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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Inversor híbrido de tiristores, 180-230/12-24 voltios 20 amperios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Convertidores de tensión, rectificadores, inversores Los inversores basados en convertidores de tiristores se desarrollaron anteriormente para generar alto voltaje en un cinescopio en televisores de la industria nacional. Baja frecuencia de conversión, simplicidad del circuito, ausencia de condensadores de óxido de alta capacidad y alto voltaje, etc. permitir el uso de dichos circuitos con cambios menores en las fuentes de alimentación. La disponibilidad comercial de potentes tiristores de alto voltaje permite desarrollar una fuente de energía compacta con bajas pérdidas de energía. Esta fuente es adecuada para alimentar equipos de radio, lámparas de bajo consumo, cargar baterías de automóviles y alimentar motores eléctricos de CC. La desventaja de estos dispositivos es el mayor nivel de ruido impulsivo en comparación con los inversores de transistores. Pero, en principio, pueden eliminarse con simples filtros de red y de salida. Las principales partes funcionales del diagrama (Fig.1) son:
En el circuito se produce una triple conversión de voltaje: el voltaje alterno de la red eléctrica, después de la rectificación, es convertido por el inversor en un voltaje rectangular pulsado con una frecuencia determinada por la frecuencia del generador. La tensión de salida pulsada reducida por el transformador de alta frecuencia se rectifica y se suministra a la carga. El filtro de ruido de conmutación de red C12-L2, C13-L3 evita que el ruido de conversión ingrese a la red eléctrica. El ruido de conmutación en las fuentes de alimentación conmutadas se produce debido al modo de funcionamiento de conmutación de potentes elementos de control. Los devanados de las bobinas de filtro de línea generalmente se colocan en un núcleo de ferrita común para compensar mutuamente las interferencias. La reducción del ruido de conversión de impulsos en circuitos de carga de bajo voltaje la proporciona el filtro de salida C8-L1-C11. Desde el filtro de entrada, la tensión de red se suministra a un rectificador en el conjunto de diodos VD8. La tensión de red rectificada se filtra mediante el condensador C10 y se suministra a través de la resistencia R17 al transformador T1 del inversor de impulsos, y también se utiliza para alimentar el tiristor híbrido DA3. La tensión de alimentación (aproximadamente 100 V) se suministra a DA3 desde el estabilizador paramétrico R10-VD2. La energía al generador de reloj en un transistor unijunción incluido en DA3 y al circuito de control del ciclo de trabajo del pulso proviene del estabilizador R9-VD1. Estabilizar la fuente de alimentación de un tiristor híbrido le permite proteger el microcircuito del alto voltaje y garantizar un funcionamiento estable del inversor. El transistor unijunction en DA3 tiene un voltaje de suministro máximo de 30 V y una corriente de pulso máxima de 200 mA. El tiempo de activación del tiristor híbrido es de 3 μs y el tiempo de desactivación es de 25 μs. El tiempo mínimo de activación del tiristor de potencia VS1, controlado por DA3, es de 0,5 μs. La tensión del impulso de desbloqueo en el electrodo de control es de 5 V. Al comienzo del semiciclo positivo de la tensión de red, los tiristores híbridos y de potencia están cerrados. A medida que aumenta el voltaje, el condensador C1 se carga a través de las resistencias R1 y R2. La carga del condensador C1 continúa hasta que el voltaje a través de él alcanza el umbral de apertura del transistor unijuntura en DA3. Después de que se abre, aparece un voltaje en la resistencia R5 suficiente para activar el tiristor híbrido en DA3. El tiristor híbrido al abrirse enciende VS1. El tiristor VS1 permanece abierto hasta el final del medio ciclo. El diodo Zener VD3 en el circuito de control VS1 protege su electrodo de control del ruido de pulso y del aumento de voltaje de conmutación. El flujo de corriente a través de VS1 y el devanado I del transformador T1 va acompañado de la acumulación de energía en el campo magnético del núcleo. Una vez finalizado el pulso, la corriente en el devanado se detiene, lo que provoca la aparición de un voltaje de autoinducción en el devanado secundario. Los pulsos de corriente fluyen a través del conjunto de diodos VD7, que carga el condensador C7. Aparece un voltaje constante en él, se filtra a través del circuito L1-C8-C11 y se suministra a la carga desde el condensador C11. Al cambiar el tiempo de carga del condensador C1 con la resistencia R1, puede controlar el momento de apertura del tiristor híbrido y regular el voltaje y la corriente de carga. A altas tasas de aumento en el voltaje directo, el tiristor puede abrirse espontáneamente en ausencia de una señal de control. Para reducir la tasa excesiva de aumento del voltaje del ánodo, se utiliza un circuito amortiguador RC R17-C9. El tiristor VS1 está protegido contra sobretensiones inversas del transformador mediante cadenas paralelas VD4-VD5 y R15-C5, así como VD6-R14-C6. El voltaje de salida se estabiliza mediante el aislamiento del optoacoplador desde la salida de la fuente al generador de impulsos. Cuando el voltaje de salida aumenta, por ejemplo, debido a un aumento en la resistencia de carga, aumenta el voltaje en el electrodo de control del chip DA2. Su voltaje de estabilización disminuye, lo que conduce a un aumento de la corriente a través del LED del optoacoplador DA1. El fototransistor del optoacoplador se abre con más fuerza y desvía el condensador C1, cambiando el ciclo de trabajo de los pulsos y reduciendo así el voltaje de salida. Cuando el voltaje de salida disminuye, el proceso de ajuste ocurre en la dirección opuesta. Los condensadores C2...C4 eliminan la influencia de las interferencias en los circuitos de control. El termistor R12 reduce la dependencia de la temperatura del voltaje de salida cuando el tiristor de potencia VS1 se sobrecalienta. La indicación de la tensión de red y de salida se realiza en los LED HL1 y HL2 (rojo y verde). El circuito inversor se realiza sobre una placa de circuito impreso hecha de lámina de fibra de vidrio de una cara. Dimensiones del tablero (Fig.2) - 116x68 mm. Los elementos R1, SA1, FU1, terminales de salida y LED indicadores HL1, HL2 están instalados en el cuerpo del dispositivo. Los posibles reemplazos de los elementos del inversor se presentan en la tabla. La elección del transformador de potencia depende de la frecuencia de funcionamiento del inversor y de la potencia de carga.
Es bastante difícil hacer un transformador casero de buena calidad, por lo que es mejor usar uno ya hecho con fuentes de alimentación de computadora o televisores. Su devanado primario se usa sin cambios y el devanado secundario se usa parcialmente (dependiendo del voltaje requerido). La configuración del circuito comienza con la verificación de la instalación. Luego, conectando una lámpara incandescente con una potencia de 25 W (100 V) en el espacio de uno de los cables de la red, se suministra a la lámpara de salida una tensión de red de 220...20 W (50 o 24 V). Si la lámpara de red está encendida a máxima intensidad, pero la lámpara de carga no está encendida, hay errores o elementos de mala calidad en el circuito. Cuando ambas lámparas se calientan débilmente, la resistencia variable R1 en la salida de la fuente establece el voltaje en 12 (24) V y el regulador R13 logra el brillo máximo de la lámpara de carga. Después de un breve período de funcionamiento, se apaga el circuito y se comprueba la temperatura de los elementos. Si el tiristor VS1 se sobrecalienta, se debe aumentar la resistencia R17 o se debe usar un radiador más grande para el tiristor. El tiristor se monta en el radiador mediante pasta térmica. Si no hay sobrecalentamiento de los elementos, puede encender el dispositivo sin lámpara protectora (de red), pero siempre con el fusible FU1 instalado. Finalmente, la resistencia R13 ajusta el modo de los circuitos estabilizadores de modo que el voltaje de salida con y sin carga cambie no más del 20%. ¡Atención! Debido a la presencia de voltaje de red en el circuito, durante la instalación es necesario seguir las reglas de seguridad y reemplazar las piezas solo en estado desconectado. Autor: V. Konovalov, Laboratorio creativo "Automatización y telemecánica", Irkutsk
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