Poszukiwania prostego schematu przetwornicy 12/220V z „czystym” sinusem na wyjściu spełzły na niczym. To, co w zamian się poleca to albo otrzymanie pseudosinusa za pomocą przetwornicy bez użycia transformatora niskich częstotliwości zwiększającego napięcie, albo wykorzystanie wzmacniacza klasy D sterowanego sinusoidalnym napięciem odniesienia. Często wskazuje się na mikrokontroler jako element sterujący i generujący sinusoidę lub odsyła się do rozmaitych aplikacji.
Poniżej schemat urządzenia odpowiadającego założeniom prostoty i „czystości” sinusa:
Parametry urządzenia:
Napięcie wejściowe: 12... 14V;
Napięcie wyjściowe: 50Hz, 220+/-2V;
Maksymalna moc: 50W;
Sprawność: 84... 90%.
Opis zastosowanego rozwiązania
Generator sterujący, źródło napięcia odniesienia i komparator zmontowano na DA2. Elementy DD1 i DD2 naśladują strukturę TL494 w tej części, która pracuje niestabilnie na niskich częstotliwościach (błędne działanie przerzutnika typu D).
Następnie za pomocą filtru dolnoprzepustowego są tłumione wyższe harmoniczne, składowe PWM. Filtr dolnoprzepustowy składa się z dwóch części. Pierwsza - DA1.1 - to filtr z gładką charakterystyką amplitudowo-czestotliwościową. Drugi - DA1.2 - to filtr środkowozaporowy z częstotliwością tłumienia 150Hz. Analiza wykazuje, że w PWM zawiera się tylko pierwsza i nieparzyste harmoniczne i taki filtr wystarczy, żeby wygenerować „ładny” sinus (oscylogram nr 2). A ponieważ stopień pierwszej harmonicznej praktycznie liniowo zależy od współczynnika wypełnienia, otrzymujemy łatwy w sterowaniu sinus z dokładną stałą składową równą +2,5V. Potem dodatkowo otrzymujemy odwróconą sinusoidę (wyjście 14 DA1.4).
Na DA3, DA5, VT1, VT2 zmontowano pierwszy kanał wzmacniacza niskich częstotliwości klasy D. Drugi kanał zmontowano na DA4, DA7, VT3, VT4. Na wyjściu pierwszego i drugiego kanału wzmacniacza niskich częstotliwości tworzą się sinusoidy w przeciwfazie (oscylogram nr 3).
Z wyjścia transformatora poprzez mostek Graetza jest podawane sprzężenie zwrotne zgodnie z napięciem wyjściowym. W ten sposób jest zrealizowana stabilizacja napięcia wyjściowego.
Konstrukcja i elementy
Transformator TV1 to przerobiony ТП60-2, który był wykorzystany w znamienitym magnetowidzie «Электроника ВМ-12». Z transformatora zdejmujemy wszystkie uzwojenia wtórne, a w ich miejsce nawijamy jedno uzwojenie składające się z 33 zwojów drutu o średnicy 0,7mm – siedmioma drutami naraz [coś jak lica w.cz., przyp. tłum.].
W momencie podania napięcia 220V na uzwojenie wtórne transformatora, na biegu jałowym wartość napięcia po stronie pierwotnej wynosi 6,5V.
Dławiki L1 i L2 są nawinięte na pierścieniach ferrytowych 24*13*9,7mm i posiadają 22 zwoje przewodu o średnicy 1,5mm. Takie pierścienie są wykorzystywane w dławikach impulsowych zasilaczy komputerowych typu ATX.
Tranzystory i układy scalone sterowników DA5, DA7 można znaleźć na płytach głównych.
Wszystkie tranzystory są zamontowane na wspólnym radiatorze o powierzchni 15...20cm2. W celu ich izolacji od radiatora stosuje się podkładki mikowe.
Kondensatory С21...С24 są przewidziane na napięcie 63V, a kondensator C25 na napięcie 630V.
Diody można zastosować dowolne z napięciem wstecznym nie mniejszym niż 400V.
Moc rezystorów R44, R45 jest nie mniejsza niż 0,25W.
Kalibracja
1. Odłączamy uzwojenie pierwotne transformatora.
2. Za pomocą rezystora R9 ustalamy częstotliwość przebiegu impulsów 100Hz na wyjściu DA2 (oscylogram nr 1).
3. Sprawdzamy obecność sygnału sinusoidalnego (oscylogram nr 2) na wyjściach 7 i 14 DA1. Sygnały powinny być w przeciwfazie, ale o jednakowej amplitudzie.
4. Za pomocą rezystorów R22 i R31 ustawiamy sygnał na wyjściu pierwszego kanału zgodnie z oscylogramem nr 3. To samo robimy z drugim kanałem (R24 i R34).
5. Ustawiamy suwak potencjometru R4 w wyższe położenie zgodnie ze schematem.
6. Podłączamy do wyjścia przetwornicy obciążenie. Można do tego użyć żarówki o mocy 25W.
7. Podłączamy uzwojenie pierwotne transformatora.
8. Za pomocą rezystora R4 ustalamy napięcie 220V na wyjściu przetwornicy.
PS.
Według autora układ łatwo poddaje się skalowaniu w stronę zwiększania mocy.
Projekt, po odpowiednich przeróbkach, będzie się nadawał do otrzymania innych częstotliwości wyjściowych - np. 60 lub 400Hz.
Sprawność można nieco zwiększyć jeśli zmienimy dławiki L1 i L2 na mniej stratne.
Są też pewne braki. Jest nim brak izolacji galwanicznej pomiędzy wejściowym a wyjściowym napięciem, co nieco zawęża obszar zastosowania przetwornicy. Ale można to zmienić, jeśli zastosujemy optoizolację sprzężenia zwrotnego. Inną nieprzyjemną cechą jest pewien dryft częstotliwości. Zgodnie z obserwacjami autora wynosi on do 1,5Hz po nagrzaniu urządzenia.
Autor: A. W. Jewdokimow, eng_group(_at_)mail.ru
Link do tłumaczonego tekstu: http://radiokot.ru/circuit/power/converter/19/
Poniżej schemat urządzenia odpowiadającego założeniom prostoty i „czystości” sinusa:
Parametry urządzenia:
Napięcie wejściowe: 12... 14V;
Napięcie wyjściowe: 50Hz, 220+/-2V;
Maksymalna moc: 50W;
Sprawność: 84... 90%.
Opis zastosowanego rozwiązania
Generator sterujący, źródło napięcia odniesienia i komparator zmontowano na DA2. Elementy DD1 i DD2 naśladują strukturę TL494 w tej części, która pracuje niestabilnie na niskich częstotliwościach (błędne działanie przerzutnika typu D).
Następnie za pomocą filtru dolnoprzepustowego są tłumione wyższe harmoniczne, składowe PWM. Filtr dolnoprzepustowy składa się z dwóch części. Pierwsza - DA1.1 - to filtr z gładką charakterystyką amplitudowo-czestotliwościową. Drugi - DA1.2 - to filtr środkowozaporowy z częstotliwością tłumienia 150Hz. Analiza wykazuje, że w PWM zawiera się tylko pierwsza i nieparzyste harmoniczne i taki filtr wystarczy, żeby wygenerować „ładny” sinus (oscylogram nr 2). A ponieważ stopień pierwszej harmonicznej praktycznie liniowo zależy od współczynnika wypełnienia, otrzymujemy łatwy w sterowaniu sinus z dokładną stałą składową równą +2,5V. Potem dodatkowo otrzymujemy odwróconą sinusoidę (wyjście 14 DA1.4).
Na DA3, DA5, VT1, VT2 zmontowano pierwszy kanał wzmacniacza niskich częstotliwości klasy D. Drugi kanał zmontowano na DA4, DA7, VT3, VT4. Na wyjściu pierwszego i drugiego kanału wzmacniacza niskich częstotliwości tworzą się sinusoidy w przeciwfazie (oscylogram nr 3).
Z wyjścia transformatora poprzez mostek Graetza jest podawane sprzężenie zwrotne zgodnie z napięciem wyjściowym. W ten sposób jest zrealizowana stabilizacja napięcia wyjściowego.
Konstrukcja i elementy
Transformator TV1 to przerobiony ТП60-2, który był wykorzystany w znamienitym magnetowidzie «Электроника ВМ-12». Z transformatora zdejmujemy wszystkie uzwojenia wtórne, a w ich miejsce nawijamy jedno uzwojenie składające się z 33 zwojów drutu o średnicy 0,7mm – siedmioma drutami naraz [coś jak lica w.cz., przyp. tłum.].
W momencie podania napięcia 220V na uzwojenie wtórne transformatora, na biegu jałowym wartość napięcia po stronie pierwotnej wynosi 6,5V.
Dławiki L1 i L2 są nawinięte na pierścieniach ferrytowych 24*13*9,7mm i posiadają 22 zwoje przewodu o średnicy 1,5mm. Takie pierścienie są wykorzystywane w dławikach impulsowych zasilaczy komputerowych typu ATX.
Tranzystory i układy scalone sterowników DA5, DA7 można znaleźć na płytach głównych.
Wszystkie tranzystory są zamontowane na wspólnym radiatorze o powierzchni 15...20cm2. W celu ich izolacji od radiatora stosuje się podkładki mikowe.
Kondensatory С21...С24 są przewidziane na napięcie 63V, a kondensator C25 na napięcie 630V.
Diody można zastosować dowolne z napięciem wstecznym nie mniejszym niż 400V.
Moc rezystorów R44, R45 jest nie mniejsza niż 0,25W.
Kalibracja
1. Odłączamy uzwojenie pierwotne transformatora.
2. Za pomocą rezystora R9 ustalamy częstotliwość przebiegu impulsów 100Hz na wyjściu DA2 (oscylogram nr 1).
3. Sprawdzamy obecność sygnału sinusoidalnego (oscylogram nr 2) na wyjściach 7 i 14 DA1. Sygnały powinny być w przeciwfazie, ale o jednakowej amplitudzie.
4. Za pomocą rezystorów R22 i R31 ustawiamy sygnał na wyjściu pierwszego kanału zgodnie z oscylogramem nr 3. To samo robimy z drugim kanałem (R24 i R34).
5. Ustawiamy suwak potencjometru R4 w wyższe położenie zgodnie ze schematem.
6. Podłączamy do wyjścia przetwornicy obciążenie. Można do tego użyć żarówki o mocy 25W.
7. Podłączamy uzwojenie pierwotne transformatora.
8. Za pomocą rezystora R4 ustalamy napięcie 220V na wyjściu przetwornicy.
PS.
Według autora układ łatwo poddaje się skalowaniu w stronę zwiększania mocy.
Projekt, po odpowiednich przeróbkach, będzie się nadawał do otrzymania innych częstotliwości wyjściowych - np. 60 lub 400Hz.
Sprawność można nieco zwiększyć jeśli zmienimy dławiki L1 i L2 na mniej stratne.
Są też pewne braki. Jest nim brak izolacji galwanicznej pomiędzy wejściowym a wyjściowym napięciem, co nieco zawęża obszar zastosowania przetwornicy. Ale można to zmienić, jeśli zastosujemy optoizolację sprzężenia zwrotnego. Inną nieprzyjemną cechą jest pewien dryft częstotliwości. Zgodnie z obserwacjami autora wynosi on do 1,5Hz po nagrzaniu urządzenia.
Autor: A. W. Jewdokimow, eng_group(_at_)mail.ru
Link do tłumaczonego tekstu: http://radiokot.ru/circuit/power/converter/19/
Fajne? Ranking DIY
