1 кВт импульсный блок питания для УМЗЧ

Схема импульсного блока питания
    В основу схемы блока питания положена микросхема TL494CN - семейства контроллеров с широтно-импульсной модуляцией. Мощность в нагрузке около 1000 ватт, выходное напряжение двуполярное 50 вольт, выходной ток 10 ампер.
   Частота преобразования около 50 кГц, а в качестве силовых ключей применены мощные полевые транзисторы с довольно большой емкостью затвор-исток.
   Поэтому для управления этими транзисторами применены два блока ключей на транзисторах VT3, VT5, VT7 и VT4, VT6, VT8. Рассмотрим работу одного из них. Когда на выводе 11 микросхемы 0 (транзистор внутри микросхемы закрыт), открываются полевые транзисторы VT3 и VT7. Последний шунтирует емкость затвора транзистора VT9, мгновенно разряжая ее. Транзистор VT5 закрыт. Как только на выводе 8 микросхемы установится низкое напряжение, транзисторы VT3 и VT7 закроются, а VT5 откроется и на затвор транзистора VT9 поступит отпирающее напряжение. Резистор R18 предотвращает выход из строя транзисторов VT5, VT7, если один из них закрыт, а другой открыт не полностью. В цепи затворов транзисторов VT9, VT10 включены резисторы R20, R21, которые вместе с емкостями затворов образуют фильтр нижних частот, уменьшающий уровень гармоник при открывании ключей. Цепи R22, R23, C8, C9, VD5–VD8 также служат для уменьшения гармоник при работе преобразователя. Первичная обмотка трансформатора T1 включена в стоковые цепи транзисторов VT9, VT10. Напряжение обратной связи для стабилизации напряжения преобразователя снимается с обмотки III трансформатора. Через делитель на резисторах R7, R8 оно поступает на микросхему. Резистором R10 можно в небольших пределах регулировать выходное напряжение.
   Силовая часть схемы питается через сетевой фильтр С10, С11, L1, выпрямитель VD4 и конденсаторы С12, С13. Резистор R24 разряжает конденсатор фильтра в выключенном преобразователе. Микросхема DA1 и ключи на транзисторах VT3–VT8 питаются от стабилизированного источника питания на элементах Т2, VD3, C5–C7 и стабилизатора DA2.
   Резистор R25 служит для уменьшения броска тока через конденсаторы фильтра в момент включения блока питания в сеть. Выпрямитель выходного напряжения преобразователя выполнен по мостовой схеме на диодах VD12–VD15. Плавный запуск преобразователя напряжения позволяет использовать во вторичных цепях конденсаторы фильтров довольно большой емкости, что необходимо при питании усилителя мощности. Дроссели L2, L3 вместе с конденсаторами фильтра сглаживают пульсации выходного напряжения. Защита преобразователя напряжения по току выполнена на транзисторах VT11, VT12. При увеличении тока через резисторы R27–R30 транзисторы VT11, VT12 открываются и загораются светодиоды в оптопарах U1.1, U1.2. Транзисторы оптопар открываются и подают на базу транзистора VT2 отпирающее напряжение, что приводит к срабатыванию триггерной защиты. Конденсатор С1 предотвращает срабатывание защиты от случайных импульсных помех.
   Трансформатор Т1 преобразователя наматывают на четырех сложенных вместе кольцах из феррита 2000НМ размерами К45х28х12. Обмотки 1 и 2 намотаны проводом диаметра 1,2 мм и имеют по 32 витка каждая. Обмотка 3 содержит 2 витка проводом 0,4 мм. Обмотки 4 и 5 содержат по 2,4 витка двойным проводом диаметра 1,2 мм. Обмотки I и II трансформатора отделяют от остальных обмоток двумя-тремя слоями лакоткани.
   Трансформатор Т2 используют готовый с переменным напряжением на вторичной обмотке около 16 В. Катушка L1 состоит из 2х20 витков, намотанных на ферритовом кольце из феррита 2000НМ размерами К31х18х7 в два провода диаметром 1 мм. Катушки L2, L3 наматывают на кусочках феррита диаметром 8…10 мм и длиной около 25 мм проводом диаметром 1,2 мм в один слой по всей длине феррита. В качестве резистора R25 применяют три включенных параллельно резистора типа SCK105 или подобных, используемых в компьютерных блоках питания. Резисторы R22, R23 типа С5-5-10Вт, R27–R30 – С5-16В-5Вт. Остальные резисторы любого типа, например МЛТ. Подстроечный резистор R9 типа СП3C19АВ или другой малогабаритный. Высокочастотные диоды желательно использовать такие, как указано на схеме (КД212 и КД2999), так как импортные диоды, широко сейчас распространенные, не всегда хорошо работают на высоких частотах, особенно свыше 50 кГц. Диодные мосты можно применить любые подходящие по размеру: VD3 – с выпрямленным током не менее 500 мА; VD4 – с выпрямленным током не менее 8 А и напряжением не менее 400 В. Транзисторы BSS88 можно заменить другими подобными полевыми транзисторами с изолированным затвором и n-каналом (напряжение сток-исток более 50 В, ток стока 0,15…0,5 А). Это могут быть транзисторы типов BSS123, BS108, 2SK1336 и т.п. Вместо мощных полевых транзисторов 2SK956 подойдут транзисторы типов 2SK787, IRFPE50. Оптопару АОТ101БС можно заменить АОТ101АС, PS2501C2. В качестве микросхемы стабилизатора можно применить КР142ЕН8Е или 7815. В случае использования микросхемы 7815 в изолированном корпусе при установке ее на радиатор изолирующая прокладка не потребуется. Транзисторы КТ502Е, КТ503Е допустимо заменить КТ502Г, КТ503Г, а диоды КД510А – практически любыми импульсными диодами, например, КД503, КД522.
   Перед первым включением преобразователя в сеть следует снять сетевое напряжение с силовых цепей и подать питание только на трансформатор Т2. В первую очередь убеждаются в напряжении питания +15 В с выхода DA2. Затем с помощью осциллографа убеждаются в наличии импульсов на затворах полевых транзисторов VT9, VT10 и соответствии их осциллограммам рис.3.з,и. При замыкании накоротко конденсатора С3 импульсы должны исчезать, а на затворах VT9, VT10 устанавливаться нулевое напряжение. Далее, установив движок резистора R9 в среднее положение, подают напряжение питания на остальную часть схемы. С помощью вольтметра контролируют напряжение на выводе 1 DA1, устанавливая величину 2,5 В подбором сопротивления резистора R7. Подстроечным резистором R9 можно в небольшой степени изменять выходное напряжение преобразователя, однако необходимо контролировать импульсы на затворах полевых транзисторов VT9, VT10, чтобы их длительность не приближалась к крайним пределам (слишком короткие или слишком длинные), а находилась в среднем положении. В противном случае, при возрастании нагрузки или изменении напряжения питающей сети, стабилизация выходного напряжения ухудшится. Для того чтобы не перегружать преобразователь напряжения и не сжечь мощные полевые транзисторы, настройку защиты по току лучше выполнить следующим образом.
   Временно впаивают вместо резисторов R27–R30 резисторы сопротивлением 1 Ом и мощностью 2 Вт. К выходу преобразователя подключают нагрузку и амперметр. Устанавливают ток нагрузки 1,3…1,4 А и подбором сопротивлений резисторов R32, R33 добиваются срабатывания токовой защиты. Затем впаивают на место резисторы R27–R30. На этом настройку преобразователя напряжения можно считать законченной.
   Если для питания усилителя или какой-либо другой нагрузки требуется иное напряжение, то выходное напряжение преобразователя можно изменить, изменив количество витков обмоток IV и V трансформатора Т1. При этом следует иметь в виду, что на один виток вторичной обмотки приходится около 7 В.

Поделиться в соцсетях