Каталог радиолюбительских схем

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ - ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

В. ГРИЧКО, г. Краснодар

В наши дни нередки случаи отключения электроэнергии. В такой ситуации пригодится описываемое в статье комбинированное устройство. В режиме преобразователя оно питается от автомобильной стартерной батареи аккумуляторов напряжением 12 В, а в режиме зарядного устройства — от сети 220 В. Предусмотрена возможность регулирования выходного напряжения ступенчато и плавно в довольно широком интервале с контролем потребляемого тока по встроенному амперметру. Это позволяет экономить энергию аккумулятора при питании электрических ламп в режиме ночников. В режиме зарядного устройства возможны ступенчатая регулировка тока зарядки и его контроль по тому же прибору.

Устройство, схема которого изображена на рис. 1, представляет собой преобразователь постоянного напряжения аккумуляторной батареи (12 В) в переменное 220 В и предназначено для питания электрических ламп или бытовых электро- и радиоприборов мощностью до 100 Вт. Частота выходного напряжения — 50 Гц, ток холостого хода — 1 А, максимальный ток, потребляемый от аккумуляторной батареи, — 10 А. КПД при максимальном выходном напряжении и нагрузке 100 Вт — 80%. При наличии напряжения в сети устройство используют для зарядки аккумуляторной батареи.

Преобразователь содержит задающий генератор на элементах DD1.1, DD1.2, счетный триггер DD2.1, одновибратор DD2.2, формирователь импульсов управления на элементах D01.3, DD1.4 и двухтактный усилитель мощности на транзисторах VT1—VT6. Нагрузка подключается через повышающий трансформатор Т1.

Каждый импульс задающего генератора изменяет состояние триггеров микросхемы DD2. Сигналы с прямого и инверсного выходов DD2.1 и прямого выхода DD2.2 поступают на входы элементов. DD1.3, DD1.4, и на их выходах поочередно появляются импульсы напряжения, открывающие транзисторы VT1 и VT2. На DD2.2 собран одновибратор, включаемый по входу С и формирующий импульс длительностью, определяемой интегрирующей цепью R3R4C2. Этим ограничивается длительность открытого состояния транзисторов VT1, VT2 и соответственно VT3, VT5 и VT4, VT6. В результате создается временной "зазор", исключающий одновременное нахождение транзисторов в открытом состоянии, т. е. сквозной ток. Изменением этого "зазора" от 0,4 до 3,2 мс переменным резистором R3 выходное напряжение преобразователя регулируется в пределах примерно 40 В. При этом, конечно, изменяются форма выходного напряжения и спектр помех, создаваемых устройством.

Через токоограничительные резисторы R5, R6 и форсирующие конденсаторы СЗ, С4 импульсы с выходов элементов DD1.3, DD1.4 поступают на базы транзисторов VT1, VT2, управляющих работой выходных транзисторов, подключенных к ним по схеме Шиклаи. (Такая комбинация транзисторов n-p-n и p-n-р ведет себя как один транзистор структуры n-p-n с большим коэффициентом передачи тока базы). Резисторы R7, R8 служат для увеличения скорости закрывания транзисторов. Диоды VD1, VD2 позволяют включать преобразователь без нагрузки, защищают устройство при несоблюдении полярности подключения аккумулятора и работают в качестве выпрямителя при зарядке аккумуляторной батареи GB1. Диод VD3 выполняет функцию развязки по питанию микросхем и может быть заменен резистором сопротивлением 50... 100 Ом.

Трансформатор Т1 повышает напряжение в режиме преобразователя и понижает в режиме зарядного устройства. Конденсатор С8 служит для уменьшения выбросов напряжения в цепи зарядки, С9 сглаживает выбросы при работе в режиме преобразователя. Светодиоды HL1 и HL2 индицируют режимы работы устройства.

Переключателем Q1 выбирают режим работы устройства, переключателем Q2 регулируют выходное напряжение в пределах 225...255 В (при минимальном временном "зазоре" и холостом ходе) в режиме преобразователя и зарядный ток до 6 А (при замкнутых контактах выключателя Q3).

Микросхемы, транзисторы VT1, VT2, резисторы R1, R2, R4—R6, конденсаторы С1 —С7 и диод VD3 смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, изготовленной по чертежу на рис. 2 (штриховыми линиями показаны проволочные перемычки, соединяющие печатные проводники на противоположной стороне платы). Силовая часть выполнена навесным монтажом. Транзисторы VT3—VT6 и диоды VD1, VD2 установлены на общем теплоотводе площадью 600 см2. Каких-либо особых требований к этим элементам устройства не предъявляется (в частности, не требуется и подбор транзисторов по какому-либо параметру).

Конденсаторы С1 и С2 должны быть с малым ТКЕ (например, К73-17), остальные — любых типов. Амперметр РА1 — с пределами измерения 10 А и нулем в середине шкалы (10 А-0 - 10 А).

Трансформатор Т1 изготавливают на базе ТС-180 от унифицированного телевизора. Все его вторичные обмотки удаляют, а сетевую используют в качестве выходной (в режиме преобразователя). Секции 2-3 и 2'-3' сетевой обмотки (обозначения на трансформаторе) также удаляют, а на их место наматывают новые обмотки 2-5 и 2'-5' (по 51 витку про-

вода ПЭВ-2 0,64), сделав отводы от 17 и 34-го витков (3,4 и 3', 4'). На месте вторичных обмоток наматывают две первичные (9-10 и 9'-10') по 36 витков провода ПЭВ-1 1,8. Обмотки наматывают в одну сторону, после чего соединяют их концы (это и будет средняя точка). Для лучшего охлаждения никакой внешней изоляции этих обмоток делать не следует.

Первое включение устройства рекомендуется делать без нагрузки и с предохранителем FU1 2 А. При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже оно начинает работать сразу. Налаживание сводится к установке частоты задающего генератора (подбором резистора R2), равной 100 Гц. Если преобразователь не будет использоваться для питания приборов, содержащих электродвигатели переменного тока (проигрыватели, катушечные магнитофоны и т. п.), частоту преобразования рекомендуется выбрать более высокой, например, 80 Гц (частота задающего генератора — 160 Гц), что облегчит режим работы трансформаторов питания подключаемых устройств. Возможно, потребуется подбор резисторов R5, R6 (автору это не потребовалось), чтобы выходные транзисторы надежно входили в насыщение.

Для повышения КПД устройства в выходном каскаде усилителя мощности (VT3—VT6) можно использовать полевые или германиевые биполярные транзисторы.