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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Source de courant de l'onduleur. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Convertisseurs de tension, redresseurs, onduleurs La source de courant onduleur proposée peut être utilisée pour alimenter des appareils électroniques et charger des batteries de voiture. Les convertisseurs de courant flyback (FCC) - onduleurs - sont constitués d'un puissant commutateur d'impulsions. Contrairement à un convertisseur push-pull, ils comportent moins de composants radio ; le mode de fonctionnement est stabilisé par un retour via des commutateurs optoélectroniques des étages de sortie à l'entrée de commande du générateur de signal de commande de largeur d'impulsion. L'inconvénient de tels convertisseurs est la nécessité d'utiliser des transistors de puissance à haute tension de fonctionnement. La source d'alimentation de l'onduleur dispose de plusieurs degrés de protection contre les dommages :
Le circuit convertisseur flyback avec un commutateur de courant impulsionnel (Fig. 1) se compose d'un générateur PWM sur une puce de minuterie analogique, d'un transistor clé, de circuits de stabilisation de tension de sortie et de circuits électroniques de protection thermique et de courant.
L'alimentation est sans transformateur avec limitation du courant d'appel. Les circuits primaire et secondaire du circuit électronique sont galvaniquement séparés. Le transformateur haute fréquence du convertisseur est réalisé sur un noyau de ferrite. La puissance du convertisseur dépend de la tension d'alimentation ; fréquence de conversion et propriétés magnétiques du transformateur. L'utilisation d'un transistor à effet de champ comme commutateur vous permet de réduire les pertes de signal dans les circuits de commande. Le courant de sortie est régulé en modifiant la durée des impulsions du générateur à une fréquence constante. L'onduleur subit une triple conversion de tension. La tension alternative du secteur est redressée par un puissant pont de diodes et convertie en tension continue haute tension. Elle est ensuite convertie par un onduleur en une impulsion haute fréquence, qui est abaissée par un transformateur d'impulsions. Après avoir été redressé et lissé, une tension basse tension constante de la valeur requise est fournie à la charge. Le générateur d'impulsions est basé sur un temporisateur analogique DA1. La puce comprend deux comparateurs, un déclencheur interne, un amplificateur de sortie pour augmenter la capacité de charge et un transistor de décharge à commutation à collecteur ouvert. La fréquence de génération est définie par un circuit RC externe. Les comparateurs commutent le déclencheur interne lorsque la tension de seuil est atteinte sur l'alimentation du condensateur C1 1/3 et 2/3 U. L'entrée de commande (broche 5) DA1 est utilisée pour changer le mode de génération d'impulsions, ce qui assure la stabilisation de la tension de sortie. Le courant de sortie de l'appareil dépend du rapport cyclique des impulsions du générateur, qui est défini en ajustant la résistance R2. Dans la position gauche du curseur de résistance selon le schéma, le temps de charge du condensateur C1 est minime, c'est-à-dire l'impulsion arrivant au transistor clé VT1 depuis la sortie DA1 est très courte et le courant moyen dans la charge est minime. En position droite du curseur R2, la durée de l'impulsion est maximale, tout comme le courant de sortie. L'onduleur de tension se compose d'un puissant transistor à effet de champ VT1 et d'un transformateur haute fréquence T1. Pour protéger le transistor des claquages dus aux tensions d'impulsion apparaissant lors de la conversion, le transistor et le transformateur sont « liés ensemble » avec des circuits d'amortissement C4-C5-R12-VD4 et C6-R13 [2]. Le transistor VT1 est protégé des surintensités par un stabilisateur parallèle (« diode Zener contrôlée ») DA2. Une augmentation de la tension aux bornes de la résistance R11 dans le circuit source de VT1 avec une augmentation du courant qui le traverse entraîne l'ouverture de DA2 et le shuntage de la grille de VT1. En conséquence, VT1 se ferme et le courant qui le traverse chute. Les circuits de source secondaire comprennent un redresseur basé sur un ensemble de diodes haute fréquence VD5 et un filtre de lissage C8-L1. Le courant de charge est surveillé par un ampèremètre PA1 avec un shunt interne de 10 A. Les circuits d'alimentation de l'onduleur sont réalisés à l'aide d'un pont de diodes impulsionnelles VD6 et d'un condensateur de filtrage C7. La charge du condensateur de filtrage est initialement limitée par la thermistance Rt2, qui protège le pont de diodes des dommages causés par les courants critiques. Le courant d'impulsion traversant le transformateur et le transistor à effet de champ est limité par la résistance R16, dont la résistance compense la dispersion des paramètres des transformateurs. La fréquence de conversion de l'onduleur joue un rôle important dans l'obtention d'une puissance maximale de l'appareil. Lorsqu'elle est multipliée par 10, la puissance admissible du transformateur (sans changer la ferrite et les enroulements) augmente presque 4 fois. Les sources d'onduleurs faites maison utilisent généralement des ferrites, qui fournissent des fréquences de fonctionnement des onduleurs de 25 à 100 kHz. Dans ce cas, lors de la fabrication de l'appareil, vous devez respecter la fréquence de fonctionnement du transformateur utilisé, en tenant compte des caractéristiques du commutateur à transistor. Pour stabiliser la tension, une conversion impulsion-fréquence du signal d'erreur est utilisée. La tension de sortie via le diviseur R14-R15 est fournie à la LED de l'optocoupleur VU1. Le phototransistor de l'optocoupleur est connecté à l'entrée de commande (broche 5) de DA1. Lorsque la tension de sortie augmente, par exemple en raison d'une augmentation de la résistance de charge, le phototransistor de l'optocoupleur s'ouvre plus fortement et contourne l'entrée de commande DA1. La durée des impulsions de sortie du générateur est réduite et, par conséquent, la durée pendant laquelle le transistor clé reste à l'état ouvert diminue. En conséquence, la tension sur l'enroulement secondaire du transformateur diminue également, c'est-à-dire La tension de sortie se stabilise. À mesure que la tension de sortie augmente, le processus décrit se produit en sens inverse. Une surchauffe du transistor clé VT1 avec un refroidissement insuffisant peut entraîner sa défaillance. La température du transistor est limitée à l'aide de la thermistance Rt1, fixée par un joint isolant sur le radiateur VT1. Lorsque VT1 chauffe, la résistance Rt1 diminue, ce qui provoque une plus grande ouverture du phototransistor VU1 et, de la même manière que ce qui a été décrit ci-dessus, une diminution de la tension (et, par conséquent, du courant) de la charge. Le transformateur d'impulsions T1 utilisé dans l'onduleur est industriel, provenant de moniteurs obsolètes équipés de tubes cathodiques. La conception en usine des transformateurs présente une répartition optimale des enroulements primaires et secondaires en couches pour garantir un couplage magnétique maximal et réduire les inductances de fuite des enroulements. De plus, des écrans électrostatiques constitués d'une feuille de cuivre sont posés entre les sections d'enroulement et les enroulements sont constitués de fils toronnés pour réduire l'effet cutané. Le transformateur est sélectionné en fonction de la puissance globale requise, qui est égale à la somme des puissances consommées par toutes les charges. Lorsque vous fabriquez vous-même un transformateur, les formules pour le calculer peuvent être tirées de [3]. Mais la principale difficulté de fabrication ne réside pas dans les calculs, mais dans la recherche de la ferrite appropriée et la nécessité d'une répartition spécifique des couches de bobinage. Pendant ce temps, les transformateurs de surveillance sont tout à fait cohérents avec les données calculées. Avec un courant de charge de 10 A et une tension d'enroulement secondaire à vide d'environ 18 V, des transformateurs d'une puissance de 200...250 W avec une surface de fenêtre de 15 cm2 et un noyau d'une section de environ 10 cm2 conviennent. L'enroulement primaire contient 146.162 0,6 tours de fil de 2 mm. secondaire - 23x4 tours 00,31xXNUMX mm. Le starter L1 est un enroulement de 10 tours de fil de cuivre PEV 0,81 mm, réalisé sur une tige de ferrite de 4 mm ou sur un anneau de ferrite de taille standard K12x8x4 mm. L'onduleur est réalisé sur un circuit imprimé dont le dessin est illustré à la Fig. 2. Le transistor VT1 est retiré de la carte vers un radiateur séparé de dimensions 50x50x10 mm (désignation des broches sur la carte : B - porte VT1, K - drain, E - source). Les options possibles pour remplacer le transistor clé sont indiquées dans le tableau 1, et le tableau 2 montre les remplacements acceptables pour d'autres éléments.
L'ensemble carte onduleur est monté dans un boîtier de taille appropriée, sur le panneau avant duquel se trouvent un ampèremètre, un interrupteur secteur, un fusible et des bornes de sortie. En raison de la présence de tension secteur, le réglage du circuit doit être effectué dans le respect des règles de sécurité. Les premiers tests doivent être effectués avec une lampe 220 V/100 W connectée temporairement à la coupure du câble d'alimentation. Lorsque l'appareil est connecté au réseau, le démarrage du circuit et l'impact de la charge sur le convertisseur sont bien surveillés par la lueur de la lampe, mais aucune situation d'urgence n'est créée en cas de court-circuit accidentel. dans le circuit lors de l'installation ou lors de l'utilisation d'éléments défectueux.
La configuration commence par vérifier les tensions d'alimentation du microcircuit générateur et du transistor inverseur. La présence d'impulsions à la sortie 3 DA1 est indiquée par l'indicateur LED HL1. Au lieu d'une charge, vous devez connecter une ampoule de voiture (12 V). La tension de sortie est réglée en coupant la résistance R14 avec le curseur de la résistance R2 en position médiane. Peu de temps après la mise sous tension, l'appareil doit être éteint et les conditions thermiques des composants radio doivent être vérifiées. Les paramètres requis de l'appareil peuvent être réglés en modifiant la fréquence du générateur (en sélectionnant la capacité C1), le rapport cyclique des impulsions (par la résistance R2) et en modifiant la connexion des bornes de l'enroulement secondaire du transformateur T1 (si n'importe lequel). La protection thermique est vérifiée en chauffant (fer à souder) la thermistance Rt1. La tension de sortie devrait diminuer. Les technologies de charge et de restauration des batteries sont décrites en détail dans [4, 5]. littérature 1. V. Kosenko et al. IP d'impulsion inverse. - Radio, 2000, n° 1, p. 42.
Auteurs : V.Konovalov, E.Tsurkan, A.Vanteev, Laboratoire de création "Automatisation et télémécanique", Irkoutsk
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Commentaires sur l'article : jury J'ai fait un schéma et ça ne marche pas ! La résistance R9 devient très chaude, tension d'alimentation DA1 4 V ?
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