60Hzクロック用の電力変換器。スキーム、説明

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60Hzクロック電力変換器

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一部の輸入家電製品は 60 Hz の電源電圧を必要とします。たとえばクロックでは、この周波数はマスターオシレーターの基準として使用されます。正常な動作を保証するために、この記事の著者は、単純なコンバータを使用して目的の周波数の電源電圧を取得することを提案しています。

問題が発生しました。アメリカの友人が持ってきた、目覚まし時計とラジオ受信機を備えた美しい卓上電子時計には、110 V 60 Hz の電力が必要です。すでにロシアで購入した、製造元不明のアダプターを介してネットワークに接続すると、「入力: 220 V 50 Hz、出力: 110 V 60 Hz」という刻印があり、時計は機能しますが、10 時間あたり XNUMX 分遅れます。ラジオは正常に動作しています。何をすべきか？

「冒頭」では、クロックが基準周波数信号のソースとして主電源を使用し、アダプター内には変圧器とスイッチ以外には何もないことが示されました。ネットワークの周波数に完全に従って、時計は 60 時間あたり 50 回ではなく、XNUMX 分だけを「カウント」します。

この問題を解決するために、クロックに 60 Hz 発生器を組み込むか、電圧だけでなく電力周波数のコンバータを作成するかという方法が特定されました。クロック回路の欠如と、他人の物を台無しにしたくないことを考慮すると、特に最も明るい時間表示と最大の受信音量を使用しても、必要な電力は 1.5 W 以下だったため、XNUMX 番目の方法を選択する必要がありました。

開発したデバイスのスキームを図に示します。

60Hzクロック電力変換器

変換は 220 段階で実行されます。まず、1 V の主電源電圧がダイオードブリッジ VD4 ～ VD60 によって整流され、次に、得られた DC 電圧から 176 Hz の交流周波数が生成されます。マスター発振器は「クロック」チップ K5IE32768 (DDI) 上に組み立てられており、発振器自体とバイナリ分周器が含まれています。 5 Hz の水晶共振器を備えた標準的な組み込みでは、周波数 1 Hz のパルスがこの超小型回路のピン 60 で受信されます。 32768 Hzに増やすには、水晶共振器の周波数を同じ量だけ増やす必要があります：60 * 1966080 \u983040d 30720 Hz。 4 Hz または 1 Hz の周波数で共振器を使用することもできます。出力信号がそれぞれマイクロ回路のピン XNUMX または XNUMX から取得される場合。

これらは、VD5 ツェナーダイオードと R5 抵抗からの最も単純なパラメトリックスタビライザーを介して DDI チップに電力を供給します。

受信した周波数 60 Hz の矩形信号は、トランジスタ VT1 上の電子キーを制御します。 VT2、シーケンシャルプッシュプル回路に含まれています。最初の半サイクルでは、DDI 出力の電圧レベルが高いとき、負荷の XS1 ソケットに接続された電流は、コンデンサ C2 と C3 の接続点から抵抗を通ってコンデンサ C2 のマイナス端子に流れます。 R9. ダイオード VU6 とオープントランジスタ VT2。約 1 V の閉電圧がそのエミッタ接合に印加され、ダイオード VD0,6 に降下するため、この時点でトランジスタ VT6 は閉じられ、コンデンサ C3 が充電され、C2 が放電されます。

1 番目の半サイクルでは、出力 DD2 の電圧レベルは低く、トランジスタ VT1 が閉じます。しかし、ベース回路に電流が流れるため、トランジスタ VT7 は開いています。この電圧は、コンデンサ C6 の両端の抵抗 R3 に印加される電圧によって生成されます。コンデンサ C1 の正端子から、開いたトランジスタ VT2 を介して負荷に電流が逆方向に流れ、コンデンサ C3 が充電され、C6 が放電されます。「電圧ブースト」（コンデンサ C1）がない場合、トランジスタ VT6 を完全に開くには、抵抗 R7 と R2 の抵抗を何倍も下げる必要があります。そしてトランジスタVTXNUMX。オープンの場合、これらの抵抗を流れる電流によってさらに負荷がかかります。

定常状態では、コンデンサC2とC3の電圧は互いに等しく、コンバータの出力では、周波数60Hz、振幅150Vの長方形の交流電圧（半整流）になります。。そう思われるでしょう。問題は解決されました。しかし、実効値 150 V の正弦波の振幅は 9 V に近いですが、そのような振幅の矩形波電圧は特定のクロックに電力を供給するには大きすぎることが判明しました。ある程度下げて滑らかにする措置を講じなければなりませんでした。抵抗 R5 とコンデンサ C60 はこのために設計されています。その静電容量は、クロック内に存在する電源トランスの一次巻線で XNUMX Hz の周波数に同調された発振回路を形成するように選択されます。その結果、出力電圧の急峻なエッジが滑らかになり、クロックによって消費される電流がわずかに減少します。

最後の点についてはさらに詳しく説明しますが、どの変圧器もある程度の無効（誘導）電流を消費することが知られています。磁気回路の磁化に進みます。コンデンサを一次巻線と並列に接続すると、電源線に別の無効電流が発生します。ただし、容量性、逆位相誘導性です。無効電流は補償され、デバイスは有効電流のみを消費します。負荷に依存します。これは、コンデンサと一次巻線のリアクタンスが等しい場合、つまり共振時に達成されます。もちろん、変圧器の励磁無効電流はどこにも消えず、回路内を循環するだけですが、電源線内を循環します。変圧器がネットワークに直接接続されている場合、そのような「小さなこと」は問題にならないかもしれませんが、電流が大電力ではなく「生きた」トランジスタによって与えられる場合、電流を減らすことは非常に役立ちます。

実際には、コンデンサ C5 はアボメータが示す最小電流に従って選択されました。ネットワークワイヤの 25 つの断線に直列に含まれています。コンデンサなしの場合、電流は約0.25でした。15 uFの容量のコンデンサを使用した場合、電流はXNUMX mA未満でした。

コンバーターの詳細について。トリマーコンデンサC1セラミックKPK-M。時計を調整する役割を果たします。コンデンサ C4 - 任意の小型セラミック。それはマイクロ回路の近くに直接設置されます。コンデンサ C5 および C6 は、少なくとも 160 V の電圧に対応する任意のタイプのものを使用できます。フィルタ C2 の酸化物コンデンサの静電容量。 C3 は規定値を超える場合があります。すべての MLT 抵抗器は、少なくとも図に示されている定格電力を備えています。最大整流電流が少なくとも 50 ～ 100 mA で、逆電圧が少なくとも 300 V の整流ダイオードが適しています。他のトランジスタも選択できますが、許容コレクタ電流と電圧は以下のもの以上である必要があります。 KT604A。

プリント基板の寸法と部品の配置は部品の種類とケースの設計に大きく依存するため、プリント基板のスケッチは示されていません。筆者はネットワークファイルを使って充電器ZU-D-0.1からコンバータをケースに組み立てました（XP1として使用しました）。ハウジングの端壁の 1 つに、平らな接点を備えた輸入主電源プラグ用の XSXNUMX ソケットを取り付ける必要があります。少し改良すると、ラジオ放送ネットワーク用のソケットが適しています。ケースにはいくつかの通気孔を設ける必要があり、真鍮板でできた弾力のある「星」の形でトランジスタに小さなヒートシンクを設置することをお勧めします。結局のところ、トランジスタはXNUMX時間動作中、それほど多くはありませんが、加熱します。

コンバータの確立は、上記のコンデンサ C5 の静電容量の選択と、同調コンデンサ C1 を使用してマスター発振器の周波数の正確な値を設定することになります。デジタル周波数メーターがある場合は、これを接続するだけで十分迅速に行うことができます。 K12IE176 チップのピン 5 に接続しない場合は、クロックを監視する必要があります。

コンバータと供給ネットワークとのガルバニック接続および回路内に存在する 300 V の電圧を考慮して、設置中に電気的安全対策を遵守する必要があります。

著者: V.Polyakov、モスクワ

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