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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Alimentation puissante, 220/32 volts 1000 watts. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Alimentations Pour réduire la taille et le poids des alimentations des réseaux, ces dernières années, la conversion de tension à une fréquence de plusieurs dizaines de kilohertz a été de plus en plus utilisée. Une telle source contient un redresseur de tension secteur, un filtre ondulé avec une fréquence de conversion double, un convertisseur de tension, un transformateur abaisseur, un redresseur et un filtre ondulé avec une fréquence de conversion double. Le convertisseur est généralement réalisé selon le circuit d'un onduleur en pont ou en demi-pont, dans lequel les transistors s'ouvrent et se ferment alternativement après une demi-période de commutation. L'inconvénient d'un tel convertisseur est la présence d'un courant traversant le collecteur lorsque les transistors sont bloqués. De ce fait, une grande puissance électrique instantanée leur est libérée, dont la valeur admissible limite la puissance de tels dispositifs. La puissance instantanée admissible des transistors au silicium couramment utilisés dans les convertisseurs de tension, par exemple la série KT812, ne dépasse pas plusieurs centaines de watts. Cette limitation peut être supprimée dans une certaine mesure en utilisant un inverseur en pont chargé d'un circuit résonant en série. Les transistors d'un tel dispositif se ferment en l'absence de courants de collecteur ; la tension maximale sur le collecteur (par rapport à l'émetteur) et le courant de collecteur maximal agissent sur le transistor à des moments différents, de sorte que la puissance électrique instantanée libérée sur celui-ci s'avère être petit. Les capacités d'un onduleur en pont avec un circuit résonant en série sont illustrées par l'alimentation réseau décrite ci-dessous. Il est destiné à être utilisé comme équivalent à un système électrique de véhicule de 27 volts (avec une charge résistive ou inductivement active). Le schéma de principe de l'appareil est présenté sur la figure. Ses principaux composants sont le filtre C1L1C2, qui empêche les interférences du variateur de fréquence de pénétrer dans le réseau ; redresseur de tension secteur utilisant des diodes VD1-VD4 avec filtre C3-C5L2C6-C8 ; inverseur en pont sur transistors VT1 - VT4 avec un circuit résonant L3C10C11, transformateur abaisseur 74, redresseur de tension haute fréquence sur diodes VD13-VD18 avec filtre C12-C15L4C16C17 ; une unité de commande inverseur sur les microcircuits DD1-DD4 et les transistors VT5, VT6 et deux sources l'alimentant : non stabilisée (VD19) et stabilisée (VD20 DA1). La LED HL1 indique que l'unité est connectée au réseau.
L'unité de commande de l'onduleur en pont se compose d'un générateur d'impulsions d'horloge réalisé sur des puces one-shot DD1, d'un distributeur d'impulsions sur le déclencheur DD2.2 et d'éléments de la puce DD4, de deux amplificateurs (DD3.3 ; VT5 et DD3.4, VT6) et un dispositif de protection contre les surcharges de l'unité (VD21, DD2.1) avec synchroniseur (DD3.1, DD3.2). La LED HL2 signale le déclenchement du dispositif de protection. Lorsque l'unité est connectée au réseau à l'aide de l'interrupteur à bascule Q1, la tension d'alimentation est fournie à l'unité de commande et des impulsions positives d'une durée de 1.2 μs avec une fréquence de répétition constante d'environ 17 kHz apparaissent à la sortie inverse de l'unité. tir DD40. Le déclencheur DD2.2, utilisant les signaux logiques 1 apparaissant sur ses sorties directes et inverses, « ouvre » alternativement les éléments DD4.1, DD4.2. et les impulsions arrivent à l'entrée soit d'un amplificateur (DD3.3, VT5), puis d'un autre (DD3.4, VT6). En conséquence, des impulsions de polarité d'ouverture sont fournies à la jonction émetteur des transistors VT1, VT4 ou VT2, VT3. Quelque temps après l'apparition des impulsions du générateur d'horloge (le retard est dû à la constante de temps assez importante du filtre C3-C5L2C6-C8), une tension redressée augmentant progressivement apparaît sur le condensateur C9 et l'onduleur la convertit en une tension alternative avec une fréquence de 20 kHz, appliquée à l'enroulement I du transformateur T4. La tension retirée de son enroulement I est redressée par les diodes VD13-VD18 et fournie à la charge via le filtre C12-C15L4C16C17. La résistance R13 réduit la tension de sortie du redresseur non chargé. Le fonctionnement de l'onduleur peut être divisé en quatre phases. Dans le premier, d'une durée de 17 µs, les transistors VT1, VT4 s'ouvrent et à travers eux sont chargés les condensateurs C10, C11, l'enroulement primaire du transformateur T4 et l'inductance L3. Le courant dans ce circuit augmente d'abord de zéro à une valeur maximale, puis, à mesure que les condensateurs se chargent, diminue jusqu'à zéro. La forme actuelle ressemble à un demi-cycle de sinusoïde. Dans la deuxième phase, d'une durée de 8 µs, une tension de polarité fermée est appliquée aux bases des transistors VT1, VT4, et ils se ferment. Dans la troisième phase (ainsi que la première, d'une durée de 17 μs), les transistors VT2, VT3 s'ouvrent et la quasi-totalité de la tension redressée par les diodes VD1-VD4 est appliquée à chacun des transistors fermés VT1, VT4 (avec une charge avec un résistance de 1 Ohm - environ 260 V). Le courant de recharge des condensateurs C10, C11 à la tension maximale de polarité opposée, tout comme dans la première phase, circule dans le circuit série formé par les condensateurs, l'inductance L3 et l'enroulement primaire du transformateur T4. La tension à laquelle ils sont rechargés dépend de la résistance de la charge : plus elle est basse, plus cette tension est élevée (avec une charge avec une résistance de 1 Ohm - environ 200 V). Au moment où le courant de collecteur des transistors VT2, VT3 diminue jusqu'à zéro, commence la quatrième phase du fonctionnement de l'onduleur, qui dure, comme la seconde, 8 µs : une tension de fermeture est appliquée aux bases des transistors à partir des enroulements des transformateurs. T2 et T5. Les transistors VT1, VT4 continuent de rester fermés pendant tout ce temps. La pause est nécessaire pour garantir que les transistors VT2, VT3 sont complètement fermés et que lorsque les transistors VT1, VT4 sont ouverts, une impulsion de courant traversant ne se produit pas à travers les transistors des épaulements adjacents. Du fait que la tension de commutation est fournie aux jonctions de l'émetteur à des moments où il n'y a pas de courant de collecteur, la puissance électrique instantanée à la jonction du collecteur, dans le pire des cas, ne dépasse pas plusieurs watts. L'unité de protection contre les surcharges de l'unité fonctionne comme suit. Après avoir fourni la tension d'alimentation, le déclencheur DD2.7 est mis dans un état unique (à la sortie inverse - la tension logique est 0), et une tension logique 3.2 apparaît à la sortie de l'élément DD11 (broche 1), créant des conditions pour le passage des impulsions du générateur d'horloge à travers les éléments DD4.1 et DD4.2. Le déclencheur reste dans cet état tout le temps tant que la puissance fournie à la charge est inférieure à 1 kW. Lorsque la puissance maximale est atteinte, l'amplitude de la première impulsion reçue à l'entrée de comptage du déclencheur DD2.1 depuis l'enroulement secondaire du transformateur de courant T3 à travers le pont VD21 s'avère suffisante pour transférer le déclencheur à l'état zéro (à la sortie inverse - la tension du 1 logique). Le changement du niveau logique bas en un niveau haut à l'entrée supérieure de l'élément DD3.2 du circuit conduit au fait qu'avec l'arrivée de la prochaine impulsion d'horloge, une tension logique de 0 est fixée à sa sortie, et le passage de les impulsions à travers les éléments DD4.1, DD4.2 s'arrêtent. Grâce au trigger RS sur les éléments DD3.1, DD3.2, le signal d'interdiction n'apparaît qu'au moment où commence la pause entre les impulsions, ce qui évite la défaillance des transistors inverseurs (la fermeture en présence de courant de collecteur entraînerait leur défaillance due à une augmentation excessive de la puissance électrique instantanée). L'unité protège les transistors de l'onduleur même en cas de court-circuit de charge. Pour remettre l'alimentation à son état d'origine après le déclenchement de la protection, il faut l'éteindre et la rallumer à l'aide de l'interrupteur à bascule Q1. Lorsque l'appareil est éteint, les condensateurs de filtrage C3 à C8 sont déchargés à travers les résistances R1 et R2. Ceci est nécessaire pour que lors de l'augmentation de l'amplitude des impulsions de courant de base des transistors VT1 - VT4 après la remise sous tension, lorsqu'ils ne s'ouvrent pas complètement (c'est-à-dire n'entrent pas en mode saturation), il n'y ait pas immédiatement une tension élevée sur leurs collectionneurs qui pourraient conduire à l'échec. Le circuit résonnant du convertisseur utilise des condensateurs (C10, C11) K71-4 pour une tension nominale de 250 V. Condensateurs de filtrage C12-C15 - K73-16 pour une tension nominale de 63 V. Résistance R13 - PEV-10. Les résistances et condensateurs restants sont de tout type. Commutez Q1 - TV1-2. L'alimentation électrique de l'unité de contrôle utilise un transformateur unifié TN13 127/220-50. Tous les autres transformateurs et selfs de l'appareil sont faits maison. Les données d'enroulement sont données dans le tableau. L'inducteur L3 et les deux enroulements du transformateur T4 sont enroulés avec des fils torsadés en faisceau. Pour réduire l'inductance de fuite de ce transformateur, l'enroulement II est enroulé avec deux faisceaux repliés ensemble. La prise est obtenue en connectant la borne du début de l'un des demi-enroulements à la borne de la fin de l'autre. Les noyaux magnétiques de toutes les selfs sont assemblés avec un entrefer non magnétique de 0,5 mm. L'unité de commande de l'onduleur et sa source d'alimentation sont montées sur un circuit imprimé en feuille de fibre de verre stratifiée de 2 mm d'épaisseur. La plupart des parties restantes de l'unité sont montées de manière articulée sur trois cartes mesurant 220x85 mm en PCB de 3 mm d'épaisseur : sur l'une d'elles sont montées les diodes VD1-VD4 et les pièces de filtre C1L1C2 et C3-C5L2C6-C9, sur l'autre - les transformateurs T2, T3, T5 et les pièces de l'onduleur, le troisième - l'inducteur L3 et les pièces de filtre C12-C15L4C16C17. Les transistors VT1 - VT4 sont installés sur des dissipateurs thermiques en duralumin sous forme de plaques de dimensions 70x60x8 mm (avec des côtés de 60x8 mm, ils sont fixés au circuit imprimé), les diodes VD1-VD4 - sur des dissipateurs thermiques en forme de U pliés à partir de plaques d'aluminium de dimensions 100x25x1,5 mm, diodes VD13... VD18 et transformateur T4 - sur un dissipateur thermique en duralumin nervuré d'une surface de refroidissement d'environ 1000 cm2, fixé à l'arrière du boîtier du bloc. L'installation de l'appareil commence sans fusible FU1. En mettant l'unité de contrôle sous tension, vérifier à l'aide d'un oscilloscope la présence d'impulsions de polarité positive d'une durée de 1 μs avec une fréquence de répétition d'environ 4 kHz (la période d'oscillation est d'environ 17 μs) aux jonctions des émetteurs des transistors VT20- VT50. Lorsqu'une borne de l'enroulement secondaire du transformateur de courant 73 est connectée à la borne positive de l'alimentation des microcircuits de l'unité de commande, ces impulsions doivent disparaître. Ensuite, la sortie de l'inductance L3 est déconnectée de l'enroulement primaire du transformateur T4, le fusible FU1 est installé en place et un milliampèremètre est allumé à la place des contacts 7 et 8 de l'interrupteur secteur Q1. Le courant consommé par l'onduleur sans charge ne doit pas dépasser 15 mA. Après s'en être assuré, connectez les bornes de l'inductance L3 et l'enroulement primaire du transformateur T4 avec une résistance supplémentaire d'une résistance d'environ 0,5 Ohm, soudez les bornes réseau du pont redresseur VD1 - VD4 de l'inductance L1 et alimentez-les avec une tension alternative de 20.. à partir d'un autotransformateur réglable (par exemple, LATR). .30 V. Une charge équivalente est connectée à la sortie du bloc - une résistance avec une résistance de 1 Ohm avec un pouvoir de dissipation de 700. ..800 W. En surveillant la forme de la tension aux bornes de la résistance supplémentaire avec un oscilloscope, sélectionnez l'entrefer non magnétique dans le circuit magnétique de l'inductance L3 afin que les impulsions (polarité positive et négative) sur l'écran deviennent aussi similaires que possible à la moitié- vagues d'une onde sinusoïdale. Ensuite, en observant la forme des impulsions, augmentez la tension à l'entrée du pont VD1 - VD4 à 220 V. La puissance de sortie à l'équivalent de charge augmente à 650...700 W, mais la forme des impulsions doit rester presque inchangé. Si, à une telle puissance, ils deviennent aigus, cela indique alors une saturation du circuit magnétique de l'inducteur L3 ou du transformateur T4 et il doit être remplacé par un circuit plus massif (avec une section plus grande). Enfin, après avoir éliminé la résistance supplémentaire du circuit, la résistance R18 est sélectionnée pour que le bloc de protection contre les surcharges fonctionne à une puissance de sortie de 1 kW (elle est obtenue en réduisant la résistance équivalente de charge). Lors de la configuration, des précautions de sécurité doivent être respectées, car de nombreux circuits d'alimentation, notamment ceux à surveiller avec un oscilloscope, sont sous haute tension. Une charge d'une puissance allant jusqu'à 700 W peut être connectée directement à la sortie de l'appareil et la puissance peut être commutée à l'aide d'un interrupteur à bascule. Avec une puissance plus élevée, il est conseillé de prévoir un interrupteur supplémentaire dans le circuit de charge et de connecter d'abord l'unité au réseau, puis la charge à sa sortie Auteur : S.Tsvetaev
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