Предлагаемый импульсный источник питания (ИИП) используется для питания задающего генератора и четырех независимых, гальванически развязанных драйверов мощного электропитающего агрегата с мостовым преобразователем ИИП выполнен по обратноходовой архитектуре и обладает стабилизацией выходных напряжений и защитой от перегрузки по току.
(нажмите для увеличения)
Назначение и возможные замены компонентов.
Термистор RK1 (с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления) необходим для уменьшения броска тока, возникающего в момент включения ИИП и обусловленного зарядом электролитического конденсатора G13. В схеме использован SCK-472 с начальным сопротивлением 47 Ом и максимальным рабочим током 2 А. Его можно поменять на подобные термисторы B57237-S 220-М (2,8 А, 22 Ом), B57236-S 250-М (2,5 А, 25 Ом), B57236-S 800-М (1,6 А, 80 Ом) или SCK-252R0 (2 А, 25 Ом); варистор RU1 B72220-S321-K101 фирмы Epcos с напряжением срабатывания 320 В защищает входные цепи устройства от перенапряжений. Его можно поменять на варисторы TVR20471, TVR20621, B72214-S301-К101, B72214-S321-K101, В72220-S301-K101 или B72220-S381-K101; плавкий предохранитель FU1 служит для защиты питающей сети от тока короткого замыкания в случае выхода из строя компонентов ИИП.
Рекомендуемые предохранители - ВП1-2В, Н520РТ-2А/250В или. Н630РТ-2А/250В; сетевой выпрямитель собран на диодной сборке VD1 (KBL408, KBL407, RS407 или RS510) и емкостном выпрямителе С13, С15. Конденсатор С15 с диэлектриком из полиэстера шунтирует по высокой частоте электролитический конденсатор С13; керамический конденсатор С1 фильтрует опорное напряжение V REF; элементы С2, R4 определяют частоту генерации импульсов. Задав наибольшую величину рабочего цикла D и частоту преобразования F (в герцах), по эмпирическим формулам можно вычислить сопротивление R4 (если 0,ЗD0,95) и емкость С2:
C3-R3 - цепь коррекции усилителя сигнала ошибки, а R1-R2 - делитель напряжения, подаваемого на инвертирующий вход усилителя сигнала ошибки; конденсаторы С4, С5 (Y-класса) и С6 (Х2-класса с диэлектриком из полиэстера типа В81133-С1224-М или. В81131-С1474-М, В81141-С1334-М, В81133-С1474-М, В32923-А2474-М) совместно с дросселями L1 и L2 образуют фильтр электромагнитной совместимости, преграждающий распространение пульсаций из ИИП в питающую сеть. Дроссели L1 и L2 (по 1,5 мГн) взяты марки PLA10AN1522R0R2B производства Murata Manufacturing Co. Согласно документации, данные дроссели имеют номинальное напряжение 300 В и ток 2 А; конденсаторы С7, С8, С10 и С11 - керамические, помехоподавляющие; контроллер DA1 отслеживает флуктуации напряжения на конденсаторах С9 и С14 и путем широтно-импульсного регулирования возвращает приложенное к ним напряжение к исходному значению.
В результате, постоянные напряжения на выходе ИИП тоже в некоторой степени стабилизируются, а обмотка II трансформатора TV1 играет роль обмотки групповой стабилизации. В устройстве используется специализированный контроллер LX15521M в корпусе DIP-8. Максимальный постоянный выходной ток оконечного каскада DA1 - 200 мА, импульсный ток - 1 А; резистор R6 обеспечивает первоначальный запуск задающего генератора DA1 (ток запуска - примерно 250 мкА).
Сопротивление R6 можно рассчитать по формуле
(Uc min=90 В - минимальное напряжение сети, ls=250 мкА - ток запуска). Для запаса лучше взять резистор несколько меньшего сопротивления; элементы VD4 (SF12, можно поменять на BYD77D, BYD1100, BYV27-200, SBYV27-200, ES1 В) С9, С14 образуют вспомогательный выпрямитель импульсного напряжения с обмотки II TV1, питающего DA1 в установившемся режиме. На выводы VD4 (как иVD7...VD11) нужно надеть ферритовые бусинки, заменяющие демпфирующие RC-цепочки; резистор R5, включенный последовательно с затвором МОП -транзистора VT1, уменьшает высокочастотный паразитный колебательный процесс во время переключений, защитный диод VD2 (1,5КЕ18СА, Р6КЕ18СА, SMBJ16CA или SMBJ15CA) ограничивает напряжение затвор-истокVT1 в момент заряда его паразитных емкостей затвор-исток и затвор-сток, а резистор R10 разряжает емкость затвор-исток VT1 в паузах импульсов отпирающего напряжения с выхода DA1.
Цепь защиты по току выполнена на С12, R7, R9 и R11.
Безындукционный резистор R11 выступает в роли шунта, на котором падает напряжение, пропорциональное току через сток-исток VT1. Подстроечным резистором R9 устанавливается требуемая чувствительность цепи защиты Г-образный фильтр C12-R7 устраняет короткие пики, возникающие в начале импульсов, обусловленные паразитными параметрами ключа.
Ключевой МОП -транзистор VT1 - 2SK3550-01R от Fuji Electric (подойдут также 2SK3341-01, 2SK3549-01, STW11NK100Z илиSTW12NK90Z). Транзистор имеет максимальное обратное напряжение сток-исток 900 В и наибольший постоянный ток стока 10 А (импульсный - 40 А).
Падение напряжения сток-исток в открытом состоянии - 1,08 В. Транзистор устанавливается на охладитель HS113-50 (HS151-50) ф. Kinstein Co или подобный с посадкой на теплопроводящую пасту. Для защиты VT1 от пробоя установлена демпфирующая цепочка C16-R8-VD3-VD5. Резистор R8 - безындукционный, углеродный. Защитный диод VD3 - 1,5КЕ250А, его можно заменить на 1.5КЕ200А, 1.5КЕ220А или 1.5КЕ300А, а VD5 типа HER508 - на HFA06TB120 илиHFA06PB120. Диод VD6 - оппозитный (HER508, UF3010 или UF5408).
Импульсный трансформатор TV1 имеет Ш-образный магнитопровод ETD34 с круглым керном, выполненный из материала 3F3 В сердечнике необходим немагнитный зазор 0,8 мм. Первичная обмотка I TV1 содержит 35 витков ПЭВ-2, ПЭТВ или ПЭТВ-2 и намотана в три провода (0,38 мм каждый), обмотка II - 6 витков одиночного провода 0,27 мм. Обмотки III, VI должны быть, по возможности, одинаковы. Они намотаны в три провода (0,32 мм) по 6 витков каждая. Обмотка VII содержит 5 витков и намотана также в три провода (0,38 мм).
Вначале на диэлектрический каркас укладывается примерно половина витков первичной обмотки, прокладываются три слоя изоляции из майларовой ленты, после чего размещаются вторичные обмотки, опять прокладывается межобмоточная изоляция, а затем заканчивается намотка первичной обмотки.
Между вторичными обмотками также должна быть изоляция.
После размещения всех обмоток наматываются несколько слоев фторопластовой ленты и собирается трансформатор. Теперь поверх обмоток вокруг всех трех кернов обводится экранирующий короткозамкнутый виток из медной ленты, края которой спаиваются друг с другом и электрически соединяются с катодом сетевого выпрямителя.
Ультрабыстрые диоды VD7. VD11 марки SF54 выпрямляют импульсы, возникающие на обмотках III, VII TV1. Данные диоды можно поменять на BYW29E-150, BYW80-200 или MUR820.
Керамические конденсаторы С17...С21 шунтируют по высокой частоте электролитические конденсаторы С22...С26. Резисторы R12...R16 разряжают конденсаторы С17...С26 после выключения источника и, вдобавок, служат подгрузкой ИИП.
Используемые в источнике питания постоянные резисторы мощностью до 2 Вт могут быть марок МЛТ, ОМЛТ, С2-23 или Р1-4. Керамические конденсаторыС1 .С3, С9, С12, С17 С21 -К10-17, К10-62, К10-73 или аналогичные.
Настройка и регулировка
Первым делом движок подстроечного резистора R9 выставляют в крайнее правое по схеме положение. После проверки монтажа и фазировок обмоток TV1 источник подключают к сети через лампу накаливания (220 В 60 Вт). Она защищает ИИП от выхода из строя в случае ошибок в монтаже или неисправных деталей. Если все в порядке, лампа не светится, а на выходах ИИП присутствуют постоянные напряжения. Теперь вместо лампы накаливания последовательно с ИИП включают амперметр переменного тока с пределом измерения 1.2 А, а к выходам устройства подсоединяют эквиваленты нагрузок.
Потребляемый ИИП ток не должен превышать 0,7 А.
При помощи осциллографа убеждаются, что на затвор VT1 поступают импульсы прямоугольной формы с частотой следования примерно 120 кГц. Для точного выставления частоты можно в небольших пределах подобрать сопротивление R4 и емкость С2. Затем проверяются выходные напряжения ИИП и, при необходимости, регулируются подбором сопротивления R2.
Завершающий этап - регулировка защиты по току при помощи подстроечного резистора R9, а также проверка нагрева компонентов ИИП в долговременном режиме.
Автор: Е.Москатов, г.Таганрог Ростовской обл.