用于 60 Hz 时钟的电源转换器。方案、说明

60Hz 时钟电源转换器

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一些进口家用电器需要60赫兹的电源电压。例如，在时钟中，该频率用作主振荡器的参考。为了保证它们的正常工作，文章作者建议使用一个简单的转换器来获得所需频率的电源电压。

问题出现了：美国朋友带来的一个带闹钟和收音机的漂亮桌面电子钟需要110V 60Hz电源。当通过未知制造商的适配器（已在俄罗斯购买，但带有铭文 - “输入：220 V 50 Hz。输出：110 V 60 Hz”）连接到网络时，时钟可以正常工作，但每小时滞后 10 分钟。收音机工作正常。该怎么办？

“开口”表明该时钟使用市电作为参考频率信号源，适配器内除了变压器和开关外没有任何东西。完全按照网络的频率，时钟“计数”不是每小时60次，而是只有50分钟。

为了解决这个问题，确定了以下方法：在时钟中内置一个 60 Hz 发生器，或者制作一个不仅用于电压而且还用于工频的转换器。由于没有时钟电路，又不想破坏别人的东西，我不得不选择第二种方式，特别是即使有最亮的时间指示和最大的接收器音量，也不需要超过 1.5 W。

开发的装置方案如图所示。

60Hz 时钟电源转换器

转换分两级进行：首先，220V电源电压通过二极管电桥VD1-VD4进行整流，然后由获得的直流电压形成60Hz的交流频率。主振荡器组装在“时钟”芯片K176IE5（DDI）上，包含振荡器本身和二进制分频器。在具有 32768 Hz 石英谐振器的标准内含物中，该微电路的引脚 5 接收频率为 1 Hz 的脉冲。要将其增加到 60 Hz，您需要将石英谐振器的频率增加相同的量：32768 * 60 × 1966080 Hz。您还可以使用频率为 983040 或 30720 Hz 的谐振器。如果输出信号分别取自微电路的引脚 4 或 1。

它们通过来自 VD5 齐纳二极管和 R5 电阻的最简单参数稳定器为 DDI 芯片供电。

接收到的频率为60Hz的矩形波信号控制晶体管VT1上的电子钥匙。 VT2，包含在顺序推挽电路中。第一个半周期，当DDI输出端电压为高电平时，负载XS1插座上连接的电流从电容C2、C3的连接点经电阻流向电容C2的负端。 R9。二极管VU6和晶体管VT2开路。此时晶体管VT1截止，其发射结上施加约0,6V的截止电压，该电压落在二极管VD6上，电容器C3充电，C2放电。

在第二个半周期，输出DD1处的电压电平为低电平，晶体管VT2截止。但晶体管 VT1 开路，因为电流在其基极电路中流动。由施加到电容器 C7 两端的电阻器 R6 的电压产生。电流从电容器C3的正极端子通过开路的晶体管VT1，以相反方向流过负载，对电容器C2充电并对C3放电。如果没有“升压”（电容C6），要使晶体管VT1完全打开，就需要将电阻R6和R7的阻值减小很多倍。和晶体管VT2。当它打开时，它会额外加载流过这些电阻的电流。

在稳定状态下，电容器 C2 和 C3 上的电压彼此相等，并且在转换器的输出端 - 频率为 60 Hz 的矩形交流电压，幅度为 150 V（半整流）。看来是这样。问题已解决但是，尽管有效值为 150 V 的正弦波的幅度接近 9 V，但事实证明，这种幅度的矩形电压对于为特定时钟供电来说太大了。我必须采取措施稍微降低它并使其平滑。电阻器R5和电容器C60就是为此而设计的。选择其电容，以便与时钟中存在的电源变压器的初级绕组形成调谐至XNUMXHz频率的振荡电路。结果，输出电压的陡峭边缘被平滑，时钟消耗的电流略有减少。

最后一点应该更详细地解释，众所周知，任何变压器都会消耗一些无功（感应）电流。去其磁路的磁化。通过将电容器与初级绕组并联，我们在电源线上产生了另一个无功电流。但电容性，反相电感性。无功电流得到补偿，设备仅消耗有功电流。负载相关。当电容器和初级绕组的电抗相等时，即实现谐振。当然，变压器的磁化无功电流不会在任何地方消失，它现在只是在电路中循环，但在电源线上循环。当变压器直接连接到网络时，这些“小事情”可能并不重要，但是当电流由“带电”晶体管给出时，绝不是高功率，减少它是非常有用的。

实际中，电容C5是根据万用表显示的最小电流来选择的。包括在其中一根网络线断裂时串联。不使用电容器时，电流约为 25Ω。使用容量为 0.25uF 的电容器时，电流小于 15mA。

关于转换器的详细信息。微调电容器C1陶瓷KPK-M。它的作用是调整时钟。电容器 C4 - 任何小尺寸陶瓷电容器。它直接安装在微电路附近。电容器C5和C6可以是电压至少为160V的任何类型。滤波器C2的氧化物电容器的电容。 C3 可能超过指定值。所有 MLT 电阻器的额定功率至少为图中所示。任何最大整流电流至少为 50 ... 100 mA、反向电压至少为 300 V 的整流二极管都适用。也可以选择其他晶体管，但允许的集电极电流和电压必须不小于KT604A。

没有给出印刷电路板的草图，因为其尺寸和部件的布置很大程度上取决于它们的类型和外壳的设计。笔者将充电器ZU-D-0.1用网络文件组装在盒子里的转换器（当时用的是XP1）。在外壳的一侧端壁上，需要安装一个XS1插座，用于进口平触点电源插头。经过一点改进后，无线电广播网络的套接字就合适了。外壳上应提供几个通风孔，最好在晶体管上放置由黄铜片制成的弹性“星”形式的小型散热器 - 毕竟，在全天候运行期间，晶体管虽然不多，但会升温。

建立转换器归结为上述电容器 C5 电容的选择，并使用调谐电容器 C1 设置主振荡器频率的精确值。如果有数字频率计，通过连接它可以足够快地完成此操作到K12IE176芯片的引脚5，否则你将不得不监视时钟。

考虑到转换器与供电网络的电流连接及其电路中存在 300 V 电压，安装期间应遵守电气安全措施。

作者：V.Polyakov，莫斯科

查看其他文章 部分电压转换器、整流器、逆变器.

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