В пропонованій увазі читачів статті наводяться опис принципу дії і практична схема ІІП на основі обратноходового каскадированного перетворювача напруги. Відсутність викидів напруги на стоці польового переключательного транзистора дає можливість знизити вимоги до його максимально допустимому напрузі.
Мережевий імпульсний джерело живлення, схема якого показана на рис. 1, відноситься до так званих обратноходовым перетворювачів, але схема його вихідного каскаду істотно відрізняється від "класичної" обратноходовой. Можна помітити, що в стокової ланцюга транзистори VT1 немає демпфуючої діодно-резистивно-конденсаторної ланцюга, для живлення контролера не потрібно окремої обмотки імпульсного трансформатора, а замість нього застосовані два окремих накопичувача енергії - дросель L2 і розділовий трансформатор Т1.
У вихідному каскаді, спрощена схема якого показана на рис. 2, процес передачі енергії можна умовно розділити на два етапи. На першому - енергія накопичується в магнітному полі дроселя L1 під час прямого ходу і передається через відкритий діод VD1 на конденсатор С1 протягом зворотного ходу. До закінчення зворотного ходу конденсатор С1 буде заряджений так. що його верхній за схемою обкладка придбає мінусовий щодо нижньої потенціал. На другому етапі під час наступного прямого ходу заряджений конденсатор С1 через відкритий транзистор VT1 і діод VD2 буде підключений до первинної обмотки трансформатора Т1 і стане розряджатися. У цей час відбувається накопичення енергії в магнітному полі трансформатора Т1 і, нарешті, під час наступного зворотного ходу енергія передається на вихід через випрямляч на діод VD3 і c сглаживающем конденсаторі С2.
Тепер проаналізуємо роботу ІІП (див. рис. 1) більш детально. На діодах VD1-VD4 зібраний мостовий випрямляч, конденсатори С4, С5 згладжують пульсації випрямленої напруги. Оскільки процеси накопичення енергії, поєднані, через відкритий транзистор VT1 протікає сумарний струм дроселя L2 і первинної обмотки трансформатора T1. Струм в L2 збільшується лінійно під дією випрямленої напруги, і швидкість його наростання визначається цією напругою і індуктивність дроселя. Лінійно наростає струм у первинній обмотці Т1, а ємність конденсатора С9 обрана такою, що за час прямого ходу напруга на ньому змінюється незначно. Ця складова струму транзистора має той же напрямок, що і струм дроселя, оскільки до верхнього за схемою висновку обмотки первинної обмотки трансформатора Т1 прикладена напруга мінусовій полярності.
Коли струм через транзистор VT1 досягне певного значення, напруга на резисторі R9, який виконує функцію датчика струму, викличе перемикання керуючого контролера DA1 і польовий транзистор закриється. Зазначимо як недолік той факт, що при одному рівні потужності з "класичним" обратноходовым перетворювачем струм транзистора тут більше. Переваги проявляються на етапі зворотного ходу - по мірі закривання польового транзистора VT1 струм дроселя L2 за рахунок ЕРС самоіндукції заряджає конденсатор С9. Оскільки напруга на цьому конденсаторі не може змінитися миттєво, перехідний процес на стоці транзистора протікає плавно, викид напруги відсутня, тому відпадає необхідність у застосуванні демпфуючої діодно-резистивно-конденсаторної ланцюга, істотно знижує ККД джерела живлення при малих значеннях вихідної потужності.
З початком зворотного ходу припиняється процес накопичення енергії в трансформаторі Т1, і напруга на його первинній обмотці, яке під час прямого ходу було від'ємним, за рахунок самоіндукції стане плюсовим - відкриються діод VD6, забезпечуючи годує напругою контролер DA1. і діод VD9. живлячи навантаження. При підключенні до мережі напруга живлення контролера спочатку надходить через ланцюг R6C8 і обмежується стабілітронів VD5 на рівні 15 Ст. Резистор R10 обмежує струм цього стабілітрона в сталому режимі, а дросель L1 додатково захищає ланцюга живлення контролера від викидів напруги. Частота перетворення задана елементами R4, С3 і становить близько 62 кГц. Вихідна напруга контролюється за допомогою оптопари U1 і регулюється за рахунок зміни шпаруватості керуючих імпульсів, що надходять на затвор транзистора VT1.
ІІП забезпечує вихідна напруга 12,6 В при струмі до 0,5 А.
Нестабільність вихідної напруги не перевищує ± 2,5%, а його пульсації на частоті перетворення не перевищують 100 мВ ККД при вихідний потужності 6 Вт становить не менше 0,72. При відключенні навантаження ІІП працює в режимі перезапуску, при цьому вихідна напруга не підвищується. Мінімальним навантаженням, при якої він входить в режим стабілізації, може служити світлодіод індикації. Споживаний від мережі струм в такому режимі знижується до одиниць міліампер.
Пристрій зібрано на двох макетних друкованих платах. На одній з них - контролер DA1 з відносяться до нього елементами, на другий - решта.
Плати з'єднані між собою проводами мінімально можливої довжини. На платі контролера використані резистори і конденсатори для поверхневого монтажу типорозміру 1206.
Конденсатори С5, С9 - К73-17, С4, С11 - відповідні за розмірами і робочого напрузі оксидні конденсатори. Дросель L1 - ЕС24, резистор R9 складений з двох з'єднаних паралельно, а R5 - двох з'єднаних послідовно. Транзистор IRF830 замінимо на інший польовий переключательный з допустимою напругою стік-витік 500 В, струмом 4,5 А і опором каналу у відкритому стані не більше 1,5 Ом. Тепловідведення для транзистора не потрібно. У пристрої застосовано мікросхема UCC38C44D фірми Texas Instruments. З невеликими змінами в схемі можна використовувати аналогічні контролери з інших родин, у тому числі і UC3844A. Важливо, щоб максимальний коефіцієнт заповнення вихідних імпульсів дорівнює 50%.
Для виготовлення дроселя L2 і трансформатора Т1 застосований малогабаритний Ш-подібний магнітопровід EFD15 фірми Epcos, матеріал № 87, в комплекті зі стандартним каркасом. індуктивність одного витка складає 100 нгп. Дросель L2 містить 130 витків дроту ПЕВ-2 0,2, покладених у чотири шари і має індуктивність 1,7 мГн. Можна також застосувати готовий дросель з струмом насичення 0,3...0,4 А, наприклад, SDR1006-152KL фірми Bourns. Трансформатор Т1 містить дві обмотки по 36 витків дроту ПЕВ-2 0,35, ізольовані один від одного двома шарами поліестерної стрічки. індуктивність кожної з обмоток - 0,12 мГн. Застосування зазначених магнітопроводів дозволяє отримати висоту змонтованого обладнання близько 10 мм.
Для трансформатора допустиме також застосувати кільцевої магнітопровід з матеріалу МП-140 із зовнішнім діаметром 18 мм, ККД зменшиться на 2...2,5%. У цьому випадку число витків слід збільшити до 50, а обмотки зручніше намотати вдвічі складеним проводом з високоякісної ізоляцією, наприклад, МС16-14 або МП37-12.
Виготовлений таким чином трансформатор має меншу індуктивність розсіювання, а пристрій працює з ним більш стабільно.
Оскільки більшість елементів пристрої перебувають під напругою мережі, для налагодження і перевірки бажано застосувати відповідний по потужності розв'язують трансформатор, підключивши до виходу налаживаемого ІІП еквівалент навантаження. Попередньо слід переконатися в справності контролера і його ланцюгів, для чого, не підключаючи пристрій до мережі, тимчасово подають між висновками живлення контролера постійне напруга 13...14 Ст. На затворі транзистора VT1 повинні бути присутнім імпульси - меандр з частотою перетворення.
Підбору елементів і налагодження пристрій не вимагає. змінити вихідну напругу в невеликих межах можна підбіркою резистора R11 (1,2 кОм). Підключивши до виходу номінальне навантаження, перевіряють вихідна напруга і, не вимикаючи ІІП, закорочувати його вихід. Середній струм, що споживається від мережі, при це повинен знизитися, що свідчить про нормальної роботі ланцюгів захисту.
Автор: Ст. Сокіл, д. Чашниково Солнечногорського р-на Московській обл.