7.6 Устройство аварийного электропитания

В последнее время в связи с неудовлетворительной экономической ситуацией в стране участились отключения электроэнергии. В дачных же кооперативах и в лучшие времена аварийные отключения происходили нередко. Преобразователь напряжения, описание которого приведено ниже, позволяет осуществлять питание электроприборов от аккумулятора напряжением 12В. Продолжительность питания в аварийном режиме определяется емкостью аккумуляторной батареи и может достигать нескольких часов. Суммарная мощность потребителей не должна превышать 200 Вт. Форма напряжения — прямоугольные импульсы, частота — 50 Гц.

Рассмотрим работу устройства аварийного электропитания, или преобразователя напряжения, по его принципиальной схеме, представленной на рис. 146. На логических элементах DD1.1 — DD1.3 микросхемы DD1 выполнен генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы частотой 100 Гц. Через буферный элемент DD1.4 импульсы поступают на счетный вход С JK-триггера DD2. Для обеспечения счетного режима работы на информацион-

ные входы J и К триггера подано напряжение логической 1, а на установочные входы R и S — напряжение логического 0. На прямом и инверсном выходах триггера импульсы следуют с частотой 50 Гц, причем фазы импульсов противоположны (отличаются на 180°). Необходимость использования триггера вызвана тем, что на его выходах импульсы имеют форму идеального меандра, т.е. абсолютно симметричны (скважность равна 2).

С выходов триггера импульсы поступают на буферные логические элементы DD1.5, DD1.6, которые усиливают импульсы по току, и затем подаются через резисторы R3, R6 на базы транзисторов VT1, VT2. В коллекторные цепи указанных транзисторов включены половины обмотки I трансформатора Т1. С обмоток II, III трансформатора Т1 прямоугольные импульсы поступают на базы транзисторов VT3, VT4. Эти транзисторы, работающие в ключевом режиме, поочередно подают питающее напряжение на половины обмотки I трансформатора Т1. Полуобмотки трансформатора включены в эмиттерные цепи транзисторов, а не в коллекторные; это сделано для того, чтобы транзисторы VT3, VT4 типа П210Ш, у которых с корпусом соединен коллектор, можно было бы установить на одном радиаторе без электрической изоляции корпусов транзисторов. Следует заметить, что в данном случае полуобмотки трансформатора Т1 с равным успехом (с точки зрения схемотехники) могли бы быть включены и в коллекторные цепи транзисторов. С обмотки II трансформатора Т2 снимают напряжение 220 В частотой 50 Гц, которое используют для питания электроприборов. Отличие формы напряжения от синусоидальной практически не влияет на работу электроприборов. Коэффициент трансформации трансформатора Т2 (отношение чисел витков обмотки II и половины обмотки I) равен 220/12 =18,3.

Светодиод HL1 индицирует наличие высокого напряжения на вторичной обмотке трансформатора Т2. Диод VD2 предохраняет светодиод от воздействия на него обратного напряжения. Микросхемы питаются от параметрического стабилизатора напряжения, выполненного на стабилитроне VD1 и резисторе R7. Стабилизация напряжения необходима для того, чтобы обеспечить неизменность частоты генератора при изменении напряжения аккумулятора. Конденсатор СЗ сглаживает пульсации напряжения

частотой 50 Гц. Конденсатор С2 шунтирует высокочастотные случайные помехи.

О деталях устройства. Вместо микросхем серии К561 можно применить микросхемы серий 564, КР1561. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из серий КТ815, КТ817, КТ630; VT3, VT4 — П210 с любыми буквами, а также 1Т806, ГТ806, 1Т813 с любыми буквенными индексами. Применение в качестве VT3, VT4 кремниевых транзисторов нежелательно, поскольку они характеризуются большим, чем у германиевых, падением напряжения на переходах в состоянии насыщения, что приводит к значительным тепловым потерям и снижает коэффициент полезного действия устройства. Стабилитрон VD1 заменим на Д814Б, однако температурная стабильность напряжения у него несколько ниже. Диод VD2 может быть абсолютно любым. Конденсатор С1 должен обладать небольшим температурным коэффициент емкости, поскольку от него зависит стабильность частоты генератора. Этому условию удовлетворяют конденсаторы типов К73-17, К73-24. Конденсатор С2 — типа КЛС, К10-7В, КМ-5, КМ-6. Ок-сидный конденсатор СЗ — К50-16, К50-24, К50-35. Подстроечный резистор R2 — типа СП5-2, СПЗ-14; остальные резисторы С1-12, С2-23 или МЛТ. Выключатель Q1 — тумблер типа ТВ 1-4 с четырьмя группами замыкающих контактов; для увеличения коммутируемого тока все четыре группы соединены параллельно. Гнездо XS1 — типа РД1. Трансформатор Т1 выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ 12х20. Обмотка I содержит 500 витков провода ПЭВ-2 0,21 с отводом от середины; обмотки II и III — по 30 витков провода ПЭВ-2 0,4. Одноименные выводы обмоток II и III должны быть помечены (на схеме показаны точками). Трансформатор Т2 выполнен на магнитопроводе ШЛ32х32. Его обмотка I содержит 96 витков провода ПЭВ-2 2,5 с отводом от середины; обмотка II — 920 витков провода ПЭВ-2 0,56.

В качестве аккумуляторной батареи GB1 может быть использована стартерная автомобильная батарея напряжением 12 В, например, 6СТ60. От емкости этой батареи зависит время непрерывной работы преобразователя на нагрузку.

Конструкция устройства произвольная. Транзисторы VT3, VT4 должны быть установлены на теплоотводящий радиатор площадью около 200 см^2. Цепи, соединяющие аккумуляторную батарею,

мощные транзисторы, трансформатор Т2, должны быть выполнены проводами сечением не менее 4 мм^2

Настройка устройства состоит в установлении с помощью подстроенного резистора R2 частоты генератора 100 Гц.