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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación cuasi-resonante de medio puente. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Para mejorar las características de las fuentes de alimentación conmutadas ensambladas sobre la base de convertidores de puente y medio puente, en particular, para reducir la probabilidad de paso de corriente y aumentar la eficiencia, los autores proponen transferir dichas fuentes a un modo de funcionamiento cuasi-resonante. El artículo descrito proporciona un ejemplo práctico de dicha fuente de alimentación. A menudo, para reducir el tamaño y el peso, las fuentes de alimentación (PS) con transformador de red se sustituyen por convertidores de tensión de impulsos. Los beneficios de esto son obvios: menor peso y dimensiones, consumo de cobre significativamente menor para los productos de bobinado y alta eficiencia del suministro de energía. Sin embargo, las fuentes de alimentación pulsadas también tienen desventajas: mala compatibilidad electromagnética, la posibilidad de que aparezca corriente a través de transistores en convertidores push-pull, la necesidad de introducir circuitos de protección contra sobrecorriente y la dificultad de iniciar una carga capacitiva sin tomar medidas especiales para limitar la corriente de carga. Consideremos, utilizando el ejemplo de un convertidor de tensión autooscilante de medio puente push-pull [1], cómo, hasta cierto punto, se pueden eliminar o reducir estas desventajas cambiando su modo de funcionamiento. Transfiramos el convertidor a un modo de funcionamiento cuasi-resonante introduciendo un circuito resonante [2]. La forma de la corriente a través del devanado primario del transformador de impulsos en este caso se muestra en la Fig. 1.
En la Fig. La Figura 2 muestra las formas de onda de voltaje y corriente para uno de los transistores de conmutación. De las figuras se desprende que el convertidor funciona en modo casi resonante; en este caso no pasa corriente.
El voltaje en la base del transistor de conmutación disminuye y se vuelve cero al final del pulso. Por lo tanto, la transición a un modo de funcionamiento cuasi-resonante elimina por completo las pérdidas dinámicas en los transistores de conmutación y los problemas asociados con la compatibilidad electromagnética de dispositivos sensibles con fuente de alimentación pulsada, ya que el espectro de oscilaciones generadas se reduce drásticamente. Un convertidor de medio puente se diferencia de un convertidor de puente push-pull en el menor número de transistores utilizados; de un push-pull con una salida media: la mitad del voltaje en los transistores. Un convertidor autogenerador se diferencia de los convertidores con oscilador maestro, en primer lugar, en el número mínimo de elementos, la máxima eficiencia posible y se garantiza que el uso de un transformador auxiliar saturable excluye la posibilidad de paso de corriente. El circuito de una fuente de alimentación cuasi-resonante de medio puente, sin las desventajas enumeradas, se muestra en la Fig. 3.
Principales características técnicas
El IP contiene los siguientes componentes: filtro de supresión de ruido C1C2L1, que evita la penetración de ondulaciones de alta frecuencia creadas por el convertidor en la red de suministro; rectificador de red VD1 con condensador de filtro C3; Circuitos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos en la carga R1R2VD2K1U1VD3VD4R6R7C7. El circuito de protección consume una corriente insignificante, por lo que tiene poco efecto en la eficiencia general de la fuente, pero si es necesario, la eficiencia se puede aumentar ligeramente reemplazando el diodo zener VD2 por uno de mayor voltaje. Las resistencias R6 y R7 forman un divisor de voltaje necesario para encender el diodo emisor del optoacoplador de tiristores. Si estas resistencias fijas se reemplazan por una resistencia variable, el umbral de protección se puede ajustar dentro de límites muy amplios. Si planea alimentar una carga con una capacitancia grande (más de 5000 μF), para eliminar activaciones de protección falsas, debe aumentar la capacitancia del capacitor C7; sin embargo, el tiempo de espera antes de encender la fuente aumentará en este caso. Los elementos R3, R4, C4, C5 forman un divisor de tensión. Las resistencias R3, R4 son necesarias para descargar los condensadores del filtro C3 y el divisor C4C5 después de desconectar la fuente de alimentación. El condensador C6 y el inductor L2 son un circuito resonante. El circuito de disparo es exactamente el mismo que el del dispositivo descrito en el artículo [1]. Consta de transistor VT3, resistencias R10-R12 y condensador C10. El transistor VT3 funciona en modo avalancha. El impulso de disparo abre el transistor VT2, proporcionando una asimetría inicial. Diodos VD5-VD8: rectificador de salida con condensadores de filtro C8, C9. El LED HL1 indica la presencia de tensión en la salida del IP. La autogeneración de oscilaciones se produce como resultado de la retroalimentación positiva del devanado III del transformador T1 al devanado III del transformador T2 a través de la resistencia limitadora de corriente R9. A medida que disminuye su resistencia, disminuye la frecuencia de conversión, lo que conduce a un cambio en la eficiencia máxima de la fuente hacia una mayor potencia de carga. El dispositivo utiliza condensadores K73-17 (C1, C2, C6, C9, C10), K73-11 (C4, C5), K50-32 (C3), K50-24 (C7, C8). Todas las resistencias son C2-23. En lugar de los condensadores y resistencias especificados, es posible utilizar otros componentes; sin embargo, se deben seleccionar condensadores con una tangente de pérdida dieléctrica mínima en el rango de frecuencia de funcionamiento de la conversión de la fuente de alimentación. Puente de diodos VD1: cualquiera con una corriente directa permitida de más de 1 A y una tensión inversa permitida de al menos 400 V, por ejemplo BR310. También es posible utilizar diodos discretos, por ejemplo KD202R, conectados mediante un circuito puente. Es mejor usar el transistor KT315G (VT3) en el dispositivo: el circuito de activación funcionará con él inmediatamente, deberá seleccionar el transistor KT315B y es mejor no usar los transistores KT315A, KT315V. Los transistores KT826V (VT1, VT2) son intercambiables con cualquiera de las series KT826 o KT812A, KT812B. Debido a las bajas pérdidas, los transistores no se pueden instalar en disipadores de calor. Los diodos del rectificador de salida KD213A (VD5-VD8) se pueden sustituir por las series KD213B, KD213V o KD2997, KD2999. Deben instalarse sobre un disipador de calor con una superficie de refrigeración de al menos 10 cm2. El IP utiliza un relé CC electromagnético GBR10.1-11.24 con una tensión de funcionamiento de 24 V, capaz de conmutar una corriente alterna de 8 A en circuitos con tensiones de hasta 250 V. Puede ser sustituido por cualquier otro con una corriente alterna conmutada permitida. corriente de al menos 1 A en circuitos con tensión de 250 V. Sin embargo, es recomendable utilizar un relé con una corriente de conmutación mínima para aumentar la eficiencia de la fuente de alimentación, ya que cuanto menor sea la corriente de conmutación, mayor será la resistencia de las resistencias R1 , R2 y menos potencia se disipará en ellos. Los inductores L1, L2 y el transformador T1 se utilizaron ya preparados, de una computadora EC1060 antigua: L1 - I5, L2 - 4777026 o 009-01, T1 - 052-02. Puedes hacerlos tú mismo. El inductor L1 está enrollado (dos devanados al mismo tiempo) en un núcleo magnético anular K28x16x9 hecho de ferrita (por ejemplo, grados M2000NM-A o M2000NM1-17) o alsifer. Sus devanados contienen 315 vueltas de cable PEV-2 0,3. El estrangulador resonante L2 está enrollado en un núcleo magnético anular K20x10x5 de ferrita M2000NM-A. Su devanado contiene 13 vueltas de cable PEV-2 0,6. El transformador T1 está enrollado en un núcleo magnético anular K45x28x8 hecho de ferrita M2000NM1-17. El devanado I contiene 200 vueltas de cable PEV-2 0,6, el devanado II - 35 vueltas de cable PEV-2 1, el devanado III - 5 vueltas de cable PEV-2 0,6. El orden de enrollar los devanados en el circuito magnético es arbitrario. Entre los devanados es necesario colocar una capa de aislamiento, por ejemplo, cinta fluoroplástica. Además, el transformador debe impregnarse, por ejemplo, con parafina de vela o ceresina. Esto no solo aumentará la rigidez dieléctrica del aislamiento, sino que también reducirá el zumbido creado por la fuente al ralentí. El transformador T2 está enrollado sobre un núcleo magnético anular K20x10x5 hecho de ferrita M2000NM-A. Los devanados I y II contienen cada uno siete vueltas de cable PEV-2 0,3 (se enrollan simultáneamente en dos cables) y el devanado III contiene nueve vueltas de cable PEV-2 0,3. El diseño de la fuente de alimentación puede ser arbitrario, la posición relativa de los elementos en el tablero no es crítica. Sólo es importante garantizar un buen flujo de aire hacia los dispositivos semiconductores mediante convección natural o instalar la fuente de alimentación dentro del dispositivo alimentado cerca del ventilador. La IP descrita prácticamente no requiere ajuste, aunque vale la pena asegurarse de que el convertidor funcione en modo casi resonante. Para hacer esto, se conecta una carga equivalente a la salida de la fuente de alimentación: una resistencia con una potencia de 100 W y una resistencia de 36 ohmios. Una resistencia adicional con una resistencia de 6...0,1 ohmios y una potencia de 1...1 W se conecta en serie con el condensador C2. Las sondas del osciloscopio están conectadas a una resistencia adicional: común - al punto medio del divisor de voltaje R3R4C4C5, señal - al condensador C6. Es necesario asegurarse de que el osciloscopio no esté conectado galvánicamente a la red. En caso de estar conectado, deberá conectarse a la red a través de un transformador de aislamiento con una relación de transformación de 1:1. En cualquier caso se deben seguir las normas de seguridad. Al aplicar energía al IP, asegúrese de que haya pulsos de corriente en forma de campana con una pausa en cero. Si la forma del pulso difiere de la que se muestra en la Fig. 1, es necesario seleccionar el número de vueltas del inductor L2 hasta obtener la resonancia. En una resistencia adicional con una resistencia de 0,1 ohmios, la amplitud del pulso debe ser de aproximadamente 0,1 V. Ahora debe comparar la forma de la corriente y el voltaje en el transistor de conmutación VT2 con los que se muestran en la Fig. 2 gráficos. Si tienen una forma similar, el IP opera en un modo casi resonante. El umbral de protección se puede cambiar. Para hacer esto, seleccione la resistencia de la resistencia R7 para que la protección funcione con la corriente de carga requerida. Si es necesario apagar la fuente de alimentación cuando la potencia de carga es inferior a 70 W, se debe reducir la resistencia de la resistencia R7. Para limitar la corriente de carga del condensador C3 en el momento de encenderlo, recomendamos conectar una resistencia con una resistencia de 5,6 ... 10 ohmios con una potencia de 2 W al espacio de cualquier cable de red. Literatura
Autores: E. Gaino, E. Maskatov, Taganrog, región de Rostov.
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Comentarios sobre el artículo: Vladimir El esquema es muy atractivo. Pero hay algunas preguntas: la frecuencia de operación cambia de 12 kHz a 57 kHz cuando cambia la carga. Por lo tanto, la eficiencia también está sujeta a cambios. ¿A qué carga es la frecuencia máxima y a qué mínima? ¿Es posible utilizar "nuestros" componentes de radio chinos en el circuito? Transistores, condensadores y ferritas. No se especifica la inductancia de la bobina resonante, pero estaría bien. De lo contrario, todo está claro y corresponde a circuitos de trabajo con carga resonante. Una última pregunta: ¿El circuito de balasto de luz fluorescente es resonante o cuasi-resonante? Estoy un poco confundido con las definiciones. [ups] [arriba]
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