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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Alimentation à découpage sur un transistor unijonction. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Alimentations Les alimentations basse fréquence des transformateurs de puissance, en raison de leurs dimensions et de leur poids importants, ainsi que de leur faible rendement, sont partout remplacées par des alimentations pulsées. Le développement de puissants transistors haute fréquence et de transformateurs d'impulsions sur noyaux de ferrite permet de transférer de l'énergie à la charge à des fréquences proportionnelles à la longueur des ondes radio, et d'amener les paramètres de poids et de taille de ces sources à des valeurs minimales. La source proposée est conçue pour alimenter des équipements puissants et charger les batteries des voitures. La source est construite sur la base d'un convertisseur monocycle, qui comprend un oscillateur maître basé sur un transistor unijonction et un oscillateur bloquant basé sur un puissant transistor bipolaire. Le principe de fonctionnement de la source est basé sur une triple conversion de tension. La tension alternative du réseau électrique est redressée (convertie en tension continue haute tension) et fournie au convertisseur à clé. Un interrupteur haute fréquence doté d'un transformateur convertit la tension continue en tension basse tension pulsée. Ce dernier est redressé et fourni à la charge. Dans les convertisseurs flyback (onduleurs), pendant la période d'état fermé de l'interrupteur à transistor, de l'énergie est accumulée dans le transformateur et elle est transférée à la charge lorsque l'interrupteur est ouvert. Dans de tels onduleurs, la magnétisation unipolaire du transformateur conduit à une magnétisation résiduelle du noyau de ferrite, et pour la réduire, un entrefer non magnétique dans le noyau magnétique est nécessaire. L'énergie stockée dans le transformateur lors de l'impulsion de commutation n'a pas toujours le temps de se dissiper pendant la pause, ce qui peut entraîner une saturation du transformateur et une perte des propriétés magnétiques du noyau. Pour éliminer cet effet, le circuit primaire du transformateur est shunté avec une diode rapide avec une charge résistive. Le diagramme source est illustré à la Fig.1.
Le bruit de commutation dans les alimentations à découpage est dû au mode de fonctionnement de commutation d'éléments de commande puissants. Pour protéger le réseau et le convertisseur du bruit impulsionnel, un filtre de ligne est installé sur une inductance à deux enroulements T2 avec des condensateurs C7, C8, C10 pour supprimer le bruit asymétrique. Le courant de charge du condensateur de filtrage C4 est limité par le posistor Rt1 dont la résistance diminue avec l'augmentation de la température. Le bruit impulsionnel du convertisseur qui se produit lors de la commutation du transistor VT2 et du transformateur T1 est éliminé par les circuits parallèles VD2-C5-R11 et C6-R13, le bruit dans le circuit de charge est supprimé par l'inductance L1. La durée des pauses entre les impulsions de courant de sortie augmente légèrement, mais ne détériore pas la conversion. Le générateur d'impulsions de démarrage de l'onduleur est réalisé sur un transistor unijonction VT1. La tension d'alimentation VT1 est stabilisée par la diode VD1. La tension de charge sur le condensateur C1 ouvre périodiquement VT1 et crée une séquence d'impulsions sur la résistance R4 avec une fréquence déterminée par les valeurs nominales de R1, R2 et C1. Le condensateur C2 accélère le processus de commutation transitoire du transistor VT1. Lors de la mise sous tension, une tension continue (redressée par le pont de diodes VD4) du condensateur de filtrage C4 à travers l'enroulement 1 du transformateur T1 est fournie au collecteur du transistor VT2, sur lequel le générateur de blocage est monté. La circulation du courant collecteur à travers l'enroulement 1 T1 s'accompagne de l'accumulation d'énergie dans le champ magnétique du noyau. La tension d'impulsion de la résistance R4 ouvre le transistor VT2 pendant quelques microsecondes, le courant du collecteur VT2 augmente à ce moment jusqu'à 3...4 A. Après la fin de l'impulsion positive, le courant du collecteur s'arrête. L'arrêt du courant provoque l'apparition d'une CEM d'auto-induction dans les bobines du transformateur, ce qui crée une tension d'impulsion dans l'enroulement 3. La diode VD5 avec le condensateur C9 redresse et filtre cette tension, qui est fournie à la charge via l'inductance L1. La tension d'impulsion de l'enroulement 2 T1 à travers les résistances R5, R9, R14 est fournie à la base du transistor VT2 et le circuit passe en mode auto-oscillation. Le condensateur C3 maintient la stabilité du générateur de blocage. La stabilisation de la tension de sortie est réalisée par l'optocoupleur VU1, qui assure l'isolation galvanique des circuits de sortie haute et basse tension. Une augmentation de la tension de charge, par exemple due à une augmentation de sa résistance, conduit à l'inclusion de la LED de l'optocoupleur VU1 dont la photodiode s'ouvre et shunte le signal de l'enroulement 2 T2. La tension d'impulsion à la base de VT2 diminue et, par conséquent, le temps de son état ouvert diminue. La durée des impulsions positives sur l'enroulement 3 T1 diminue également, ce qui entraîne une diminution de la tension de sortie (et du courant de charge de la batterie GB1). Lorsque la tension de charge diminue, le processus décrit se produit en sens inverse. En cas de surcharge de courant du transistor VT2, la tension d'impulsion aux bornes de la résistance R12 dans son circuit émetteur augmente. Ensuite, le régulateur de tension parallèle DA1 s'ouvre et shunte la tension de base VT2. Cela réduit également la durée de son état ouvert (jusqu'à la rupture des auto-oscillations). La valeur du courant de coupure du transistor VT2 est ajustée par la résistance R10. Après avoir éliminé la surcharge, le générateur de blocage est redémarré à partir du formateur d'impulsions sur VT1. Le choix du transformateur haute fréquence dépend de la puissance de la charge. La puissance du transformateur dépend directement de la fréquence de l'auto-oscillateur et de la qualité de la ferrite. Lorsque la fréquence augmente de 10 fois, la puissance du transformateur augmente presque 4 fois. En raison de la difficulté de fabriquer soi-même un transformateur d'impulsions, l'appareil utilise un transformateur provenant d'un moniteur obsolète. Les transformateurs des téléviseurs conviennent également. Pour vous orienter, nous fournissons des données approximatives pour le transformateur T1. Le noyau est du B26M1000 avec un espace dans la tige centrale. L'enroulement 1 contient 56 tours de fil PEV-2 0,51 mm, enroulement 2-4 tours 0,18 mm, enroulement 3-14 tours avec un faisceau de 3 fils 0,31 mm. L'appareil est assemblé sur un circuit imprimé mesurant 115x65 mm (Fig. 2).
Les cavaliers sont situés sur le côté des composants radio. Le dissipateur thermique du transistor clé VT2 est utilisé à partir du processeur de l'ordinateur. Pour un meilleur refroidissement, vous pouvez utiliser un ventilateur provenant de l'alimentation d'un ordinateur, en le connectant à la sortie source via une résistance d'une résistance de 33...56 Ohms. Les types d'éléments utilisés sont donnés dans le tableau 1, le remplacement éventuel des transistors du convertisseur est dans le tableau 2.
La configuration du circuit assemblé commence par une vérification approfondie de la carte. Une ampoule 220 V de n'importe quelle puissance est connectée à la rupture du fil réseau, et au lieu d'une charge - une ampoule de voiture (12 V, 20 bougies). S'il y a des pièces défectueuses ou des erreurs d'installation, le voyant d'alimentation s'allumera vivement, mais le phare de la voiture ne s'allumera pas. Si le circuit fonctionne correctement, le voyant d'alimentation ne s'allume pas ou s'allume avec une faible intensité, tandis que l'ampoule de la voiture s'allume vivement. La luminosité de l'ampoule dans la charge (tension de sortie) peut être ajustée par la résistance R1. Le seuil de protection contre les surintensités est fixé par la résistance R10, la stabilisation de la tension (à charge maximale) est régulée par la résistance R5. En sélectionnant R15 (si nécessaire), le courant LED de l'optocoupleur VU1 est ajusté entre 5...6 mA. Si vous disposez d'un oscilloscope, il est pratique de vérifier d'abord le fonctionnement du générateur sur le transistor VT1 en appliquant une tension d'alimentation de 30...50 V à l'onduleur à partir d'une source de laboratoire. La fréquence du générateur peut être modifiée par la résistance R1 ou le condensateur C1. Si le retour est faible (la résistance R5 est élevée) ou si l'enroulement 2 T1 est mal connecté, le générateur bloquant sur VT2 peut être éteint en raison d'une surcharge à court terme et ne pas redémarrer. Auteurs : V.Konovalov, A.Vanteev, Laboratoire de création "Automatisation et télémécanique", Irkoutsk
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