электроника для авто

Не секрет, что многие электроприборы и инструменты, могущие потребоваться в «полевых» условиях (на отдыхе, во время автопробега, и др.), предназначены для питания исключительно от сети переменного тока напряжением 220V. Проблема возникла не вчера, и на страницах многих радиотехнических изданий в разное время предлагались самые разнообразные схемы преобразователей постоянного напряжения автомобильной сети в переменное, хоть как-то приближенное к параметрам сети 220V.

 

Описываемый здесь преобразователь относительно небольшой мощности (до 50W в нагрузке), но он вырабатывает напряжение частотой около 50 Гц и по форме близкой к синусоидальной. Положительные черты данного преобразователя, это, несомненно, очень малые габариты теплоотводного радиатора для ключевых транзисторов и использование готового сетевого силового трансформатора.

Принципиальная схема преобразователя показана на рисунке. Схема состоит из генератора противофазных импульсов на микросхеме D1, двух МДП-транзисторов VT1 и VT2, работающих в двухтактном выходном каскаде, и выходного трансформатора, служащего для получения высокого напряжения.

На элементах D1.1 - D1.3 собран мультивибратор, вырабатывающий симметричные прямоугольные импульсы частотой около 50 Гц. Частота импульсов зависит от параметров цепи C1-R2 и определяется по формуле : F = 0,455/(R2xC1). Согласно этой формуле частота импульсов, при указанных на схеме номиналах R2 и С1 составляет 55,48 Гц. Реальная частота, измеренная цифровым частотомером, составила 51 Гц (возможно дело в неточности параметров R2 и С1).

С целью получения хорошей формы импульсов, перед подачей на затворы полевых транзисторов они поступают на буферные каскады, выполненные на элементах D1.4 и D1.6. Элемент D1.6 дополнительно инвертирует импульсы, поступающие на VT1, чтобы получить импульсы, противофазные тем импульсам, которые поступают на VT2.

Мощные стабилитроны VD1 и VD2 ограничивают выбросы самоиндукции на стоках транзисторов на допустимом для них уровне. Цепь C5-R5 подавляет высокочастотные помехи.

В стоковых цепях транзисторов VT1 и VT2 включены обмотки трансформатора Т1. Это обычный низкочастотный силовой трансформатор с одной первичной обмоткой на 220V (обмотка 3) и вторичной обмоткой на 18V с отводом от середины (получается две вторичные обмотки no 9V, включенные последовательно). Здесь этот трансформатор включен наоборот, - на его вторичные низковольтные обмотки подается напряжение от генератора, а первичная сетевая обмотка служит вторичной повышающей. Выходная мощность нагрузки соответствует мощности трансформатора. В данном случае используется 60-ваттный трансформатор. С учетом потерь, максимальная мощность нагрузки принята 50 W. Трансформатор, стандартный, на Ш-образном железном сердечнике из пермалоевых пластин.

Микросхема D1 (74НС04) питается напряжением 5V от стабилизатора А1. Светодиод HL1 служит индикатором включения преобразователя. S1 - выключатель питания. Дроссель L1 служит для подавления помех от преобразователя, попадающих в электросеть автомобиля (снижает помехи автомобильному радиоприемнику).

Источник питания собран в металлическом корпусе размерами примерно 180x130x100 мм. Размеры корпуса в основном определяются габаритными размерами используемого трансформатора, а так же конденсаторов С2 и СЗ.

Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце внешним диаметром около 30 мм. Намоточным проводом служит монтажный провод сечением 0,6 мм. Намотка выполнена равномерно виток к витку до заполнения в один слой.

Часть деталей смонтирована в корпусе объемным способом. Детали генератора и МДП-транзисторы вместе с радиатором расположены на печатной плате из стеклотекстолита с односторонней разводкой печатных дорожек.

Плата распологается в корпусе возле трансформатора и крепится с помощью винтов и стоек, через отверстия, просверленные в уголках платы. Соединение с источником питания нужно выполнить монтажным проводом сечением не менее 1,5 мм². Провод минуса паяется непосредственно к фольге печатной платы возле полевых транзисторов. Положительный провод от конденсатора СЗ идет сначала на отвод низковольной обмотки трансформатора. Этот провод наикратчайшей длины. К стабилизатору А1 от СЗ идет отдельный более тонкий провод.

МДП-транзисторы IRF530 обладают очень низким сопротивлением открытых каналов. Несмотря на достаточно большой импульсный ток, протекающий через них, тепловая мощность, рассеиваемая транзисторами очень мала (так как очень мало падение напряжение на открытых каналах). Поэтому, для отвода тепла от транзисторов достаточно простого пластинчатого радиатора размерами 40x35 мм. Радиатор общий для обоих транзисторов. При мощности нагрузки до 50W транзисторы вообще холодные, так что наличие радиатора нужно воспринимать скорее как страховку от возможного перегрева транзисторов в каких-то экстремальных условиях. При выборе трансформатора желательно остановиться на таком, низковольтная обмотка которого выполнена для работы в двухполярном источнике питания.

Если приобрести трансформатор с двойной низковольтной обмоткой нет возможности, можно взять трансформатор с одной обмоткой на 17-20V переменного напряжения. Затем разобрать его и аккуратно смотать низковольтную обмотку, считая витки. После этого обмотку нужно вернуть на место, но при намотке сделать отвод от середины.

При условиях исправности деталей и безошибочности монтажа налаживания практически не требуется. При необходимости можно более точно установить частоту выходного переменного тока подбором сопротивления R2.
Испытания показали следующее: выходное напряжение на холостом ходу 253V, под нагрузкой 10W - 230V, под нагрузкой 25W -212V, под нагрузкой 45W - 198V.

Каравкин В.