Наша сеть партнеров Banwar
Більшість сучасних мережевих зарядних пристроїв зібрано по найпростішої імпульсної схемою, на одному високовольтному транзисторі (рис. 1.18) за схемою блокінг-генератора.
На відміну від більш простих схем на зменшуючому 50-Герцева трансформаторі, трансформатор у імпульсних перетворювачів тієї ж потужності набагато менше за розмірами, а значить, менше розміри, вага і ціна всього перетворювача. Крім того, імпульсні перетворювачі більш безпечні - якщо у звичайного перетворювача при виході з ладу силових елементів в навантаження потрапляє високу нестабілізована (а іноді і взагалі змінне) напруга з вторинної обмотки трансформатора, то при будь-якій несправності імпульсніка (крім виходу з ладу оптрона зворотного зв'язку - але його зазвичай дуже добре захищають) на виході взагалі не буде ніякої напруги.
Мал. 1.18. Проста імпульсна схема блокинг-генератора
Опис принципу дії і розрахунку елементів схеми високовольтного імпульсного перетворювача (трансформатор, конденсатори та інше) можна прочитати за посиланням http://www.nxp.com/ acrobat / applicationnotes / AN00055.pdf (1 Мб).
Принцип роботи пристрою
Змінна напруга мережі випрямляється діодом VD1 (хоча іноді щедрі китайці ставлять цілих 4 діода, по мостовій схемі), імпульс струму при включенні обмежується резистором R1. Тут бажано поставити резистор потужністю 0,25 Вт - тоді при перевантаженні він згорить, виконавши функцію запобіжника.
Перетворювач зібраний на транзисторі VT1 за класичною обратноходового схемою. Резистор R2 потрібен для запуску генерації при подачі живлення, в цій схемі він необов'язковий, але з ним перетворювач працює трохи стабільніше. Генерація підтримується завдяки конденсатору С1, включеному в ланцюг ПОС на обмотці І, частота генерації залежить від його місткості і параметрів трансформатора. При відмиканні транзистора напруга на нижніх за схемою висновках обмоток I і II негативне, на верхніх - позитивне, позитивна полуволна через конденсатор С1 ще сильніше відкриває транзистор, амплітуда напруги в обмотках зростає.
Транзистор лавиноподібно відкривається. Через деякий час, у міру заряду конденсатора С1, базовий струм починає зменшуватися, транзистор починає закриватися, напруга на верхньому по схемі виведення обмотки II починає зменшуватися, через конденсатор С1 базовий струм ще сильніше зменшується, і транзистор лавиноподібно закривається. Резистор R3 необхідний для обмеження базового струму при перевантаженнях схеми і викидах в мережі змінного струму.
В цей же час амплітудою ЕРС самоіндукції через діод VD4 заряджається конденсатор СЗ - тому перетворювач і називається обратноходового. Якщо поміняти місцями висновки обмотки III і заряджати конденсатор СЗ під час прямого ходу, то різко зросте навантаження на транзистор VT1 під час прямого ходу (він може навіть згоріти через занадто великого струму), а під час зворотного ходу ЕРС самоіндукції виявиться нерозтраченої і виділиться на колекторному переході транзистора - тобто він може згоріти від перенапруги.
Тому при виготовленні пристрою потрібно строго дотримуватися фазировку всіх обмоток (якщо переплутати висновки обмотки II - генератор просто не запуститься, так як конденсатор С1 буде, навпаки, зривати генерацію і стабілізувати схему).
Вихідна напруга пристрою залежить від кількості витків в обмотках II і III і від напруги стабілізації стабілітрона VD3. Вихідна напруга дорівнює напрузі стабілізації тільки в тому випадку, якщо кількість витків в обмотках II і III однакове, в іншому випадку воно буде інше. Під час зворотного ходу конденсатор С2 заряджається через діод VD2, як тільки він зарядиться до приблизно -5 В, стабілітрон почне пропускати струм, негативна напруга на базі транзистора VT1 трохи зменшить амплітуду імпульсів на колекторі, і вихідна напруга стабілізується на деякому рівні. Точність стабілізації у цій схеми не дуже висока - вихідна напруга гуляє в межах 15 ... 25% в залежності від струму навантаження і якості стабилитрона VD3.
Альтернативний варіант пристрою
Схема більш якісного (і більш складного) перетворювача показана на рис. 1.19.
Для випрямлення вхідної напруги використовуються діодний місток VD1 і конденсатор С1, резистор R1 повинен бути потужністю не менше 0,5 Вт, інакше в момент включення, при зарядці конденсатора С1, він може згоріти. Ємність конденсатора С1, в мікрофарадах, повинна дорівнювати потужності пристрою, у ВАТ.
Сам перетворювач зібраний за вже знайомою схемою на транзисторі VT1. У ланцюг емітера включений датчик струму на резисторі R4 -
Мал. 1.19. Електрична схема більш складного перетворювача
як тільки що протікає через транзистор струм стане настільки великим, що падіння напруги на резисторі перевищить 1,5 В (при вказаному на схемі опір - 75 мА), через діод VD3 прочиниться транзистор VT2 і обмежить базовий струм транзистора VT1 так, щоб його колекторний струм не перевищував зазначені вище 75 мА. Незважаючи на свою простоту, така схема захисту досить ефективна, і перетворювач виходить практично вічний навіть при коротких замиканнях в навантаженні.
Для захисту транзистора VT1 від викидів ЕРС самоіндукції в. схему додана згладжує ланцюжок VD4-C5-R6. Діод VD4 обов'язково повинен бути високочастотним - ідеально BYV26C, трохи гірше - UF4004 ... UF4007 або 1N4936, 1N4937. Якщо немає таких діодів - ланцюжок взагалі краще не ставити!
Конденсатор С5 може бути будь-яким, проте він повинен витримувати напругу 250 ... 350 В. Таку ланцюжок можна ставити в усі аналогічні схеми (якщо її там немає), в тому числі і в схему по рис. 1.18 - вона помітно зменшить нагрів корпусу ключового транзистора і значно «продовжить життя» всьому перетворювача.
Стабілізація вихідної напруги здійснюється за допомогою стабілітрона DA1, що стоїть на виході пристрою, гальванічна розв'язка забезпечується Оптрон VOl. Мікросхему TL431 можна замінити будь-яким малопотужним стабілітроном, вихідна напруга дорівнює його напрузі стабілізації плюс 1,5 В (падіння напруги на світлодіоді оптрона VOl); для захисту світлодіода від перевантажень доданий резистор R8 невеликого опору. Як тільки вихідна напруга стане трохи вище ніж треба, через стабілітрон потече струм, світлодіод оптрона VOl почне світитися, його фототранзистор відкриється, позитивне напруга з конденсатора С4 відкриє транзистор VT2, який зменшить амплітуду колекторного струму транзистора VT1. Нестабільність вихідної напруги у цієї схеми менше, ніж у попередньої, і не перевищує 10 ... 20%, також завдяки конденсатору С1 на виході перетворювача практично відсутній фон 50 Гц.
Рекомендації по деталях
Трансформатор в цих схемах краще використовувати промисловий, від будь-якого аналогічного пристрою. Але його можна намотати і самому - для вихідної потужності 5 Вт (1 А, 5 В) первинна обмотка повинна містити приблизно 300 витків проводом діаметром 0,15 мм, обмотка II - 30 витків тим же проводом, обмотка III - 20 витків проводом діаметром 0 , 65 мм. Обмотку III потрібно дуже добре ізолювати від двох перших, бажано намотати її в окремій секції (якщо є). Сердечник - стандартний для таких трансформаторів, з діелектричним зазором 0,1 мм. В крайньому випадку можна використовувати кільце зовнішнім діаметром приблизно 20 мм.