する場合、ラジエータに取り付ける際に絶縁ガスケットは不要です。 トランジスタ KT503E、KT502E は、KT503G、KT510G、およびダイオード KD503A に置き換えることができます。 調整 ネットワークで初めてコンバーターをオンにする前に、電源回路から主電源電圧を取り除き、T2変圧器にのみ電力を供給する必要があります。 まず、DA15出力からの供給電圧が+2Vであることを確認してください。 次に、オシロスコープを使用して、電界効果トランジスタVT9、VT10のゲートにパルスがあり、それらが図3のオシログラムに対応していることを確認します。 コンデンサC9が短絡すると、パルスが消え、ゲートVT10、VT9にゼロ電圧が設定されます。 さらに、抵抗RXNUMXのスライダーを中央の位置に設定すると、回路の残りの部分に供給電圧が印加されます。 電圧計を使用して、DA1のピン1の電圧を制御し、抵抗R2,5の抵抗を選択して値を7Vに設定します。 トリマー抵抗R9はコンバーターの出力電圧をわずかに変化させる可能性がありますが、電界効果トランジスタVT9、VT10のゲートでパルスを制御して、持続時間が極限に近づかないようにする必要があります（短すぎるまたは長すぎる） ）が、中間の位置にあります。 そうしないと、負荷の増加や供給電圧の変化により、出力電圧の安定性が低下します。 電圧変換器に過負荷をかけたり、強力な電界効果トランジスタを焼き尽くしたりしないようにするには、電流保護を次のように設定することをお勧めします。 抵抗R27〜R30の代わりに、抵抗1オーム、電力2ワットの抵抗が一時的にはんだ付けされています。 負荷と電流計はコンバータの出力に接続されています。 負荷電流は1,3〜1,4 Aに設定され、抵抗R32、R33の抵抗を選択することにより、電流保護がアクティブになります。 次に、抵抗R27〜R30が所定の位置にはんだ付けされます。 これで電圧変換器の設定は完了です。 アンプやその他の負荷に電力を供給するために別の電圧が必要な場合は、トランスT1の巻線IVとVの巻数を変更することにより、コンバータの出力電圧を変更できます。 二次巻線の7回転が約XNUMXVを占めることに留意する必要があります。 Radioamator 誌の資料に基づいています。 出版物: cxem.net
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