Convertisseurs haute tension sur un générateur à thyristor-transistor. Schéma, description

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Convertisseurs haute tension sur un générateur à thyristor-transistor. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Convertisseurs de tension, redresseurs, onduleurs

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Dans la vie quotidienne et en production, les convertisseurs haute tension sont souvent utilisés, par exemple dans les ioniseurs, les oscillateurs dans la production de soudage pour l'allumage de l'arc sans contact, ainsi que dans les systèmes d'allumage automobile, etc.

Nous proposons des convertisseurs haute tension construits sur un générateur à thyristor-transistor, dont la charge est constituée de bobines d'allumage de voiture de type B116 ou B117.

Le schéma est illustré à la Fig.1.

Convertisseurs haute tension sur un générateur à thyristor-transistor

Ce dispositif diffère en ce qu'un amplificateur à deux étages est connecté à la sortie de l'oscillateur maître (émetteur du transistor VT2), dont le transistor de sortie (VT4) alimente l'enroulement primaire de la bobine d'allumage automobile.

Le circuit du convertisseur haute tension comprend des éléments de protection : une diode de blocage VD4, une résistance de limitation de courant R12 et une diode Zener de protection VD3. Ils protègent le circuit de commande et l'oscillateur maître des impulsions de tension inverse, et la diode VD6 sert à protéger le transistor de sortie VT4.

Le fonctionnement de l'appareil peut être représenté comme un type classique de dispositifs d'allumage sans contact, c'est-à-dire sans thyristor de commutation VS1, et comme source haute tension multi-impulsions sur un thyristor de commutation.

L'appareil selon la première option fonctionne comme suit.

Lors de la mise sous tension, le transistor de blocage VT1 est ouvert à un niveau de tension faible à la base en raison de la résistance R1 et le convertisseur est désactivé. Lorsqu'une tension positive est appliquée à l'entrée de commande, par exemple à partir d'un capteur d'angle de vilebrequin, le transistor VT1 se ferme et permet au convertisseur de fonctionner. La polarisation positive à la base de VT2 ouvre le transistor, ce qui provoque l'ouverture du transistor VT3. Ce transistor, en raison de la tension positive sur l'émetteur, ouvre l'interrupteur du transistor de puissance VT4, qui ferme la borne inférieure de l'enroulement primaire de la bobine d'allumage à la masse.

Le processus d’augmentation du courant dans la bobine et de stockage d’énergie dans son champ magnétique commence.

Une fois le processus terminé, au moment de l'allumage, les contacts du disjoncteur ouvrent le circuit d'alimentation ou la tension de commande appliquée à la base VT1 disparaît. Le transistor VT1 s'ouvre, bloque le fonctionnement du convertisseur et. coupant ainsi le courant à travers l'enroulement de la bobine d'allumage. A ce moment, le champ magnétique disparaît et une tension est induite dans les enroulements de la bobine.

L'inconvénient de cette méthode, en particulier à bas régime moteur, est l'augmentation du temps d'accumulation d'énergie dans la bobine d'allumage, car la fréquence de commutation des contacts du disjoncteur diminue. L'énergie dégagée par le transistor de sortie est inutilement gaspillée pour chauffer la bobine et le transistor lui-même.

Dans ce cas, une seule impulsion haute tension fournie à la bougie d'allumage peut ne pas fournir un allumage fiable.

Voyons comment fonctionne la deuxième option. Lorsqu'une tension positive est appliquée à la base du transistor VT1, celui-ci se ferme. La tension positive à la base de VT2 l'ouvre, respectivement, VT3 et VT4. En même temps, la tension positive à l'émetteur de VT2 via R7 et R4 ouvre le thyristor VS1. En s'ouvrant, VS1 dérive la base de VT1 vers le boîtier, et il se ferme, ce qui entraîne la fermeture de VS1, et il y a encore une fois une polarisation positive à la base de VT1. Ensuite, le cycle est répété jusqu'à ce que l'impulsion positive disparaisse à la base de VT1.

À mesure que le régime moteur augmente, le système d'allumage passe du mode multi-impulsions au mode mono-impulsion dans les cas où la fréquence de commutation de l'entrée de commande et la fréquence de l'oscillateur maître du convertisseur sont égalisées. L'oscillation de tension de sortie du dispositif est ajustée en sélectionnant le condensateur C5 et la résistance R11, ou un filtre à condensateur et une diode Zener sont connectés en parallèle avec le transistor VT4.

Lors des tests, les performances du circuit ont été vérifiées avec une bobine d'allumage de type. Type autotransformateur B117 sans éléments de protection VD3, VD4, VD6, R12 et condensateur C3. La distance maximale de claquage d'une étincelle dans une bougie d'allumage atteint 40 mm (15 mm suffisent pour le système d'allumage).

Le schéma de la figure 2 montre le contrôle de l'étage de sortie du convertisseur à l'aide de l'optocoupleur VU1, PC817 f. POINTU.

Convertisseurs haute tension sur un générateur à thyristor-transistor

La LED de l'optocoupleur est connectée au circuit collecteur du transistor oscillateur maître VT2, et le phototransistor de l'optocoupleur commute le transistor VT3.

Les appareils selon les schémas des figures 1 et 2 peuvent également fonctionner avec d'autres charges, par exemple réguler la vitesse d'un moteur à courant continu.

La figure 3 montre un dispositif permettant de commuter une lampe à accumulation d'une puissance allant jusqu'à 100 W. La fréquence de clignotement de la lampe est réglée par les condensateurs C1 et C3 et sélectionnée par la résistance de construction R5.

Convertisseurs haute tension sur un générateur à thyristor-transistor

Pour régler en douceur l'intensité de la lampe ou la vitesse du moteur à courant continu, il est nécessaire de réduire la capacité des condensateurs C1 et C3. Dans certains cas, les condensateurs peuvent ne pas être installés. On obtient alors la fréquence de commutation maximale de la lampe, invisible à l'œil nu.

Auteurs : A. Alekseev, V. Alekseev, Perm

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