Разделы сайта

Устройство и принцип действия импульсного источника питания

Этот импульсный источник питания (ИИП) можно питать не только переменным напряжением 220 В с частотой до 5 кГц, но и постоянным напряжением 310 В ±15%.

Основные технические характеристики:

· Максимальный ток нагрузки ………………………………… 3,7А

· Выходное напряжение: без нагрузки ………… .…………… 28,6В

при максимальном токе нагрузки … 27В

· Ток срабатывания защиты ……………………………………. 3,8А

· Максимальная амплитуда пульсаций ……………………… . 30мВ

· Частота преобразования ………………………………………. 70КГц

· КПД при максимальном токе нагрузки ……………………… 83%

Электрическая принципиальная схема рассматриваемого источника питания показана на рисунке(см. Рис.8).

Рис.8.Электрическая принципиальная схема импульсного источника питания

Основа устройства - двухтактный преобразователь (инвертор) выпрямленного напряжения сети на мощных полевых транзисторах VT1, VT2 с внешним возбуждением от генератора на микросхеме DA2.

Плавкая вставка FU1 срабатывает только в случае неисправности, поскольку микросхема DA2 обеспечивает защиту от перегрузки по току. Варистор RU1 защищает входную цепь от импульсов чрезмерной амплитуды. Резистор R1 ограничивает пусковой ток в момент включения в сеть, после запуска ИИП его шунтируют контакты К1.1 реле К1. Это прекращает рассеивание мощности на резисторе и повышает КПД ИИП. Конденсаторы С1-C4 и двухобмоточный дроссель L1 образуют сетевой помехоподавляющий фильтр, предотвращающий проникновение высокочастотных пульсаций, создаваемых инвертором, в питающую сеть. Диодный мост VD1 - выпрямитель сетевого напряжения.

Генератор импульсов возбуждения выполнен на ШИ контроллере - микросхеме К1156ЕУ2Р (DA2). Он формирует двухтактную последовательность прямоугольных импульсов с разделительной паузой. Контроллер содержит узел плавного пуска, источник образцового напряжения и компараторы, обеспечивает стабилизацию выходного напряжения и ограничение потребляемого инвертором тока. Подстроечный резистор R16 и конденсатор С12 определяют частоту преобразования. Конденсатор С23 запасает энергию для пиков тока выходных узлов микросхемы, которые управляют коммутирующими транзисторами VT1, VT2.

При включении ИИП в сеть к каналам транзисторов VT1 и VT2 прикладывается выпрямленное сетевое напряжение. Таким образом возникает емкостный делитель напряжения между затворами и стоками, затворами и истоками. Из-за большого входного сопротивления полевых транзисторов к затворам может быть приложено недопустимо высокое напряжение (вплоть до потенциала стока) и транзисторы выйдут из строя. Для того чтобы избежать такой ситуации, между затворами и истоками транзисторов включены резисторы R5 и R6.

Амплитуда импульсов напряжения ЭДС самоиндукции трансформатора Т2, приложенных к транзисторам VT1 и VT2, зависит от индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора Т2 и скорости изменения тока стока коммутирующих транзисторов. Для ее уменьшения параллельно каналам транзисторов включены демпферные диоды VD7 и VD8. Хотя в указанных на схеме транзисторах IRFBE30 имеются встроенные диоды, но все же применение внешних демпфирующих цепей уменьшает тепловыделение в транзисторах. Диоды Шотки VD2 и VD3 защищают коммутирующие транзисторы и выходы микросхемы DA2 от импульсов обратного напряжения.

Трансформатор Т1 -датчик тока, потребляемого инвертором. Этот ток протекает через первичную обмотку трансформатора Т1. Ток вторичной обмотки через диод VD6 создает падение напряжения на резисторе R9, которое через резистор R12 поступает на вход компаратора тока - вывод 9 микросхемы DA2. В момент, когда напряжение на этом входе превысит порог срабатывания компаратора (1 В), генерация импульсов возбуждения будет прекращена. Ток срабатывания защиты зависит от числа витков выходной обмотки трансформатора Т1, емкости конденсатора С8 и сопротивления резисторов R8, R9, R12.

С момента включения в сеть до возбуждения инвертора микросхема DA2 получает питание от параметрического стабилизатора напряжения на резисторе R2 и стабилитроне VD4 через диод VD5. В этом режиме микросхема потребляет ток не более 2 мА. После возбуждения инвертора, микросхему питает вспомогательный выпрямитель VD13-VD16, напряжение с которого стабилизировано микросхемой DA1. Диоды VD5 и VD18 исключают взаимное влияние двух источников питания микросхемы DA2.

Элементы VD9-VD12, L2, L3, С16, С17, С19, С20 - выходной выпрямитель с LC-фильтром. Конденсаторы С16 и С19 подавляют низкочастотные пульсации, а С17 и С20 - высокочастотные. Реле К1, помимо выполнения основной функции - шунтирования резистора R1, - является минимальной нагрузкой ИИП, а также через его обмотку и резистор R19 разряжаются конденсаторы С16 и С19 после выключения питания ИИП. Светодиод HL1 - индикатор работы ИИП.

Оптрон U1 обеспечивает гальваническую развязку цепи стабилизации выходного напряжения. Она работает так. Если выходное напряжение превысит номинальное, то тогда резко возрастет ток через стабилитрон VD17 и излучающий диод оптрона U1.2 включается, в результате чего открывается фототранзистор оптрона U1.1, возрастает напряжение на выводе 1 микросхемы DA2 - входе компаратора обратной связи по напряжению. Длительность импульсов возбуждения уменьшается, что приводит к снижению выходного напряжения до номинала.

Перейти на страницу: 1 2

Самое читаемое:

Разработка макетного лабораторного стенда для изучения работы электропривода
Цель данного дипломного проекта - исследование принципов управления и регулирования частотой и фазой электродвигателя. Также разработка учебного стенда для практических исследований, так как современном учебном процессе нельзя обойтись без наглядных пособий, особенно в сфере профессионального обучения. В этой сфере деятельности чел ...