Малогабаритные трансформаторы

Схема

В следствие сокращения численности вооруженных сил часть трансформаторов на 400 Гц «освобождалась» от работы по прямому назначению, и никак не могла пригодиться для народного хозяйства, так как индуктивность первичной обмотки трансформатора на 400 Гц была слишком малой для питающей сети частотой 50 Гц. Обычно такие трансформаторы шли на металлолом. Не смотря на это, таким трансформаторам можно еще найти применение, например, в роли повышающего преобразователя напряжения с 12 В на 220 В, для питания сетевых потребителей от аккумуляторной батареи. Благодаря применению трансформатора на 400 Гц можно существенно уменьшить вес преобразователя.



Основной проблемой двухтактного преобразователя напряжения можно назвать сквозной ток через ключевые транзисторы при переключении. Для подавления этого эффекта существуют множество схем. В данном случае, используя информацию из [1], был собран формирователь управляющих импульсов на КМОП микросхемах серии К561 с делителем частоты на 10.

Работу схемы можно пояснить на временных диаграммах. Формирователь управляющих импульсов состоит из генератора импульсов на элементах DD1.1...DD1.2, драйвера DD1.3...DD1.4 и делителя частоты на 10 на микросхеме DD2. Частота генератора импульсов DD1.1...DD1.2 лежит в диапазоне 4,5...6 кГц и определяется сопротивлением резистора

В2, R3 и емкостью конденсатора 01. С выхода драйвера 001.3...DD1.4 импульсы подаются на вывод 14 делителя частоты DD2 (рис. 2). Импульсы положительной полярности появляются на выходах 0...9 последовательно, по кругу, в нашем случае они с выводов 3, 2, 4, 7 микросхемы DD2 через диоды VD1 ...VD4 через ограничивающий резистор В5 поступают на базы транзисторов УТ1, VT2, открывая транзистор VT5. Соответственно импульсы с выводов 1, 5, 6, 9 DD2 через диоды У05...VD8 через ограничивающий резистор В6 поступают на базы транзисторов VT3, VT4, открывая транзистор VT6. Когда импульс появляется на выходе 4 (вывод 10 DD2) или 9 (вывод 11 DD2), формируется пауза. Выключатель SA1.1 SA1.2 установлен для увеличения паузы (контакты разомкнуты), когда к преобразователю подключена маломощная нагрузка, для уменьшения тока потребления. Драйвер на транзисторах VT1...VT4 необходим для быстрого открывания -закрывания ключевых транзисторов VT5 и VT6. Транзисторы типа IRF3105 имеют значительную емкость затвор-исток (3200 пФ), если их подключить непосредственно к DD2, то выходное сопротивление микросхемы DD2 и емкость затвор-исток образует паразитную ВС-цепь, которая размазывает (затягивает во времени) управляющие импульсы на затворах.

Цепь В9, С4, а также У010, VD11, СЗ, В10 служит для уменьшения выбросов импульсов по амплитуде на первичной обмотке трансформатора Т1 при подключении нагрузки к вторичной обмотке. При отсутствии указанных цепей может произойти пробой по напряжению ключевых транзисторов VT5 и VT6.

Диод У012 служит для защиты цепей преобразователя при неправильном подключении аккумуляторной батареи, при этом резко увеличится потребляемый ток через открытый диод VD12 и автомат SA3, последний, при этом, разомкнет свои контакты.

По указанной схеме можно собрать преобразователь и на 50-ти герцовых трансформаторах, уменьшив частоту задающего генератора до 500...600 Гц и увеличив емкость 04 до 2,2...4,7 мкФ.

Диоды У01... VD8 - кремниевые рассчитанные на прямой ток не менее 30 мА, например КД522, КД510, КД521 с любым буквенным индексом. Диоды У010...VD11 на прямой ток не менее 1 А и обратным напряжением не менее 100 В, например, КД212Б, КД226Б.

Транзисторы VT5 и VT6 типа IRF3105 можно заменить на IRFZ44, IRFZ46, IRFP250, IRFB260. Транзисторы через слюдяные прокладки установлены на алюминиевом радиаторе площадью 50 кв. см., при работе практически не нагреваются.

Стабилитрон У09 на напряжение стабилизации 10...11 В, например, КС210А, Д814В.

Выключатели SA1 и SA2 могут быть типа МТ1, но в нашем случае использованы штатные переключатели, установленные на корпусе. Выключатель SA1 с двумя группами замыкающихся контактов. SA3 - автомат на ток 16 А.

Силовой трансформатор Т1 типа ТПП148-220-400 (210 В»А), его четыре обмотки по 5 В соединены последовательно, при этом соблюдена фазировка выводов обмоток, перемычки запаяны между выводами 6-7, 8-9, 10-11, у нас получились две обмотки по 10 В с отводом от середины.

Формирователь управляющих импульсов с драйвером собран на печатной плате. Преобразователь собран в корпусе от компьютерного блока питания.



проверить монтаж на наличие ошибок, Подключаем аккумуляторную батарею, замыкаем контакты выключателя SA2 и измеряем напряжение (+11 В) на выводах 14 микросхемы DD1 и 16 - DD2, Регулируя движок резистора В2, устанавливаем требуемую частоту генерации генератора импульсов DD1.1 ...DD1.2 в диапазоне 4,5...6 кГц. Проверяем наличие импульсов на выводах 14, 3, 2, 4, 7, 1, 5, 6, 9 микросхемы DD2, на базах транзисторов VT1, VT2 и на базах транзисторов VT3, VT4, на затворах транзисторов VT5 и VT6, относительно минусового провода, а также между базами транзисторов VT1, VT2 и VT3, VT4 согласно временной диаграмме. Так как драйвер представляет собой эмиттерный повторитель, то форма сигнала на затворе транзистора VT5 такая же, как на базах транзисторов УТ1, VT2, соответственно на затворе транзистора VT6 такая же, как на базах транзисторов VT3, VT4. При работающем преобразователе напряжение в точке соединения резистора П10 и конденсатора СЗ должно составлять +25 В.

Ток потребления преобразователя, без нагрузки в цепи 220 В, составил 0,4 А при разомкнутых контактах выключатель SA1, и 0,5 А - при замкнутых. При подключении нагрузки в виде лампы накаливания 220 В 100 Вт потребляемый ток вырос до 8,5 А.



Неудобством при пользовании преобразователем можно отнести гул, если его можно назвать гулом, силового трансформатора Т1, частота которого лежит в диапазоне 450...600 Гц, к этой частоте слух человека имеет повышенную чувствительность. Так что, преобразователь с аккумуляторной батареей приходится устанавливать в коридоре, а напряжение 220 В подавать к потребителю с помощью удлинителя.