ULF 容量为 1 千瓦的电源装置。方案、说明

ULF 1千瓦电源。无线电电子电气工程百科全书

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在业余无线电杂志中，功率超过500W的开关电源电路并不常见。因此，开发了具有以下参数的开关稳压电源：

输送到负载的功率	1千瓦
输出电压	±50 伏
最大负载电流	一个10
最大电流时的输出电压（不小于）	+ 48 B.
保护电流	约 14 A
转换频率	50кГц

开关电源（UPS）的示意图如图1所示。一。

米。 1（点击放大）

该电路基于具有脉宽调制的控制器系列的 DAI TL494CN 芯片。该微电路用于计算机的 UPS，并已证明自己非常好。更详细地考虑它在转换器电路中的操作。 TL494CN 包括误差放大器、内置可变振荡器、死区时间调整比较器、控制触发器、5V 精密电压基准 (REF) 和输出级控制电路。误差放大器输出 0,3...2 V 范围内的共模电压。死区时间调整比较器有一个恒定偏移，将最小死区时间限制在输出脉冲宽度的 5% 左右。晶体管上的独立输出驱动器提供了在共发射极电路中操作输出级的能力。微电路输出晶体管的电流高达200 mA。 TL494CN 在 7 ... 40 V 的电源电压下运行。图 2 显示了微电路的开关电路及其内部电路的结构布局。

ULF 容量为 1 千瓦的电源装置。芯片开关电路
图。 2

通电后，锯齿波电压发生器2和参考电压源5启动。来自发生器2输出的锯齿波电压（图3a）被馈送到比较器3和4的反相输入端。比较器的非反相输入端4接收来自误差放大器1的电压。由于此时输出仍无电源电压，因此分压器R2R4到误差放大器同相输入端的反馈信号为零。正电压从 R5R7 分压器提供到该放大器的反相输入，来自 ION 输出的参考电压 Uop 已连接到该分压器。误差放大器1的输出电压在初始时刻为零，但在R2R4分压器反馈电路中电压升高的过程中，输出电压升高。

误差放大器输出端的电压也会增加。因此，比较器4的输出电压具有宽度增加的脉冲序列的形式（图3,6）。提供暂停的比较器 3 的非反相输入连接到微电路的引脚 4。该引脚由连接到参考电压总线Uorr 的外部RC 电路C2R3 供电，当参考电压出现时，将其施加到该电路。

当电容器 C2 充电时，流经电容器 C3 和电阻器 R3 的电流减小：电阻器 R3 上的电压 Uop 呈下降指数形式（图 3，c）比较器 3 的输出电压是宽度减小的脉冲序列（图3，d）从比较器4和3,6的输出电压图（图3，d）可以看出，它们是相反的。比较器4和2的输出电压被输入到“XNUMXOR”逻辑元件。因此，逻辑元件输出端的脉冲宽度由最宽的输入脉冲决定。

“2OR”元件的输出电压如图3所示。由图3d可知，在初始时刻，比较器4的输出脉冲的宽度超过比较器4的输出脉冲的宽度，因此切换比较器2不会影响“0OR”的输出脉冲的宽度。 “ 元素。在时间间隔（t1；t3）（图3a）中，比较器3的输出电压起着决定性的作用。图1中，f、g表示晶体管VT2、VT0集电极上的输出脉冲。这些脉冲的宽度在时间间隔（t1；t1）内逐渐增加。在时间t3，比较器4的输出脉冲与比较器2的输出脉冲进行比较。在这种情况下，“3OR”逻辑元件的控制从比较器4转移到比较器3，因为其输出脉冲开始超过宽度因此，在时间段(t0；t1)内，晶体管VT1、VT2集电极上的输出脉冲逐渐增加，并提供电压转换器的平滑启动。

ULF 容量为 1 千瓦的电源装置。图表
图。 3

每台 UPS 开机前，必须对确保平稳启动的电容器 C2（图 2）进行放电。现在是时候转向图 1 的总图了。 3个电压转换器。其中软启动电容的功能是由电容C1来完成的。当断电时，电容器通过电阻R1、晶体管VT1的基极集电极结和二极管VD1快速放电。晶体管VT2、VT2起触发保护作用。当解锁电压施加到晶体管VT1的基极时，它打开。同时，晶体管VT3打开，并联电容器C1，从而阻止电压转换器的操作。来自晶体管VT4集电极的电压通过R2VD2电路使晶体管VT3保持开路。仅当电源电压被移除后，触发保护才会被禁用。具有相当大栅源电容的强大场效应晶体管被用作功率开关。因此，为了控制这些晶体管，使用晶体管VT5、VT7、VT4和VT6、VT8、VTXNUMX上的两块按键。

考虑其中一位的工作。当 DAI 芯片的第 8 脚出现高压时（芯片内部的晶体管关闭），场效应晶体管 VT3 和 VT7 开启。后者将晶体管 VT9 的栅极电容分流，立即将其放电。晶体管 VT5 闭合。一旦在微电路的引脚 8 处建立低电压，晶体管 VT3 和 VT7 将关闭，VT5 将打开，解锁电压将施加到晶体管 VT9 的栅极。电阻器 R18 防止晶体管 VT5、VT7 中的一个关闭而另一个未完全打开时发生故障。

晶体管VT9、VT10栅极电压波形图如图3,3所示。 9、以及。晶体管VT10、VT20的栅极电路包括电阻R21、R22，它们与栅极电容一起形成低通滤波器，降低按键打开时的谐波水平。电路R23、R8、C9、C5、VD8-VD1还用于减少转换器操作期间的谐波。变压器T9的初级绕组连接至晶体管VT10、VT7的漏极电路。为了稳定转换器电压，从变压器的绕组 III 移除反馈电压。通过电阻R8、R1上的分压器，进入DA10芯片。电阻器 R6 可用于将 UPS 的输出电压调节在较小范围内。元件R4、C1决定DA50微电路内部锯齿波电压发生器的工作频率（按照图中所示的额定值，该频率接近XNUMXkHz）。

通过改变电阻器 R6 的电阻和电容器 C4 的电容，您可以在必要时改变电压转换器的频率。电路的功率部分通过电源滤波器 C10、Cl1、L1、整流器 VD4 和电容器 C12、C13 馈电。电阻R24对关断转换器中的滤波电容放电。芯片 DA1 和晶体管 VT3-VT8 上的按键由元件 T2、VD3、C5-C7 和稳定器 DA2 上的稳压电源供电。当 UPS 连接到网络时，电阻 R25 用于减少通过滤波电容器的浪涌电流。转换器输出电压整流器是根据VD12-VD15二极管上的桥式电路制成的。

电压转换器的平滑启动允许在次级电路中使用相当大容量的滤波电容器，这在为功率放大器供电时是必需的。扼流圈L2、L3与滤波电容一起平滑UPS输出电压中的纹波。电压流量转换器的保护由晶体管VT11、VT12实现。随着通过电阻器R27-R30的电流增加，晶体管VT11、VT12打开并且光耦合器U1.2、U2中的LED点亮。光耦合器的晶体管打开并向晶体管VT1的基极提供解锁电压，这使得触发保护动作。电容器 CXNUMX 可防止触发随机脉冲噪声保护。

结构和细节

在结构上，UPS 是在单面印刷电路板上制作的（图 4a、b）。

米。 4 a、b（点击放大）

该板包含电路的所有元件（SA1、FU1 和 T2 除外）。另外，电阻器R22、R23和电容器C8、C9放置在单独的小板上。它们通过电线在字母 a、b、c 指示的点处连接到主板。电阻器 R22、R23 在运行过程中会变得非常热，因此带有它们的电路板的位置应确保电阻器不会加热电路的其余部分。二极管VD12-VD15安装在单独的针状散热器10x12厘米上，并用直径至少为1毫米的电线连接到主板。印刷电路板的一侧有一个散热器（图 4,6），长 170 厘米，高 10 厘米。

建议使用针式散热器，但在紧要关头，任何其他散热器也可以。板元件 DA2、VD4、VT9、VT10 通过绝缘垫片连接到该散热器。风扇安装在散热器的另一侧，以便风扇发出的气流充分吹过散热器。您可以使用计算机电源的风扇。通过电阻为 320 欧姆的电阻为其供电，转换器的 +7,5 V 输出功率为 50 W。您可以使用 PEV 型电阻器并将其安装在身体的任何位置。还可以在变压器 T1 中缠绕一个附加绕组来为风扇供电（图 1）。为此，您需要缠绕两圈直径为 0,4 毫米的电线，并按照图 5 连接风扇。 XNUMX.

1千瓦超低频电源
图。 5

转换器的变压器 T1 绕在四个 2000NM 铁氧体环上，这些铁氧体环折叠在一起，尺寸为 K45x28x12。变压器绕组数据见表。

绕组	转弯数量	线径，毫米
我和二	32	1,2
III	2	0,4
四和五	7	2,4（两线1,2mm）

变压器的绕组 I 和 II 通过两层或三层漆布与其余绕组隔开。变压器 T2 使用现成的 16 V 交流电压。线圈 L1 由 2x20 匝组成，绕在由 2000NM 铁氧体制成的铁氧体环上，尺寸为 KZ1x18x7，两根直径为 1 mm。线圈 L2、L3 绕在直径为 8 ... 10 mm、长度约为 25 mm 的铁氧体片上，一根直径为 1,2 mm 的导线沿着铁氧体的整个长度在一层中缠绕。在转换器电路中，最好使用带有105°标记的进口电解电容。在极端情况下，允许使用其他尺寸合适的电容器。电容 C12 由三个电容组成，容量为 220 uFx400 V。

任何类型的非电解电容器，例如 K73-17。作为电阻器R25，使用三个并联连接的用于计算机电源的SCK105型或类似电阻器。电阻器 R22、R23 类型 C5-5-10W、R27-R30 - C5-16V-5W。其余电阻器是任何类型的，例如 MLT。微调电阻 R9 型 SPZ-19AV 或其他小型。最好使用图中所示的高频二极管（KD212 和 KD2999），因为现在广泛使用的进口二极管在高频下工作并不总是很好，尤其是在 50 kHz 以上。

二极管电桥可用于任何合适的尺寸： VD3 - 整流电流至少为 500 mA； VD4 - 整流电流至少为 8 A，电压至少为 400 V。BSS88 晶体管可以用其他类似的具有绝缘栅和 n 沟道的场效应晶体管（漏源电压超过 50 V，漏极电流 0,15 ... 0,5, 123 A)。这些可以是 BSS108、BS2、1336SK2 等晶体管。 956SK2、IRFPE787 类型的晶体管代替强大的场效应晶体管 50SK494 是合适的。 TL494CN 芯片可以替换为 TL25LN 芯片，这将允许电压转换器在低至 -494°C 的环境温度下使用，因为 TL0CN 只能在高于 7500°C 的温度下工作。此外，您可以使用模拟 KA101V 代替它。光耦AOT101BS可以用AOT2501AC、PS2-2代替。 KR142EN8E或7815可以作为DA7815芯片使用，如果502芯片用在绝缘外壳中，安装在散热器上时不需要绝缘垫片。晶体管 KT503E、KT502E 可以用 KT503G、KT510G 和二极管 KD503A 代替——几乎可以用任何脉冲二极管代替，例如 KD522、KDXNUMX 等。

调整

在网络中第一次打开转换器之前，必须从电源电路中移除电源电压，并仅向 T2 变压器供电。首先，确保 DA15 输出的电源电压为 +2 V。然后，他们使用示波器确保场效应晶体管 VT9、VT10 的栅极存在脉冲，并且它们对应于图 3 的示波图，并且。当电容器C9短路时，脉冲应消失，栅极VT10、VT9上应设置零电压。此外，将电阻RXNUMX的滑块设置在中间位置，电源电压被施加到电路的其余部分。

使用电压表，控制 DA1 引脚 1 的电压，通过选择电阻器 R2,5 的电阻将值设置为 7 V。微调电阻 R9 可以稍微改变转换器的输出电压，但是需要控制场效应晶体管 VT9、VT10 栅极的脉冲，使其持续时间不接近极限（太短或太长） )，但处于中间位置。否则，当负载增加或电源电压发生变化时，输出电压稳定性会变差。

为了不使电压转换器过载并且不烧毁强大的场效应晶体管，最好将电流保护设置如下。临时焊接电阻为 27 欧姆、功率为 30 瓦的电阻，而不是电阻 R1-R2。负载和电流表连接到转换器的输出。负载电流设置为 1,3 ... 1,4 A，通过选择电阻器 R32、R33 的电阻，电流保护被激活。然后将电阻器 R27-R30 焊接到位。这样就完成了电压转换器的设置。如果需要不同的电压来为放大器或其他负载供电，则可以通过改变变压器 T1 的绕组 IV 和 V 的匝数来改变转换器的输出电压。需要注意的是，次级绕组的一圈大约占 7 V。

基于 Radioamator 杂志的材料；出版物：cxem.net

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