ハーフブリッジ疑似共振電源。スキーム、説明

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ハーフブリッジ擬似共振電源。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ブリッジおよびハーフブリッジコンバータに基づいて組み立てられたスイッチング電源の特性を改善するために、特に貫通電流の可能性を減らして効率を高めるために、著者らはそのような電源を準共振モードに移行することを提案しています。手術。記載された記事では、そのような電源の実際的な例が提供されています。

多くの場合、サイズと重量を削減するために、ネットワーク変圧器を備えた電源装置 (PS) がパルス電圧コンバーターに置き換えられます。これによる利点は明らかです。重量と寸法が小さくなり、巻線製品の銅消費量が大幅に削減され、IP の効率が高くなります。ただし、パルス電源には欠点もあります。電磁両立性が低い、プッシュプルコンバータのトランジスタに貫通電流が流れる可能性がある、過電流保護回路を導入する必要がある、充電を制限するための特別な措置を講じないと容量性負荷で起動するのが難しいなどです。現在。

プッシュプルハーフブリッジ自動発電機電圧コンバータ [1] の例を使用して、動作モードを変更することでこれらの欠点をある程度解消または軽減できる方法を考えてみましょう。共振回路 [2] を導入して、コンバータを準共振動作モードに変換してみましょう。この場合のパルストランスの一次巻線に流れる電流の形状を図に示します。 1.

ハーフブリッジ準共振電源

図上。図２は、スイッチングトランジスタの１つの電圧および電流の波形を示す。図から、コンバータが準共振モードで動作することがわかります。この場合、貫通電流はありません。

ハーフブリッジ準共振電源

スイッチングトランジスタのベースの電圧は減少し、パルスの終わりまでにゼロになります。したがって、準共振動作モードへの移行により、生成される発振のスペクトルが大幅に狭まるため、スイッチングトランジスタの動的損失と、パルスMTと高感度デバイスの電磁適合性に関連する問題が完全に排除されます。

ハーフブリッジコンバータは、使用されるトランジスタの数が少ない点でプッシュプルブリッジと異なります。平均出力 - トランジスタの電圧の半分のプッシュプルから。自励発振コンバータは、主発振器を備えたコンバータと異なり、まず第一に、最小の素子数、可能な最大の効率、および飽和可能な補助トランスの使用により貫通電流の可能性が排除されることが保証されています。

上記の欠点のないハーフブリッジ擬似共振 IP のスキームを図に示します。 3.

（クリックして拡大）

主な技術的特徴

電源電圧変化間隔、V....198...264
最大効率、%......92
出力電圧、V、負荷抵抗 36 オームの場合......36
変換周波数の動作間隔、kHz......12...57
最大出力、W ...... 70
動作周波数による出力電圧リップルの最大振幅、V....2,2

電源には次のノードが含まれています。 S1C2L1 ノイズ抑制フィルタ。コンバータによって生成される高周波リップルが電源ネットワークに侵入するのを防ぎます。フィルタコンデンサC1を備えた主電源整流器VD3。負荷の過負荷および短絡に対する保護回路 R1R2VD2K1U1VD3VD4R6R7C7。保護回路の消費電流は小さいため、ソース全体の効率にはほとんど影響しませんが、必要に応じて、VD2 ツェナーダイオードを高電圧のものに交換することで効率をわずかに高めることができます。抵抗 R6 と R7 は、サイリスタフォトカプラの発光ダイオードをオンにするために必要な分圧器を形成します。これらの固定抵抗を単一の変数に置き換えると、非常に広い範囲にわたって保護応答しきい値を調整することが可能になります。大きな静電容量 (5000 マイクロファラッド以上) の負荷に電力を供給する予定の場合、保護の誤報を避けるために、コンデンサ C7 の静電容量を増やす必要がありますが、電源がオンになるまでの待ち時間が長くなります。この場合は増加します。

要素 R3、R4、C4、C5 は分圧器を形成します。抵抗 R3、R4 は、電源がオフになった後にフィルタコンデンサ C3 と分圧器 C4C5 を放電するために必要です。コンデンサ C6 とインダクタ L2 - 共振回路。トリガー回路は記事 [1] で説明されているデバイスとまったく同じです。これは、トランジスタ VT3、抵抗 R10 ～ R12、およびコンデンサ C10 で構成されます。トランジスタ VT3 はアバランシェモードで動作します。トリガーパルスはトランジスタ VT2 を開き、初期の非対称性を提供します。

ダイオード VD5 ～ VD8 - フィルタコンデンサ C8、C9 を備えた出力整流器。 LED HL1 は、IP の出力に電圧が存在することを示します。発振の自動発生は、トランス T1 の巻線 III から電流制限抵抗 R2 を介してトランス T9 の巻線 III への正帰還の作用の結果として発生します。抵抗が減少すると、変換周波数が低下し、ソースの最大効率がより高い負荷電力にシフトすることにつながります。

このデバイスはコンデンサ K73-17 (C1、C2、C6、C9、C10)、K73-11 (C4、C5)、K50-32 (C3)、K50-24 (C7、C8) を使用します。抵抗はすべて C2-23 です。示されたコンデンサと抵抗の代わりに他の部品を使用することもできますが、IP 変換の動作周波数範囲で最小の誘電正接を持つコンデンサを選択する必要があります。

ダイオードブリッジ VD1 - 許容順電流が 1 A を超え、許容逆電圧が少なくとも 400 V のもの (BR310 など)。 KD202R などの個別のダイオードをブリッジ回路に接続して使用することも可能です。デバイスでは KT315G (VT3) トランジスタを使用するのが最善です。トリガー回路はすぐに動作しますが、KT315B トランジスタを選択する必要があります。KT315A、KT315V トランジスタは使用しない方がよいでしょう。トランジスタ KT826V (VT1、VT2) は、KT826 または KT812A、KT812B シリーズのいずれかに置き換えることができます。トランジスタは損失が低いため、ヒートシンクに取り付けることができません。出力整流器 KD213A (VD5 ～ VD8) のダイオードは、KD213B、KD213V または KD2997、KD2999 シリーズに置き換えることができます。少なくとも 10 cm2 の冷却表面積を持つヒートシンクに取り付ける必要があります。

この IP は、動作電圧 10.1 V の DC 電磁リレー GBR11.24-24 を使用しており、最大 8 V の電圧の回路で 250 A の交流電流を切り替えることができます。許容される電圧を備えた他のリレーと置き換えることができます。電圧 1 V の回路では、少なくとも 250 A のスイッチング交流電流を使用できます。ただし、動作電流が低いほど抵抗を大きくする必要があるため、電源の効率を高めるために最小スイッチング電流のリレーを使用することが望ましいです。抵抗 R1、R2 があるため、それらで消費される電力は少なくなります。

インダクタL1、L2、およびトランスT1は、古いコンピュータEC1060の既製のものを使用します：L1 - I5、L2 - 4777026または009-01、T1 - 052-02。自分で作ることもできます。インダクタ L1 は、フェライト (たとえば、グレード M28NM-A または M16NM9-2000) またはアルシファーで作られた K2000x1x17 環状磁気回路上に巻かれます (同時に 315 つの巻線が巻かれます)。その巻線には 2 ターンの PEV-0,3 XNUMX ワイヤが含まれています。

共振インダクタ L2 は、M20NM-A フェライトで作られた K10x5x2000 リング磁気回路に巻かれています。その巻線には 13 ターンの PEV-2 0,6 ワイヤが含まれています。

トランス T1 は、M45NM28-8 フェライトで作られた K2000x1x17 リング磁気回路に巻かれています。巻線 I にはワイヤ PEV-200 2 が 0,6 回巻かれ、巻線 II - ワイヤ PEV-35 2 が 1 回巻かれ、巻線 III - ワイヤ PEV-5 2 が 0,6 回巻かれます。磁気回路上の巻線の巻き順は任意である。巻線の間には、フッ素樹脂テープなどの絶縁層を敷く必要があります。さらに、変圧器には、ろうそくのパラフィンやセレシンなどを含浸させる必要があります。これにより、絶縁体の絶縁耐力が向上するだけでなく、アイドル時に電源から発生するハムも低減されます。

トランス T2 は、M20NM-A フェライトで作られた K10x5x2000 リング磁気回路に巻かれています。巻線 I と II にはそれぞれ 2 ターンの PEV-0,3 2 ワイヤが含まれており (0,3 本のワイヤで同時に巻かれます)、巻線 III には XNUMX ターンの PEV-XNUMX XNUMX ワイヤが含まれています。

IP の設計は任意であり、基板上の要素の相対位置は重要ではありません。重要なのは、自然対流によって半導体デバイスへの良好な空気の流れを確保すること、またはファンの近くの受電装置内部に電源を設置することだけです。

説明した IP は実際には調整する必要はありませんが、コンバータが準共振モードで動作することを確認することは価値があります。これを行うには、電源の出力に同等の負荷、つまり電力が100 Wで抵抗が36オームの抵抗が接続されます。コンデンサ C6 と直列に、抵抗値 0,1 ～ 1 オーム、電力 1 ～ 2 W の追加の抵抗器が含まれています。オシロスコープのプローブは追加の抵抗器に接続されています。コモン - 分圧器 R3R4C4C5 の中点に、信号 - コンデンサ C6 に接続されます。オシロスコープがネットワークにガルバニック接続されていないことを確認する必要があります。接続する場合は、変圧比 1:1 の絶縁変圧器を介してネットワークに接続する必要があります。いずれの場合も、安全規制を遵守する必要があります。 IP に電力を供給すると、ゼロで休止するベル型の電流パルスが存在することがわかります。パルス形状が図と異なる場合は、図１に示すように、共振が得られるまでのインダクタＬ２の巻き数を選択する必要がある。

抵抗値が 0,1 オームの追加抵抗では、パルスの振幅は約 0,1 V になるはずです。ここで、スイッチングトランジスタ VT2 の電流と電圧の形状を図 2 に示すものと比較する必要があります。 XNUMXつのチャート。形状が近い場合、IP は準共振モードで動作します。

保護しきい値は変更できます。これを行うには、必要な負荷電流で保護が動作するように抵抗器 R7 の抵抗値を選択します。負荷の電力が 70 W 未満のときに電源をオフにする必要がある場合は、抵抗 R7 の抵抗を小さくする必要があります。

スイッチオン時のコンデンサ C3 の充電電流を制限するには、5,6W の電力で 10 ～ 2 オームの抵抗をネットワークワイヤの切れ目に接続することをお勧めします。

文学

Baraboshkin D. 経済的な電源の改善。 - ラジオ、1985 年、第 6 号、p. 51,52。
コノバロフ E. 擬似共振電圧コンバータ。 - ラジオ、1996 年、No. 2、p. 52-55。

著者：E。ガイノ、E。マスカトフ、タガンログ、ロストフ地域。

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