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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Convertidor de potencia de reloj de 60 Hz
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Convertidores de tensión, rectificadores, inversores Algunos electrodomésticos importados requieren un voltaje de suministro de 60 Hz. En los relojes, por ejemplo, esta frecuencia se utiliza como referencia para el oscilador maestro. Para garantizar su funcionamiento normal, el autor del artículo sugiere utilizar un convertidor simple para obtener la tensión de alimentación de la frecuencia deseada. Surgió un problema: un hermoso reloj electrónico de escritorio con despertador y receptor de radio traído por conocidos de América requiere una fuente de alimentación de 110 V 60 Hz. Cuando se conecta a la red a través de un adaptador de fabricación desconocida, ya comprado en Rusia, pero con la inscripción: "Entrada: 220 V 50 Hz. Salida: 110 V 60 Hz", el reloj funciona, pero se retrasa 10 minutos por hora. La radio funciona correctamente. ¿Qué hacer? La "apertura" mostró que el reloj usa la red eléctrica como fuente de la señal de frecuencia de referencia, y no hay nada en el adaptador excepto un transformador y un interruptor. De acuerdo con la frecuencia de la red, el reloj "cuenta" no 60 por hora, sino solo 50 minutos. Para resolver el problema, se identificaron las siguientes formas: construir un generador de 60 Hz en el reloj o hacer un convertidor no solo para voltaje, sino también para frecuencia de potencia. Dada la falta de un circuito de reloj y la renuencia a estropear las cosas de otra persona, tuve que elegir la segunda forma, especialmente porque incluso con la indicación de tiempo más brillante y el volumen máximo del receptor, no se requerían más de 1.5 W. El esquema del dispositivo desarrollado se muestra en la figura.
La conversión se lleva a cabo en dos etapas: primero, la tensión de red de 220 V se rectifica mediante un puente de diodos VD1-VD4, luego se forma una frecuencia alterna de 60 Hz a partir de la tensión de CC obtenida. El oscilador maestro está ensamblado en el chip de "reloj" K176IE5 (DDI), que contiene el oscilador mismo y los divisores de frecuencia binarios. En una inclusión estándar con un resonador de cuarzo a 32768 Hz, se reciben pulsos con una frecuencia de 5 Hz en el pin 1 de este microcircuito. Para aumentarlo a 60 Hz, debe aumentar la frecuencia del resonador de cuarzo en la misma cantidad: 32768 * 60 \u1966080d 983040 Hz. También puede utilizar resonadores a frecuencias de 30720 o 4 Hz. si la señal de salida se toma de los pines 1 o XNUMX del microcircuito, respectivamente. Alimentan el chip DDI a través del estabilizador paramétrico más simple del diodo zener VD5 y la resistencia R5. La señal rectangular recibida con una frecuencia de 60 Hz controla la llave electrónica en los transistores VT1. VT2, incluido en un circuito secuencial push-pull. En el primer medio ciclo, cuando el nivel de voltaje en la salida DDI es alto, la corriente conectada al zócalo XS1 de la carga fluye desde el punto de conexión de los capacitores C2 y C3 al terminal negativo del capacitor C2 a través de la resistencia. R9. diodo VU6 y transistor abierto VT2. El transistor VT1 está cerrado en este momento, ya que se aplica un voltaje de cierre de aproximadamente 0,6 V a su unión del emisor, que cae sobre el diodo VD6, el condensador C3 está cargado y C2 está descargado. En el segundo medio ciclo, el nivel de voltaje en la salida DD1 es bajo y el transistor VT2 está cerrado. Pero el transistor VT1 está abierto, ya que la corriente fluye en su circuito base. creado por el voltaje aplicado a la resistencia R7 a través del capacitor C6. Desde el terminal positivo del capacitor C3 a través del transistor abierto VT1, la corriente fluye a través de la carga en dirección opuesta, cargando el capacitor C2 y descargando C3. Si no hubiera un "refuerzo de voltaje" (condensador C6), para abrir completamente el transistor VT1, sería necesario reducir la resistencia de las resistencias R6 y R7 muchas veces. Y el transistor VT2. cuando está abierto, se cargaría adicionalmente con la corriente que fluye a través de estas resistencias. En estado estable, los voltajes en los capacitores C2 y C3 son iguales entre sí, y en la salida del convertidor, un voltaje alterno con una frecuencia de 60 Hz de forma rectangular con una amplitud de 150 V (medio rectificado) . Parecería eso. problema resuelto Pero aunque la amplitud de una sinusoide con un valor efectivo de 150 V es cercana a los 9 V, un voltaje rectangular de tal amplitud resultó ser demasiado para alimentar un reloj en particular. Tuve que tomar medidas para bajarlo un poco y suavizarlo. La resistencia R5 y el condensador C60 están diseñados para esto. cuya capacitancia se elige para formar un circuito oscilatorio sintonizado a una frecuencia de XNUMX Hz con el devanado primario del transformador de potencia presente en el reloj. Como resultado, los flancos pronunciados del voltaje de salida se suavizan y la corriente consumida por el reloj se reduce ligeramente. El último punto debe explicarse con más detalle, se sabe que cualquier transformador consume algo de corriente reactiva (inductiva). yendo a la magnetización de su circuito magnético. Al conectar un condensador en paralelo con el devanado primario, creamos otra corriente reactiva en los cables de alimentación. pero capacitiva, antifase inductiva. Las corrientes reactivas se compensan y el dispositivo consume solo corriente activa. dependiente de la carga. Esto se logra cuando las reactancias del capacitor y el devanado primario son iguales: resonancia. Por supuesto, la corriente reactiva magnetizante del transformador no desaparece por ningún lado, ahora solo circula en el circuito, pero en los cables de alimentación. Cuando el transformador está conectado directamente a la red, tales "pequeñas cosas" pueden no importar, pero cuando la corriente es dada por transistores "vivos", de ninguna manera de alta potencia, reducirla es muy útil. En la práctica, el condensador C5 se seleccionó de acuerdo con la corriente mínima mostrada por el avómetro. incluidos en serie en la rotura de uno de los hilos de la red. Sin un condensador, la corriente era de aproximadamente 25. Y con un condensador con una capacidad de 0.25 uF, menos de 15 mA. Sobre los detalles del convertidor. Condensador trimmer C1 cerámico KPK-M. Sirve para ajustar el reloj. Condensador C4: cualquier cerámica de pequeño tamaño. Se instala directamente cerca del microcircuito. Los condensadores C5 y C6 pueden ser de cualquier tipo para una tensión de al menos 160 V. Capacidad de los condensadores de óxido del filtro C2. C3 puede ser más de lo especificado. Todas las resistencias MLT con una potencia nominal de al menos la indicada en el esquema. Es adecuado cualquier diodo rectificador con una corriente rectificada máxima de al menos 50 ... 100 mA y un voltaje inverso de al menos 300 V. También se pueden seleccionar otros transistores, pero la corriente y el voltaje de colector permitidos no deben ser inferiores a los de KT604A. No se proporciona un boceto de la placa de circuito impreso, ya que sus dimensiones y la disposición de las piezas dependen en gran medida de sus tipos y el diseño de la carcasa. El autor ensambló el convertidor en el estuche del cargador ZU-D-0.1 con un archivo de red (se usó como XP1). En una de las paredes de los extremos de la carcasa, es necesario instalar un enchufe XS1 para un enchufe de red importado con contactos planos. Después de un pequeño refinamiento, es adecuado un enchufe para una red de radiodifusión. Se deben proporcionar varios orificios de ventilación en la carcasa, y es mejor colocar pequeños disipadores de calor en los transistores en forma de "estrellas" elásticas hechas de chapa de latón; después de todo, durante el funcionamiento continuo, los transistores, aunque no mucho, pero calentar. Establecer el convertidor se reduce a la selección de la capacitancia del condensador C5 descrito anteriormente y establecer el valor exacto de la frecuencia del oscilador maestro con el condensador de sintonización C1. Si hay un medidor de frecuencia digital, esto se puede hacer lo suficientemente rápido conectándolo al pin 12 del chip K176IE5, de lo contrario tendrás que monitorear el reloj. Teniendo en cuenta la conexión galvánica del convertidor con la red de alimentación y la tensión de 300 V presente en sus circuitos, se deben observar las medidas de seguridad eléctrica durante la instalación. Autor: V.Polyakov, Moscú
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