В побуті, особливо в сільській місцевості, нерідкі випадки, коли несподівано відключають електропостачання. У такій ситуації виручити може аварійне електроживлення. В якості первинного джерела для нього найбільш доступна автомобільна стартерна акумуляторна батарея напругою 12 Ст. Енергії, яку вона здатна віддати, цілком достатньо для живлення протягом декількох годин телевізора, освітлювальної лампи та інших побутових приладів.
При розробці аварійного перетворювача зазвичай виникає проблема отримання на його виході синусоїдальної напруги. Але далеко не всім споживачам енергії воно необхідно. Так, лампам розжарювання і нагрівальних приладів форма напруги абсолютно байдужа, важливо, щоб його ефективне значення одно номінальному мережному. У імпульсних блоках харчування сучасних телевізорів і комп'ютерів змінну напругу попередньо випрямляється, тому необхідно, щоб його амплітудне значення було таким же, як в мережі - в 1,4 рази більше ефективної.
Виконані за традиційними схемами трансформаторні блоки живлення багатьох УМЗЧ, радіоприймачів і магнітофонів також здатні працювати при несинусоїдальної формі напруги. Пропоноване пристрій генерує прямокутні біполярні імпульси амплітудою близько 300 В такий шпаруватості, що їх ефективне напруження становить 220 В. Частота перетворення обрана рівною 80 Гц, що кілька полегшує режим роботи трансформаторів живлення більшості споживачів. Правда, при такій частоті не будуть нормально працювати ті пристрої, в яких є електродвигуни змінного струму - програвачі грамплатівок, котушкові магнітофони, вентилятори та деякі інші.
У зв'язку з порівняно низькою напругою первинного джерела (12 В) на ККД перетворювача істотно впливає падіння напруги на використовуваних в ньому електронних ключах. Для більшості кремнієвих транзисторів характерно напруга насичення понад 1 В, у германієвих воно значно менше. Випробування показали, що найкращі результати має ключ, виконаний на кремниевом транзисторі із зменшеним напругою насичення - КТ863А і германиевом - 1Т813В. При струмі 10 А падіння напруги на ньому не перевищує 0,6 В. Схема аварійного перетворювача для живлення побутової апаратури від автомобільної акумуляторної батареї показана на рис. 4.50.
Основні технічні характеристики:
- напруга живлення.....12 В;
- максимальна вихідна потужність.....180 Вт;
- максимальний споживаний струм.....20 А;
- ККД.....90%;
- частота вихідної напруги.....80 Гц.
На мікросхемі DD1 зібраний задаючий генератор. Після включення напруги живлення тривалість генерованих ним імпульсів дуже мала. У міру зарядки конденсатора С2 через резистор R4 вона збільшується до робочої, чим забезпечується плавний запуск перетворювача. З кожним імпульсом задаючого генератора тригер DD2.1 змінює стан. Сигнали з його прямого та інверсного виходів по черзі відкривають транзистори VT3 і VT4, керують силовими ключами на транзисторах VT5...VT8.Тригер DD2.2 обмежує тривалість відкритого стану транзисторів. Фронт імпульсу на виході елемента DD1.1 встановлює цей тригер в стан, що відповідає високому рівню напруги на виході 13. Дифференцирующая ланцюг С5, R7 формує імпульс, скидає тригер закінчення імпульсу задаючого генератора. Рівень напруги на виході 13 стає низьким і, завдяки діодах VD6 і VD7, один з транзисторів - VT3 або VT4, який був відкритий, закривається.
У робочому режимі сигнали на виводі 13 DD2 і виводі 3 DD1 ідентичні. Напруга на обмотці 4-6 трансформатора струму Т1, навантаженої резистором R6, пропорційно струму, що протікає через силові ключі. Якщо воно перевищить 1,2 В, один з транзисторів - VT1 або VT2 (в залежності від полярності) - відкриється і скине тригер DD2.2. В результаті обидва силові ключі будуть закриті. Таким чином здійснюється захист від перевантаження по струму.
Дросель L1 обмежує швидкість наростання струму через силові ключі. Коли вони закриті, енергія, накопичена в магнітному полі дроселя, повертається через діод VD8 у джерело живлення. Діоди VD11, VD12 і ланцюг R16, С7 гасять викиди напруги на силових ключах. Малопотужні вузли перетворювача змонтовані на однобічній друкованій платі з фольгованого склотекстоліти. Розташування друкованих провідників та елементів на платі показано на рис. 4.51.
Силова частина виконана навісним монтажем, причому транзистори VT7 і VT8 забезпечені теплоотводами площею по 160 см2. На тих же тепловідводах встановлені діоди VD9 і VD10. До більшості деталей не пред'являється жорстких вимог. В якості С1 не слід застосовувати керамічний конденсатор, ємність якого сильно залежить від температури. Транзистори VT3 і VT4 повинні мати коефіцієнт передачі струму не менше 60. При відсутність транзисторів 1Т813В їх замінюють аналогічними з іншим буквеним індексом. В крайньому випадку можна застосувати ГТ806А або П210, однак вихідна потужність перетворювача в результаті такої заміни зменшиться. Необхідно буде змінити і поріг спрацьовування струмового захисту, збільшивши номінал резистора R6 до 16 Ом.
Транзистори КТ863А замінювати іншими не рекомендується, у крайньому випадку допустимо використовувати КТ863Б. Застосування транзисторів з більш високим напругою насичення негативно позначиться на ККД перетворювача. Діоди КД2995А допускається замінювати на КД2997, КД2999, КД213А.
Трансформатор струму Т1 намотаний на Ш-подібному магнітопроводі з електротехнічної сталі перерізом 0,56 см2. Обмотка 1-3 являє собою два витка мідної стрічки шириною за розміром каркаса і товщиною 0,1 мм з відведенням від середини, обмотка 4-6 - 260 витків дроту ПЕВ-1-0,3 мм, також з відведенням від середини.
Трансформатор Т2 виготовлений на базі ТС-180 від телевізора УНТ-47/59. Його мережева обмотка служить в перетворювачі вихідний. Всі вторинні обмотки видалені, на їх місці намотані дві первинних по 35 витків дроту ПЕВ-1 01,6 мм кожна. Годиться будь-який інший трансформатор підходящої потужності, що має мережеву обмотку і дві на напруга 8 кожна. Дросель L1 намотаний на феритовому магнітопроводі з Ш16х20 немагнітним зазором 1,1 мм. Його обмотка 1-2 містить дев'ять витків дроту ПЕВ-1 01,6 мм, а 2-3 - 17 витків дроту ПЕВ-1 01 мм.
Налагодження перетворювача зводиться до встановлення частоти імпульсів задаючого генератора. Вона повинна бути дорівнює 160 Гц при шпаруватості 2. Генератор налаштовують, не подаючи напругу живлення на силові ключі. Для цього досить розірвати провідник, що з'єднує висновок 2 дроселя L1 з позитивним полюсом акумуляторної батареї.
Частоту і шпаруватість імпульсів контролюють на вивід 3 мікросхеми DD1, домагаючись потрібних значень підбором резисторів R2 і R3. Після цього, відновивши ланцюг живлення ключів, слід переконатися, що ефективне значення вихідного напруги дорівнює 220 В (його слід вимірювати вольтметром електромагнітної системи, так як звичайний авометр видасть невірні показання).
Змінюючи опір резистора R3, можна регулювати в невеликих межах вихідна напруга.
Автор: Семьян А. П.