单结晶体管上的开关电源。方案、说明

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单结晶体管的开关电源。无线电电子电气工程百科全书

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电力变压器上的低频电源由于尺寸大、重量大、效率低，到处都被脉冲电源所取代。铁氧体磁芯上大功率高频晶体管和脉冲变压器的发展使得能够以与无线电波长度相称的频率将能量传输到负载，并将此类源的重量和尺寸指标降至最低。

拟议的电源旨在为强大的设备提供动力并为汽车电池充电。该源建立在单周期转换器的基础上，其中包括基于单结晶体管的主振荡器和基于强大双极晶体管的阻塞振荡器。

该源的工作原理基于 3 倍电压转换。

市电的交流电压经过整流（转换为高压直流电）并馈送到钥匙转换器。带有变压器的高频钥匙将直流电压转换为脉冲低压电压。后者被拉直并送入负载。

在反激式转换器（逆变器）中，在晶体管按键闭合状态期间，能量在变压器中累积，并且在按键打开时将能量转移到负载。在此类逆变器中，变压器的单极磁化导致铁氧体磁芯的剩磁，需要磁路中的无磁间隙来减少它。

在开关脉冲期间存储在变压器中的能量并不总是有时间在暂停期间消散，这可能导致变压器饱和和磁芯磁性损失。为了消除这种影响，变压器的初级电路与带有电阻负载的高速二极管并联。

源图如图1所示。

（点击放大）

开关电源中的开关干扰是由于强大的控制元件的开关操作模式而产生的。为了保护网络和转换器免受脉冲噪声的影响，在带有电容器 C2、C7、C8 的双绕组电感 T10 上安装了线路滤波器，以抑制不平衡干扰。

滤波电容C4的充电电流的限制是在活塞Rt1上进行的，其阻值随着温度的升高而减小。关键晶体管VT2和变压器T1开关瞬间产生的变换器脉冲噪声通过并联电路VD2-C5-R11和C6-R13消除，负载电路中的干扰通过电感L1抑制。输出电流脉冲之间的暂停持续时间略有增加，但不会使转换恶化。

逆变器启动脉冲整形器由单结晶体管VT1 构成。电源电压VT1由二极管VD1稳定。电容器 C1 上的充电电压周期性地打开 VT1，并在电阻器 R4 上产生一系列脉冲，其频率由 R1、R2 和 C1 的值确定。电容器C2加速晶体管VT1的开关过程。

当通电时，来自滤波电容器C4的恒定电压（由二极管电桥VD4整流）通过变压器T1的绕组1提供给晶体管VT2的集电极，在晶体管VT1的集电极上组装有闭锁发生器。集电极电流流过绕组1 T4 伴随着磁芯磁场中能量的积累。来自电阻R2的脉冲电压使晶体管VT2打开几微秒，此时VT3的集电极电流增加到4…XNUMXA。正脉冲结束后，集电极电流停止。

电流的终止导致变压器线圈中出现自感电动势，从而在绕组 3 中产生脉冲电压。二极管 VD5 和电容器 C9 对该电压进行整流和滤波，该电压通过电感器 L1 馈送到负载。

来自绕组2 T1的脉冲电压经电阻R5、R9、R14提供给晶体管VT2的基极，电路进入自激振荡模式。电容器C3 维持阻塞振荡器的稳定性。

输出电压由 VU1 光耦合器稳定，该光耦合器提供高压和低压输出电路的电流隔离。增加负载电压，例如通过增加其电阻，打开光耦合器VU1的LED，其光电二极管打开并分流来自绕组2 T2的信号。 VT2基极脉冲电压减小，其开通时间也减小。绕组3 T1上的正脉冲的持续时间也减少，这导致输出电压（以及电池GB1的充电电流）减少。当负载电压降低时，所描述的过程相反发生。

当晶体管VT2电流过载时，其发射极电路中电阻R12两端的脉冲电压增大。然后并联稳压器DA1打开并分流基极电压VT2。这也减少了其打开状态的持续时间（直到自振荡崩溃）。晶体管VT2的截止电流由电阻R10调节，过载消除后，闭锁发生器由VT1上的脉冲整形器重新启动。

高频变压器的选择取决于负载功率。变压器的功率直接取决于振荡器的频率和铁氧体的品牌。随着频率增加10倍，变压器的功率增加了近4倍。由于脉冲变压器自制的复杂性，该装置使用了过时监测仪的变压器。合适的变压器和电视。为了定位，我们给出了变压器 T1 的近似数据。核心 - B26M1000，中心杆有间隙。绕组1包含56匝PEV-2线0,51毫米，绕组2-4匝0,18毫米，绕组3-14匝包含3根0,31毫米线束。

该设备组装在尺寸为 115x65 mm 的印刷电路板上（图 2）。

单结晶体管上的开关电源

跳线位于无线电组件的侧面。关键晶体管VT2的散热器取自计算机处理器。为了更好地冷却，您可以使用计算机电源的风扇，通过 33 ... 56 欧姆电阻将其连接到源输出。表 1 中给出了所用元件的类型，表 2 中给出了转换器晶体管的可能替代品。

（点击放大）

组装电路的调整从对电路板的彻底检查开始。任何功率的 220 V 灯泡都包含在网络线的断口中，而不是负载，汽车灯泡（12 V，20 支蜡烛）。如果出现零件故障和安装错误，则网络灯亮起，车灯熄灭。如果电路工作正常，网络灯不亮或发出微弱的光，而车灯亮。负载中灯泡的亮度（输出电压）可以通过电阻R1来调节。过流保护阈值由电阻器 R10 设置，电压稳定（最大负载时）由电阻器 R5 调节。通过选择 R15（如有必要），VU1 光耦合器 LED 的电流可在 5 ... 6 mA 范围内调节。

如果您有示波器，则可以方便地首先通过从实验室电源向逆变器施加 1 ... 30 V 的电源电压来检查晶体管 VT50 上发生器的运行情况。振荡器频率可以通过电阻器R1或电容器C1来改变。

由于反馈较弱（R5电阻较高）或绕组2 T1连接不正确，VT2上的堵转发电机可能因短期过载而断开且无法重新启动。

作者：V.Konovalov、A.Vanteev，“自动化和远程机械”创意实验室，伊尔库茨克

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