Uređaji sa vrlo visokom efikasnošću kola. Kvazirezonantni pretvarači visoke efikasnosti. Rostec se „ograđuje“ i zadire u lovorike Samsunga i General Electrica

Savremena automobilska industrija dostigla je nivo razvoja na kojem, bez temeljnih naučna istraživanja Gotovo je nemoguće postići temeljna poboljšanja u dizajnu tradicionalnih motora unutrašnjim sagorevanjem. Ova situacija tjera dizajnere da obrate pažnju alternativni dizajn elektrana. Neki inženjerski centri su svoje napore usmjerili na stvaranje i prilagođavanje serijskoj proizvodnji hibridnih i električni modeli, drugi proizvođači automobila ulažu u razvoj motora koji koriste gorivo iz obnovljivih izvora (na primjer, biodizel koji koristi repičinog ulja). Postoje i drugi projekti pogonskih sklopova koji bi na kraju mogli postati novi standardni pogonski sistem za vozila.

Među mogućim izvorima mehanička energija Za automobile budućnosti treba da nazovemo motor sa spoljnim sagorevanjem, koji je sredinom 19. veka izumeo Škot Robert Stirling kao motor sa termičkom ekspanzijom.

Operativna shema

Stirlingov motor pretvara toplinsku energiju dovedenu izvana u korisnu mehanički rad zbog promjene temperature radnog fluida(gas ili tečnost) koji cirkuliše u zatvorenom volumenu.

IN opšti pogled Dijagram rada uređaja je sljedeći: u donjem dijelu motora radna tvar (na primjer, zrak) se zagrijava i, povećavajući volumen, gura klip prema gore. Vrući zrak ulazi u gornji dio motora, gdje se hladi hladnjakom. Pritisak radnog fluida se smanjuje, klip se spušta za sledeći ciklus. U ovom slučaju, sistem je zapečaćen i radna tvar se ne troši, već se samo kreće unutar cilindra.

Postoji nekoliko opcija dizajna za pogonske jedinice koje koriste Stirlingov princip.

Stirlingova modifikacija "Alpha"

Motor se sastoji od dva odvojena klipa snage (topli i hladni), od kojih je svaki smješten u svom cilindru. Toplota se u cilindar dovodi toplim klipom, a hladni cilindar se nalazi u rashladnom izmjenjivaču topline.

Stirlingova modifikacija "Beta"

Cilindar koji sadrži klip se grije na jednom kraju, a hladi na suprotnom kraju. U cilindru se pomiču pogonski klip i potisnik, dizajnirani da mijenjaju volumen radnog plina. Regenerator vrši povratno kretanje ohlađene radne tvari u vruću šupljinu motora.

Stirlingova modifikacija "Gamma"

Dizajn se sastoji od dva cilindra. Prvi je potpuno hladan, u kojem se pokreće pogonski klip, a drugi, vruć s jedne strane i hladan s druge, služi za pomicanje potisnika. Regenerator za cirkulaciju hladnog plina može biti zajednički za oba cilindra ili biti dio dizajna potisnika.

Prednosti Stirling motora

Kao i većina motora s vanjskim sagorijevanjem, Stirling je karakterističan multi-fuel: motor radi zbog promjena temperature, bez obzira na razloge koji su to izazvali.

Zanimljiva činjenica! Jednom je demonstrirana instalacija koja je radila na dvadeset opcija goriva. Bez gašenja motora, benzin, dizel gorivo, metan, sirova nafta i biljno ulje- agregat je nastavio da radi stabilno.

Motor ima jednostavnost dizajna i ne zahtijeva dodatne sisteme i priključke (zupčasti remen, starter, mjenjač).

Karakteristike uređaja garantuju dug radni vek: više od sto hiljada sati neprekidnog rada.

Stirlingov motor je nečujan, jer u cilindrima ne dolazi do detonacije i nema potrebe za uklanjanjem izduvnih gasova. "Beta" modifikacija, opremljena rombičnim koljenastim mehanizmom, savršeno je izbalansiran sistem koji nema vibracija tokom rada.

U cilindrima motora se ne odvijaju nikakvi procesi koji bi mogli negativno utjecati na okoliš. Prilikom odabira odgovarajućeg izvora topline (npr. solarna energija) Stirling može biti apsolutno ekološki prihvatljivo pogonska jedinica.

Nedostaci Stirlingovog dizajna

Unatoč svim pozitivnim svojstvima, neposredna masovna upotreba Stirling motora je nemoguća iz sljedećih razloga:

Glavni problem je potrošnja materijala konstrukcije. Za hlađenje radnog fluida potrebni su radijatori velike zapremine, što značajno povećava veličinu i potrošnju metala instalacije.

Trenutni tehnološki nivo će omogućiti Stirlingovom motoru da se uporedi u performansama sa modernim benzinskim motorima samo uz korištenje složene vrste radni fluid (helijum ili vodonik) pod pritiskom većim od stotinu atmosfera. Ova činjenica postavlja ozbiljna pitanja kako u oblasti nauke o materijalima tako iu osiguranju sigurnosti korisnika.

Važan operativni problem je vezan za pitanja toplotne provodljivosti i temperaturne otpornosti metala. Toplota se u radni volumen dovodi preko izmjenjivača topline, što dovodi do neizbježnih gubitaka. Osim toga, izmjenjivač topline mora biti izrađen od metala otpornih na toplinu koji su otporni na visok krvni pritisak. Odgovarajući materijali su veoma skupi i teški za obradu.

Principi promjene načina rada Stirling motora također se bitno razlikuju od tradicionalnih, što zahtijeva razvoj posebnih upravljačkih uređaja. Dakle, za promenu snage potrebno je promeniti pritisak u cilindrima, fazni ugao između istiskivača i pogonskog klipa ili uticati na kapacitet šupljine sa radnim fluidom.

Jedan način kontrole brzine rotacije osovine na modelu Stirling motora može se vidjeti u sljedećem videu:

Efikasnost

U teorijskim proračunima, efikasnost Stirling motora ovisi o temperaturnoj razlici radnog fluida i može doseći 70% ili više u skladu s Carnotovim ciklusom.

Međutim, prvi uzorci realizovani u metalu imali su izuzetno nisku efikasnost iz sljedećih razloga:

  • neefikasne opcije rashladnog sredstva (radnog fluida) koje ograničavaju maksimalnu temperaturu grijanja;
  • gubici energije zbog trenja dijelova i toplinske provodljivosti kućišta motora;
  • nedostatak građevinskih materijala otpornih na visok pritisak.

Inženjerska rješenja konstantno su poboljšavala dizajn agregata. Dakle, u drugoj polovini 20. veka, četvorocilindrični automobil Stirlingov motor sa rombičnim pogonom pokazao je efikasnost od 35% na testovima na rashladnoj tečnosti vode sa temperaturom od 55°C. Pažljivim razvojem dizajna, upotrebom novih materijala i finim podešavanjem radnih jedinica, efikasnost eksperimentalnih uzoraka je bila 39%.

Napomena! Savremeni benzinski motori slične snage imaju efikasnost od 28-30%, a turbo dizel motori unutar 32-35%.

Moderni primjerci Stirling motora, poput onog koji je kreirala američka kompanija Mechanical Technology Inc, pokazuju efikasnost do 43,5%. A razvojem proizvodnje keramike otporne na toplotu i sličnih inovativnih materijala, biće moguće značajno povećati temperaturu radnog okruženja i postići efikasnost od 60%.

Primjeri uspješne implementacije automobila Stirlings

Unatoč svim poteškoćama, postoji mnogo poznatih efikasnih modela Stirling motora koji su primjenjivi u automobilskoj industriji.

Interes za Stirlinga, pogodnog za ugradnju u automobil, pojavio se 50-ih godina 20. stoljeća. Rad u ovom pravcu obavljali su koncerni kao što su Ford Motor Company, Volkswagen grupa i drugi.

Kompanija UNITED STIRLING (Švedska) razvila je Stirling, koji je maksimalno iskoristio serijske komponente i sklopove proizvođača automobila (radilica, klipnjače). Nastali četvorocilindrični V-motor imao je specifičnu težinu od 2,4 kg/kW, što je uporedivo sa karakteristikama kompaktnog dizel motora. Ova jedinica je uspješno testirana kao elektrana za teretni kombi od sedam tona.

Jedan od uspješnih primjeraka je četverocilindrični Stirlingov motor holandske proizvodnje, model “Philips 4-125DA”, namijenjen za ugradnju u putnički automobil. Motor je imao radnu snagu od 173 KS. With. u dimenzijama sličnim klasičnom benzinskom agregatu.

Inženjeri General Motorsa postigli su značajne rezultate izgradnjom osmocilindričnog (4 radna i 4 kompresijska cilindra) Stirlingovog motora u obliku slova V 70-ih godina sa standardnim mehanizmom radilice.

Slično elektrana 1972. godine opremljen ograničenom serijom automobila Ford Torino, čija je potrošnja goriva smanjena za 25% u odnosu na klasičnu benzinsku osmicu u obliku slova V.

Trenutno više od pedeset stranih kompanija radi na poboljšanju dizajna Stirling motora kako bi se prilagodio masovnoj proizvodnji za potrebe automobilske industrije. A ako je moguće otkloniti nedostatke ovog tipa motora, a istovremeno zadržati njegove prednosti, onda će upravo Stirling, a ne turbine i elektromotori, zamijeniti benzinske motore s unutarnjim izgaranjem.

Jednostruki pretvarači visoke efikasnosti, 12/220 volti

Neki uobičajeni kućni električni aparati, kao što je lampa dnevno svjetlo, foto blic i niz drugih, ponekad je zgodno koristiti u automobilu.

Budući da je većina uređaja dizajnirana da se napaja iz mreže s radnim naponom od 220 V, potreban je pretvornik za povećanje. Električni brijač ili mala fluorescentna lampa ne troše više od 6...25 W snage. Štaviše, takav pretvarač često nije potreban naizmenični napon na izlasku. Gore navedeni električni aparati za domaćinstvo rade normalno kada se napajaju jednosmernom ili unipolarnom pulsirajućom strujom.

Prva verzija jednociklusnog (flyback) impulsnog DC naponskog pretvarača 12 V/220 V napravljena je na uvezenom čipu PWM kontrolera UC3845N i moćnom N-kanalnom tranzistoru sa efektom polja BUZ11 (slika 4.10). Ovi elementi su pristupačniji od svojih domaćih kolega i omogućavaju postizanje visoke efikasnosti uređaja, uključujući i zbog niskog pada napona izvor-odvod na tranzistoru otvorenog polja (efikasnost pretvarača također ovisi o omjeru širine impulsa koji prenose energiju transformatoru do pauze).

Navedeni mikro krug je posebno dizajniran za jednociklične pretvarače i ima sve potrebne komponente unutar, što omogućava smanjenje broja vanjskih elemenata. Ima visokostrujni kvazikomplementarni izlazni stepen posebno dizajniran za direktnu kontrolu snage. M-kanalni tranzistor sa efektom polja sa izolovanim gejtom. Radna frekvencija impulsa na izlazu mikrokola može doseći 500 kHz. Frekvencija je određena ocjenama elemenata R4-C4 i u gornjem kolu je oko 33 kHz (T = 50 μs).

Rice. 4.10. Krug jednociklusnog impulsnog pretvarača koji povećava napon

Čip također sadrži zaštitno kolo za isključivanje pretvarača kada napon napajanja padne ispod 7,6 V, što je korisno kada se uređaji napajaju iz baterije.

Pogledajmo bliže rad pretvarača. Na sl. Slika 4.11 prikazuje dijagrame napona koji objašnjavaju tekuće procese. Kada se na kapiji pojave pozitivni impulsi tranzistor sa efektom polja(Sl. 4.11, a) otvara se i na otpornicima R7-R8 pojavit će se impulsi prikazani na Sl. 4.11, c.

Nagib vrha impulsa ovisi o induktivnosti namota transformatora, a ako na vrhu dođe do naglog povećanja amplitude napona, kao što je prikazano isprekidanom linijom, to ukazuje na zasićenje magnetskog kruga. Istovremeno, gubici konverzije se naglo povećavaju, što dovodi do zagrijavanja elemenata i pogoršava rad uređaja. Da biste eliminirali zasićenje, morat ćete smanjiti širinu impulsa ili povećati razmak u središtu magnetskog kruga. Obično je dovoljan razmak od 0,1...0,5 mm.

Kada je energetski tranzistor isključen, induktivnost namotaja transformatora uzrokuje pojavu napona, kao što je prikazano na slikama.

Rice. 4.11. Dijagrami napona na kontrolnim točkama kola

At ispravna proizvodnja transformatora T1 (presjeci sekundarnog namota) i niskonaponskog napajanja, amplituda prenapona ne dostiže vrijednost opasnu za tranzistor i stoga se u ovoj shemi primjenjuju posebne mjere, u vidu prigušnih kola u primarnom namotu T1. nije korišteno. A kako bi se suzbili udari trenutnog povratnog signala koji dolazi na ulaz mikrokola DA1.3, instaliran je jednostavan RC filter iz elemenata R6-C5.

Napon na ulazu pretvarača, ovisno o stanju baterije, može varirati od 9 do 15 V (što je 40%). Da bi se ograničila promjena izlaznog napona, ulazna povratna sprega se uklanja sa razdjelnika otpornika R1-R2. U tom slučaju, izlazni napon na opterećenju će se održavati u rasponu od 210...230 V (Rload = 2200 Ohm), vidi tabelu. 4.2, tj. mijenja se za najviše 10%, što je sasvim prihvatljivo.

Tabela 4.2. Parametri kola pri promjeni napona napajanja

Stabilizacija izlaznog napona se vrši automatskim promjenom širine impulsa koji otvara tranzistor VT1 sa 20 μs na Upit = 9 V na 15 μs (Upit = 15 V).

Svi elementi kola, osim kondenzatora C6, postavljeni su na jednostranu štampanu ploču od fiberglasa dimenzija 90x55 mm (slika 4.12).

Rice. 4.12. Topologija štampana ploča i raspored elemenata

Transformator T1 se montira na ploču pomoću zavrtnja M4x30 kroz gumenu brtvu, kao što je prikazano na sl. 4.13.

Rice. 4.13 Vrsta montaže transformatora T1

Tranzistor VT1 je instaliran na radijatoru. Dizajn utikača. XP1 mora spriječiti pogrešno napajanje strujnog kola.

T1 impulsni transformator je napravljen korišćenjem široko korišćenih BZO oklopnih čaša od magnetnog jezgra M2000NM1. Istovremeno, u središnjem dijelu trebaju imati razmak od 0,1...0,5 mm.

Magnetna jezgra se može kupiti sa postojećim razmakom ili se može napraviti grubo brusni papir. Bolje je eksperimentalno odabrati veličinu razmaka prilikom podešavanja tako da magnetni krug ne uđe u način zasićenja - to je zgodno kontrolirati oblikom napona na izvoru VT1 (vidi sliku 4.11, c).

Za transformator T1, namotaj 1-2 sadrži 9 zavoja žice prečnika 0,5-0,6 mm, namotaji 3-4 i 5-6 sadrže po 180 zavoja žice prečnika 0,15...0,23 mm (tip žice PEL ili PEV). U ovom slučaju primarni namotaj (1-2) se nalazi između dva sekundarna namotaja, tj. Prvo se namotava namotaj 3-4, a zatim 1-2 i 5-6.

Prilikom povezivanja namotaja transformatora važno je paziti na faziranje prikazano na dijagramu. Neispravno faziranje neće oštetiti kolo, ali neće raditi kako je predviđeno.

Prilikom montaže korišteni su sljedeći dijelovi: podešeni otpornik R2 - SPZ-19a, fiksni otpornici R7 i R8 tip S5-16M za 1 W, ostatak može biti bilo kojeg tipa; elektrolitski kondenzatori C1 - K50-35 za 25 V, C2 - K53-1A za 16 V, C6 - K50-29V za 450 V, a ostali su tipa K10-17. Tranzistor VT1 je ugrađen na mali (po veličini ploče) radijator od duraluminijskog profila. Postavljanje kruga sastoji se od provjere ispravnog fraziranja povezivanja sekundarnog namota pomoću osciloskopa, kao i podešavanja otpornika R4 na željenu frekvenciju. Otpornik R2 postavlja izlazni napon na utičnicama XS1 kada je opterećenje uključeno.

Dato kolo pretvarača je dizajnirano za rad sa prethodno poznatom snagom opterećenja (6...30 W - stalno priključen). U praznom hodu napon na izlazu kola može doseći 400 V, što nije prihvatljivo za sve uređaje, jer može dovesti do oštećenja zbog proboja izolacije.

Ako je pretvarač predviđen za rad sa opterećenjem različite snage, koje se također uključuje u toku rada pretvarača, tada je potrebno ukloniti povratni signal napona sa izlaza. Varijanta takve šeme prikazana je na Sl. 4.14. Ovo ne samo da vam omogućava da ograničite izlazni napon kola u stanju mirovanja na 245 V, već i smanjuje potrošnju energije u ovom režimu za oko 10 puta (Ipot=0,19 A; P=2,28 W; Uh=245 V).

Rice. 4.14. Jednociklični konvertorski krug s ograničenjem maksimalnog napona praznog hoda

Transformator T1 ima iste podatke o magnetnom kolu i namotaju kao i u krugu (slika 4.10), ali sadrži dodatni namotaj (7-4) - 14 zavoja PELSHO žice prečnika 0,12,0,18 mm (namotana je zadnja) . Preostali namoti su napravljeni na isti način kao u gore opisanom transformatoru.

Za proizvodnju impulsnog transformatora možete koristiti i kvadratna jezgra serije. KV12 izrađen od ferita M2500NM - broj zavoja u namotima u ovom slučaju neće se promijeniti. Za zamjenu oklopnih magnetnih jezgara (B) modernijim kvadratnim (KB), možete koristiti tablicu. 4.3.

Signal povratne sprege napona iz namota 7-8 dovodi se preko diode na ulaz (2) mikrokola, što omogućava preciznije održavanje izlaznog napona u datom rasponu, kao i galvansku izolaciju između primarnog i izlazna kola. Parametri takvog pretvarača, u zavisnosti od napona napajanja, dati su u tabeli. 4.4.

Tabela 4.4. Parametri kola pri promjeni napona napajanja

Efikasnost opisanih pretvarača može se još malo povećati ako se impulsni transformatori pričvrste za ploču dielektričnim vijkom ili ljepilom otpornim na toplinu. Varijanta topologije štampane ploče za sastavljanje kola prikazana je na Sl. 4.15.

Rice. 4.15. Topologija PCB-a i raspored elemenata

Koristeći takav pretvarač, možete napajati električne brijače "Agidel", "Kharkov" i niz drugih uređaja iz mreže u vozilu.

65 nanometara je sljedeći cilj zelenogradske fabrike Angstrem-T, koja će koštati 300-350 miliona eura. Kompanija je već podnela zahtev za povlašćeni kredit za modernizaciju proizvodnih tehnologija Vnešekonombanci (VEB), izvestile su ove nedelje Vedomosti pozivajući se na predsednika odbora direktora fabrike Leonida Reimana. Sada se Angstrem-T priprema za pokretanje proizvodne linije za mikro kola sa 90nm topologijom. Otplata po prethodnom VEB-ovom kreditu, za koji je kupljen, počeće sredinom 2017. godine.

Peking srušio Wall Street

Ključni američki indeksi obilježili su prve dane Nove godine rekordnim padom, milijarder George Soros je već upozorio da se svijet suočava s ponavljanjem krize iz 2008. godine.

Prvi ruski potrošački procesor Baikal-T1, po cijeni od 60 dolara, pušta se u masovnu proizvodnju

Kompanija Baikal Electronics obećava da će početkom 2016. lansirati u industrijsku proizvodnju ruski procesor Baikal-T1 koji košta oko 60 dolara. Uređaji će biti traženi ako vlada stvori tu potražnju, kažu učesnici na tržištu.

MTS i Ericsson će zajedno razvijati i implementirati 5G u Rusiji

Mobile TeleSystems PJSC i Ericsson sklopili su sporazume o saradnji u razvoju i implementaciji 5G tehnologije u Rusiji. U pilot projektima, uključujući i Svjetsko prvenstvo 2018., MTS namjerava testirati razvoj švedskog dobavljača. Operater će početkom sljedeće godine započeti dijalog sa Ministarstvom telekomunikacija i masovnih komunikacija o formiranju tehnički zahtjevi do pete generacije mobilnih komunikacija.

Sergej Čemezov: Rostec je već jedna od deset najvećih inženjerskih korporacija na svetu

Šef Rosteca Sergej Čemezov je u intervjuu za RBC odgovorio na hitna pitanja: o sistemu Platon, problemima i perspektivama AVTOVAZ-a, interesima Državne korporacije u farmaceutskom biznisu, govorio je o međunarodnoj saradnji u kontekstu sankcija. pritisak, supstitucija uvoza, reorganizacija, strategija razvoja i nove prilike u teškim vremenima.

Rostec se „ograđuje“ i zadire u lovorike Samsunga i General Electrica

Nadzorni odbor Rosteca odobrio je „Strategiju razvoja do 2025. godine“. Glavni ciljevi su povećati udio visokotehnoloških civilnih proizvoda i sustići General Electric i Samsung u ključnim finansijskim pokazateljima.

Opisani uređaj pruža izuzetno visoku efikasnost konverzije, omogućava regulaciju izlaznog napona i njegovu stabilizaciju, te stabilno radi pri promjeni snage opterećenja. Ovaj tip pretvarača je zanimljiv i nezasluženo malo rasprostranjen - kvazi-rezonantni, koji je u velikoj mjeri oslobođen nedostataka drugih popularnih kola. Ideja stvaranja takvog pretvarača nije nova, ali praktična implementacija postao je svrsishodan relativno nedavno, nakon pojave moćnih visokonaponskih tranzistora, što je omogućilo značajno impulsna struja kolektor na naponu zasićenja od oko 1,5 V. Dom karakteristična karakteristika a glavna prednost ovog tipa izvora napajanja je visoka efikasnost pretvarača napona, koja dostiže 97...98% bez uzimanja u obzir gubitaka na ispravljaču sekundarnog kola, koji su uglavnom određeni strujom opterećenja.

Kvazirezonantni pretvarač se razlikuje od konvencionalnog impulsnog pretvarača, u kojem je do trenutka zatvaranja komutacijskih tranzistori struja koja teče kroz njih maksimalna, a kvazirezonantni se razlikuje po tome što se u trenutku zatvaranja tranzistori njihova kolektorska struja je blizu nule. Štoviše, smanjenje struje u trenutku zatvaranja osiguravaju reaktivni elementi uređaja. Razlikuje se od rezonantnog po tome što frekvencija konverzije nije određena rezonantna frekvencija opterećenje kolektora. Zahvaljujući tome, moguće je regulisati izlazni napon promenom frekvencije konverzije i ostvariti stabilizaciju ovog napona. Budući da do trenutka zatvaranja tranzistora reaktivni elementi smanjuju struju kolektora na minimum, bazna struja će također biti minimalna i stoga se vrijeme zatvaranja tranzistora smanjuje na vrijednost njegovog vremena otvaranja. Time je potpuno eliminisan problem prolazne struje koji se javlja prilikom prebacivanja. Na sl. 4.22 prikazano dijagram strujnog kola samogenerirajuće nestabilizirano napajanje.

Glavne tehničke karakteristike:

Ukupna efikasnost jedinice, %................................................ .........................92;

Izlazni napon, V, sa otporom opterećenja od 8 Ohma....... 18;

Radna frekvencija pretvarača, kHz................................................20;

Maksimalna izlazna snaga, W.................................................. ......55;

Maksimalna amplituda talasa izlaznog napona sa radnom frekvencijom, V

Glavni udio gubitaka snage u jedinici pada na zagrijavanje ispravljačkih dioda sekundarnog kruga, a efikasnost samog pretvarača je takva da nema potrebe za hladnjakom za tranzistore ne prelazi 0,4 W. Posebna selekcija tranzistora prema bilo kojim parametrima takođe nije potrebna. Kada je izlaz u kratkom spoju ili je prekoračena maksimalna izlazna snaga, proizvodnja se prekida, štiteći tranzistore od pregrijavanja i kvara.

Filter, koji se sastoji od kondenzatora C1...SZ i induktora LI, L2, dizajniran je za zaštitu mreže napajanja od visokofrekventnih smetnji iz pretvarača. Auto-generator se pokreće krugom R4, C6 i kondenzatorom C5. Generiranje oscilacija nastaje kao rezultat djelovanja pozitivne povratne sprege kroz transformator T1, a njihova frekvencija je određena induktivnošću primarnog namotaja ovog transformatora i otporom otpornika R3 (kako otpor raste, frekvencija raste).

Prigušnice LI, L2 i transformator T1 su namotane na identična prstenasta magnetna jezgra K12x8x3 od 2000NM ferita. Namotaji induktora se izvode istovremeno, "u dvije žice", pomoću žice PELSHO-0,25; broj zavoja - 20. Namotaj I TI transformatora sadrži 200 namotaja žice PEV-2-0,1, namotane na veliko, ravnomjerno oko cijelog prstena. Namotaji II i III su namotani "u dvije žice" - 4 zavoja žice PELSHO-0,25; Namotaj IV je zavoj iste žice. Za transformator T2 korišteno je prstenasto magnetno jezgro K28x16x9 od 3000NN ferita. Namotaj I sadrži 130 zavoja žice PELI10-0,25, položenih zavoj do zavoja. Namotaji II i III - 25 zavoja svaki od PELSHO-0,56 žice; namotavanje - "u dvije žice", ravnomjerno oko prstena.

Prigušnica L3 sadrži 20 zavoja PELI10-0,25 žice, namotane na dva sklopljena prstenasta magnetna jezgra K12x8x3 od 2000NM ferita. Diode VD7, VD8 moraju biti ugrađene na hladnjake sa površinom raspršivanja od najmanje 2 cm2 svaka.

Opisani uređaj je razvijen za upotrebu u kombinaciji sa uključenim analognim stabilizatorima različita značenja napona, tako da nije bilo potrebe za dubokim suzbijanjem talasanja na izlazu jedinice. Ripple se može smanjiti na potreban nivo upotrebom LC filtera koji su uobičajeni u takvim slučajevima, kao što je, na primjer, u drugoj verziji ovog pretvarača sa sljedećim osnovnim tehničkim karakteristikama:

Nazivni izlazni napon, V ................................................. ...... 5,

Maksimalna izlazna struja, A................................................. ...... ......... 2;

Maksimalna amplituda pulsiranja, mV........................................50 ;

Promjena izlaznog napona, mV, ne više, kada se promijeni struja opterećenja

od 0,5 do 2 A i mrežni napon od 190 do 250 V........................150;

Maksimalna frekvencija konverzije, kHz.................................. 20.

Krug stabiliziranog napajanja zasnovanog na kvazirezonantnom pretvaraču prikazan je na Sl. 4.23.

Izlazni napon se stabilizuje odgovarajućom promjenom radne frekvencije pretvarača. Kao iu prethodnom bloku, snažni tranzistori VT1 i VT2 ne trebaju hladnjake. Simetrično upravljanje ovim tranzistorima je implementirano pomoću posebnog glavnog generatora impulsa sastavljenog na DDI čipu. Okidač DD1.1 radi u samom generatoru.

Impulsi imaju konstantno trajanje određeno krugom R7, C12. Period se mijenja OS sklopom, koji uključuje optospojler U1, tako da se napon na izlazu jedinice održava konstantnim. Minimalni period je postavljen krugom R8, C13. Okidač DDI.2 dijeli frekvenciju ponavljanja ovih impulsa sa dva, a napon pravokutnog talasa se dovodi sa direktnog izlaza na tranzistorsko strujno pojačalo VT4, VT5. Zatim se strujno pojačani upravljački impulsi diferenciraju po krugu R2, C7, a zatim, već skraćeni na trajanje od približno 1 μs, ulaze kroz transformator T1 u osnovni krug tranzistora VT1, VT2 pretvarača. Ovi kratki impulsi služe samo za prebacivanje tranzistora - zatvaranje jednog od njih i otvaranje drugog.

Osim toga, glavna snaga generatora pobude troši se samo pri prebacivanju moćnih tranzistora, tako da je prosječna struja koju troši mala i ne prelazi 3 mA, uzimajući u obzir struju zener diode VD5. To mu omogućava da se napaja direktno iz primarne mreže preko otpornika za gašenje R1. Tranzistor VT3 je pojačivač napona upravljačkog signala, kao u kompenzacijskom stabilizatoru. Koeficijent stabilizacije izlaznog napona bloka je direktno proporcionalan koeficijentu prijenosa statičke struje ovog tranzistora.

Upotreba tranzistorskog optokaplera U1 osigurava pouzdanu galvansku izolaciju sekundarnog kola od mreže i visoku otpornost na buku na kontrolnom ulazu glavnog oscilatora. Nakon sljedećeg prebacivanja tranzistora VT1, VT2, kondenzator SY počinje da se puni i napon na bazi tranzistora VT3 počinje rasti, povećava se i struja kolektora. Kao rezultat, otvara se tranzistor optokaplera, održavajući kondenzator glavnog oscilatora C13 u ispražnjenom stanju. Nakon što su ispravljačke diode VD8, VD9 zatvorene, kondenzator SY počinje da se prazni do opterećenja i napon na njemu opada. Tranzistor VT3 se zatvara, zbog čega se kondenzator C13 počinje puniti kroz otpornik R8. Čim se kondenzator napuni na prekidački napon okidača DD1.1, njegov direktni izlaz će biti postavljen na visok nivo napon. U ovom trenutku dolazi do sljedećeg prebacivanja tranzistora VT1, VT2, kao i pražnjenja SI kondenzatora kroz otvoreni tranzistor optokaplera.

Započinje sljedeći proces punjenja kondenzatora SY, a okidač DD1.1 nakon 3...4 μs će se ponovo vratiti u nulto stanje zbog male vremenske konstante kruga R7, C12, nakon čega se cijeli upravljački ciklus ponavlja se, bez obzira na to koji je od tranzistora VT1 ili VT2 - otvoren tokom tekućeg poluvremena. Kada je izvor uključen, u početnom trenutku, kada je kondenzator SY potpuno ispražnjen, nema struje kroz LED optokaplera, frekvencija generiranja je maksimalna i određena je uglavnom vremenskom konstantom kola R8, C13 ( vremenska konstanta kola R7, C12 je nekoliko puta manja). Sa ocjenama ovih elemenata prikazanim na dijagramu, ova frekvencija će biti oko 40 kHz, a nakon što se podijeli sa okidačem DDI.2 - 20 kHz. Nakon punjenja kondenzatora SY na radni napon, u rad stupa stabilizirajuća petlja OS na elementima VD10, VT3, U1, nakon čega će frekvencija konverzije već ovisiti o ulaznom naponu i struji opterećenja. Fluktuacije napona na kondenzatoru SY su uglađene filterom L4, C9. Prigušnice LI, L2 i L3 su iste kao u prethodnom bloku.

Transformator T1 je napravljen na dva prstenasta magnetna jezgra K12x8x3 presavijena od 2000NM ferita. Primarni namotaj je ravnomjerno namotan po cijelom prstenu i sadrži 320 zavoja žice PEV-2-0,08. Namotaji II i III sadrže po 40 zavoja žice PEL1110-0,15; namotane su “u dvije žice”. Namotaj IV se sastoji od 8 zavoja PELSHO-0,25 žice. Transformator T2 je izrađen na prstenastom magnetnom jezgru K28x16x9 od 3000NN ferita. Namotavanje I - 120 zavoja žice PELSHO-0,15, a II i III - 6 zavoja žice PEL1110-0,56, namotane "u dvije žice". Umjesto PELSHO žice, možete koristiti žicu PEV-2 odgovarajućeg promjera, ali u ovom slučaju između namotaja je potrebno položiti dva ili tri sloja lakirane tkanine.

Prigušnica L4 sadrži 25 zavoja žice PEV-2-0,56, namotane na prstenasto magnetno jezgro K12x6x4,5 od 100NNH1 ferita. Pogodan je i bilo koji gotov induktor s induktivnošću od 30...60 μH za struju zasićenja od najmanje 3 A i radnom frekvencijom od 20 kHz. Sve fiksni otpornici— MJIT. Otpornik R4 - prilagođen, bilo koje vrste. Kondenzatori C1...C4, C8 - K73-17, C5, C6, C9, SY - K50-24, ostatak - KM-6. KS212K zener dioda može se zamijeniti sa KS212Zh ili KS512A. Diode VD8, VD9 moraju se ugraditi na radijatore s površinom raspršivanja od najmanje 20 cm2 svaki. Efikasnost oba bloka može se povećati ako se umjesto dioda KD213A koriste Schottky diode, na primjer, bilo koja iz serije KD2997. U ovom slučaju, hladnjaci za diode neće biti potrebni.

Danas ćemo pogledati nekoliko sklopova jednostavnih, čak bi se moglo reći jednostavnih, impulsnih pretvarača DC-DC napon(DC naponski pretvarači iste veličine, in konstantan napon različite veličine)

Koje su prednosti impulsnih pretvarača? Prvo, imaju visoku efikasnost, a drugo, mogu raditi na ulaznom naponu nižem od izlaznog. Impulsni pretvarači se dijele u grupe:

  • - bucking, boosting, inverting;
  • - stabilizovano, nestabilizovano;
  • - galvanski izolovani, neizolovani;
  • - sa uskim i širokim rasponom ulaznih napona.

Za izradu domaćih impulsnih pretvarača najbolje je koristiti specijalizirane integrisana kola- lakše se sklapaju i nisu hiroviti prilikom postavljanja. Dakle, evo 14 šema za svaki ukus:

Ovaj pretvarač radi na frekvenciji od 50 kHz, galvansku izolaciju obezbeđuje transformator T1 koji je namotan na prsten K10x6x4.5 od ferita 2000NM i sadrži: primarni namotaj - 2x10 zavoja, sekundarni namotaj - 2x70 namotaja PEV-0,2 žice . Tranzistori se mogu zamijeniti sa KT501B. Skoro nikakva struja se ne troši iz baterije kada nema opterećenja.

Transformator T1 je namotan feritni prsten prečnika 7 mm, a sadrži dva namotaja od 25 zavoja žice PEV = 0,3.


Push-pull nestabilizirani pretvarač na bazi multivibratora (VT1 i VT2) i pojačala snage (VT3 i VT4). Izlazni napon se bira brojem zavoja sekundarnog namota impulsnog transformatora T1.

Konvertor stabilizacionog tipa na bazi MAX631 mikrokola iz MAXIM-a. Frekvencija generisanja 40…50 kHz, element za skladištenje - induktor L1.


Možete koristiti jedan od dva čipa zasebno, na primjer drugi, da pomnožite napon iz dvije baterije.

Tipični krug za povezivanje stabilizatora za pojačavanje impulsa na mikrokolo MAX1674 iz MAXIM-a. Rad se održava na ulaznom naponu od 1,1 volta. Učinkovitost - 94%, struja opterećenja - do 200 mA.

Omogućava vam da dobijete dva različita stabilizirana napona sa efikasnošću od 50...60% i strujom opterećenja do 150 mA u svakom kanalu. Kondenzatori C2 i C3 su uređaji za skladištenje energije.

8. Prebacivanje pojačanja stabilizatora na MAX1724EZK33 čipu iz MAXIM-a

Tipičan dijagram povezivanja specijalizovani čip od MAXIM. Ostaje u funkciji na ulaznom naponu od 0,91 volti, ima male veličine SMD kućište i obezbeđuje struju opterećenja do 150 mA sa efikasnošću od 90%.

Tipično kolo za povezivanje pulsirajućeg stabilizatora na široko dostupnom TEXAS mikrokolu. Otpornik R3 reguliše izlazni napon unutar +2,8…+5 volti. Otpornik R1 postavlja struju kratkog spoja, koja se izračunava po formuli: Is(A)= 0,5/R1(Ohm)

Integrisani inverter napona, efikasnost - 98%.

Dva izolovana pretvarača napona DA1 i DA2, povezana u "neizolovano" kolo sa zajedničkom masom.

Induktivnost primarnog namota transformatora T1 je 22 μH, omjer zavoja primarnog namota prema svakom sekundaru je 1: 2,5.

Tipično kolo stabiliziranog pojačanog pretvarača na MAXIM mikrokolu.