16 | 08 | 2018
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3765
Просмотры материалов : 8797899

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Mail.Ru]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 98 гостей
  • 4 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Импульсный блок питания мощного УМЗЧ PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
11.04.2012 16:56

Импульсный блок питания мощного УМЗЧ

Імпульсні джерела живлення широко використовуються в сучасній радіоелектронної апаратури. Частіше стали застосовувати їх і радіоаматори, про що свідчить збільшене число публікацій в радіотехнічної літературі, зокрема в журналі "Радіо". Однак у більшості випадків описуються щодо малопотужні конструкції. Автор публікується статті пропонує увазі читачів імпульсний блок живлення потужністю 800 Вт Від описаних раніше він відрізняється застосуванням в перетворювачі польових транзисторів і трансформатора з первинною обмоткою із середнім висновком. Перше забезпечує більш високий ККД і знижений рівень високочастотних перешкод, а друге - удвічі менший струм через ключові транзистори і виключає необхідність в розв'язує трансформаторі в ланцюгах їх затворів.

Недолік такого схемного рішення - висока напруга на половинах первинної обмотки, що вимагає застосування транзисторів з відповідним допустимою напругою. Правда, на відміну від мостового перетворювача, в даному випадку достатньо двох транзисторів замість чотирьох, що спрощує конструкцію і підвищує ККД пристрою.

В імпульсних блоках живлення (ДБЖ) використовують одно-і двотактні високочастотні перетворювачі. ККД перший нижче, ніж друге, тому однотактних ДБЖ потужністю більше 40 ... 60 Вт конструювати недоцільно. Двотактні перетворювачі дозволяють отримувати значно більшу вихідну потужність при високому ККД. Вони діляться на кілька груп, що характеризуються способом збудження вихідних ключових транзисторів і схемою включення їх в ланцюг первинної обмотки трансформатора перетворювача. Якщо говорити про спосіб збудження, то можна виділити дві групи: з самозбудженням і зовнішнім збудженням. Перші користуються меншою популярністю через труднощі в налагодженні. При конструюванні потужних (понад 200 Вт) ДБЖ складність їх виготовлення невиправдано зростає, тому для таких джерел живлення вони малопридатні. Перетворювачі з зовнішнім збудженням добре підходять для створення ДБЖ підвищеної потужності і часом майже не вимагають налагодження.

Що стосується підключення ключових транзисторів до трансформатора, то тут розрізняють три схеми: так звану полумостовой (рис. 1, а), бруківку (рис. 1, б) і з первинної обмоткою, що має відвід від середини (рис. 1, в). Схеми включення транзисторів. На сьогоднішній день найбільшого поширення набув полумостовой перетворювач [1]. Для нього необхідні два транзистора з відносно невисоким значенням напруги Uкеmax. Як видно з рис. 1, а, конденсатори С1 і С2 утворюють дільник напруги, до якого підключена первинна (I) обмотка трансформатора Т2. При відкриванні ключового транзистора амплітуда імпульсу напруги на обмотці досягає значення Uпит / 2 - Uкенac.

Мостовий перетворювач [2] аналогічний полумостовой, але в ньому конденсатори замінені транзисторами VT3 і VT4 (рис. 1, б), які відкриваються парами по діагоналі. Цей перетворювач має дещо вищий ККД за рахунок збільшення напруги, що подається на первинну обмотку трансформатора, а отже, зменшення струму, що протікає через транзистори VT1-VT4. Амплітуда напруги на первинній обмотці трансформатора в цьому випадку досягає значення Uпит - 2Uкенас.

Осібно стоїть перетворювач за схемою на рис. 1, в, що відрізняється найбільшим ККД. Досягається це за рахунок зменшення струму первинної обмотки і, як наслідок, зменшення потужності, що розсіюється в ключових транзисторах, що надзвичайно важливо для потужних ДБЖ. Амплітуда напруги імпульсів в половині первинної обмотки зростає до значення Uпит - Uкенас. Слід також зазначити, що на відміну від інших перетворювачів [1, 2] для нього не потрібен вхідний розв'язують трансформатор.

У пристрої за схемою на рис. 1, в необхідно використовувати транзистори з високим значенням Uкеmах. Оскільки кінець верхньої (за схемою) половини первинної обмотки з'єднаний з початком нижньої, при протіканні струму в першій з них (відкритий VT1) у другій створюється напруга, рівне (по модулю) амплітуді напруги на першій, але протилежне за знаком відносно Uпит. Іншими словами, напруга на колекторі закритого транзистора VT2 досягає 2Uпіт. тому його Uкеmах повинно бути більше 2Uпіт.

У пропонованому ДБЖ застосований двотактний перетворювач з трансформатором, первинна обмотка якого має середній висновок. Він має високий ККД, низький рівень пульсації і слабо випромінює перешкоди в навколишній простір. Автор використовує його для живлення двоканального умощнение варіанту УМЗЧ, описаного в [3]. Вхідна напруга ДБЖ - 180 ... 240 В, номінальна вихідна напруга (при вхідному 220 В) - 2х50 В, максимальна потужність навантаження - 800 Вт, робоча частота перетворювача - 90 кГц.

Принципова схема ДБЖ зображена на рис. 2. Як видно, це перетворювач із зовнішнім збудженням без стабілізації вихідної напруги. На вході пристрою включений високочастотний фільтр C1L1C2, що запобігає потраплянню перешкод в мережу. Пройшовши його, мережеве напруга випрямляється діодним мостом VD1-VD4, пульсації згладжуються конденсатором С3. Випрямлена постійна напруга (близько 310 В) використовується для живлення високочастотного перетворювача.

Імпульсний джерело напруги. Принципова схема.

Пристрій керування перетворювачем виконано на мікросхемах DD1-DD3. Харчується вона від окремого стабілізованого джерела, що складається з понижуючого трансформатора Т1, випрямляча VD5 і стабілізатора напруги на транзисторах VT1, VT2 і стабілітрон VD6. На елементах DD1.1, DD1.2 зібраний задає генератор, що виробляє імпульси з частотою проходження близько 360 кГц. Далі слід дільник частоти на 4, виконаний на тригерах мікросхеми DD2.

За допомогою елементів DD3.1, DD3.2 створюються додаткові паузи між імпульсами. Паузою є не що інше, як рівень логічного 0 на виходах цих елементів, що з'являється при наявності рівня 1 на виходах елемента DD1.2 і тригерів DD2.1 іDD2.2 (рис. 3). Напруга низького рівня на виході DD3.1 (DD3.2) блокує DD1.3 (DD1.4) в "закритому" стані (на виході - рівень логічної 1).

Тривалість паузи дорівнює 1/3 від тривалості імпульсу (рис. 3, епюри напруг на виводах 1 DD3.1 і 13 DD3.2), чого цілком достатньо для закривання ключового транзистора. З виходів елементів DD1.3 і DD1.4 остаточно сформовані імпульси надходять на транзисторні ключі (VT5, VT6), які через резистори R10, R11 управляють затворами потужних польових транзисторів VT9, VT10.

Імпульси з прямого і інверсного виходів тригера DD2.2 надходять на входи пристрою, виконаного на транзисторах VT3, VT4, VT7, VT8. Відкриваючись по черзі, VT3 і VT7, VT4 і VT8 створюють умови для швидкої розрядки вхідних ємностей ключових транзисторів VT9, VT10, тобто їх швидкого закривання. Причому, як видно з рис. 3

Рис3. Епюри. (Епюри напружень на висновках 12 і 13 DD2.2), VT7 і VT8 відкриваються відразу ж після закінчення імпульсу, тому при будь вихідний потужності кожен з транзисторів VT9, VT10 завжди встигає надійно закритися до відкривання другого. Якби ця умова не виконувалася, через них, а отже, через первинну обмотку трансформатора Т2 протікав би наскрізний струм, який не тільки зменшує надійність і ККД ДБЖ, а й створює сплески напруги, амплітуда яких часом перевищує напруга живлення перетворювача.

У ланцюзі затворів транзисторів VT9 і VT10 включені резистори щодо великого опору R10 і R11.

Разом з ємністю затворів вони утворюють фільтри нижніх частот, що зменшують рівень гармонік при відкриванні ключів. З цією ж метою введено елементи VD9-VD12, R16, R17, С12.С13.

У стокові ланцюга транзисторів VT9, VT10 включена первинна обмотка трансформатора Т2. Випрямлячі вихідної напруги виконані по бруківці схемою на діодах VD13-VD20, що трохи зменшує ККД пристрою, але значно (більш ніж у п'ять разів) знижує рівень пульсації на виході ДБЖ. Важливо зазначити, що форма коливань, майже прямокутна при максимальному навантаженні, плавно переходить в близьку до синусоїдальної при зменшенні потужності до 10 ... 20 Вт, що позитивно позначається на рівні шумів УМЗЧ при малій гучності.

Випрямлена напруга обмотки IV трансформатора Т2 використовують для живлення вентиляторів (див. далі).

У пристрої застосовані конденсатори К73-17 (С1, С2, С4), К50-17 (СЗ), МБМ (С12, С13), К73-16 (С14-С21, С24, С25), К50-35 (С5-С7) , КМ (інші). Замість зазначених на схемі допустимо застосування мікросхем серій К176, К564. Діоди Д246 (VD1-VD4) замінимі на будь-які інші, розраховані на прямий струм не менше 5 А і зворотне напруга не менше 350 В (КД202К, КД202М, КД202Р, КД206Б, Д247Б), або діодний випрямний міст з такими ж параметрами, діоди КД2997А (VD13-VD20) - на КД2997Б, КД2999Б, стабілітрон Д810 (VD6) - на Д814В. Як VT1 можна використовувати будь-які транзистори серій КТ817, КТ819, в якості VT2-VT4 і VT5, VT6 - відповідно будь-які з серій КТ315, КТ503, КТ3102 і КТ361, КТ502, КТ3107, на місці VT9, VT10 - Кп707в1, КП707Е1. Транзистори КТ3102Ж (VT7, VT8) замінювати не рекомендується.

Трансформатор Т1-ТС-10-1 або будь-який інший з напругою вторинної обмотки 11 ... 13 В при струмі навантаження не менше 150 мА. Котушку L1 мережевого фільтра намотують на феритових (М2000НМ1) кільці типорозміру К31Х18, 5х7 проводом ПЕВ-1 1,0 (2х25 витків), трансформатор Т2 - на трьох склеєних разом кільцях з фериту тієї ж марки, але типорозміру К45х28х12. Обмотка I містить 2х42 витка дроту ПЕВ-2 1,0 (намотують в два проводи), обмотки II і III - по 7 витків (в п'ять проводів ПЕВ-2 0,8), обмотка IV - 2 витка ПЕВ-2 0,8 . Тим обмотками прокладають три шари ізоляції з фторопластовою стрічки. Магнітопроводи дроселів L2, L3 - ферритові (1500НМЗ) стрижні діаметром 6 і довжиною 25 мм (підстроєчникі від броньових сердечників Б48). Обмотки містять по 12 витків дроту ПЕВ-1 1,5.

Транзистори VT9, VT10 встановлюють на тепловідведення з вентиляторами, що застосовуються для охолодження мікропроцесорів Pentium (підійдуть аналогічні вузли і від процесорів 486). Діоди VD13-VD20 закріплюють на тепловідведення з площею поверхні близько 200 см 2. Для охолодження транзисторів вихідного каскаду УМЗЧ на задній стінці встановлюють вентилятор від комп'ютерного блоку живлення або будь-який інший з напругою живлення 12В.

При монтажі ДБЖ слід прагнути до того, щоб всі з'єднання були можливо коротше, а в силовій частині використовувати провід можливо більшого перерізу. ДБЖ бажано укласти в металевий екран і з'єднати його з висновком 0 В виходу джерела, як показано на рис. 4. Загальний провід силовий частини з екраном з'єднуватися не повинен. Оскільки ДБЖ не оснащений пристроєм захисту від короткого замикання і перевантаження, в ланцюзі харчування УМЗЧ необхідно включити запобіжники на 10 А.

У налагодженні описаний ДБЖ практично не потребує. Важливо тільки правильно сфазіровать половини первинної обмотки трансформатора Т2. При справних деталях і відсутності помилок в монтажі блок починає працювати відразу після включення в мережу. Якщо необхідно, частоту перетворювача підлаштовують підбором резистора R3. Для підвищення надійності ДБЖ бажано експлуатувати його з УМЗЧ, в якому передбачена наскрізна продувка вентилятором.

 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья