Андрей Кашкаров - Устройства импульсного электропитания для альтернативных энергоисточников

Теперь рассмотрим работу схемы питания в «дежурном режиме. Его включение происходит по команде микроконтроллера D101 с его вывода 1. Включению «дежурного» режима соответствует низкий уровень на этом выводе. При этом запирается транзисторный ключ VT805. Тиристор VS802 включается импульсами с вывода 15 трансформатора каждый период работы источника, когда на этом выводе трансформатора формируется положительный фронт напряжения. В этот период обмотка 15–13 Т801 подключается к конденсатору С841 через открытый диод VD820 и открытый тиристор VS802. Во время «обратного хода» ИИП (когда силовой ключ VT801 закрыт), как было описано выше, энергия, запасенная в трансформаторе Т801, расходуется во вторичных цепях, а вторичные обмотки работают как генераторы тока.

Током обмотки 15–13 через VD820 и VS802 начинает заряжаться конденсатор С841, а диод VD817 закрыт, т. к. на его аноде напряжение примерно равно напряжению на С841, а на катоде пока присутствует напряжение около 115 В с конденсатора С831.

По мере заряда конденсатора С841 напряжение на нем растет, и когда оно достигает величины около +10 В, открывается стабилитрон VD830, и начинает протекать ток через резистор R840, излучающий диод оптопары D801 и стабилитрон VD830.

Выходной транзистор оптопары открывается, и через вывод 5 И С D802 уменьшается длительность запускающих импульсов на затвор VT801. При этом напряжение с обмотки 15–13 Т801 выпрямляется диодом VD820 и через открытый тиристор VS802 поддерживается на уровне около +10 В (на конденсаторе С841).

Амплитуда импульсов, выпрямляемых с обмотки 15–13, составляет около 12 В вместо +115 в «рабочем» режиме, и, соответственно, амплитуда импульсов на других обмотках Т801 уменьшается пропорционально, т. е. примерно в 10 раз. В таком режиме выходные напряжения выпрямителей VD819 и VD828 снижаются практически до нуля, а схема стабилизации отслеживает напряжение на конденсаторе С841.

При его увеличении растет ток стабилитрона VD830, соответственно, и ток по входу оптопары.

Ее выходной транзистор увеличивает степень шунтирования вывода 5 D802, уменьшая длительность запускающих импульсов в затвор VT801 и прекращая дальнейший рост напряжения на С841.

Наоборот, если напряжение на С841 падает, уменьшается ток через вход оптопары, закрывается ее выходной транзистор, и длительность импульсов запуска увеличивается, поддерживая напряжение на С841.

Амплитуда импульсов на обмотке 3–4 Т801, с которой питается ИС D802, также уменьшается примерно в 10 раз, и если не принять дополнительных мер, схема питания отключится и перейдет в режим повторного запуска.

Чтобы этого не происходило, имеется схема подпитки микросхемы D802 от выпрямителя импульсов «прямого» хода с обмотки 4–5 Т801, амплитуда которых не зависит он выходных напряжений схемы питания, а определяется только напряжением в питающей сети. Эта схема имеет выпрямитель VD814, фильтр С822, генератор тока на VT802, VD811, VD812, R824, работающий на стабилитрон VD815 с напряжением стабилизации 11В.

Микросхема D802 питается через развязывающий диод VD810. Генератор тока включается в работу транзисторным ключом VT803, вход которого через резистор R825 подключен к выводу 3 трансформатора Т801. В рабочем режиме импульсного преобразователя амплитуда положительных импульсов составляет около 13 В, в «дежурном» — около 1,2 В. Поэтому в этих режимах ключ VT803 открыт и генератор тока VT802 работает.

При коротких замыканиях по выходу схемы питания напряжения на обмотках падают более чем в десять раз, напряжения импульсов на выводе 3 будет уже недостаточно для включения генератора тока схемы подпитки, и микросхема переходит в режим повторного запуска с частотой примерно 1 раз в секунду.

В этом режиме обеспечиваются безопасные электрические режимы работы элементов, т. е. при попытке запуска сразу обнаруживается замыкание, и процедура запуска повторяется.

Симистор VS801 управляется от отдельного выпрямителя на диоде VD806. Управляющее напряжение, достаточное для включения симистора, присутствует только в рабочем режиме преобразователя напряжения, т. е. когда он включается для контроля и стабилизации входного напряжения, получаемого от ветрогенератора или систем солнечной батареи.

В «дежурном» режиме работы напряжение на выходе выпрямителя VD806 отсутствует, т. к. амплитуды импульсов на обмотке 7–8 трансформатора недостаточно для отпирания выпрямительного диода VD806. Этим самым снижается мощность, потребляемая всеми устройствами в «дежурном» режиме.

3.1.2. Элементы против помех

Источник питания содержит ряд элементов, которые снижают уровень создаваемых им электромагнитных помех и наводок. Большой уровень излучаемых электромагнитных помех может нарушить как работу других электронных устройств — радиоприемников, магнитофонов и т. д., так и вызывать помехи на изображении и в канале звукового сопровождения самого телевизора.

К таким элементам относятся конденсаторы, шунтирующие диоды выпрямителей (С830, С835, С840, С846, С809), ферритовые трубки, одетые на выводы диода самого мощного выпрямителя — VD817, конденсаторы С804, С805, шунтирующие диоды сетевого выпрямителя, конденсаторы С828, С829, замыкающие по высокой частоте сетевую и вторичную стороны схемы питания, конденсаторы С802 и С803, замыкающие по высокой частоте его сетевой вход, а также дроссель L802. Дроссель содержит две одинаковые обмотки, намотанные на замкнутом сердечнике из феррита.

Ток потребления устройства не вызывает подмагничивания феррита, т. к. для этого тока обмотки включены последовательно и встречно. Для напряжения помех на сетевых проводах они включены параллельно и согласно, что значительно снижает высокочастотные компоненты тока помех в сетевых проводах.

Регулировка выходных напряжений источника питания осуществляется программным способом, подачей управляющего напряжения на управляющий вывод регулируемого стабилитрона D804 с вывода 5 микроконтроллера D101 через R842.

В «дежурном режиме»:

1 — 2,61

2 — 1,51

3 — 0,49

4 — 5,51

5 — 2,14

6– 0 (GND)

7– х

8– х

9– х

10 — 0,7

11 — 1,62

12-0 (GND)

13 — 1,09

14 — 10,72 (Vcc)

В «рабочем режиме»:

1 — 2,82

2 — 1,66

3 — 1,46

4 — 5,55

5 — 3,15

6– 0 (GND)

7– х

8– х

9– х

10 — управление для перехода в дежурный режим

11 — 1,58 12-0 (GND)

13 — 2,23

14 — 10,72 (Vcc)

Схемы, содержащие импульсные источники и преобразователи напряжения, построены примерно по одному принципу, который подробно рассмотрен в разделах главы 1.

Модуль помещается в корпус из непроводящего материала, в торцевой стенке которого устанавливаются включатель питания и разъем типа РП10-11 (или другой) для подключения внешних устройств нагрузки. Общий провод заземлять не нужно.

Учитывая, что элементы модуля находятся под напряжением 220 В, производить его ремонт следует, только отключив сетевое питание.

Глава 4

Импортозамещение элементов для конструирования и ремонта ИИП

При проведении ремонтных работ и разработке ИИП нередко возникают ситуации, когда нет возможности заменить вышедшие из строя элементы на оригинальные комплектующие. По большей части это относится к полупроводниковым приборам. В рамках программы импортозамещения отечественной промышленностью выпускается ассортимент микросхем и микросборок, трансформаторов, пассивных элементов, диодов и транзисторов, используя которые, можно решить возникающие проблемы с элементной базой.

4.1. Импортозамещение элементов в транзисторном секторе

В этом разделе вниманию разработчиков предлагается сводная таблица по активным компонентам, наиболее часто применяемым в импульсных источниках питания, их основные параметры и наиболее близкие отечественные аналоги.

В графе «Основные параметры» приведены минимальные характеристики параметров, определяющих возможность использования прибора в конкретной цепи.

Таблица 4.1. Полупроводниковые приборы и их отечественные аналоги

Примечания:

1. Отечественные сборки являются функциональными аналогами, но конструктивно не совместимы с оригинальными выпрямительными элементами. Конструктивным и функциональным аналогом считается сборка на основе диодов Шоттки фирмы Philips типа PBYR3045PT.

2. Отечественные сборки являются функциональными аналогами, но конструктивно не совместимы с оригинальными выпрямительными элементами. Конструктивным и функциональным аналогом считается диодная сборка фирмы Philips типа BYQ28200.

Разумеется, при подборе элементов замены особое внимание следует уделять конструктивной совместимости полупроводниковых приборов.