Импульсный сетевой блок питания

Блок питания, предназначен для питания переносной телерадиоаппаратуры. Его номинальная выходная мощность - 20 Вт, причем КПД при номинальной мощности - не менее 85%. Рабочая частота преобразования - 68 кГц.

Характеристики блока оптимизированы для нагрузки, лежащей в пределах 0,5...1 от номинальной мощности. Он ус-тойчиво работает при изменении сете-вого напряжения в пределах от 170 до 240 В, выдерживает кратковременные замыкания выхода (ток замыкания, измеренный авометром В7-35, равен 6 А).

width=710>
Рисунок не помещается на странице и поэтому сжат!
Для того, чтобы просмотреть его полностью, щелкните здесь.

Принципиальная схема блока изображена на рис. 1. Задающий генератор инвертора собран на операционном усилителе DA1, охваченном цепью положительной ОС. Нагрузкой ОУ служит первичная обмотка импульсного трансформатора Т1. Дифференцирующая цепь R7C6 создает форсированный фронт переключения транзисторов VT2 и VT4.

Узел, обеспечивающий ускорение процесса рассасывания неосновных носителей заряда в этих транзисторах, состоит из элементов VT1, VT3, VD8, VD9, R8. R9, С7-С10 и дополнительных обмоток III, IV трансформатора Т2. Рассмотрим работу узла на примере верхнего по схеме плеча полумостового инвертора.

Пусть транзистор VT2 открыт и насыщен. При этом транзистор VT1 закрыт и к нему приложено напряжение около 6 В с обмотки III трансформатора Т2. Конденсатор С9 заряжен.
По окончании полупериода коммутации скачкообразно меняется полярность напряжения на выходе задающего генератора и, следовательно, на всех обмотках трансформатора Т1; LI¦ - напряжение на первичной обмотке трансформатора Т1. Транзистор VT1 открывается, причем благодаря дифференцирующей цепи R8C7 этот процесс происходит ускоренно.
Под воздействием суммарного напряжения с обмоток III трансформатора Т2 и II трансформатора Т1 начинается форсированное рассасывание неосновных носителей заряда из базы транзистора VT2 по цепи: обмотка III трансформатора Т2, коллекторный переход транзистора VT1, обмотка II трансформатора Т1, эмиттер-ный переход транзистора VT2, диод VD8. Через время tpac начинается резкое уменьшение коллекторного тока транзистора VT2. При этом транзистор VT4 находится в стадии открывания.
Напряжение на обмотках трансформатора Т2 меняет свою полярность. Заряд, накопленный конденсатором С9, поддерживает закрывающий ток базы транзистора VT3 до его полного закрывания. С этого момента обратное напряжение на эмиттерном переходе VT2 уменьшается до значения, не превышающего 1 В , что позитивно сказывается на надежности работы инвертора.

В качестве переключательных, кроме указанных на схеме, можно использовать транзисторы КТ704Б, КТ704В, а также любые из серии КТ809; годятся и другие высоковольтные низко- и среднечастот-ные транзисторы. Желательна их установка на теплоотводы с эффективной площадью рассеяния около 50 см2. Транзисторы VT1, VT3 - любые кремниевые с предельно допустимым импульсным током коллектора не менее 500 мА и граничной частотой не менее 100 МГц.

Оксидные конденсаторы С1, СЗ, С4 - К50-12. К50-27; С11, С12-К50-29, К53-25, К53-28; остальные - любые керамические, стеклянные или стеклокерамичес-кие. Конденсатор С5 должен быть группы ТКЕ ПЗЗ, МЗЗ или М47. Резистор R1 - С5-16, остальные - МЛТ.

Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К10х6х4,5 из феррита 2000НМ. Обмотка I выполнена проводом ПЭВ-2 0,1 и содержит 52 витка, обмотки II и III - по 8 витков такого же провода. Трансформатор Т2 намотан также на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20х12х6 из феррита 2000НМ 1-А. Обмотка I содержит 120 витков провода ПЭВ-2 0,25, обмотка II - 2х12 витков провода ПЭВ-2 0,8, обмотки III и IV- по 5 витков провода ПЭВ-2 0,25. Дроссель L1 выполнен на броневом магнитопроводе Ш5х5 из феррита 700НМ. Обмотка содержит 50 витков провода ПЭВ-2 0,8. Между половинами магнитопровода дросселя необходимо вложить прокладку из плотной бумаги толщиной 0,3 мм.

Габаритная мощность трансформатора Т2 на частоте преобразования 68 кГц равна 42 Вт, что позволяет увеличить выходную мощность источника питания до указанного значения. Для этого его обмотки I, III, IV необходимо намотать проводом ПЭВ-2 0,41, обмотку II, а также обмотку дросселя L1 - проводом ПЭВ-2 1. Кроме того, следует увеличить площадь теплоотводов транзисторов VT2, VT4 примерно вдвое, пересчитать емкость конденсаторов С1,С11,С12и индуктивность дросселя L1 в соответствии с рекомендациями, изложенными в [3]; сопротивление резистора R7 надо уменьшить до 680 Ом, R1 - до 10 Ом.

При этом может возникнуть потребность в "умощнении" операционного усилителя DA1 дополнительной транзисторной ступенью усиления тока, а также в увеличении емкости конденсаторов С2, Сб.

Собранную конструкцию необходимо поместить в экранирующую коробку. Авторский вариант конструкции блока имеет габариты 100х63х33 мм, что соответствует удельной мощности около 105 Вт/дм3. При безошибочном монтаже и исправных деталях источник налаживания не требует и начинает работать сразу.

Источник: РАДИО № 4, 1997 г. 53
Автор: В. ДОРОЖИНСКИЙ, г.Геленджик.