Повышающие преобразователи.
Автор:jab
Мы уже знаем, что для стрельбы из ручного магнитного ускорителя нам потребуется заряжать конденсаторы от
аккумуляторов. Для этого нам понадобится преобразователь. Вариантов преобразователей очень много.
Попробуем разобраться, что нам подходит. Для начала я решил определиться с мощностью! Чем мощнее,
тем быстрее зарядятся наши конденсаторы, но тем больше нагрузка на аккумуляторы, соединительные провода
и компоненты преобразователя. Взял за основу 100 Вт, это 100 Дж в секунду. Вполне нормальная скорость
будет для моих 800 Дж банка конденсаторов. При этом нагрузка в 7 Ампер вполне приемлемая.
Также требуется преобразователь с максимально возможным КПД, это позволит уменьшить размеры радиаторов
из-за снижения потерь в переходах ключевых транзисторов. Ещё значительно можно уменьшить размер за счет
уменьшения размеров самого трансформатора. Трансформатор представляется возможность уменьшить двумя
способами. Например, если мы будем использовать двухтактный вариант преобразователя, то мы повысим
эффективность использования сечения в 2 раза по сравнению с однотактной схемой. Если увеличивать рабочую
частоту, то мы можем значительно уменьшить длину обмотки (меньше витков, меньше масса и габариты).
Также хотелось бы что бы схема была по возможности простой и дешевой и не содержала редких компонентов.
Чем меньше деталей, тем надежней. Поковыряв немного в книжках, нарыл замечательный преобразователь
на TL494 микросхеме. Подумав немного, и порыв среди своего хлама, нарыл несколько старых импульсных
блоков питания, в которых оказались все необходимые детали. Не долго думая, взял паяльник, монтажку и
собрал схемку. Оказалось достаточно сложной задачей намотать по человечески вторичку на кольце. Спалив
несколько транзисторов решил использовать готовый трансформатор из того же импульсника. Импульсник должен
иметь две обмотки по 12 вольт с соединением в жгут на общий. Эти двенадцати вольтовых обмотки я использовал
как первичку, а бывшую первичку – как вторичку. Заработало сразу без настроек и на выходе было 125 вольт,
что и ожидалось так как первичка была включена со средней точкой как двухтактник. Какие подводные камни
при сборке!? Разводить монтажку следует как можно плотнее и провода силовые нужны достаточно толстые и
короткие, что бы не создавали дополнительных сопротивлений и индуктивностей. Провода к затворам полевиков
должны быть как можно короче! К примеру если транзисторы лежить отдельно от платы на проводах длинной
10-20 см то начинают сильно нагреваться. Нагреваются из-за того, что не успевают своевременно открыться
и закрыться. КПД схемы можно повысить если использовать микросхему специализированного драйвера затворов
полевых транзисторов. В нашем случае подойдет ir4426. В обязательном порядке советую ставить предохранитель,
иначе при КЗ сгорит пол платы и провода к ней! Конденсатор С7 должен иметь низкое собственное сопротивление
и индуктивность. Вообще тема преобразователей остается открытой (в данной конструкции делался основной
упор на простоту схемы и её дешевизну и по этой причине не надо в меня кидать гнилыми помидорами за
использование раритетной TL494) и в следующий раз попытаюсь её раскрыть поглубже и описать работу
отдельных компонентов схемы. Сейчас предлагаю вам почитать оригинал текста из книжки (кстати в книжке
была сноска на сайт электрорыбаловов) и посмотреть/собрать простенькую схемку.
Мощный преобразователь 12 В – 350 В на ИМС
Задающий генератор преобразователя собран на стандартном ШИМ – контроллере (импортный аналог из 494-й серии).
Контроллер вырабатывает управляющие сигналы для транзисторов усилителя мощности, исключая сквозные токи через
них. «Мертвое время» (Dead time) составляет минимум 3% от длительности периода колебаний и задается
напряжением на выводе 4 микросхемы DA1: при 0 В – 3%, при 3,4 В – 100%.
Конденсатор С1 служит для плавного запуска преобразователя. В контроллере имеются два усилителя, один
из которых используется для предотвращения разряда аккумулятора (не позволит работать преобразователю
при снижении напряжения на аккумуляторе ниже 8 В). Цепь для предотвращения разряда аккумулятора
желательно ставить не только в случае, когда жалко испортить аккумулятор, но и тогда, когда используются
силовые транзисторы без логического управления, т.е. без буквы L (у них порог открывания 4…6 В), и
при сильном разряде аккумулятора они могут перейти в активный режим, что приведет к повреждению схемы
из-за перегрева.
Частота преобразования задается элементами С3, R8 и при указанных номиналах составляет 40кГц. Для
изменения частоты эти элементы можно менять в пределах 500 пФ … 0,1 мкФ и 1…100 кОм. Ток холостого
хода преобразователя – 70 мА, потребление под нагрузкой – 5…7 А на максимальной нагрузке (около 100 Вт).
КПД составляет 98%. Аккумулятор использован на 12 В (10 А/ч). Сердечник трансформатора Т1 – два
ферритовых кольца М2000НМ типоразмера К32х16х9 (диаметр 32 мм, сечение 1,4 см, приходится 3 В на виток).
Первичная обмотка содержит 4+4 витка, провод диаметром 0,91 мм (мотается в 4 провода, уложенных лентой).
Вторичная обмотка – 130 витков диаметром 0,45 мм.
В качестве микросхемы DA1 подойдет любой контроллер из серии 494 (TL494, UC494, CD494, KA7500).
Транзисторы VT1 и VT2 могут быть КТ645, КТ3102 и др. Полевые транзисторы с максимальным напряжением
не ниже 50 В, сопротивлением канала < 0,015 Ом и затворной емкостью < 3000 пФ. Транзисторы IRL3705
имеют сопротивление в открытом состоянии 0,01 Ом, и их можно заменить двумя включенными параллельно
IRFZ44. Диоды VD3…VD6 желательно использовать быстродействующие (не быстродействующие сильно греются
при больших нагрузках), с обратным напряжением не менее 400 В, и на ток не менее 1 А.
К списку статей |
