家庭用機器用の電圧変換器。スキーム、説明

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住宅設備用の電圧変換器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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現代人の生活は交流電力網と密接に関係しています。多くの人は、テレビ、電話、コンピュータ、さまざまな家庭用電化製品なしでは生活できません。そのため、特に田舎では、家庭用のバックアップ電源、たとえば発電機付き内燃機関を備えておくと便利です。ガソリン電気ユニット。しかし、電力を一定に供給するには連続運転が必要となり、ガソリンの消費量が多くなります。同時に、現代の電気製品（省エネランプ、テレビ、コンピューター）の多くは消費電力がほとんどない（100 W以下）ため、常時稼働している発電機から家やアパートに電力を供給するのはコストがかかりすぎます。家庭用電化製品に電力を供給するには、大容量バッテリーを搭載した 220 V DC-AC コンバータを使用することをお勧めします。

このようなデバイスは通常高価であり、利点とともに、特定の欠点もあります。最も広く使用されているコンバータは、スイッチング周波数が数十 kHz の高周波変換の原理に基づいて動作します。欠点は、ラジオやテレビの受信に対する強い干渉であり、たとえば冷蔵庫や強力な白熱灯の電源を入れたときに発生する短期間の過負荷に敏感です。

さらに、業界では 50 Hz の周波数で動作する低周波電圧コンバータも製造しています。しかし、そのようなコンバータは希少で高価であり、自動化が多用されているため、修理が困難です。したがって、アマチュア無線家は、たとえば [1-3] で公開されている説明に従って、独自に低周波コンバータを設計します。ただし、バッテリーが著しく放電した場合には、自動的にシャットダウンする機能はありません。さらに、低負荷では効率が低くなります。このため、公開されているコンバータのほとんどは低電力 (最大 150 W) 向けに設計されています。より強力な変圧器を使用すると、負荷がなくても、コンバータはバッテリをすぐに放電します。

効率を高めるために、提案されたコンバータには電力の異なる XNUMX つの昇圧変圧器が含まれています。負荷によって消費される電力が一定の制限を下回る場合は、より小型の電源トランスが使用され、それ以外の場合は、より強力な電源トランスが使用されます。

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提案するコンバータの回路を図に示します。このデバイスには、トランジスタ VT7 と VT8 上の 1 つの電源電圧制御ユニット、DA2 チップ上の電圧スタビライザ、DA1 チップ上の間にポーズのある 4 つのパルスシーケンスのジェネレータ、トランジスタ VT2 ～ VT5 上のプッシュプル出力段が含まれています。強力なトランス T6、トランジスタ VT1 と VT3 のプッシュプル出力段と 3 倍強力なトランス T9 、変流器 TXNUMX、ダイオード VDXNUMX、およびトランジスタ VTXNUMX の負荷電流測定ユニットです。

電源バッテリが完全に放電したときにコンバータを自動的にオフにするために、VT7 トランジスタ上のユニットが使用されます。電圧が 10,5 V を超える場合、トランジスタ VT7 が開き、リレー K1 が作動し、その接点 K1.1 を介して電源電圧が DA1 チップ上の電圧安定器に供給され、次に DA2 チップ上のパルス発生器に供給されます。。バッテリ電圧が 10,5 V 未満に低下すると、トランジスタ VT7 が閉じ、接点 K1.1 が開き、パルス発生器への電源がオフになります。その結果、すべてのスイッチングトランジスタ VT1 ～ VT6 が閉じ、コンバータがオフになります。シャットダウン電圧はトリミング抵抗 R8 によって調整されます。トランジスタ VT7 のノードの特性はわずかなヒステリシスを持っています (電磁リレーのターンオン電圧がターンオフ電圧よりも大きいため)。これは実用上十分です。

供給電圧制御ユニットは、同様の回路に従って VT8 トランジスタ上に組み立てられますが、その応答しきい値は 13 V です。これは 13 段階の出力電圧安定化を提供します。供給電圧が 8 V 未満の場合、トランジスタ VT2 が閉じ、リレー巻線 K1 は通電されず、負荷は出力トランス T2 または T2.1 のいずれかの二次巻線全体からリレー接点 K2.2 または K8 を介して電圧を受け取ります。 2. それ以外の場合、トランジスタ VT1 が開き、リレー K2 が作動し、負荷が変圧器 T7,7 または T11 の二次巻線の出口に接続されます。電源電圧が 15 ～ 10,5 V の範囲で変化しても、コンバータの出力電圧の変化は 12% 未満です。これにより、コンバータは 14 つの電源のいずれかで動作できます: XNUMX ～ XNUMX V バッテリまたは車両の電源-ボードネットワークXNUMXV。

このデバイスは、DA2 チップの FC 入力での過剰な負荷電流に対する無慣性保護を使用しません。従来のヒューズリンクＦＵ１が使用され、スイッチングトランジスタＶＴ１〜ＶＴ６は最大許容電流のマージンを持って選択される。

アイドルモードまたは負荷によって消費される電流が低い場合、抵抗器R10のモーターの電圧はトランジスタVT9を開くのに十分ではなく、リレーK3の巻線は消勢されます。リレー接点 K3.1 および KZ.2 を介して、DA2 マイクロ回路の出力からのパルスがトランジスタ VT5 および VT6 のゲートに供給されます。負荷はリレー K3.3 の接点を介して変圧器 T1 の二次巻線に接続されます。この場合、無負荷でコンバータが消費する電流は、変圧器 T2 が動作している場合よりも XNUMX 桁少なくなります。

負荷電流がトリミング抵抗 R10 によって調整される特定の制限を超えると、トランジスタ VT9 が開き、リレー K3 のコイルに電圧を供給します。リレー接点 K3.1 および KZ.2 を介して、DA2 マイクロ回路の出力からのパルスがトランジスタ VT1 ～ VT4 のゲートに供給されます。リレー接点 K3.3 は、負荷を強力な変圧器 T2 の二次巻線に接続します。

コンバータの出力電圧は、振幅が約 250 V の休止によって区切られた多極パルスの形式です。その実効値は約 190 V です。これらのパラメータは、スイッチング機能を備えたデバイスだけでなく、電源電圧の許容範囲内に収まります。電源だけでなく、家庭用冷蔵庫にも使用できます。

コンバーターのすべての部品はアルミニウム板のハウジングに収納されています。トランジスタ VT1 ～ VT6 は、絶縁ガスケットと熱伝導ペーストを使用してハウジングに固定されています。出力 1 W の M3 電気モーターを備えたファンからの空気流が常にハウジング内に吹き付けられ、部品を冷却します。

変圧器 T1 と T2 の変圧比は 20 で、変流器 TZ - 100 は最大コンバータ電力 1 kW の一次巻線が 5 A の電流用に設計されている必要があります。

トランス T1 は、真空管テレビの電源からの TS-180 トランスで作られています。二次巻線はすべて取り外されています。一次巻線は残され、二次巻線の主要部分として使用されます（図では端からタップまで）。直径 90 mm の PEV-2 ワイヤーを 0,5 回巻いた追加セクション (最初から出口まで) が追加されました。新しい一次巻線には、直径 40 mm の PEV-2 ワイヤを 1,2 回巻き、XNUMX つのワイヤに巻かれたセクションが XNUMX つ含まれています。

変圧器 T2 は、出力 7,5 kW の非同期三相電気モーターの固定子に巻かれています。一次巻線 (I) には 15 ターンの 10 つのセクションが含まれており、対称性を確保するために APV-2,5 アルミニウムワイヤを 2 本のワイヤに巻いてあります。二次巻線 (II) は、断面積 345 mm45 の取り付けアルミニウムワイヤで巻かれます。 XNUMXターン目からはタップでXNUMXターンが収録されています。

トランス T3 は超音波管テレビの出力トランスから作られています。そのアノード巻線は残されて二次巻線として使用され、もう一方は削除されます。代わりに、直径 24 mm の PEV-2 ワイヤを 1,2 回巻いた一次巻線が巻かれます。コンバータをセットアップするとき、変圧器 T1 と T2 の変圧比を小さな制限内で変更する必要がある場合があります。これを行うには、数ターンの追加の巻線を巻き、位相を考慮して、それを変圧器の二次巻線と直列に接続する必要があります。巻線が同相でオンになると、変圧比は増加しますが、そうでない場合は減少します。

すべてのリレーの動作電圧は 10 V 以下でなければなりません。リレー K1 は低電流であり、リードスイッチとしても使用できます。接点によって切り替えられる電流は、0,1 V 以下の電圧で 15 A を超えません。リレー K2 および KZ の接点は、交流電圧 220 V および電流 5 A を切り替えるように設計されている必要があります。著者のコピーでは、リレー K1 - RES-59 (バージョン HP4.500.020)、K2 - V23079-D1003-B301、K3 - HJQ-を使用しています。 18F 12VDC-3Z。

すべての同調抵抗 SPZ-1 b. 設置前に可動接点システムの保守性を確認する必要があります。

初めて電源を入れる前に、トリミング抵抗 R1 のスライダーを任意の極端な位置に設定し、スライダー R8 を図に従って上部の位置に設定し、他のトリマー抵抗のスライダーを下部に設定します。。

バッテリーの代わりに、出力電圧が 10 ～ 13 V に調整でき、出力電流が少なくとも 10 A の実験用電源を接続します。トリマ抵抗 R1 を使用すると、1 ～ 8 V の電圧が設定されます。 DA9マイクロ回路の出力図に示されているこの抵抗の接続は、著者の意見によれば、抵抗R2の固定接点の端子が破損したときにDA1マイクロ回路への過剰な供給電圧のリスクを軽減します。次に、抵抗 R2 を選択することにより、コンバータの出力の交流電圧の周波数が 50 Hz に設定されます。この後、電源電圧を 10,5 V に下げ、回路に従ってトリミング抵抗 R8 のスライダーをリレー K1 がオフになるまで上から下に移動します。次に、電源電圧が 13 V に増加し、リレー K9 が作動するまで回路に従って可変抵抗器 R2 スライダーが下から上に移動します。最後に、変流器 T3 の一次巻線を 0,5 ～ 0,6 A の交流電源に接続し、リレー K10 が動作するまで可変抵抗器 R3 を動かします。

文学

Goreslavets A. KR1211EU1 マイクロ回路の電圧コンバータ。 - ラジオ、2001 年、第 5 号、p. 42、43。
Nechaev I. 電圧コンバータ 12/220 V 50 Hz。 - ラジオ、2004 年、第 9 号、p. 30、31。
Ozolin M. 安定化コンバータ 12/220 V。 - ラジオ、2006 年、No. 12、p. 30、31。

著者: A. セルゲイフ

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