Коли автомобіль довгий час стоїть без діла, потрібно його хоча б раз на місяць заводити. Акумуляторна батарея добре постачає електрикою автомобіль на протязі 4-5 років, потім вона не в змозі нормально забезпечувати електрикою машину, а також погано заряджається від генератора або портативного зарядного пристрою. Після великого досвіду складання зварювальних інверторів, у мене з'явилася ідея зробити на основі таких апаратів пристрій для запуску двигуна.

Це пристрій можна використовувати як з встановленим акумулятором, так і без нього. З акумуляторною батареєю інверторному блоку живлення буде навіть легше заводити двигун. Я намагався завести без батареї двигун на 88 кінських сил. Експеримент вдався, без будь-яких поломок.

На инверторе потрібно налаштувати вихідну напругу 11,2 В. Стартер двигуна внутрішнього згоряння, розрахований на таку напругу (10-11 В). Інверторний блок живлення, який ми збираємо має можливість стабілізації напруги, а також функцію захисту від максимальних струмів 224 А, захист від замикання електропроводки.

Технологія IGBT, по якій розроблялася електрична схема пристрою, заснована на принципі повного відкриття і повного закриття потужних транзисторів, які використовуються в блоці. Це дає можливість якнайкраще мінімізувати втрати на ключах IGBT.

На виході є можливість регулювати силу струму і напругу за рахунок зміни ширини імпульсів управління силовими ключами. Так як вони працюють на високих частотах, то і регулювання потрібно здійснювати на частоті 56 кГц. Така ідеалізація роботи можлива лише при стабільній частоті на виході, а також утримання її на таких рівнях, при яких діє блок живлення. В такому випадку буде, зміняться, тільки ширина і тривалість напруги в діапазоні (0% - 45%), від ширини імпульсу. Решта 55% - це нульовий рівень напруги на ключі керування.

Трансформатор инверторного блоку має феритовий сердечник. Це дає можливість підлаштовувати прилад на високій частоті 56 кГц. На металевому сердечнику не створюються вихрові струми.

IGBT транзистори - володіють необхідною потужністю, а також не створюють навколо себе вихрових полів. Навіщо ж потрібно створювати такі високі частоти в блоці живлення? Відповідь очевидна. При використанні трансформатора, чим вище частота напруги, тим менше потрібно витків обмотки на осерді. Ще одним плюсом високої частоти роботи, високого ККД трансформатора, який в даному випадку стає характерною 95%, так як обмотки сердечника виконані з товстого дроту.

Трансформаторне пристрій, що використовується в схемі маленьке за габаритами і дуже легке. Широтне імпульсний пристрій (ШІМ) - створює менше втрат, стабілізуючи напругу, в порівнянні з аналоговими елементами стабілізації. В останньому випадку потужність розсіюється на потужних транзисторах.

Ті люди, які розбираються трохи в радіоелектроніці, можуть помітити, що трансформатор підключається до джерела живлення під час тактів двома ключами. Один під'єднується до плюса, інший до мінуса. Електрична схема побудови за принципом Флі Бак передбачає підключення трансформатора з одним ключем. Таке підключення призводить до великих втрат потужності (становить в цілому близько 10-15% від повної потужності), так як індуктивні обмотки розсіюють енергію на резисторі. Такі втрати потужності неприпустимі для побудови потужних джерел живлення в кілька кіловат.

У наведеній схемі такої недолік усунуто. Викид енергій йде через діоди VD18 і VD19 назад в харчування моста, що в свою чергу ще більше підвищує ККД трансформатора.

Втрати на додатковому ключі становят не більше 40 Ватт. Схема Флі Бак передбачає такі втрати на резисторі, які ставлять 300-200 Ватт. Транзистор IRG64PC50W, який застосовується в електричній схемі блоку харчування за технологією IGBT, має особливість швидкого відкриття. У той же час швидкість го закриття набагато гірше, що виробляє до імпульсного нагрівання кристала в момент закриття транзистора. На стінках транзистора виділяється близько 1 кВт енергії у вигляді тепла. Така потужність дуже велика для транзистора, що загрожує перегрівом.

Для зниження цієї миттєвої потужності між колектором і емітером транзистора включають додаткову ланцюг С16 R24 VD31. Теж саме було зроблено і з верхніми IGBT транзистора, яка знижує потужність на кристалі в момент закриття. Таке впровадження призводить до підвищення потужності в момент відкриття ключа транзистора. Але воно відбувається практично миттєво.

У момент відкриття IGBT конденсатор С16 розряджається через резистор R24. Зарядка відбувається в момент закриття транзистора через швидкий діод VD3. Як наслідок цього, затягується формат підйому напруги. Поки закривається IGBT - знижується виділяється потужність на ключі транзистора.

Така зміна електричного кола відмінно справляється з резонуючими викидами трансформатора, тим самим не дозволяючи напрузі вище 600 вольт через ключ.

IGBT - це складовою трансформатор, який складається з польового і біполярного транзистора з переходом. Польовий транзистор виступає тут в якості головного. Для того, щоб їм управляти потрібні прямокутні імпульси з амплітудою трохи менше 12 В, а також не більше 18 В. На цій ділянці ланцюга включені спеціальні оптрони (HCPL3120 або HCPL3180). Можлива імпульсна робоче навантаження складає 2 А.

Оптрон працює таким чином. У тому випадку, коли з'явиться напруга на світлодіоді оптрона, входи 1,2,3 і 4 - запитані. На виході миттєво формується потужний імпульс струму з амплітудою 15,8 В. Рівень імпульсу обмежений резисторами R55 і R48.

Коли напруга на світлодіоді пропадає, спостерігається спад амплітуди, який відкриває транзистор Т2 і Т4. Таким чином створюється струм вищого рівня на резисторах R48 і R58, а також відбувається швидка розрядка конденсатора ключа IGBT.

Міст разом з драйверами на оптронах збираємо на базі радіатора від комп'ютера Pentium 4, у якого плоска підстава. На поверхню радіатора перед установкою транзисторів необхідно нанести термопасту.

Радіатор потрібно розпиляти на дві частини таким чином, щоб верхній і нижній ключ не мали електричного контакту між собою. Діоди кріпляться до радіатора спеціальними слюдяними прокладками. Всі силові з'єднання встановлюємо за допомогою застосування навісного монтажу. На шину харчування знадобиться припаяти 8 штук плівкових конденсаторів по 150 нФ кожен і максимальною напругою 630 В.

Вихідна обмотка силового трансформатора і дросель

Так як вихідні напруги без навантаження досягають 50 В, його потрібно необхідно було випрямити за допомогою діодів VD19 і VD20. Потім навантажувальний напруга надходить на дросель за допомогою якого відбувається згладжування і розподіл напруги навпіл.

Під час коли IGBT транзистори відкриті настає фаза насичення дроселя L3. Коли IGBT знаходиться в закритому стані, настає фаза розрядки дроселя. Розрядка відбувається через який замикає ланцюг діод VD22 і VD21. Таким чином струм який надходить на конденсатор випрямляється.

Стабілізація і обмеження струму при широтноімпульсної модуляції

Пристрій, про який далі піде мова - мозок блоку живлення ІС2845. Він створює робочий такт з ізмененяются шириною імпульсу, в залежності від вхідної напруги в точках входу 1 і 2, а також струму на вході 3.

2 - це вхід для посилення напруги, 1 - вихід підсилювача. Підсилювач змінює робочий струм інвертора, а також ширину імпульсу. Дискретні зміни створюють навантажувальну характеристику в залежності від напруги зворотного зв'язку між блоком живлення і входом мікросхеми. На виводі 2 мікросхеми підтримується напруга 2,5 В.

Ширина робочого імпульсу залежить від напруги на вході 2 мікросхеми. Ширина імпульсу стає ширше, якщо напруга більше 2,5 В. Якщо ж напруга менше зазначеного, то ширина завужувати.

Стабільність роботи блоку живлення залежить від резисторів R2 і R1. Якщо напруга сильно просідає внаслідок великих вихідних струмів, то необхідно збільшити опір резистора R1.

Іноді буває, що в процесі настройки блок починає видавати якісь дзижчання. В такому випадку необхідно регулювати резистор R1 і ємності конденсаторів С1 і С2. Якщо навіть такі заходи не в змозі допомогти, можна спробувати зменшити кількість витків дроселя С3.

Трансформатор повинен працювати тихо, інакше згорять транзистори. Якщо навіть всі вищеперелічений заходи не допомогли, потрібно додати кілька конденсаторів по 1 мкФ на три канали БП.

Плата силових конденсаторів 1320 мкФ

Під час включення блоку живлення в мережу з напругою 220 В, відбувається стрибок струму, після чого виходять з ладу діодний збірка VD8, під час зарядки ємності конденсатора. Для запобігання такого ефекту потрібно встановити резистор R11. Коли конденсатори зарядиться, таймер на нульовому транзисторі дасть команду зімкнути контакти і зашунтувати реле. Тепер потрібний за величиною робочий струм надходить на електричний міст з трансформатором.

Таймер на VT1 розмикає контакти реле К2, що дозволяє використовувати процес широтноімпульсної модуляції.

Налаштування блоку

Насамперед необхідно подати напругу в 15 В на силовий міст, простежити правильну роботи моста а також монтаж елементів. Далі можна живити міст напругою мережі, в розрив між +310 В, де розташовані конденсатори 1320 мкФ і конденсатор з ємністю 150 нФ, поставити лампочку на 150-200 Ватт. Потім підключаємо до електричного кола осфілограф на колектор-емітер нижнього силового ключа. Потрібно переконається, що викиди розташовані в нормальній зоні, не вище 330 В. Далі виставляємо тактову частоту Шиман. Потрібно знижувати частоту до тих пір, поки не з'явиться на осциллограмме маленький вигин імпульсу, який свідчить про перенасичення трансформатора.

Робоча тактова частота трансформатора розраховується таким чином: спочатку вимірюємо тактову частоту перенасичення трансформатора, ділимо її на 2 і результат додаємо до частоти, на якій стався вигин імпульсу.

Потім потрібно живити міст через чайник, потужністю 2 кВт. Від'єднуємо зворотний зв'язок ШІМ по напрузі, подаємо регульоване напруга на резистор R2 в місці з'єднання його з стабілітроном D4 від 5 В до 0, тим самим регулюючи струм замикання від 30 А і до 200 А.

Налаштовуємо напруга на мінімум, ближче до 5 В, отпаиваем конденсатор С23, замикаємо вихід блоку. Якщо ви почули дзенькіт, необхідно пропустити провід в інший бік. Перевіряємо фазировку обмоток силового трансформатора. Підключаємо осцилограф на нижній ключ і збільшуємо навантаження, щоб не було дзвону, або навіть сплеску напруги вище 400 В.

Вимірюємо температуру радіатора моста, щоб радіатор нагрівався рівномірно, що свідчить про якісні мостах. Підключаємо зворотний зв'язок по напрузі. Ставимо конденсатор С23, вимірюємо напруга, щоб воно знаходилося в межах 11-11,2 В. Навантажуємо джерело живлення невеликим навантаженням, величиною в 40 Ватт.

Налаштовуємо тиху роботу трансформатора, змінюючи кількість витків дроселя L3. Якщо і це не допомагає, збільшуємо емкость конденсатора С1 і С2, або ж розміщуємо плату ШІМ подалі від перешкод силового трансформатора.

СКАЧАТИ ... друковані плати в форматі LAY