Низковольтный инвертор для зарядки конденсаторов

Преобразователи напряжения на коммутируемых и модулируемых конденсаторах (13 схем)

Принцип работы преобразователей напряжения на коммутируемых конденсаторах основан на периодическом одновременном заряде группы конденсаторов, включенных параллельно или последовательно. В следующий рабочий цикл эти конденсаторы переключают, соответственно, в последовательную цепочку, либо параллельно.

В первом случае преобразователь является повышающим; во втором — понижающим. Коэффициент «трансформации» напряжения преобразователя равен числу переключаемых конденсаторов.

Как и при использовании настоящего трансформатора с увеличением (понижением) выходного напряжения кратно и пропорционально с учетом потерь понижается (возрастает) выходной ток.

Для преобразования постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого уровня Л. Г. Зотовым и А. А. Шориным в а. с. 756568 (СССР) была предложена схема бес-трансформаторного преобразователя (рис. 2.1 и 2.2).

Схема базового ключевого элемента преобразователя показана на рис. 2.1, общая схема устройства — на рис. 2.2. Управление типовыми ключевыми элементами 1 осуществляется генераторами прямоугольных импульсов, работающими на частотах 30 и 80 кГц (рис.

2.2). При входном напряжении 160 б и токе потребления 170 мА на выходе преобразователя получено напряжение 24 В при токе нагрузки 1 А. КПД преобразователя составил 90%. Все устройство имело размеры 80x50x20 мм и удельную энергоемкость 300 Вт/дм3.

В преобразователе (рис. 2.3) для повышения КПД преобразования использована идея начального заряда последовательно соединенных конденсаторов от источника питающего напряжения с последующим их переключением в параллельную цепь.

Рис. 2.1. Схема базового элемента преобразователя.

Рис. 2.2. Схема преобразователя напряжения 160В/24 В.

Рис. 2.3. Схема преобразователя напряжения на переключаемых конденсаторах.

Очевидно, что КПД такого преобразователя тем выше, чем выше напряжение питания устройства, поскольку в области малых питающих напряжений будут заметно сказываться потери на коммутирующих элементах.

При питании устройства от аккумулятора напряжением 12,6 В на выходе получено стабилизированное напряжение 5 В при КПД 80% (ток нагрузки 1 А). Для переключения конденсаторов использован генератор управляющих импульсов, работающий на частоте 6,5 кГц.

Следует отметить, что схема, изображенная на рис. 2.3, в значительной мере является демонстрационной, предназначенной для ознакомления со способами преобразования напряжения, хотя при моделировании средствами Electronics Workbench 5.12 и показала результаты, близкие к заявленным. В первоисточнике [2.2] резисторы R2 — R6 (рис. 2.3) отсутствуют (R2=R3=R4=R5=0; R6=бесконечность).

В качестве микросхемы DA1 возможно использование отечественного аналога — К142ЕН5А(В).

Для повышения КПД устройства должны быть получены крутые фронты коммутирующих импульсов и приняты меры по снижению падения напряжения на транзисторных ключах.

Принцип действия следующего преобразователя также основан на начальном заряде нескольких конденсаторов, подключенных параллельно источнику питания. Затем эти конденсаторы переключаются в последовательную цепочку. Напряжения на них суммируются.

В эту сумму входит и напряжение источника питания. Таким образом, при использовании двух конденсаторов на выходе может быть получено утроенное напряжение питания.

На практике это значение несколько ниже, поскольку часть напряжения теряется на коммутирующих элементах, диодах.

Так, в схеме на рис. 2.4 при напряжении питания 5В на выходе получается напряжение 12 В при токе нагрузки 12 мА.

Аналог транзистора 2N3904 — КТ375А(Б).

Параллельно-последовательный умножитель напряжения (рис. 2.5) работает по принципу одновременного заряда нескольких конденсаторов и последовательного разряда их на суммирующий конденсатор. Устройство является умножителем напряжения на три.

Рис. 2.4. Схема преобразователя напряжения на коммутируемых конденсаторах.

Рис. 2.5. Схема параллельно-последовательного умножителя напряжения.

Задающий мультивибратор, собранный на транзисторах ѴТ1 и ѴТ2 (типовой блок 1, рис. 1.1, R1=R4=10 кОм R2=R3=47 кОм; С1=С2=0,01 мкФ транзисторы — КТ201), формирует сигнал прямоугольной формы. Рабочую частоту генератора можно определить по приближенной формуле:

Для уменьшения выходного сопротивления генератора предназначен эмиттерный повторитель на транзисторах ѴТЗ и ѴТ4 (типовой блок 2, рис. 1.1, транзисторы — ГТ321 и П307). Когда на

выходе каскада 2 напряжение равно 30 В, конденсатор С1 (рис. 2.5) заряжается через диод VD1. За это время заряжаются также конденсаторы С2 и СЗ через соответствующие диоды VD2 и VD3. При переключении каскада 2 на его выходе появляется нулевое напряжение. Напряжения на конденсаторах С1 и С2 откроют транзисторы ѴТ1 и ѴТ2.

В результате конденсаторы С1 — СЗ будут включены последовательно. Суммарное напряжение через диод VD4 будет приложено к конденсатору С4. Конденсатор С4 зарядится до утроенного напряжения источника питания.

Поскольку вторая обкладка этого конденсатора подключена к питающему напряжению, то суммарное выходное напряжение будет превышать 100 В.

На выходе умножителя можно получить любое другое напряжение, увеличив число каскадов. Частота работы мультивибратора 1 выбирается с учетом постоянной времени заряда конденсаторов С2 и СЗ через резисторы R1 и R2.

При помощи устройств, изображенных на рис. 2.6 и 2.7 на выходе формирователей импульсов с различным числом каскадов — элементов цепочки — удается получить короткие импульсы длительностью порядка 20 не напряжением 2…3 кВ (рис 2.6) и 5. ..7,5 кВ (рис 2.7).

Рис. 2.6. Схема формирователя коротких импульсов напряжением 2…3 кВ.

Формирователь выполнен из цепочки однотипных узлов, состоящих из накопительных конденсаторов и тиристорных ключей (тиристоры КУ221Б, КУ224).

Отдельные узлы соединены между собой отрезками линий длиной по 4 м, выполненных из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

В начальный момент времени (все тиристоры закрыты) конденсаторы С1 — С1п через резисторы R2 — R2n и R3 — R3п заряжены до напряжения питания (850 В).

Рис. 2.7. Схема формирователя коротких импульсов напряжением 5…7,5 кВ.

При подаче на вход формирователя импульса запуска происходит включение предварительно заряженных от источника питания конденсаторов С1 — С1n в последовательную цепочку. На выходе формируется короткий импульс высокого напряжения.

Теоретически максимальная амплитуда импульса выходного напряжения должна быть равна nЕ, где Е — напряжение питания.

Однако в связи с тем, что тиристоры несколько отличаются друг от друга и включаются не одновременно, выходной импульс «размывается», идеального суммирования напряжений не происходит. Реально коэффициент умножения напряжения формирователей импульсов (рис. 2.6 и 2.

7) примерно равен квадратному корню из 2n, где л — число каскадов. После разряда конденсаторов тиристоры вновь закрываются, схема готова к запуску последующим управляющим импульсом.

В обобщенной форме вид преобразователей (рис. 2.8), реализующих принцип умножения напряжения на переключаемых конденсаторах. Это устройство содержит ряд одинаковых каскадов на тиристорах или иных элементах с S-образной вольтамперной характеристикой. Межкаскадные связи (С1 — С1п) выполнены конденсаторами равной емкости. Напряжение питания схемы — Е — ниже напряжения пробоя тиристоров.

В исходном состоянии после включения напряжения питания все тиристоры заперты, конденсаторы С1 — С1п заряжены до напряжения питания устройства.

При подаче на вход преобразователя импульса управления происходит цепная реакция переключения тиристоров из непроводящего состояния в проводящее. Все конденсаторы С1 — С1п оказываются соединенными последовательно.

Рис. 2.8. Электрическая схема преобразователя с умножением напряжения на коммутируемых тиристорами конденсаторах.

Рис. 2.9. Умножитель напряжения Н. М. Катасонова.

Напряжения на них суммируются и на выходе формируется короткий импульс напряжения с амплитудой, приближающейся к значению nЕ.

Типовые значения длительности импульсов, генерируемых тиристорными формирователями, зависят от RC-параметров формирователя, вида нагрузки, марки тиристоров и составляют: длительность импульса — 100…200 не, длительность фронта — 5…20 нc. В ранних конструкциях преобразователей подобного рода вместо тиристоров широко использовали искровые разрядники или механические прерыватели.

Для умножения напряжения Н. М. Катасонов предложил схему устройства (рис. 2.9), позволяющего при включении ключевых элементов S1 — S7 по определенному алгоритму заряжать конденсаторы С1 — С4 от источника питания, а затем

соединять в последовательную цепочку. В соответствии с числом примененных в цепочке конденсаторов на выходе устройства формируется умноженное в п-раз напряжение.

Для преобразования напряжения высокого уровня в низковольтное был разработан понижающий преобразователь на переключаемых конденсаторах (рис. 2.10). В отличие от повышающих конденсаторных преобразователей, он работает наоборот: вначале заряжается длинная цепочка последовательно соединенных конденсаторов, затем они включаются параллельно.

Таким образом получается подобие трансформатора: малый потребляемый ток в первичной цепи при большом напряжении и малое выходное напряжение при работе на нагрузку и большой ток.

Разумеется, такому преобразователю присущи заметные потери, да и само устройство отличается повышенной сложностью, поэтому полная практическая схема устройства не приводится.

Рис. 2.10. Пример понижающего конденсаторного преобразователя напряжения.

Читайте также:  Программный шим на stm8l

Отдельный класс преобразователей с использованием конденсаторов с управляемой емкостью представляют собой устройства, рассмотренные ниже.

Достаточно оригинальный метод преобразования напряжения для питания варикапов предложил А. В. Топалов.

У обычных потенциометров, применяющихся при регулировке напряжения на варикапах, перемещение движка по токопроводящему слою сопровождается неустойчивостью контакта, а то и обрывом соединения.

В этой связи в работе было предложено для получения питающего варикапы напряжения использовать высокочастотный генератор, нагруженный на повышающий трансформатор, к выходу которого подключен регулируемый емкостной делитель напряжения, выпрямитель и фильтр (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Пример схемы преобразователя напряжения для питания варикапов.

Рис. 2.12. Практическая схема преобразователя с регулируемым емкостным делителем выходного напряжения.

Практическая схема такого преобразователя показана на рис. 2.12. При питании генератора от батареи напряжением 3…6 В на выходе формируется регулируемое нестабилизиро-ванное напряжение 1,4…20 В, предназначенное для питания варикапов.

В качестве конденсатора емкостного делителя использован сдвоенный конденсатор переменной емкости от радиоприемника 2×12…250 пФ.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце типа К7х4х2 с магнитной проницаемостью 1000…2000.

Первичная обмотка содержит 49 витков провода ПЭЛШО 0,25, вторичная — 200 витков ПЭВ 0,1, При изменении напряжения питания частота генерации колеблется в пределах от 25 до 40 кГц.

Генерацию высокочастотного сигнала для регулируемого емкостного делителя можно осуществлять и в более простых схемах с бестрансформаторным выходом на основе КМОП-микросхем (рис. 2.13).

Выходное напряжение преобразователя, разумеется, не может превысить или даже сравниться с напряжением питания, однако на этом принципе могут быть созданы регулируемые источники напряжения положительной и/или отрицательной полярности, гальванически разделенные от основного источника питания конденсаторами небольшой емкости.

Выходное напряжение преобразователя (рис. 2.13) при напряжении питания 9 В регулируется в пределах 1…7 В. Отметим, что при смене полярности подключения диодов выпрямителя на выходе преобразователя может быть получено напряжение отрицательной полярности, а при использовании умножителя напряжения — напряжение, превышающее напряжение питания.

Рис. 2.13. Вариант схемы преобразователя напряжения с регулируемым емкостным делителем выходного напряжения.

Для снижения уровня высокочастотных помех на выходе преобразователя включен П-образный LC-фильтр, в котором дроссель L1 содержит 50 витков провода ПЭЛШО 0,1, намотанного на кольце типа К7х4х2 1000НН.

В схеме на рис. 2.14 для получения повышенного выходного напряжения применен утроитель выходного напряжения задающего генератора, выполненный по достаточно традиционной схеме, принцип действия которой изложен выше, в главе 1. Отличительной же особенностью этого устройства (рис. 2.

14) является то, что выходное напряжение преобразователя плавно регулируют при помощи резистивного делителя напряжения (транзисторы VT1 и VT2), в свою очередь, управляемого выпрямленным высокочастотным сигналом, амплитуда которого регулируется блоком конденсаторов переменной емкости С2 и СЗ.

включенных параллельно.

Рис. 2.14. Схема регулируемого преобразователя напряжения с утроителем выходного напряжения.

Таким образом, управляющее напряжение для регулировки выходного напряжения преобразователя снимается с регулируемого емкостного делителя напряжения (конденсаторы С4 и С2, СЗ) и диодного выпрямителя (диоды VD5 и VD6). В итоге на выходе устройства получается плавно регулируемое в пределах от 1 до 18 В напряжение.

Попутно отметим, что для решения основной задачи — изменения емкости без использования резистивного делителя напряжения в цепи питания варикапа — достаточно было бы использовать просто блок конденсаторов переменной емкости, сузив при необходимости диапазон перекрытия за счет параллельного и/или последовательного подключения емкостей. Однако в плане создания преобразователей напряжения нового типа идея, описанная .4. В. Топаловым, достаточно продуктивна и может иметь дальнейшее развитие.

Отдельный вид преобразователей — преобразователи на конденсаторах с управляемой (модулируемой) емкостью. Иногда такие преобразователи называют мультипликаторами (умножителями) напряжения. Принцип их действия основан на том, что при неизменной величине заряда на обкладках конденсатора уменьшение их емкости сопровождается пропорциональным возрастанием напряжения на обкладках, и наоборот.

Рис. 2.15. Схема преобразователя напряжения кольцевого типа.

Преобразователи напряжения кольцевого типа на модулируемых конденсаторах (рис. 2.15) содержат последовательнозамкнутую цепочку из конденсаторов с модулируемой емкостью, разделенных диодными ключами. Запуск преобразователя осуществляется кратковременной подачей напряжения на один из конденсаторов.

При изменении емкости конденсаторов, роторы которых заземлены и вращаются синхронно со сдвигом по фазе, происходит «перекачка» энергии по последовательной замкнутой в кольцо диодно-емкостной цепочке с нарастанием выходного напряжения.

Параллельно одному из конденсаторов включен электрический разрядник.

Когда напряжение на этом конденсаторе превысит напряжение пробоя разрядника, происходит разряд конденсатора на сопротивление нагрузки, и на конденсатор подают новую порцию энергии от источника питания.

Источник: Шустов М. А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения.

Источник: http://www.qrz.ru/schemes/contribute/power/preobrazovateli-naprazenia-na-kommutiruemyh-i-moduliruemyh-kondensatorah-13-shem.html

Сварочный инвертор своими руками. Каким ему быть

САМОДЕЛЬНЫЙ СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ

КАКИМ ЕМУ БЫТЬ

    На этой странице будут собираться интерсные технологические и схемотехнические решения заводских и самодельных сварочных аппаратов.

    Для разминки возьмем сварочный инвертор РЕСАНТА САИ 250 ПРОФ:

    Кроме якобы современного дизайна у него есть довольно инетерсное решение по приведению потребления сетевого напряжения в норму, а именно в нем используется корректор коэфициента мощности (ККМ), причем на сравнительно свежей и не дорогой микросхеме ICE2PCS01G. Схема самого аппарата ЗДЕСЬ, даташиты на ICE2PCS01G ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ.

Там два варианта даташников, они разные по объему, но пока не разбирался насколькоони разные по содержанию. Я заказал пяток этих микросхем и когда придут уже буду детально разьбираться с этой микросхемой.

    Пока могу сказать, что согласно схеме и фотографиям дроссель ККМ не такой уж и огромный, как могло подуматься изначально:

    ККМ поднимает выходное напряжение не сильно, поэтому можно использовать традиционную силовую часть сварочного аппарата, поскольку практически все силовые транзисторы и драйвера, используемые в сварочных инверторах расчитаны на напряжение 500, а этого напряжения бустер не выдает, поскольку сглаживающие электролитические конденсаторы расчитаны на 450 вольт, из чего не сложно сделать вывод, что выходное напряжение корректора коэфициента мощности не более 400 вольт. Произвести перерасчет тока, на который реагирует ККМ не трудно на схеме указаны номиналы токоизмерительных резисторов, а в паспорте на инвертор указана его мощность. Но это для тех, кто ленится разбираться с даташитом на данную микросхему корректора.

    Выходные диоды ККМ STTH12R06D — 12 ампер, 600 вольт, корпус ТО-220 с металлическим фланцем, но у них время восстановления 12 nS, они реально быстрые, как раз подстать микросхеме, поскольку в даташнике на микросхему указывается минимальная рекомендуемая частота переключения 50 кГц, а типовая 120…150 кГц. Это довольно приличные частоты и при проектировании печатной платы нужно уделить максимальное внимание влиянию соседних проводников друг на друга
    Так же следует обратить внимание на выпрямительные диоды первичного напряжения. Используются диодные мосты работающие параллельно, но в паралель работают диоды именно из одной сборки, что гарантрует максимальную похожеть параметров диодов, следовательно через параллельные диоды будет протекать одинаковый ток, поскольку падение напряжения не N-P переходе будет тоже одинаковым.

    Следующим довольно интересным было схемотехническое решение в сварочном аппарате ВД-160И У2 (ВД-200И У2)

    Первое, что бросилось в глаза, так это то, что ребята реально хорошо знают транзисторную схемотехнику. Полноценной схемы найти не удалось, однако лично мне понравилось то, что было увидено.

Сначала я увидел ЭТОТ файлик, затем порывшись в интернете нашел вот ЭТОТ файлик.

    Первое, что бросилось в газа — ограничение тока на управляющем трансформаторе — использовать диоды для подавления выбросов это довольно оригинально (обведена голубым):

    Закрывающая силовой транзистор цепочка тоже довольно не традиционна — по сути это аналог тиристора и если уж он открываается, то не закроется пока на нем не будет реально нулевого напряжения (обведено желтым).     Но и это еще не все — сварочный инвертор полумостовой и этот факт используется полностью.

    Во первых протекающий через первичную обмотку ток так же протекает через управляющий трансформатор и покак этот ток не будет иметь минимальное значение включение другого силового транзистора не возможно, даже в тот момент, когда будет подан управляющий импульс с платы управления. Это полностью исключает вероятность возникновения сквозного тока (обведено желтым):

    Так же используется довольно редкий способ удержания дуги при снижении тока, а именно добавлена дополнительная высоковольтная обмотка для облегчения поджига и удержания дуги. Я уже видел подобные решения, но в них использовались токоограничивающие резисторы на кучу ватт.

Читайте также:  Зарядное устройство с автоматическим отключением

Здесь же в качестве ограничителя тока выступает реактивное сопротивление L2, которе при слабых тока созадет маленькое падение напряжение на себе, а при больших ограничивает ток на столько, что диоды КД213 остаются целыми, т.е меньше 10 А.

Таким образом значительно снижается выделяемое внутри сварочного аппратата тепло.

    Для самодельного сварочного аппарата, работающего с аргоном нужен осцилятор. Впрочем осцилятор нужен и для плазмореза. Разумеется, что дугу можно поджечь и без него, касаясь электродом заготовки, но в момент касания односначно заточка электрода из вольфрама потеряет свою форму.

    В сварочном аппарате РУСИЧ С-400 в качестве генератора высокого напряжения выспутает самовозбуждающийся электронный трансформатор и схема довольно знакома — подавляющее большинство электронных трансформаторов для низковольтных галогеновых ламп собраны именно по этой схеме:

    В данном варианте используется по два параллельных транзистора для увеличения выходного тока. Тут сразу оговорюсь — у самого зачесалиь руки купить готовый трансформатор и перемотать под осцилятор, но я удержался.

Для подобного трансформатора нужно довольно приличное окно, поскольку вторичная обмотка должна иметь межслойную изоляцию — выходное напряжение подобного трансформатора должно быть порядка 4-6 кВ, а это требует межслойной изоляции не только между первичкой и вторичкой, но и между слоями первички.

Даже используя фторопластовую ленту толщина изоляции займет не мало места, а с учетом того, что слои вторичной обмотки не должны добигать то краев каркаса хотя бы 2-3 мм, то и толщина самой обмотки увеличивается.

Следовательно использовать сердечники от электронного трансформатора для ламп весьма затруднительно — размер окна расчитан строго под то количество обмоток и их толщину, которая используетсяв данном трансформаторе — при серийном производстве использование сердечников с «запасом» довольно убыточно.

    Зарядить конденсаторы первичного питания сварочного инвертора не так просто — напряжение приличное, емкость конденсаторов тоже, следовательно ток во время зарядки будет возникать огромный. Чаще всего для зарядки этих конденсаторов в сварочных инветорах используют токоограничивающие резисторы и термисторы.

Я не не буду утверждать, что это схема заводского сварочного аппарата (СХЕМА ЗДЕСЬ), но автор не стал заморачитваться с резисторами, а просто поставил обычную лампу накаливания на 150 Вт.

Тут же оговорка — обычная лампа довольно габаритна, поэтому желащим повторить подобное рекомендую использовать галогенку — она значительно меньше, да и трубку гораздо проще защитить от ударов, чем колбу обычной лампы:

    Тут следует отметить, что реле софтстарта включается только тогда, когда на выходе инвертора появляется напряжение.

СТРАНИЦА БУДЕТ ДОПОЛНЯТЬСЯ ПО МЕРЕ ОБНАРУЖЕНИЯ
ИНТЕРЕСНЫХ РЕШЕНИЙ СВАРОЧНЫХ ИНВЕРТОРОВ

Адрес администрации сайта: admin@soundbarrel.ru    

Источник: http://soundbarrel.ru/bit_tehnika/svarka_variant.html

Зарядное устройство на тиристорном инверторе

В статье рассмотрена возмож­ность использования тиристоров [1] в качестве переключающих эле­ментов инверторов обратноходовых импульсных источников пита­ния. Качественные показатели та­ких схем отличаются от схем на транзисторах, снижены требования к охлаждению приборов, отсутству­ют мощные высоковольтные кон­денсаторы и цепи снижения токов заряда.

Простота тиристорного регули­рования мощности позволяет ис­пользовать схемное решение для зарядки аккумуляторов и питания иных нагрузок.

Схема позволяет в автоматичес­ком режиме поддерживать на низко­вольтном выходе напряжение неза­висимо от колебаний тока нагрузки.

Устройство обеспечивает сни­жение мощности в нагрузке при критической температуре тиристо­ра, имеет плавное широтно-импульсное регулирование тока. Ам­перметр цепи заряда аккумулятора позволяет визуально контролиро­вать ток заряда.

Желание выполнить зарядное устройство с использованием в ин­верторе кремневого незапираемого тиристора диффузионной струк­туры возникло из-за применения в питании инвертора электролити­ческих конденсаторов большой ем­кости, необходимых при выполне­нии таких устройств на транзистор­ных инверторах.

Почти нулевое со­противление конденсаторов при недостаточном ограничении тока в питающей сети приводят к перего­ранию сетевых предохранителей и даже к взрыву мощных сетевых ди­одных мостов.

Для работы тиристорного инвертора емкость конден­сатора сетевого фильтра применя­ется минимального значения, с це­лью устранения импульсных помех от работы тиристора.

Высокочастотные тиристоры, применяемые ранее в развертках телевизоров, могут успешно эксп­луатироваться для работы в тиристорных инверторах.

Сердечник трансформатора на­капливает энергию магнитного поля при открытом тиристоре и при закрытом передает накопленную энергию в нагрузку.

Силовой трансформатор в схе­ме выбран из условий рабочей ча­стоты инвертора и мощности на­грузки вторичных цепей. Габарит­ная мощность превышает мощность нагрузок с учетом потерь.

Выпол­нить самодельный трансформатор по рекомендациям в [2] — дело до­вольно хлопотное и длительное, в принципе проще подобрать транс­форматор заводского исполнения. К примеру, автором был использо­ван сетевой трансформатор от бло­ков питания компьютеров.

По­скольку справку на обмоточные данные найти не удалось, один из трансформаторов был разобран и оказалось, что первичная обмотка содержит 42 витка провода типа ПЭЛ-0,63 с укладкой в двух слоях.

Низковольтная обмотка содержит 6+6 витков провода диаметром 2×0,8 мм со средним выводом, то есть предлагаемый в [3] коэффи­циент трансформации К=15 соблю­ден.          —

Вторичное напряжение равно 2×7=14 В при первичном напряжении 280 В.

Принципиальная схема (рис.

1) состоит: из генератора на аналого­вом таймере da1, с регулятором скважности r2; эмиттерного повто­рителя на биполярном транзисто­ре vt1, необходимого для согласо­вания выходного сопротивления таймера с управляющим входом тиристора vs1; тиристорного ин­вертора с цепями переключения состояния тиристора; кламперная схема подавления выброса напряже­ния при демагнетизации индуктив­ности рассеивания; выпрямительно­го моста выходного напряжения vd8; выпрямителя питания генера­тора vd9 и повторителя со стаби­лизатором напряжения da2, моста vd10 — питания инвертора Стаби­лизация выходного напряжения выполнена с помощью обратной связи с оптопарой da3.

Генератор с регулируемой скважностью импульсов при неиз­менной частоте выполнен на интег­ральном таймере da1. Для работы схемы в режиме автогенератора выводы 6 и 2 соединяются между собой и подключаются к конденса­тору С1.

Заряд конденсатора С1 происхо­дит по цепи r1, vd1, r2, С1. Время заряда t1=0,639(r1+r2)c1, время разряда t2=0,639(r2+r3)c1.

Во время заряда конденсатор С1 заряжается до напряжения в 2/ 3 un на входе 2 da1, в это время на выходе 3 da1 таймера высокий уровень, внутренний триггер мик­росхемы переключается и на выхо­де 3 появляется низкий уровень, открытый внутренний транзистор микросхемы таймера начинает раз­ряжать конденсатор С1 через диод vd2, резистор r3 и вывод 7 da1. После разряда конденсатора до уровня.1/3 напряжения питания таймер вновь включает цикл заря­да конденсатора С1. В результате этого на выходе таймера получает­ся непрерывная последователь­ность прямоугольных импульсов. Прямоугольный импульс с выхода 3 da1 через резистор r4 поступа­ет на вход транзистора vt1 эмит­терного повторителя. С нагрузки r7 цепи эмиттера импульс напря­жения в той же полярности посту­пает на управляющий электрод ти­ристора vs1.

Питание регулятора скважности, микросхемы таймера da1 и эмиттерного повторителя выполнено от аналогового стабилизатора da2.

Стабилизация выходного на­пряжения осуществляется с клемм нагрузки ХТЗ, ХТ4 через оптопару da3 на вход модификации 5 da1.

Мост, составленный из регулятора r10 — установки сигнала обратной связи и светодиода оптопары, по­зволяет при росте напряжения на­грузки открыть транзистор оптопары, который шунтирует через резистор r5 делитель микросхемы с уров­нем 2/3 напряжения питания по входу 5 da1, ширина импульса уменьшается без изменения паузы, напряжение на нагрузке падает. Температурный датчик rt1, в цепи обратной связи, позволяет при ро­сте температуры радиатора тири­стора vs1 снизить выходное напря­жение нагрузки.

Тиристор шунтирован парал­лельной цепью r12, С5, vd7, позво­ляющей удлинить время включения.

Цепь рекуперации энергии об­ратного импульса обмотки транс­форматора выполнена на диоде vd6 с нагрузкой r11 и фильтром С6.

Тиристор закрывается, при от­сутствии тока управления, низким напряжением открытого перехода.

Напряжение на резисторе r13 в цепи анода падает до импульсного напряжения открытого состояния, конденсатор С9 разряжается для подпитки тока обмотки трансфор­матора Т1, ток удержания снижа­ется до полного отключения тири­стора.

Для снижения воздействия тока управления на управляющий электрод подается отрицательное напряжение с резистора r8 цепи катода. Стабилитрон vd4 ограни­чивает импульс обратного напря­жения на уровне несколько ниже допустимого значения для данно­го типа тиристора.

Сетевое питание инвертора пода­ется с диодного моста vd10. Кон­денсатор СЮ выполняет подготовку рабочего напряжения инвертора и фильтрует возможные помехи от работы тиристора vs1.

Диодный мост vd9 подключен к электросети через разделитель­ный конденсатор С11, пониженное напряжение после сглаживания конденсатором С8 поступает на аналоговый стабилизатор на мик­росхеме da2.

Элементы пассивной защиты и коммутации выполнены на предохра­нителе fu1 и выключателе сети sa1.

После полной сборки схемы с использованием рекомендованных радиокомпонентов, наладка начи­нается с проверки сопротивления цепей питания на наличие коротких замыканий. Подключив вместо предохранителя лампочки 220 В 100 Вт, можно подать напряжение сети.

Читайте также:  Multidec 8.0 tv-хак

Если лампочка загорится по­чти в полную яркость — следует найти замыкание или неисправный элемент, если этого не случилось или лампа горит слабым накалом — можно подключить вместо акку­мулятора автомобильную лампоч­ку 12/24 В 50 Вт, свечение лампоч­ки указывает на исправную рабо­ту схемы при повышении накала сетевой лампы.

Регуляторами скважности r2 и установки обратной связи устано­вить наибольшую яркость лампочки вторичной цепи. После установки устойчивой работы схемы цепь пре­дохранителя можно восстановить.

В процессе небольшой прогон­ки схемы с нагрузкой в виде лам­почки, после отключения от сети, проверить температуру радиатора тиристора.

По возможности в стенке корпу­са зарядного устройства дополни­тельно установить вентилятор от компьютера или использовать кор­пус блока питания.

В устройстве тиристорного ин­вертора установлены радиодетали заводского исполнения, возможная замена и характеристики указаны в таблице 1.

К выходным клеммам ХТЗ, ХТ4 в соответствующей полярности проводом сечением не менее 4 мм подключается автомобильный ак­кумулятор на напряжение 12 В, емкостью 10…100 А*ч. Регулято­ром тока заряда r2 установить ток по амперметру в 0,02С — от емкос­ти аккумулятора, к примеру при 100 А*ч ток заряда — 2 А. Время заряда 5-6 часов.

Литература

1.    Тиристоры. Перевод с английского. — «Энергия», Москва, 1971 г.

2.    А. Петров. Индуктивности, дроссели, трансформаторы. — Радиолюбитель, №1, 1996, стр. 13.

3.     В. Володин. Инверторный источник сварочного тока. — Радиолюбитель, №9, 2003, стр. 32.

Творческая лаборатория «Автоматика и телемеханика»

Владимир Коновалов, Михаил Мальков

г. Иркутск-43, а/я 380

Раздел: [Зарядные устройства (для авто)]

Источник: http://2zv.ru/article/4968-zaryadnoe-ustrojstvo-na-tiristornom-invertore

:: ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ГАУСС-ГАНА ::

   Пушка Гаусса — вызывает особый интерес в радиолюбительских кругах. В основном ее собирают начинающие радиолюбители, но иногда встречаются серьезные конструкции в основном зарубежных авторов. В статье будет рассмотрен вариант схемы преобразователя для Гаусс-пушки.

Эта схема имеет ряд особенностей и преимуществ над аналогичными схемами. Она предназначена для зарядки конденсаторов пушки.

Благодаря повышенной мощности, преобразователь развивает 80 ватт чистой мощности, это позволяет заряжать емкость в 1500 микрофарад всего за 1 секунду!

   Напряжение электролитических конденсаторов в основном выбирается 400 вольт, но можно применять любые электролиты с напряжением от 200 до 600 вольт, больше нет смысла. 

   В стандартном варианте Гаусс-пушки используют электролитические конденсаторы на 400 вольт. Схема отключается, когда напряжение на конденсаторах достигает 380-420 вольт. После отключения схемы загорается светодиод, что сигнализирует о том, что конденсаторы полностью заряжены.

   Диоды применяются быстродействующие с током не менее 1-3 ампер, обратное напряжение диодов 1000 вольт. Можно также использовать импульсные диоды с рабочей частотой более 80 килогерц. 

   Полевой транзистор IRF3205,IRL3705, IRFZ44, IRF540, IRL2505 — выбор очень велик. Задающий генератор настроен на частоту 60-65 кГц, для 400 вольт вторичная обмотка содержит 80 витков провода 0,2 -0,6 мм.

Обмотка мотается в 2 слоя по 40 витков. В качестве межслойной изоляции можно использовать несколько слоев скотча или изоленты.

Очень удобно использование готовый трансформатор от компьютерного БП, трансформатор перематывать не нужно! Только включаем в обратном порядке. 

   Транзистор устанавливается на теплоотвод, поскольку преобразователь однотактный и транзистор — единственная силовая часть, вся нагрузка на нем.

Поделитесь полезными схемами

   Сушилка для полотенца своими руками. Многим из нас знакома ситуация, когда идем в туалет или в ванную комнату чтобы помыть руки, а там видим, что из полотенца вода капает и еще не очень то приятно оно паxнет. Влажное полотенце плюс ко всему удобная среда для размножения микробов.
   Схема такого преобразователя не новая, но она была переделана и в итоге переделки количество используемых радиодеталей резко сократилось. 
   Нарисуем резистор на бумаге — оригинальный метод изготовления маломощных резисторов высокого сопротивления.

Источник: http://samodelnie.ru/publ/samodelnye_invertory/preobrazovatel_dlja_gauss_gana/2-1-0-99

Высокое напряжение и не только

 

Гаусс пушка или электромагнитный ускоритель масс Гаусса — довольно опасное и одновременно привлекательное устройство для ускорение масс.

 Одной из самых важных частей данной конструкции является  преобразователь напряжения, который преобразует 

напряжение источника питания (часто 12 Вольт) в более высокое (400-800 Вольт). Преобразователь заряжает силовые конденсаторов, емкость которых непосредственно разряжается на обмотку соленоида, этим соленоид на время  превращается в мощный электромагнит.

 Именно под воздействием этого поле выталкивается железный снаряд, при этом, чем сильнее поле, тем быстрее будет выталкиваться снаряд.

В некоторых конструкциях ускорителей Гаусса используют несколько соленоидов,

которые поочередно разгоняют снаряд до больших скоростей. 

Вальдемара, который очень часто применяется в самодельных ускорителях Гаусса.

 Номинальная мощность этого инвертора составляет 70 ватт, но легко можно снять 100-120 ватт, что позволит зарядить емкость в 1500 мкФ 400 Вольт менее, чем за одну секунду! Силовым звеном такого инвертора является мощный полевой транзистор серии IRF3205, его мощности вполне хватит, для того, чтобы обеспечить выходную мощность в 100-120 ватт. Сердцем преобразователя является однотактный ШИМ-контроллер UC3845. Разработчики этой микросхемы довольно хорошо постарались, поскольку выход микросхемы без каких-либо дополнительных дрейверов может работать с самыми мощными полевыми ключами, в микросхему встроена схема управления, так, что выходной вывод с микросхемы через небольшой резистор 1-10 Ом подключен к затвору полевого ключа, при этом резистор совсем не обязательно . 

намотки зависит все. Если у вас имеется опыт работы с импульсными инверторами, то это очень хорошо, если нет, то придется очень постараться , чтобы собрать хороший инвертор. 

Если в конце концов инвертор собран и работает, но транзистор перегревается, то можно суверенностью сказать, что трансформатор неправильно намотан. 

В ходе опытов я разработал специальную технологию намотки, который обеспечивает максимальное КПД трансформатора и инвертора в целом. Для начала нужно найти подходящий сердечник, я к примеру взял от компьютерного блока питания.

Для начала нужно аккуратно снять сердечник (места стыковки половинок сердечника грел газовой горелкой), в итоге снимаем с каркаса все штатные обмотки (будьте осторожны, каркас хрупкий и быстро ломается).

 Затем берем провод 0,8мм (все обмотки мотаем именно этим проводом, хотя если его нет, то можно от 0,6 до 0,9мм). Начинаем намотку. 

ВНИМАНИЕ! ВСЕ ОБМОТКИ ДОЛЖНЫ БЫТЬ НАМОТАНЫ В ОДНУ

 

СТОРОНУ, НАПРИМЕР ПО ЧАСОВОЙ СТРЕЛКЕ. 

на выходе может обеспечить 800 Вольт. Выходное напряжение в нашем 

случаем можно будет регулировать от 150 до 800 Вольт.

Берем провод 0,8 мм и на голый каркас равномерно мотаем 23-25 витков, провод НЕ ОТРЕЗАЕМ, а просто выводим из поля намотки с боковых отверстий, которые есть на каркасе. Затем изолируем обмотку 3-я слоями любой изоленты.

Дальше берем тот же провод 0,8мм и мотаем 8 витков, не спешите с намоткой, поскольку для начала мотать нужно не на каркас, а на пальцы рук.

Выпрямляем средний и указательный палец прижимая их друг к другу, и сразу на оба пальца мотаем 8 витков, дальше отрезаем провод, Снимаем тот провод, который намотали на пальцы и измеряем длину.

Дальше отрезаем еще 5 кусков провода той же длины и из этих проводов собираем шину, именно этой шиной мы должны намотать первичку. Кончики шины скручиваем для удобной намотки, Этот процесс не обязательный, просто это самый легкий способ узнать нужную длину провода,

конечно, 

Потом берем тот провод, которым намотан первый слой (провод, который  болтается с бокового отверстия каркаса) и мотаем этим проводом 23-25 витков на каркасе. Если в случае намотки первой половины этой обмотки мы намотку делали снизу вверх , то на сей раз нужно пойти сверху вниз . После намотки 20 витков провод опять не срезаем, а выводим сбоку,

прокладываем изоляцию 2-3 слоев изоленты. 

Дальше мотаем остальные 3 витка шины и изолируем,
первичка готова!

В конце осталось домотать вторичную обмотку, третий слой имеет то же кол-во витков — 23-25. Потом опять изоляция и

трансформатор готов! 

В итоге — вторичная (повышающая обмотка): 3 слоя, первый слой 25 витков, второй слой 25 витков, третий слой 25 витков,  

количество общих витков 75, диаметр провода 0,8мм. 

Обсудить на Форуме

Источник: http://x-shoker.ru/news/invertor_valdemara_specialno_dlja_polzovatelej/2014-01-28-274

Ссылка на основную публикацию