高効率、12/220 ボルトのシングルサイクルコンバータ。スキーム、説明

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高効率の 12/220 ボルトのシングルサイクルコンバータ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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蛍光灯やフラッシュなど、身近な家電製品が車内でも便利に使える場合があります。

ほとんどのデバイスは 220 V の主電源電圧で駆動されるため、昇圧コンバータが必要です。電気シェーバーや小型の蛍光灯の消費電力は 6 ～ 25 ワット以下です。この場合、そのようなコンバータは出力に交流電圧を必要としないことがよくあります。上記の家庭用電化製品は、通常、直流または単極脈動電流によって動作します。

シングルサイクル (フライバック) パルス DC 電圧コンバータ 12 V / 220 V の最初のバージョンは、輸入された UC3845N PWM コントローラチップと強力な N チャネル BUZ11 電界効果トランジスタで作られています (図 4.10)。これらの素子は国内の同等品よりも手頃な価格であり、オープン電界効果トランジスタのソース・ドレイン間の電圧降下が小さいことなどにより、デバイスの高効率を実現できます（コンバータの効率は、コンバータの効率も依存します）一時停止までにエネルギーを変圧器に伝達するパルスの幅）。

指定された超小型回路はシングルサイクルコンバータ用に特別に設計されており、必要なノードがすべて内部にあるため、外部素子の数を減らすことができます。高出力出力段を直接駆動するために特別に設計された大電流準相補出力段を備えています。絶縁ゲートを備えた M チャネル電界効果トランジスタ。マイクロ回路の出力におけるパルスの動作周波数は、500 kHz に達することがあります。周波数は要素 R4 ～ C4 の値によって決まり、上記の回路では約 33 kHz (T = 50 μs) です。

米。 4.10. 電圧を増加させるシングルエンドパルスコンバータのスキーム (クリックして拡大)

このチップには、電源電圧が 7,6 V を下回るとコンバータの動作を無効にする保護回路も組み込まれており、バッテリからデバイスに電力を供給する場合に役立ちます。

コンバータの動作をさらに詳しく考えてみましょう。図上。 4.11 は、進行中のプロセスを説明する電圧図を示します。正のパルスが電界効果トランジスタのゲートに現れると (図 4.11、a)、トランジスタが開き、抵抗 R7 ～ R8 には図 4.11 に示すパルスが発生します。 XNUMX、c。

パルスのピークの傾きはトランス巻線のインダクタンスに依存し、点線で示すように上部の電圧振幅が急激に増加する場合、これは磁気回路の飽和を示します。この場合、変換損失が急激に増加し、素子の発熱につながり、デバイスの動作が低下します。飽和を解消するにはパルス幅を小さくするか、磁気回路中心のギャップを大きくする必要があります。通常は 0,1 ～ 0,5 mm の隙間で十分です。

パワートランジスタがオフになる瞬間に、トランス巻線のインダクタンスにより、図に示すように電圧サージが発生します。

米。 4.11. 回路テストポイントでの電圧図

トランス T1 (二次巻線の分割) と低電圧電源が正しく製造されていれば、サージ振幅はトランジスタにとって危険な値に達しないため、この回路ではダンピング回路の形で特別な対策が必要です。一次巻線 T1 では使用されません。また、DA1.3 マイクロ回路の入力に来る電流フィードバック信号のサージを抑制するために、要素 R6 ～ C5 に単純な RC フィルターが取り付けられています。

コンバータの入力電圧は、バッテリの状態に応じて 9 ～ 15 V (40%) まで変化します。出力電圧の変化を制限するために、抵抗 R1 ～ R2 の分圧器から入力フィードバックが除去されます。この場合、負荷の出力電圧は 210 ～ 230 V (Rload = 2200 オーム) の範囲に維持されます (表を参照)。 4.2、つまり変化は 10% 未満であり、十分許容範囲です。

表 4.2. 電源電圧変化時の回路パラメータ

出力電圧の安定化は、開放トランジスタ VT1 のパルス幅を Upit=20 V の 9 μs から 15 μs (Upit=15 V) に自動的に変更することで行われます。

コンデンサ C6 を除く回路のすべての要素は、サイズ 90x55 mm のグラスファイバー製の片面プリント基板上に配置されています (図 4.12)。

高効率シングルエンドコンバータ、12/220ボルト
米。 4.12. PCB トポロジーと要素レイアウト

トランス T1 は、図に示すように、ゴム製ガスケットを介して M4x30 ネジで基板に取り付けられています。 4.13。

高効率シングルエンドコンバータ、12/220ボルト
米。 4.13 変圧器 T1 の取り付けタイプ

トランジスタＶＴ１はラジエター上に搭載されている。プラグのデザイン。 XP1 は回路への誤った電圧供給を排除する必要があります。

パルストランス T1 は、M2000NM1 磁気回路で広く使用されている BZO アーマーカップを使用して作られています。同時に、中央部分に0,1 ... 0,5 mmの隙間を設ける必要があります。

磁気回路は既存のギャップを使用して購入することも、粗いサンドペーパーで作成することもできます。磁気回路が飽和モードに入らないように設定するときは、ギャップ値を実験的に選択することをお勧めします。ソースVT1の電圧の形状によって制御すると便利です（図4.11、cを参照）。

変圧器 T1 の場合、巻線 1 ～ 2 には直径 9 mm のワイヤが 0,5.0,6 回巻かれ、巻線 3 ～ 4 および 5 ～ 6 にはそれぞれ直径 180 ～ 0,15 mm のワイヤが 0,23 回巻かれます (PEL または PEV)ワイヤー）。この場合、一次巻線 (1-2) は 3 つの二次巻線の間に配置されます。最初に4〜1を巻き、次に2〜5、6〜XNUMXを巻きます。

変圧器の巻線を接続するときは、図に示されている位相を観察することが重要です。不適切な位相調整は回路に損傷を与えることはありませんが、正しく動作しません。

組み立てるとき、次の部品が使用されました。同調抵抗器 R2 - SDR-19a、7 W の C8-5M タイプの固定抵抗器 R16 と R1、残りは任意のタイプで構いません。電解コンデンサC1～K50-35（25V用）、C2～K53-1A（16V用）、C6～K50-29V（450V用）、その他のK10～17タイプ。トランジスタ VT1 は、ジュラルミン製の小型 (基板サイズ相当) ラジエーターに実装されています。回路の設定は、オシロスコープを使用して二次巻線の接続が正しいことを確認し、抵抗 R4 で目的の周波数を設定することから構成されます。抵抗 R2 は、負荷がオンのときにソケット XS1 の出力電圧を設定します。

上記のコンバータ回路は、既知の負荷電力 (6 ... 30 W - 常時接続) で動作するように設計されています。アイドル状態では、回路の出力電圧が 400 V に達する可能性がありますが、これは絶縁破壊により損傷する可能性があるため、すべてのデバイスにとって許容できるものではありません。

コンバータが異なる電力の負荷で動作中に使用され、コンバータの動作中にスイッチがオンになる場合は、出力から電圧フィードバック信号を除去する必要があります。このようなスキームの変形例を図に示します。 4.14。これにより、アイドル時の回路の出力電圧を 245 V に制限できるだけでなく、このモードでの消費電力も約 10 倍削減できます (Ipotr=0,19 A、P=2,28 W、Uh=245 V)。

米。 4.14。アイドリング時の最大電圧制限を備えたシングルサイクルコンバータのスキーム

変圧器 T1 は回路 (図 4.10) と同じ磁気回路と巻線データを持っていますが、追加の巻線 (7-4) - 直径 14 mm の PELSHO ワイヤを 0.12.0.18 回巻きます (最後に巻かれます)。。残りの巻線は、上記の変圧器と同じ方法で作成されます。

パルストランスの製造には、このシリーズの角型コアも使用できます。 M12NM フェライトの KV2500 - この場合、巻線の巻き数は変わりません。装甲磁気コア (B) を最新の正方形のもの (KB) に置き換えるには、テーブルを使用できます。 4.3.

表 4.3. 磁気コアを交換するための推奨オプション

巻線 7 ～ 8 からダイオードを介して電圧フィードバック信号が超小型回路の入力 (2) に供給されるため、出力電圧を所定の範囲内でより正確に維持できるほか、一次側と一次側との間にガルバニック絶縁が提供されます。出力回路。このようなコンバータのパラメータは、電源電圧に応じて表に示されています。 4.4.

表 4.4. 電源電圧変化時の回路パラメータ

パルストランスを誘電体ネジまたは耐熱性接着剤を使用して基板に固定すると、上記のコンバータの効率をもう少し高めることができます。回路を組み立てるためのプリント基板トポロジの変形例を図に示します。 4.15。

高効率シングルエンドコンバータ、12/220ボルト
米。 4.15. PCB トポロジーと要素レイアウト

このようなコンバータの助けを借りて、車のオンボードネットワークから電気シェーバー「Agidel」、「Kharkov」、および他の多くのデバイスに電力を供給することが可能です。

著者: Shelestov I.P.

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