Двотактний ДБЖ своїми руками
Наша сеть партнеров Banwar
Виготовимо простий, але досить надійний перетворювач - інвертор своїми руками. Робоча схема такого інвертора або, кажучи по іншому, імпульсного блоку живлення ДБЖ, зображена на малюнку. Ця схема є класичною і з невеликими змінами і доповненнями повсюдно використовується.
Своєю метою в рекомендації до виготовлення цього перетворювача я вважаю виготовлення простого і доступного для кожного початківця електрика - любителя, електронного приладу. При деякому практичному навику це нескладно, хоча і доведеться докласти трохи зусиль і «витратити нервів».
Задамося метою створити джерело живлення постійної напруги на 15 вольт і потужністю 20 ват в навантаженні. Можна задатися будь-яким вихідним напругою і потужністю.
Схема складається з декількох вузлів: випрямляча, пристрої запуску, генератора імпульсів, вихідний пристрій.
Випрямляч. Являє собою перетворювач змінної напруги 220 вольт 50 герц в постійну напругу 310 вольт. Резистор R1 служить для обмеження початкового кидка струму заряду конденсатора С1. Змінна напруга випрямляється діодами D1 - D4 і згладжується електролітичним конденсатором С1.
Пристрій запуску вдає із себе генератор пилкоподібної напруги і складається з резистора R2 конденсатора С2 і стабілітрона D7.
Імпульси від цього генератора подаються на базу ключового транзистора Т2.
Генератор імпульсів, що запускають працює тільки в момент пуску, а потім вимикається.
Генератор прямокутних імпульсів перетворює постійну напругу 310 вольт в змінну напругу високої частоти 30 - 45 кілогерц.
Трансформатор ТР1 служить для подачі імпульсів управління на бази ключових транзисторів Т1 і Т2.
Вихідний трансформатор ТР2 перетворює висока змінна напруга в низький вихідний змінну напругу (згідно коефіцієнта трансформації).
Вихідний пристрій, це два випрямних діода (Д9 і Д10) і згладжують конденсатори (С5 і С6).
Відразу після включення живлення 220 вольт, починає працювати пристрій запускають імпульсів, що вдає із себе генератор пилкоподібної напруги (R2, С2, Д7) (точка 1). Від нього запускають імпульси надходять на базу транзистора Т2 (точка 2). Відбувається запуск автогенератора.
Ключові транзистори відкриваються по черзі і в первинній обмотці вихідного трансформатора ТР2, включеної в діагональ моста (Т1, Т2 - С3, С4), утворюється змінна напруга прямокутної форми (точка 3).
З вторинної обмотки трансформатора ТР2 знімається вихідна напруга, випрямляється діодами Д9, Д10 (двохнапівперіодне випрямлення) і згладжується конденсаторами С5 і С6. На виході виходить постійна напруга заданої величини.
Перевага такої схеми двухполуперіодного випрямлення (з двома діодами), перед схемою за допомогою містка, полягає в більшому ККД випрямного пристрою.
Робоча напруга між колектором і емітером на транзисторах Т1 і Т2, не перевищує напруги живлення 310 вольт.
Звідки беруться ці 310 вольт?
Чинне значення змінної напруги в мережі Uд = 220 вольт, а амплітудне значення напруги одно: Uа = Uд х √2 = 220 х 1,41 = 310 вольт.
Електролітичний конденсатор С1 заряджається до амплітудного значення цієї напруги Uа = 310 В.
В робочому стані, під навантаженням, це напруга падає до величини, приблизно 290 - 295 вольт. Ця напруга також залежить від ємності конденсатора С1. Чим більше ємність С1, тим напруга на конденсаторі ближче до 310 вольт.
Напруга на первинній обмотці ферритового трансформатора ТР2 становить половину напруги живлення. Приймемо, для розрахунку, напруга на С1 - 290 вольт. Один кінець первинної обмотки з'єднаний з середньою точкою дільника з конденсаторів С3 і С4, яка має потенціал рівний U = 290/2 = 145 вольт, тобто половину Uпит. Другий кінець обмотки w1 (точка 3) - перемикається вузол емітер - колектор силових транзисторів Т1 і Т2.
На напруга живлення U = 145 вольт ми і будемо розраховувати вихідний феритовий трансформатор ТР2, про це необхідно пам'ятати.
Генератор імпульсів працює в режимі автогенерации. У цій схемі задіяна ланцюг зворотного зв'язку ОС по напрузі (ТР2, w3 - R5 - ТР1, w3). Напруга зворотного зв'язку з обмотки w3 вихідного трансформатора ТР2 надходить на обмотку w3 трансформатора ТР1 через резистор R5. З обмоток w1 і w2 трансформатора ТР1 надходять різнополярні імпульси управління на бази транзисторів Т1 і Т2.
Генератор імпульсів самостійно, без пристрою імпульсу, що запускає, заробити не може.
Трансформатор ТР1 намотується на феритових кільцях К10 × 6х4 (зовнішній діаметр 10 мм, внутрішній діаметр 6 мм, ширина кільця 4 мм) марки НМ2000.
Кількість витків в обмотках: w1 = w2 = 7 витків, w3 = 21 витків. Діаметр дроту 0,3 - 0,4 мм в хорошій ізоляції. Обмотки w1 і w2 мотати одночасно двома проводами. Обмотки w1, w2 і w3 рівномірно мотати по всьому сердечника. Спочатку намотати обмотку w3, а потім поверх обмотки w1 і w2.
Бажано як то помітити початку і кінці цих обмоток, щоб не переплутати. Я зазвичай мотаю обмотки w1 і w2 проводом з різним кольором ізоляції. Почала обмоток помітити маркером або надіти колечка з хлорвінілової трубочки відповідного діаметру.
Підключати ці обмотки до баз транзисторів необхідно в різній полярності: початок w1 до бази Т1, початок w2 до емітера Т2; кінець w1 до емітера Т1, кінець w2 до бази Т2.
Поставтеся до цього дуже уважно.
Трансформатор ТР2 можна намотати на феритових кільцях, на Ш - подібному сердечнику або П - подібної форми. Приклад побудови ТР2 на ферритовом осерді Ш - подібної форми дивіться тут.
Приклад побудови трансформатора ТР2 на феритових кільцях дивіться в статті: « Трансформатор для двотактного ІБП, на феритових кільцях. ».
Перелік деталей схеми:
Резистори: R1 - 27 Ом, 1 ват; R2 - 470 Ком; R3 = R4 = 8 Ом; R5 - 50 - 100 Ом. будь-якої потужності.
Конденсатори: С1 - 50 МКФ 350 В; С2 - 47 нФ 250 В; С3, С4 - 200 нФ 250 В; С5 - 1,0 МКФ 50 В керамічний; С6 - 100 МКФ.
Діоди: Д1 - Д4, Д5, Д6, Д8 - N4007; Д7 - динистор DB3; Д9, Д10 - КД213 або інші з частою до 100 КГц і струмом не нижче 3 ампер.
Транзистори: Т1, Т2 - 13003, 700 В, 1,6 А або 13005, цей транзистор потужніший.
Транзистори краще поставити на два невеликі радіатора по 5 - 8 см.кв., щоб не грілися.
Трансформатори:
ТР1 - ферритові кільце К10 × 6х4, НМ2000, w1 = w2 = 7 витків, w3 = 21 витків, дріт 0,3 - 0,4 мм.
ТР2 - ферритові кільце К28 × 18х8, НМ2000;
w1 - 254 витків дроту 0,25 - 0,35 мм .;
w2-1 і w2-2 по 28 витків дроту 0,6 0,7 мм .;
w3 - 12 витків дроту 0,3 мм.
Розміри кільця розраховані на потужність побільше 20 ват. але це непогано, буде запас по діаметру дроту й його розміщення в вікні ферритового кільця.
Якщо немає такого ферритового кільця, можна взяти кільце з розмірами побільше. Кількість витків в обмотках можна залишити той же, а діаметри проводів в обмотках трохи збільшити. Тоді потужність інвертора збільшиться.
Налагодження схеми двотактного перетворювача - інвертора.
Перед включенням пристрою в мережу необхідно перевірити всі з'єднання проводів і деталей, згідно електричної схеми. Щоб уникнути пробою силових транзисторів Т1 і Т2 в разі неправильного з'єднання проводів, в розрив мережі 220 вольт тимчасово включають електричну лампочку на 220 вольт, потужністю 40 -60 ват. Після налагодження схеми, її відключають.
Ще раз перевірити підключення обмоток w1 і w2 трансформатора ТР1 до баз транзисторів Т1, Т2 на полярність включення.
На вихід перетворювача потрібно підключити малопотужну лампочку на 15 - 24 вольта, 0,1 ампера, для контролю роботи пристрою харчування. В подальшому її можна буде зняти.
Включаємо харчування 220 вольт на вхід схеми. Якщо все з'єднання проведені правильно, лампочка "Л" повинна спалахнути, інвертор працює!
Якщо ж лампочка не загорілася, генератор не працює. Необхідно змінити полярність підключення зворотного зв'язку на трансформаторі ТР2 (w3, точки 4, 5). Значення резистора R5 прийміть 75 Ом.
Після цього все повинно працювати.
Постійна напруга на виході інвертора близько 15 вольт, струм навантаження до 1,5 ампера.
Увага! Виготовлений вами інвертор зібраний за простою схемою і не має ніяких захистів ні по напрузі, ні по току. Тому його не можна перевантажувати понад 20 -30 ват! Майте це на увазі!