Знаю, многие сейчас скажут, мол, ну погоди, преобразователи для усилителей делаются по двухтактной топологии (чаще всего пуш-пул), но, во-первых, самые простые из них имеют либо малую мощность, либо полностью отсутствуют какие-либо защиты, либо и то и другое, во-вторых, более сложные модели, соответственно, намного сложнее и затратнее по части компонентов, плюс требуются порой дефицитные детали.
Мой вариант наиболее прост в повторении, достаточно эффективен, его мощности более чем хватает для испытания самодельных усилителей, имеет стабилизированное выходное напряжение, ограничение по входному току и бонусом защиту от коротких замыканий.
Итак, поехали. За основу преобразователя была взята схема т.н. "инвертора Вальдемара":
Схема до безобразия проста, но при малейшем отклонении от номиналов составляющих RCD-клампера, схема уходила вразнос. Также, что немаловажно, в схеме полностью отсутствует гальваническая развязка низковольтной части от высоковольтной, а также нет защиты по току и от коротких замыканий.
Я решил эту схему модифицировать и заодно переделать под выходное двуполярное напряжение. Итоговая схема преобразователя имеет следующий вид:
Микросхема в составе своем имеет токовый компаратор, который в оригинальной схеме используется только в качестве запускающего всю схему (третья нога микросхемы), когда кнопкой его выход притягивается к общему проводу. В интернете была найдена вот такая схема включения разных защит в микросхеме:
С первой и третьей картинкой все понятно, это и в оригинальной схеме инвертора Вальдемара используется, но чуть упрощено ограничение напряжения. А вот вторая картинка уже интереснее, тут показана схема подключения токового шунта. Шунт я решил поставить между истоком силового транзистора и общим проводом, тем самым отслеживая амплитудное значение тока.
Следует учитывать этот факт при подборе резистора шунта, а также сам резистор должен быть не меньше чем на 2 ватта рассеиваемой мощности!
Дальше, переделке подверглась вся выходная часть и система стабилизации выходного напряжения, было решено отказаться от изначальной концепции делителя напряжения с гальванической связью входной и выходной части, чтобы обезопасить шаловливые ручки пользователя сигнальную часть преобразователя от высокого выходного напряжения, а также уменьшить количество помех на выходе.
Обратите внимание, как подключены стабилитроны, светодиоды индикации и оптопары. D3, D4 подключены последовательно на тот случай, если не найдется одного стабилитрона на нужное напряжение, D5 включен параллельно просто как альтернативный вариант монтажа, тут он SMD. Также, как подписано на схеме, общее напряжение стабилизации должно быть в районе 44-45 вольт. При таком включении стабилитронов и светодиодов, транзистор оптопары открывается полностью при выходном напряжении ~60 вольт на обоих плечах, что дает по 30 вольт на каждое.
Также были добавлены дроссели фильтров, выходные электролиты и параллельно им пленочные конденсаторы.
Ну и собственно, печатная плата:
Это уже вторая версия печатной платы, доработанная. В первой версии не было учтено место для нагрузочных резисторов, пленочных конденсаторов, а также не влезли конденсаторы 1000 мкФ на 50 вольт, пришлось ставить лишь на 470 мкФ и 35 вольт. Также прошу обратить внимание, что оптопара запаяна С ОБРАТНОЙ СТОРОНЫ! Также, туда можно впаять smd-версию.
Ну и немножко процесса изготовления печатной платы :) Изготавливаю методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология)
Перевелось немного так себе) ну да не страшно, когда есть маркер-краска. Подправляю дорожки им, жду высыхания и закидываю в раствор хлорного железа на водяной бане, минут на 15-20, потряхивая каждые минут 5 емкость с раствором, и через какое-то время получаем вот такую красоту :)
Запаиваю компоненты, и в конце получается вот примерно такое.
Ах да, про самое главное чуть не забыл. Трансформатор, или, как правильнее это называется, многообмоточный дроссель. Данные расчета представлены ниже.
Сердечник выставил наиболее близкий по габаритам, лень было добавлять новый, выдрал из компьютерного блока питания. Намотка производилась примерно по такой схеме:
Очень важно не спутать начала и концы обмоток! Я сначала намотал первичную обмотку, согласно расчетам программы, изолировал ее каптоновым скотчем, затем намотал вторичную обмотку СРАЗУ ОБА ПЛЕЧА (потому на рисунке подписано НАЧАЛА и КОНЦЫ, я не опечатался), затем фазируется средняя точка как это обычно делается в пуш-пул топологии, то есть начало одной обмотки, соединяется с концом другой обмотки или наоборот, конец одной обмотки с началом другой.
Ладно, небось утомил длинным текстом. Айда смотреть испытание) В данном видео демонстрируется работа усилителя Дорофеева. За мой музыкальный вкус просьба тапками не швыряться.
Также опишу словами то, что не попало в кадр, а именно, тестирование преобразователя на самодельной электронной нагрузке. Мой лабораторный блок питания на 12 вольтах выдает максимум 60 ватт мощности (5 ампер), и преобразователь все эти честные 60 ватт выдал без просадки по напряжению. Но выдал он их кратковременно, так как транзистор не был на радиаторе и очень быстро раскалился, также немного фигово стало и самой электронной нагрузке, она маломощная. От небольшого бума спасло очень быстрое обесточивание всей цепи. Так что если хотите снять всю мощность с этого преобразователя - побеспокойтесь насчет хорошего теплоотвода для транзистора и диодов! Также, в моем варианте вместо шунта была использована обычная канцелярская скрепка, крайне не советую так делать, но я псих и мне можно, тем более что я большие мощности с преобразователя не снимаю и слишком долго его не оставляю работающим.
Также, конструкция обладает универсальностью, и при желании можно ее легким движением руки и паяльника превратить в "классический" инвертор Вальдемара, перепаяв стабилитроны обратной связи, диоды, и перемотав трансформатор, не задействовав отвод от середины.
Ну и самое-то главное, чего некоторые ждут, ссылка на проект в EasyEDA:
https://oshwlab.com/fantom3ds/bipolar-power-supply-flyback
Всем спасибо за внимание, задавайте вопросы в комментариях.
