Пропонований автогенераторный ІІП (імпульсний джерело живлення) має малі габарити і високий ККД. Його особливістю є те, що магнітопровід імпульсного трансформатора працює з заходом в область насичення. При проектуванні автогенераторных ІІП в більшості випадків потужний трансформатор використовують в лінійному режимі, а малопотужний переключательный - в режимі насичення магнітопровода. Окремі обмотки цих трансформаторів з'єднують послідовно одна з одною і струмообмежувальних резистором - так утворюється ланцюг позитивного зворотного зв'язку (ПОС).
Недоліком такого рішення є підвищене виділення тепла в цьому резисторі. Прагнення зменшити потужність, рассеиваемую цим резистором, в більшості випадків призводить до підвищення нагріву перемикальних транзисторів і зниження ККД. Невисокий ККД змушує розробників звертати увагу на інші схемотехнічні рішення перетворювачів, наприклад, на автогенератори Ройера. Вони мають трансформатор з насыщающимся магнітопроводом, а малопотужний переключательный трансформатор і токоограничительный резистор в них відсутні.
Однак через перемикальні транзистори в моменти комутації протікає струм, амплітуда імпульсу якого може перевищувати 3...20 разів середнє значення споживаного струму. Ця обставина не тільки диктує умову вибору транзисторів з великим запасом по струму, але і виявляється в підвищеному їх нагріванні. ККД такого ІІП становить приблизно 50 % при вихідний потужності до 30 Вт. ККД можна покращити, включивши в емітерний ланцюга перемикальних транзисторів низькоомні резистори. Саме так і зроблено в ІІП, схема якого показана на рис. 1.
Рис. 1
На перший погляд може здатися, що це призведе тільки до підвищеного виділення тепла на цих резисторах. Але завдяки цим резисторам виникає місцева негативний зворотний зв'язок (ООС) по струму, що обмежує струм колектора транзистора при його різкому збільшенні. В результаті цього амплітуда колекторного струму в моменти комутації транзисторів в кілька разів зменшується, збільшуючи ККД ІІП. У пропонованому ІІП нагрівання перемикальних транзисторів і трансформатора в порівнянні з варіантом, в якому ці резистори відсутні, зменшився приблизно в три рази, відповідно підвищилися його надійність і ККД.
Технічні характеристики Напруга мережі, В 220 ±20% Вихідна напруга холостого ходу, В 15 Вихідна напруга при максимальному навантаженні, 12 Максимальний струм навантаження, А 2 Частота перетворення в режимі холостого ходу, кГц 7,3 Частота перетворення при максимальному навантаженні, кГц 6,7 Струм холостого ходу ІІП, не більше, мА 19 Максимальна потужність, споживана навантаженням, Вт 24 Максимальний ККД (при максимальній вихідній потужності), % 84 Амплітуда пульсацій вихідної напруги, не більше, мВ 22 Габаритні розміри, мм 110x73x25Мережеве напруга надходить на ІІП через плавкі вставки FU1, яка спільно з варистором RU1 захищає елементи ІІП від підвищеної напруги. Термістор RK1 обмежує імпульс струму під час зарядження конденсаторів С2-С4 у момент включення ІІП. Мережеве напруга через протизавадний фільтр l 1 c 1 надходить на діодний міст VD1, де випрямляється і потім згладжується конденсатором С2. Елементи С5, R3, VS1 утворюють ланцюг, яка полегшує запуск перетворювача при його включенні.
Демпфуючі діоди VD2, VD3 обмежують до безпечного значення амплітуду імпульсів напруги на колекторах перемикальних транзисторів VT1, VT2. Тепловиділення в цих транзисторах виявилося невеликим, тому вони використані без тепловідводів. У найважчому режимі транзистори нагріваються до 50°С. Резистори R2, R4 утворюють ланцюг ООС по току, а ланцюга R5C6 і R6C7 призначені для форсованого перемикання транзисторів. Вихідна змінна напруга випрямляє діодний міст VD4-VD7, L2C8C9 - згладжуючий фільтр, причому дросель забезпечує індуктивне реакцію фільтра, що необхідно для надійного запуску перетворювача. Установка на виході випрямляча конденсаторів ємністю від 68 нф і більш призведе до неможливості запуску. Світлодіод HL1 відображає наявність вихідної напруги. Всі деталі ІІП змонтовані на друкованій платі з односторонньо фольгованого склотекстоліти, креслення якої показаний на рис. 2.
Рис. 2
Для поліпшення охолодження транзисторів в платі під ними зроблені вентиляційні отвори. Дросель L1 і трансформатор Т1 кріплять гвинтами. Після того як ці гвинти будуть вставлені в отвори плати, на них з боку деталей слід надіти відрізки поліхлорвінілової трубки. Потім встановлюють дросель, трансформатор і притискають їх до плати за допомогою пластмасових шайб. Транзистори кріплять гвинтами на металевих стійках, а потім припаюють до плати. Запобіжник FU1 являє собою два луджених штифта, запресованих в плату, між якими припаяна мідний дріт діаметром 0,03 мм. Зовні його закривають відрізком поліхлорвінілової трубки для захисту від механічних пошкоджень, а в разі спрацювання для захисту компонентів ІІП від бризок розплавленого металу. Для плавкої вставки FU2 на платі монтують металопластиковий тримач. Зовнішній вигляд зібраного і включеного в мережу ІІП показаний на рис. 3.
Рис. 3
Діністор КН102Д замінимо на DB3, DB4 або на будь-який з серії КН102, діоди 1.5КЕ350СА замінні на 1.5КЕ300СА, 1.5КЕ400СА, 1.5КЕ440СА, діоди 2Д2999Б - на КД2999А, КД213А-КД213В, КД2997А, КД2997Б. Світлодіод YL-BB3N7M можна замінити на будь-який малогабаритний будь-якого кольору світіння з робочим струмом до 20 мА. Після проведення експериментів автор з'ясував, що транзистори КТ812А замінні на КТ840А. При застосуванні транзисторів 2Т704А, КТ704Б, КТ809А нагрівання збільшувався, але був у допустимих межах, однак вони мають інший корпус, що вимагатиме зміни топології друкованої плати. Термістор SCK-103NTC можна замінити на MZ92-P220RM, MZ92-R220RM, MZ92-P330RM, MZ92-R330RM, варистор VCR391 - JVR-10N361K, JVR-14N361K, JVR-20N361K, JVR-10N391 ДО, JVR - 14N391 ДО, JVR-20N391K, JVR-10N431K, JVR-14N431K.JVR-20N431K. Дросель L1 намотаний на магнітопроводі М2000НМ типорозміру К10х6х5 і містить 10 витків складеного вдвічі провід МГТФ 0,12 або ПЕЛШО 0,3.
Дросель L2 намотаний на магнітопроводі М2000НМ типорозміру К16х10х5, обмотка містить 24 витка проводи ПЭТВ або ПЕВ-2 діаметром 0,85 мм. Для трансформатора Т1 застосований магнітопровід М2000НМ-А К32х18х7 з фериту (виміряна автором магнітна проникність була 1885, а індукція глибокого насичення - 0,38 Тл). Допустимо застосувати магнітопроводи М2000НМ1, М2000НМ1-17, М2000НМ-39 типорозміру К32х20х6. Для намотування можна застосувати проводи ПЭТВ, ПЕВ-2 або ПЕЛШО, обмотки I і III містять по 8 витків дроту діаметром 0,3 мм, обмотка II - 351 виток дроту діаметром 0,45 мм, обмотка IV - 33 витка дроту діаметром 0,85 мм.
Попередньо кромки магнітопровода сточують і намотують два шари лакотканини або один шар матерчатою ізоляційної стрічки. Проводи всіх обмоток укладають щільно до магнітопроводу. Обмотки I і III намотують першими одночасно в два дроти з проміжком 3...5 мм між проводами для виключення пробою. Потім обмотки просочують шелаком і намотують два шари лакотканини. Далі - один шар обмотки II, укладаючи провід "виток до витка". Між початком і кінцем цього шару повинно бути відстань 6...7 мм, дріт закріплюють і обмотку просочують шелаком. Слідом прокладають шар лакотканини і точно так само намотують другий і третій шари обмотки II, після чого прокладають два шари лакотканини або ізоляційної стрічки. Останній намотують обмотку IV, її просочують шелаком. Потім - два-три шари ізоляційної стрічки для захисту обмоток від механічних пошкоджень. При налагодженні слід пам'ятати, що елементи ІІП знаходяться під небезпечною для життя напругою мережі, тому всі заміни елементів при відключеному від мережі пристрої.
Перед першим включенням джерела в мережу слід перевірити монтаж і переконатися, що зібране виріб відповідає схемі. Після цього виймають плавкі вставки FU2 з тримача і включають ІІП в мережу. Якщо після включення автогенерація не виникає, то збільшують ємність конденсатора С5 до 1 мкФ або встановлюють резистор R3 опором 120 Ом. Якщо струм холостого ходу ІІП буде більше 40 мА (вимірюють між мережевим фільтром і діодним складанням VD1), то це означає, що індукція насичення магнітопроводу набагато менше 0,38 Тл. У цьому випадку необхідно пропорційно збільшити число витків у всіх обмотках трансформатора Т1. Збільшувати число витків слід мінімум на 10...15 %, а при необхідності і більше. При нормальній роботі ІІП трансформатор Т1 повинен видавати тихий свист.
На закінчення слід зазначити, що основою цього ІІП є трансформатор Т1, тому, якщо необхідно застосувати магнитопровсд іншого типорозміру або отримати іншу потужність, слід провести перерахунок всіх елементів. Найпростіше це зробити на комп'ютері, використовуючи авторську програму Converter 4.0.0.0, http://www.moskatov.narod.ru/ Converter.html
Автор: Е. Москатов, р. Таганрог Ростовської обл.; Публікація: www.cxem.net