Convertidor de tensión de red estabilizada, 220/20 voltios. Esquema, descripción

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Convertidor de tensión de red estabilizada, 220/20 voltios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Al desarrollar el dispositivo que se describe a continuación, la tarea era crear una fuente de alimentación de red de tamaño pequeño con alta eficiencia, capaz de entregar una potencia de 1 ... 3,5 W a una carga que no está conectada galvánicamente a la red. Estos requisitos se cumplen por completo con un convertidor de voltaje estabilizado por pulsos de ciclo único, que transfiere energía al circuito secundario en las pausas entre pulsos de corriente en el devanado primario de un transformador de aislamiento. Se ofrece a los lectores una de las opciones para dicho dispositivo (Fig. 4.3).

(haga clic para agrandar)

Principales características técnicas:

Tensión de salida, V, ±2.....20;
Potencia de salida total, W ..... 3,5;
Frecuencia de conversión, kHz.....20;
Límites de cambio de tensión de red, en los que la tensión de salida cambia en no más del 1%, V.....210...250.

El dispositivo incluye un rectificador de voltaje de red (VD1) con un filtro de suavizado (R4, C3, C4), un oscilador maestro (DD1.1 ... DD1.3) con un circuito de arranque (R17, C7), un formador de pulso rectangular (DD1.4 ...DD1.6, VT2, VT4), llave electrónica (VT3), transformador de pulsos (T1), fuente de corriente regulable (VT5), dispositivo de protección contra cortocircuito de carga (R10, VT1), tres rectificadores (VD2 ... VD4) y el mismo número de condensadores de filtro (C9 ... C11). Los condensadores C1, C2 evitan que la interferencia de la frecuencia de conversión ingrese a la red.

Con la inclusión del dispositivo en la red, los condensadores C3, C4 y C7 comienzan a cargarse. Después de que el voltaje en el último de ellos alcanza aproximadamente 3 V, el oscilador maestro (DDL1 ... DD1.3) se autoexcita. La tasa de repetición de sus pulsos (depende de la constante de tiempo del circuito R7, C5) es de aproximadamente 20 kHz, la forma se asemeja a un diente de sierra. El modelador (DD1.4...DD1.6, VT2, VT4) las convierte en ondas cuadradas. Dado que las secuencias de pulsos en las bases de los transistores VT2 y VT4 están desfasadas, se abren estrictamente alternativamente, lo que garantiza el tiempo mínimo de apertura y cierre del transistor VT3. Cuando este transistor está abierto, una corriente que aumenta linealmente fluye a través del devanado I y el transformador T1 acumula energía, y cuando está cerrado (no hay corriente a través del devanado primario), la energía acumulada por el transformador se convierte en la corriente de los devanados secundarios III ... V.

Después de varios ciclos de operación del generador, se establece un voltaje de 7 ... 8 V en el capacitor C10. El voltaje de salida del convertidor estabiliza una fuente de corriente ajustable hecha en transistores del ensamblaje VT5 (VT5.2 se usa como un diodo zener). Cuando el voltaje fluctúa en la red o en la carga, el voltaje en el devanado II cambia y la fuente de corriente ajustable, actuando sobre el conformador, cambia el ciclo de trabajo de los pulsos rectangulares basados en el transistor VT3.

Cuando la corriente de pulso a través de la resistencia R10 aumenta por encima de un cierto valor de umbral, el transistor VT1 se abre y descarga el condensador C6 (que sirve para evitar el funcionamiento falso del dispositivo de protección por sobretensiones de corriente cortas que ocurren cuando se enciende el convertidor, así como como durante la conmutación del transistor VT3). Como resultado, los pulsos del oscilador maestro dejan de llegar a la base del transistor VT3 y el convertidor deja de funcionar. Cuando se elimina la sobrecarga, el dispositivo comienza nuevamente en 0,8 ... 2 s después de que se cargan los capacitores C6 y C7.

Los devanados del transformador de pulsos T1 están enrollados en un marco de poliestireno con alambre PEV-2-0,12 y colocados en un circuito magnético blindado B30 hecho de ferrita de 2000NM. Los devanados 1.1 y 1.2 contienen 220 vueltas cada uno, los devanados II, III, IV y V, respectivamente, 19, 18, 9 y 33 vueltas. Primero se enrolla el devanado 1.2, luego los devanados II, IV, III, V y finalmente el devanado 1.1. Entre los devanados II, IV, V y 1.1, se colocan pantallas electrostáticas en forma de una sola capa (aproximadamente 65 vueltas) de cable PEV-2-0,12. Al ensamblar el transformador entre los extremos de la parte central de las copas de ferrita, se inserta una junta de tela barnizada con un espesor de 0,1 mm. El transformador también se puede realizar a base de un circuito magnético blindado B22 de ferrita (de la misma marca). En este caso, se usa el cable PEV-2-0,09 y la cantidad de vueltas de los devanados 1.1 y 1.2 aumenta a 230. El transistor KT859A se puede reemplazar con KT826A, KT838A, KT846A.

Configurar el dispositivo no es difícil. Después de configurar el motor de la resistencia de sintonización R15 en la posición superior (según el esquema), encienda el convertidor a la red y configure los valores de voltaje de salida requeridos con esta resistencia. Para reducir la interferencia en los circuitos secundarios con una frecuencia de conversión (20 kHz), es necesario seleccionar experimentalmente el punto de conexión de las pantallas electrostáticas con uno de los cables del circuito primario, así como los puntos de conexión del condensador C8. Para hacer esto, basta con conectar una de las conexiones de cualquier devanado secundario a través de un miliamperímetro de corriente alterna al circuito primario y determinar los puntos nombrados de acuerdo con las lecturas mínimas del dispositivo.

El convertidor, ensamblado según el esquema descrito, fue probado para alimentar una carga que consume 10 W de potencia. En esta versión, el número de vueltas de los devanados 1.1 y L2 se redujo a 120 (con circuito magnético B30), los condensadores C3, C4 se reemplazaron por una capacidad de óxido de 10 μF (voltaje nominal 450 V), la resistencia de la resistencia R10 se redujo a 2,7 ohmios, y la resistencia R18, hasta 330 ohmios.

Autor: Semyan A.P.

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