Преобразователь напряжения с ШИ стабилизацией

На рис. 1 показана схема преобразователя с широтно-импульсной стабилизацией, который может быть применен в портативных магнитофонах и другой подобной аппаратуре, работающей от батарей. В частности, преобразователь способен сохранять нормальную работоспособность магнитофона "Весна-202" при уменьшении напряжения батареи до 3 В. Принцип стабилизации, использованный в преобразователе напряжения, описан в книге Александрова Ф. И. и др. "Импульсные преобразователи и стабилизаторы" - Л.: Энергия, 1970.

Такой преобразователь оказывается наиболее пригодным при батарейном питании аппаратуры. КПД стабилизатора - не менее 70 %. Стабилизация сохраняется при уменьшении напряжения источника питания ниже выходного стабилизированного напряжения преобразователя, чего не может обеспечить традиционный стабилизатор напряжения.

При включении преобразователя ток через резистор R1 открывает транзистор VT1, коллекторный ток которого, протекая через обмотку II трансформатора Т1, открывает мощный транзистор VT2. Транзистор VT2 входит в режим насыщения, и ток через обмотку I трансформатора линейно увеличивается. В трансформаторе происходит накопление энергии. Через некоторое время транзистор VT2 переходит в активный режим, в обмотках трансформатора возникает ЭДС самоиндукции, полярность которой противоположна приложенному к ним напряжению (магнитопровод трансформатора не насыщается). Транзистор VT2 лавинообразно закрывается, и ЭДС самоиндукции обмотки 1 через диод VD2 заряжает конденсатор С3. Конденсатор С2 способствует более четкому закрыванию транзистора. Далее циклы повторяются.

Через некоторое время напряжение на конденсаторе С3 увеличивается настолько, что открывается стабилитрон VD1 и базовый ток транзистора VT1 уменьшается, при этом уменьшается и ток базы, а значит, и ток насыщения транзистора VT2. Поскольку накопленная в трансформаторе энергия определяется током насыщения транзистора VT2, дальнейшее увеличение напряжения на конденсаторе С3 прекращается. Конденсатор разряжается через нагрузку. Таким образом, обратная связь поддерживает на выходе преобразователя постоянное напряженно. Выходное напряжение задает стабилитрон VD1. Изменение частоты преобразования лежит в пределах 20...140 кГц.

Преобразователь напряжения, схема которого показана на рис. 2, отличается тем, что в нем цепь нагрузки гальванически развязана от цени управления. Это позволяет получить несколько стабильных вторичных источников с любым напряжением. Использование интегрирующего звена в цепи обратной связи позволяет улучшить стабилизацию вторичного напряжения. Недостаток преобразователя - некоторая зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.

Частота преобразования уменьшается почти линейно при уменьшении питающего напряжения. Это обстоятельство углубляет обратную связь в преобразователе и повышает стабильность вторичного напряжения. Напряжение на сглаживающих конденсаторах вторичных источников зависит от энергии импульсов, получаемых от трансформатора. Наличие резистора R2 делает напряжение на накопительном конденсаторе С3 зависимым и от частоты следования импульсов, причем степень зависимости (крутизна) определяется сопротивлением этого резистора. Таким образом, подстроенным резистором R2 можно устанавливать желаемую зависимость изменения напряжения вторичных источников от изменения напряжения питания. Полевой транзисторVT2 - стабилизатор тока. От его параметров зависит максимальная мощность преобразователя. КПД преобразователя - 70...90 %.

Нестабильность выходного напряжения при напряжении питания 4...12 В не более 0,5 %, а при изменении температуры окружающего воздуха от -40 до +50 °С - не более 1,5%. Максимальная мощность нагрузки - 2 Вт.

При налаживании преобразователя резисторы R1 и R2 устанавливают в положение минимума сопротивления и подключают эквиваленты нагрузки Rн. Подают на вход устройства напряжение питания 12 В и резистором R1 устанавливают на нагрузке Rн напряжение 15 В. Далее напряжение питания уменьшают до 4 В и резистором R2 добиваются прежнего напряжения. Повторяя этот процесс несколько раз, добиваются стабильного напряжения на выходе.

Обмотки I и II и магнитопровод трансформатора у обоих вариантов преобразователи одинаковы. Он намотан на броневом магнитопроводе Б2б из феррита 1500НМ. Обмотка I содержит 8 витков провода ПЭЛ 0,8, а II - 6 витков провода ПЭЛ 0,33 (каждая из обмоток III и IV состоит из 15 витков провода ПЭЛ 0,33).

Источник: РАДИО N 10, 1985 г., c.27
Автор: Н. ВОТИНЦЕВ