JLCPCB -- это крупнейшая фабрика PCB прототипов в Китае. Для более чем 600000 заказчиков по всему миру мы делаем свыше 15000 онлайн заказов на прототипы и малые партии печатных плат каждый день!

New register to get $20 coupons!
https://jlcpcb.com
Заказать печатную плату

Расчет импульсного трансформатора

Подписаться на новости Введите свой email адрес:

 

Стабилизированный преобразователь 12-220В

С развитием альтернативных систем получения электроэнергии преобразователи напряжения получают широкую популярность. С их помощью в полевых условиях  от аккумулятора можно получить сетевое напряжение и питать любые сетевые приборы.В данной статье представлен вариант преобразователя напряжения 12-220 с постоянным и стабилизированным выходным напряжением, что даст возможность подключать к нему любые сетевые  потребители кроме асинхронных двигателей и приборов в состав которых входит железный сетевой трансформатор. К такому преобразователю можно подключать любые разновидности осветительных приборов, адаптеры питания современной электроники, компьютеры и прочие потребители.

У инвертора отсутствует защита от коротких замыканий и разряда аккумулятора. Единственной защитой от коротких замыканий является входной предохранитель.

Характеристики преобразователя следующие: 

  • Диапазон входных напряжений - от 10 до 14,5-15 вольт, больше подавать не стоит;
  • Выходное напряжение 220 вольт постоянное, стабилизированное;
  • Выходная мощность  около 300 ватт, можно снять и 400, но не долго, т. к. трансформатор будет нагреваться;
  • Ток холостого хода преобразователя при питании 12 Вольт всего 80-100мА. 

Схема и принцип работы

Стабилизированный преобразователь 12-220В, принципиальная схема

Преобразователь напряжения построен на основе ШИМ контроллера SG3525, которая управляет мощными силовыми ключами IRF3205.

Стабилизированный преобразователь 12-220В, SG3525

Благодаря тому, что микросхема ШИМ имеет мощный выходной каскад, нет необходимости в применении дополнительных повторителей для управления силовых ключей.

Стабилизация выходного напряжения организована следующим образом: В составе микросхемы SG3525 имеется усилитель ошибки, который и был задействован в схеме обратной связи по напряжению. На неинвертирующий вход усилителя ошибки через делитель поступает опорное напряжение, которое сформировано внутренним опорным источником микросхемы. На инверсный вход усилителя ошибки также поступает напряжение с вывода опорного источника, но не напрямую, а через транзистор оптопары. Светодиод оптопары подключен последовательно через стабилитроны и подстроечный резистор к выходу преобразователя.

Работает это следующим образом: Если на выходном конденсаторе С8 напряжение больше 220 вольт, то откроются стабилитроны, т.к. в сумме их напряжение стабилизации составляет 220 вольт, начнёт светиться светодиод оптопары и сработает внутренний транзистор, по его переходу на первый вход  усилителя ошибки  поступет опорное напряжение, оно больше того значения, которое на втором выводе усилителя ошибки. В этом случае микросхема будет уменьшать длительность импульсов до тех пор, пока напряжение на выходном конденсаторе не будет снижено до уровня 220 Вольт.

Если же выходное напряжение по причине снижения входного напряжения или же подключения мощной нагрузки просело ниже 220 вольт, микросхема шим будет увеличивать длительность импульсов пока напряжение на конденсаторе С8 не будет в пределах ранее указанного значения.

Преобразователь снабжен системой плавного пуска. То есть после  подачи питания выходное напряжение появляется не мгновенно, а плавно нарастает.

Для того, чтобы микросхема шим смога разрядить емкость затворов силовых ключей, а это нужно для того, чтобы ключи успели полностью закрылись, иначе будет их перегрев, введено так называемое мертвое время или dead time. Когда транзисторы верхнего плеча закрылись идет пауза, в это время все ключи закрыты, лишь после этой небольшой паузы сработают ключи нижнего плеча.

Длительность dead-time зависит от резистора R6, в даташите на микросхему можно посмотреть сколько будет длиться мертвое время при определенном сопротивлении резистора.

Силовой трансформатор, его намоточные данные зависит от рабочей частоты преобразователя (которая задаётся резистором R5 и конденсатором C4), а так же характеристик сердечника. Расчет трансформатора делается по специализированным программам.

Сердечник взят от штатного блока питания АТХ450. Чтобы разобрать трансформатор, его необходимо прокипятить, чтобы клей ослабил. После остывания убираем все заводские обмотки.

Стабилизированный преобразователь 12-220В, трансформаторСтабилизированный преобразователь 12-220В, разобранный трансформатор

Первичная обмотка содержит 4+4 витка, намотана так называемы литцендратом (жгутом из большого количества параллельных проводков, притом каждый провод имеет лаковую изоляцию). Делается это для минимизации влияния скин эффекта т.е увеличения добротности обмотки при работе на высоких частотах, а также для удобности намотки, такой провод гораздо удобнее уложить чем более толстый.

Стабилизированный преобразователь 12-220В, проводСтабилизированный преобразователь 12-220В, провод первичной обмотки

После намотки ставим изоляцию в несколько слоев, например каптоновым скотчем, и мотаем вторичную обмотку.

Стабилизированный преобразователь 12-220В, намотка первичной обмоткиСтабилизированный преобразователь 12-220В, изоляция первичной обмотки

Вторичная обмотка намотана проводом 0,71мм, 100 витков.

Стабилизированный преобразователь 12-220В, намотка вторичной обмоткиСтабилизированный преобразователь 12-220В, изоляция вторичной обмотки

Стабилизированный преобразователь 12-220В, трансформатор готов к сборкеСтабилизированный преобразователь 12-220В, готовый трансформатор

Силовые транзисторы устанавливают на общий радиатор, не забываем изолировать ключи теплопроводящими прокладками и пластиковыми втулками.

Стабилизированный преобразователь 12-220В, радиатор для транзисторов

Первое включение желательно сделать через ограничительную лампу, чтобы не спалить ключи в случае ошибок в монтаже.

Стабилизированный преобразователь 12-220В, изготовление платыСтабилизированный преобразователь 12-220В, плата готова к сборке

Стабилизированный преобразователь 12-220В, собранная платаСтабилизированный преобразователь 12-220В, SG3525

Стабилизированный преобразователь 12-220В, собранный преобразовательСтабилизированный преобразователь 12-220В, SG3525

Стабилизированный преобразователь 12-220В, собранный преобразователь

Небольшое видео о сборке преобразователя

Печатная плата тут 

Дизайн :

Arduino

Программаторы

Радиоконструкторы

Прочее...