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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Convertidores de ciclo único de alta eficiencia, 12/220 voltios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Convertidores de tensión, rectificadores, inversores Algunos electrodomésticos comunes, como una lámpara fluorescente, un flash fotográfico y muchos otros, a veces resultan cómodos de usar en un automóvil. Dado que la mayoría de los dispositivos están diseñados para funcionar desde una red con un voltaje de funcionamiento de 220 V, se necesita un convertidor elevador. Una afeitadora eléctrica o una pequeña lámpara fluorescente no consume más de 6...25 W de potencia. Además, un convertidor de este tipo a menudo no requiere tensión alterna en la salida. Los electrodomésticos mencionados anteriormente funcionan normalmente cuando funcionan con corriente pulsante directa o unipolar. La primera versión de un convertidor de voltaje CC pulsado de ciclo único (flyback) de 12 V/220 V se fabrica con un chip controlador PWM UC3845N importado y un potente transistor de efecto de campo de canal N BUZ11 (Fig. 4.10). Estos elementos son más asequibles que sus homólogos domésticos y permiten lograr una alta eficiencia del dispositivo, incluso debido a la baja caída de voltaje de fuente-drenaje a través de un transistor de efecto de campo abierto (la eficiencia del convertidor también depende de la relación del ancho de los pulsos que transmiten energía al transformador hasta la pausa). El microcircuito especificado está especialmente diseñado para convertidores de ciclo único y tiene todos los componentes necesarios en su interior, lo que permite reducir la cantidad de elementos externos. Tiene una etapa de salida cuasi complementaria de alta corriente diseñada específicamente para el control directo de potencia. Transistor de efecto de campo de canal M con puerta aislada. La frecuencia del pulso de funcionamiento en la salida del microcircuito puede alcanzar los 500 kHz. La frecuencia está determinada por las clasificaciones de los elementos R4-C4 y en el circuito anterior es de aproximadamente 33 kHz (T = 50 μs).
El chip también contiene un circuito de protección para apagar el convertidor cuando el voltaje de suministro cae por debajo de 7,6 V, lo cual resulta útil cuando se alimentan dispositivos con una batería. Echemos un vistazo más de cerca al funcionamiento del convertidor. En la Fig. La Figura 4.11 muestra diagramas de voltaje que explican los procesos en curso. Cuando aparecen pulsos positivos en la puerta del transistor de efecto de campo (Fig. 4.11, a), se abre y las resistencias R7-R8 recibirán los pulsos que se muestran en la Fig. 4.11,c. La pendiente de la parte superior del pulso depende de la inductancia del devanado del transformador, y si en la parte superior hay un fuerte aumento en la amplitud del voltaje, como lo muestra la línea de puntos, esto indica saturación del circuito magnético. Al mismo tiempo, las pérdidas por conversión aumentan considerablemente, lo que provoca el calentamiento de los elementos y deteriora el funcionamiento del dispositivo. Para eliminar la saturación, deberá reducir el ancho del pulso o aumentar el espacio en el centro del circuito magnético. Normalmente es suficiente una distancia de 0,1...0,5 mm. Cuando se apaga el transistor de potencia, la inductancia de los devanados del transformador provoca la aparición de sobretensiones, como se muestra en las figuras.
Con la correcta fabricación del transformador T1 (sección del devanado secundario) y la alimentación de baja tensión, la amplitud de la sobretensión no alcanza un valor peligroso para el transistor y por ello, en este circuito se requieren medidas especiales en forma de circuitos de amortiguación en el primario. El devanado de T1 no se utiliza. Y para suprimir las sobretensiones en la señal de retroalimentación actual que llega a la entrada del microcircuito DA1.3, se instala un filtro RC simple de los elementos R6-C5. El voltaje en la entrada del convertidor, dependiendo del estado de la batería, puede variar de 9 a 15 V (que es el 40%). Para limitar el cambio en el voltaje de salida, la retroalimentación de entrada se elimina del divisor de resistencias R1-R2. En este caso, la tensión de salida en la carga se mantendrá en el rango de 210...230 V (Rcarga = 2200 Ohm), consulte la tabla. 4.2, es decir, no cambia más del 10%, lo cual es bastante aceptable. Tabla 4.2. Parámetros del circuito cuando cambia el voltaje de suministro
La estabilización del voltaje de salida se lleva a cabo cambiando automáticamente el ancho del pulso que abre el transistor VT1 de 20 μs en Upit = 9 V a 15 μs (Upit = 15 V). Todos los elementos del circuito, excepto el condensador C6, se colocan sobre una placa de circuito impreso de fibra de vidrio de una cara con unas dimensiones de 90x55 mm (Fig. 4.12).
El transformador T1 se monta en el tablero mediante un tornillo M4x30 a través de una junta de goma, como se muestra en la Fig. 4.13.
El transistor VT1 está instalado en el radiador. Diseño de enchufe. XP1 debe evitar un suministro erróneo de voltaje al circuito. El transformador de pulso T1 se fabrica utilizando las copas de armadura BZO ampliamente utilizadas del núcleo magnético M2000NM1. Además, en la parte central deben tener un espacio de 0,1...0,5 mm. El núcleo magnético se puede comprar con un espacio existente o se puede fabricar con papel de lija grueso. Es mejor seleccionar el tamaño del espacio de forma experimental al sintonizar para que el circuito magnético no entre en el modo de saturación; esto es conveniente de controlar mediante la forma del voltaje en la fuente VT1 (ver Fig. 4.11, c). Para el transformador T1, el devanado 1-2 contiene 9 vueltas de cable con un diámetro de 0,5.0,6-3 mm, los devanados 4-5 y 6-180 contienen cada uno 0,15 vueltas de cable con un diámetro de 0,23...1 mm (tipo de cable PEL o PEV). En este caso, el devanado primario (2-3) está ubicado entre dos devanados secundarios, es decir Primero, se enrolla 4-1, y luego 2-5 y 6-XNUMX. Al conectar los devanados del transformador, es importante observar la fase que se muestra en el diagrama. La fase incorrecta no dañará el circuito, pero no funcionará según lo previsto. Durante el montaje se utilizaron las siguientes piezas: resistencia ajustada R2 - SPZ-19a, resistencias fijas R7 y R8 tipo S5-16M de 1 W, el resto puede ser de cualquier tipo; Condensadores electrolíticos C1 - K50-35 para 25 V, C2 - K53-1A para 16 V, C6 - K50-29V para 450 V, y el resto son del tipo K10-17. El transistor VT1 se instala en un radiador pequeño (del tamaño de la placa) hecho de perfil de duraluminio. La configuración del circuito consiste en comprobar con un osciloscopio el correcto fraseo de la conexión del devanado secundario, así como configurar la resistencia R4 a la frecuencia deseada. La resistencia R2 establece el voltaje de salida en los enchufes XS1 cuando la carga está encendida. El circuito convertidor indicado está diseñado para funcionar con una potencia de carga previamente conocida (6...30 W - conectado permanentemente). En reposo, el voltaje en la salida del circuito puede alcanzar los 400 V, lo que no es aceptable para todos los dispositivos, ya que puede provocar daños debido a una rotura del aislamiento. Si el convertidor está destinado a funcionar con una carga de diferente potencia, que también se enciende durante el funcionamiento del convertidor, entonces es necesario eliminar la señal de retroalimentación de voltaje de la salida. Una variante de tal esquema se muestra en la Fig. 4.14. Esto no sólo le permite limitar el voltaje de salida del circuito en modo inactivo a 245 V, sino que también reduce el consumo de energía en este modo aproximadamente 10 veces (Ipot=0,19 A; P=2,28 W; Uh=245 V).
El transformador T1 tiene el mismo circuito magnético y datos de devanado que en el circuito (Fig. 4.10), pero contiene un devanado adicional (7-4): 14 vueltas de alambre PELSHO con un diámetro de 0.12.0.18 mm (se enrolla al final) . Los devanados restantes se realizan de la misma manera que en el transformador descrito anteriormente. Para fabricar un transformador de impulsos, también se pueden utilizar núcleos cuadrados de la serie. KV12 hecho de ferrita M2500NM: en este caso, el número de vueltas en los devanados no cambiará. Para reemplazar los núcleos magnéticos de armadura (B) por unos cuadrados más modernos (KB), puede utilizar la tabla. 4.3. Tabla 4.3. Opciones recomendadas para reemplazar el núcleo magnético
La señal de retroalimentación de voltaje del devanado 7-8 se suministra a través de un diodo a la entrada (2) del microcircuito, lo que permite mantener con mayor precisión el voltaje de salida en un rango determinado, así como proporcionar aislamiento galvánico entre el primario y circuitos de salida. Los parámetros de dicho convertidor, según la tensión de alimentación, se muestran en la tabla. 4.4. Tabla 4.4. Parámetros del circuito cuando cambia el voltaje de suministro
La eficiencia de los convertidores descritos se puede aumentar un poco más si los transformadores de impulsos se fijan a la placa con un tornillo dieléctrico o pegamento resistente al calor. En la figura 4.15 se muestra una variante de la topología de la placa de circuito impreso para ensamblar el circuito. XNUMX.
Con la ayuda de un convertidor de este tipo, puede alimentar las máquinas de afeitar eléctricas "Agidel", "Kharkov" y otros dispositivos de la red de a bordo del vehículo. Autor: Shelestov I.P.
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