Convertisseur de tension stabilisée par impulsion, 3,5 watts. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Lors du développement de l'appareil décrit ci-dessous, la tâche consistait à créer une alimentation secteur de petite taille à haut rendement, capable de fournir une puissance de 1 ... 3,5 W à une charge non connectée galvaniquement au réseau. Ces exigences sont entièrement satisfaites par un convertisseur de tension stabilisé par impulsion à cycle unique, qui transfère l'énergie au circuit secondaire pendant les pauses entre les impulsions de courant dans l'enroulement primaire d'un transformateur d'isolement.

Les principales caractéristiques techniques du stabilisateur :

• Tension de sortie, V ....... 12 ; 16; vingt
• Puissance de sortie totale, W ....... 3,5
• Fréquence de conversion, kHz.......20
• Limites de changement de tension secteur, auxquelles la tension de sortie ne change pas de plus de 1 %, V.......160...250
• Tension d'ondulation, V, fréquence, Hz : 20 000......0,4
• 50......0,2

(cliquez pour agrandir)

Le schéma de principe du convertisseur de tension d'impulsion proposé est illustré à la Fig.1. Le dispositif comprend un redresseur de tension secteur (VD1) avec un filtre de lissage (R4C3C4), un oscillateur maître (DD1.1-DD1.3) avec un circuit de démarrage (R17C7), un formateur d'impulsion rectangulaire (DD1.4-DD1.6 , VT2, VT4 ), une clé électronique (VT3), un transformateur d'impulsions (T1), une source de courant réglable (VT5), un dispositif de protection contre les courts-circuits dans la charge (R10, VT1), trois redresseurs (VD2-VD4) et le même nombre de condensateurs de filtrage (C9-C11) . Les condensateurs C1, C2 empêchent les perturbations de la fréquence de conversion de pénétrer dans le réseau.

Avec l'inclusion de l'appareil dans le réseau, les condensateurs C3, C4 et C7 commencent à se charger. Lorsque la tension sur le dernier d'entre eux atteint environ 3 V, l'oscillateur maître (DD1.1-DD1.3) est auto-excité. Le taux de répétition de ses impulsions (dépend de la constante de temps du circuit R7C5) est d'environ 20 kHz, la forme ressemble à une dent de scie. Le shaper (DD1.4-DD1.6, VT2, VT4) les convertit en ondes carrées. Les séquences d'impulsions aux bases des transistors VT2 et VT4 étant déphasées, elles s'ouvrent à leur tour, ce qui assure le temps minimum d'ouverture et de fermeture du transistor VT3.

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Lorsque ce transistor est ouvert, un courant croissant linéairement traverse l'enroulement I et le transformateur T1 accumule de l'énergie, et lorsqu'il est fermé (il n'y a pas de courant dans l'enroulement primaire), l'énergie accumulée par le transformateur est convertie en courant de les enroulements secondaires III-V. Après plusieurs cycles de fonctionnement du générateur, une tension de 7 ... 8 V s'établit sur le condensateur C10.

La tension de sortie du convertisseur est stabilisée par une source de courant réglable réalisée sur des transistors du montage VT5 (VT5.2 est utilisé comme diode zener). Lorsque la tension fluctue dans le réseau ou à la charge, la tension sur l'enroulement II change et la source de courant réglable, agissant sur le shaper (modifiant le courant d'entrée de l'onduleur DD1.4), modifie le rapport cyclique des impulsions rectangulaires basé sur le transistor VT3.

Lorsque le courant d'impulsion à travers la résistance R10 augmente au-dessus d'une certaine valeur de seuil, le transistor VT1 s'ouvre et décharge le condensateur C6 (qui sert à empêcher un faux fonctionnement du dispositif de protection contre les surtensions de courant courtes qui se produisent lorsque le convertisseur est allumé, ainsi comme lors de la commutation du transistor VT3). En conséquence, les impulsions de l'oscillateur maître cessent d'arriver à la base du transistor VT3 et le convertisseur cesse de fonctionner. Lorsque la surcharge est éliminée, l'appareil redémarre en 0,8 ... 2 s après la charge des condensateurs C6 et C7.

Les enroulements du transformateur d'impulsions T1 sont enroulés sur un cadre en polystyrène avec un fil PEV-2 0,12 et placés dans un circuit magnétique blindé B30 en ferrite 2000NM. Les enroulements I.1 et I.2 contiennent 220 tours chacun, les enroulements II, III, IV et V - respectivement 19, 18, 9 et 33 tours. L'enroulement I.2 est enroulé en premier, puis les enroulements II, IV, III, V et enfin l'enroulement I.1. Entre les enroulements II et IV, V et I.1, des écrans électrostatiques sont placés sous la forme d'une seule couche (environ 65 spires) de fil PEV-2 0,12. Lors du montage du transformateur entre les extrémités de la partie centrale des coupelles en ferrite, un joint en tissu verni de 0,1 mm d'épaisseur est inséré.

Le transformateur peut également être réalisé à base d'un circuit magnétique blindé en ferrite (de la même marque) B22. Dans ce cas, un fil PEV-2 de 0,09 est utilisé et le nombre de tours des enroulements I.1 et I.2 est augmenté à 230. Le transistor KT859A peut être remplacé par KT826A, KT838A, KT846A.

La configuration de l'appareil est facile. Après avoir réglé le moteur de la résistance d'accord R15 sur la position supérieure (selon le schéma), allumez le convertisseur sur le réseau et définissez les valeurs de tension de sortie requises avec cette résistance.

Pour réduire les interférences dans les circuits secondaires avec une fréquence de conversion (20 kHz), il est nécessaire de sélectionner expérimentalement le point de connexion des écrans électrostatiques avec l'un des fils du circuit primaire, ainsi que les points de connexion du condensateur C8. Pour ce faire, il suffit de connecter l'une des conclusions de tout enroulement secondaire via un milliampèremètre à courant alternatif au circuit primaire et de déterminer les points nommés en fonction des lectures minimales de l'appareil.

Il convient de noter que le condensateur C8 réduit le niveau d'interférence avec la fréquence de conversion uniquement dans les circuits alimentés par l'enroulement V. Pour atteindre le même objectif dans les circuits connectés aux enroulements III et IV, vous pouvez soit connecter la sortie "Commun". avec la borne négative du redresseur avec une tension de sortie de 20 V, ou (si la première est inacceptable) allumez un autre condensateur entre la sortie "Commun". et le point de connexion de la sortie inférieure (selon le schéma) du condensateur C8.

Le convertisseur, assemblé selon le schéma décrit, a été testé pour alimenter une charge consommant 10 W de puissance. Dans cette version, le nombre de spires des enroulements I.1 et I.2 a été réduit à 120 (avec circuit magnétique B30), les condensateurs C3, C4 ont été remplacés par une capacité d'oxyde de 10 μF (tension nominale 450 V), la résistance de la résistance R10 a été réduite à 2,7 ohms et la résistance R18 - jusqu'à 330 ohms.

S'il est nécessaire d'avoir des tensions de sortie autres que celles indiquées dans les spécifications techniques, le nombre de tours des enroulements III-V doit être modifié en conséquence, les condensateurs de filtrage avec les tensions nominales appropriées et les diodes de redressement avec une tension inverse pulsée admissible d'au au moins 3,5 fois la tension doit être utilisée en charge.

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