ユニジャンクショントランジスタのスイッチング電源。スキーム、説明

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ユニジャンクショントランジスタによるスイッチング電源。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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電源トランスの低周波電源は、その寸法と重量が大きく、効率が低いため、どこでもパルス電源に置き換えられています。フェライトコア上の高出力高周波トランジスタとパルストランスの開発により、電波の長さに応じた周波数で負荷にエネルギーを伝達し、そのような電源の重量とサイズの指標を最小限の値にすることが可能になります。

提案された電源は、強力な機器に電力を供給し、車のバッテリーを充電するように設計されています。このソースは、ユニジャンクショントランジスタに基づくマスターオシレータと強力なバイポーラトランジスタに基づくブロッキングオシレータを含むシングルサイクルコンバータに基づいて構築されています。

電源の動作原理は 3 倍の電圧変換に基づいています。

主電源の交流電圧は整流され (高電圧 DC に変換され)、キーコンバーターに供給されます。変圧器を備えた高周波キーは、直流電圧をパルス低電圧に変換します。後者はまっすぐになって負荷に供給されます。

フライバックコンバータ (インバータ) では、トランジスタキーが閉じている間、エネルギーがトランスに蓄積され、キーが開いているときに負荷へのエネルギーの伝達が発生します。このようなインバータでは、トランスの単極磁化によりフェライトコアの残留磁化が発生し、これを低減するには磁気回路に非磁性ギャップを設ける必要があります。

スイッチングパルス中にトランスに蓄えられたエネルギーは、一時停止中に常に消散する時間がないため、トランスが飽和し、コアによる磁気特性が失われる可能性があります。この影響を排除するために、変圧器の一次回路は抵抗負荷を備えた高速ダイオードで分路されます。

ソース図を図1に示します。

（クリックして拡大）

スイッチング電源におけるスイッチング干渉は、強力な制御要素のスイッチング動作モードが原因で発生します。ネットワークとコンバータをインパルスノイズから保護するために、コンデンサ C2、C7、C8 を備えた 10 巻線インダクタ TXNUMX にラインフィルタが取り付けられ、不平衡干渉が抑制されます。

フィルタコンデンサC4の充電電流の制限はポジスタRt1で行われ、ポジスタRt2の抵抗は温度の上昇とともに減少します。キートランジスタVT1とトランスT2のスイッチングの瞬間に発生するコンバータのインパルスノイズは、並列回路VD5-C11-R6およびC13-R1によって除去され、負荷回路での干渉はインダクタLXNUMXによって抑制されます。出力電流のパルス間の休止時間はわずかに増加しますが、変換は悪化しません。

インバータ起動パルス整形器はユニジャンクショントランジスタ VT1 で作成されます。電源電圧 VT1 はダイオード VD1 によって安定化されます。コンデンサC1の充電電圧は定期的にVT1を開き、R4、R1、およびC2の値によって決定される周波数で抵抗器R1に一連のパルスを生成します。コンデンサ C2 は、トランジスタ VT1 のスイッチングプロセスを加速します。

電源が投入されると、フィルタコンデンサ C4 から変圧器 T4 の巻線 1 を介して定電圧 (ダイオードブリッジ VD1 によって整流) が、ブロッキング発生器が組み込まれたトランジスタ VT2 のコレクタに供給されます。巻線１Ｔ１を通るコレクタ電流の流れは、コアの磁界におけるエネルギーの蓄積を伴う。抵抗器 R1 からのパルス電圧はトランジスタ VT1 を数マイクロ秒間開き、このときのコレクタ電流 VT4 は 2 ... 2 A に増加します。正のパルスの終了後、コレクタ電流は停止します。

電流が停止すると、変圧器のコイルに自己誘導 EMF が発生し、巻線 3 にパルス電圧が発生します。ダイオード VD5 とコンデンサ C9 は、この電圧を整流およびフィルタリングし、インダクタ L1 を介して負荷に供給されます。

巻線２Ｔ１から抵抗Ｒ５、Ｒ９、Ｒ１４を介してインパルス電圧がトランジスタＶＴ２のベースに供給され、回路は自励発振モードに入る。コンデンサ C2 はブロッキング発振器の安定性を維持します。

出力電圧は、高電圧および低電圧出力回路のガルバニック絶縁を提供する VU1 フォトカプラによって安定化されます。たとえば負荷電圧が増加すると、負荷電圧が増加すると、フォトカプラ VU1 の LED がオンになり、そのフォトダイオードが開き、巻線 2 T2 からの信号が分流されます。 VT2 のベースのパルス電圧は減少し、そのオープン状態の時間が減少します。巻線 3 T1 の正パルスの持続時間も減少し、出力電圧 (およびバッテリー GB1 の充電電流) が減少します。負荷電圧が低下すると、上記のプロセスが逆に発生します。

トランジスタＶＴ２の電流過負荷の場合、そのエミッタ回路内の抵抗器Ｒ１２の両端のパルス電圧が増加する。次に、並列電圧レギュレータ DA2 が開き、ベース電圧 VT12 を分路します。これにより、オープン状態の持続時間も短縮されます (自己発振が停止するまで)。トランジスタ VT1 のカットオフ電流は抵抗 R2 によって調整され、過負荷が解消された後、ブロッキング発生器は VT2 のパルス整形器から再起動されます。

高周波トランスの選択は負荷電力によって異なります。トランスの電力は、発振器の周波数とフェライトのブランドに直接依存します。周波数が 10 倍に増加すると、変圧器の電力はほぼ 4 倍に増加します。パルストランスの自社製造は複雑であるため、このデバイスは旧式のモニターのトランスを使用しています。適切な変圧器とテレビから。方向付けのために、変圧器 T1 の近似データを与えます。コア - 中央ロッドにギャップのある B26M1000。巻線 1 には 56 mm の PEV-2 ワイヤが 0,51 ターン含まれ、2 ～ 4 ターンには 0,18 mm、3 ～ 14 ターンには 3 mm のワイヤの束が含まれます。

このデバイスは、115x65 mm の寸法のプリント基板上に組み立てられます (図 2)。

ユニジャンクショントランジスタのスイッチング電源

ジャンパは無線コンポーネントの側面にあります。キートランジスタVT2のラジエーターはコンピュータプロセッサから使用されます。冷却効果を高めるために、33 ... 56 オームの抵抗器を介して電源出力に接続し、コンピュータの電源からのファンを使用できます。使用される素子の種類を表 1 に示し、変換器トランジスタの代替として考えられる素子を表 2 に示します。

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組み立てられた回路の調整は、基板の徹底的なチェックから始まります。ネットワークワイヤの切れ目には、負荷の代わりに、任意の電力の 220 V の電球 (12 V、20 個のキャンドル) が含まれています。部品の欠陥や取り付けミスの場合、ネットワークライトが明るく点灯し、車のライトが消灯します。回路が機能している場合、ネットワークライトは点灯しないか、弱い光で点灯し、車のライトは明るくなります。負荷における電球の明るさ（出力電圧）は、抵抗R1によって調整できます。過電流保護のしきい値は抵抗 R10 によって設定され、電圧安定化 (最大負荷時) は抵抗 R5 によって調整されます。 R15 (必要な場合) を選択することにより、VU1 フォトカプラ LED の電流は 5 ～ 6 mA 以内に調整されます。

オシロスコープをお持ちの場合は、実験室の電源からインバータに 1 ～ 30 V の電源電圧を印加して、トランジスタ VT50 上の発電機の動作を最初にチェックすると便利です。発振周波数は抵抗 R1 またはコンデンサ C1 によって変更できます。

フィードバックが弱い (R5 が高い) か、巻線 2 T1 が正しく接続されていないと、VT2 のブロッキング発生器が短期間の過負荷から切断され、再起動できなくなる可能性があります。

著者: V.Konovalov、A.Vanteev、クリエイティブ研究所「オートメーションとテレメカニクス」、イルクーツク

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