Zasilacze zawsze były ważnymi elementami wszelkich urządzeń elektronicznych. Urządzenia te są zaangażowane we wzmacniacze, a także odbiorniki. Główną funkcją zasilaczy jest obniżenie napięcia ograniczającego, które pochodzi z sieci. Pierwsze modele pojawiły się dopiero po wynalezieniu cewki AC.
Dodatkowo na rozwój zasilaczy wpływ miało wprowadzenie transformatorów do obwodu urządzenia. Osobliwością modeli impulsowych jest to, że używają prostowników. W związku z tym stabilizacja napięcia w sieci odbywa się w nieco inny sposób niż w przypadku konwencjonalnych urządzeń, w których uczestniczy konwerter.
Jeśli weźmiemy pod uwagę konwencjonalny zasilacz, który jest używany w odbiornikach radiowych, to składa się z transformatora częstotliwości, tranzystora i kilku diod. Dodatkowo w obwodzie występuje dławik. Kondensatory są zainstalowane w różnych pojemnościach, a parametry mogą się znacznie różnić. Rektyfikatory stosuje się z reguły w rodzaju skraplacza. Należą do kategorii wysokich napięć.
Początkowo napięcie przechodzi do prostownika mostkowego. Na tym etapie wyzwalany jest ogranicznik prądu szczytowego. Jest to konieczne, aby bezpiecznik nie wybuchł w zasilaczu. Ponadto prąd przechodzi przez obwód przez specjalne filtry, gdzie następuje jego konwersja. Do ładowania rezystorów potrzeba kilku kondensatorów. Węzeł rozpoczyna się dopiero po rozpadzie dynastii. Następnie zasilanie odblokowuje tranzystor. Umożliwia to znaczne zmniejszenie samo-oscylacji.
Po wygenerowaniu napięcia diody w obwodzie są aktywowane. Są one połączone wzajemnie katodami. Ujemny potencjał w systemie umożliwia zablokowanie dynistora. Uproszczenie rozruchu prostownika jest przeprowadzane po zablokowaniu tranzystora. Dodatkowo zapewnione jest ograniczenie prądu. Aby zapobiec nasyceniu tranzystorów, istnieją dwa bezpieczniki. Działają w obwodzie dopiero po awarii. Aby rozpocząć sprzężenie zwrotne, wymagany jest transformator. Wsadź go w diody pulsacyjne zasilacza. Przy wyjściu prąd przemienny przechodzi przez kondensatory.
Zasada działania tego typu opiera się na konwersji prądu czynnego. Prostownik mostkowy w standardowym schemacie zapewnia jeden. Aby usunąć wszystkie zakłócenia, filtry są używane zarówno na początku, jak i na końcu obwodu. Kondensatory pulsacyjne mają zwykle. Nasycenie tranzystorów następuje stopniowo, co ma pozytywny wpływ na diody. Zapewniono regulację napięcia w wielu modelach. System ochrony jest przeznaczony do zapisywania bloków zwarcie. Kable do nich są zwykle używane szeregi niemodularne. W takim przypadku model mocy może osiągnąć nawet 500 watów.
Złącza zasilania w systemie są najczęściej instalowane jako ATX 20. Wentylator jest montowany w obudowie w celu schłodzenia urządzenia. W tym przypadku należy regulować prędkość obracania się ostrzy. Jednostka laboratoryjna powinna być w stanie wytrzymać obciążenie maksymalne przy 23 A. Jednocześnie parametr oporności jest utrzymywany na poziomie średnio 3 omy. Częstotliwość graniczna, jaką posiada pulsacyjny zasilacz laboratoryjny, wynosi 5 Hz.
Najczęściej zasilacze cierpią z powodu przepalonych bezpieczników. Znajdują się one obok kondensatorów. Aby rozpocząć naprawę zasilaczy impulsowych, zdejmij osłonę ochronną. Następnie ważne jest zbadanie integralności chipa. Jeśli defekty nie są widoczne, można je sprawdzić u testera. Aby wyjąć bezpieczniki, musisz najpierw odłączyć kondensatory. Następnie można je łatwo usunąć.
Aby sprawdzić integralność tego urządzenia, sprawdź jego podstawę. Spalone bezpieczniki w dolnej części mają ciemny punkt, który wskazuje na uszkodzenie modułu. Aby wymienić ten element, należy zwrócić uwagę na jego etykietowanie. Następnie w sklepie elektronicznym można kupić podobny produkt. Instalowanie bezpiecznika odbywa się dopiero po naprawieniu kondensatu. Innym częstym problemem w zasilaczach są usterki z transformatorami. Reprezentują one skrzynki, w których zainstalowane są cewki.
Gdy napięcie na urządzeniu jest bardzo wysokie, nie wytrzymują. W rezultacie zerwana jest integralność uzwojenia. W przypadku takiego uszkodzenia niemożliwe jest naprawienie zasilaczy impulsowych. W takim przypadku transformator, podobnie jak bezpiecznik, można wymienić tylko.
Zasada działania zasilaczy impulsowych typu sieciowego opiera się na niskiej częstotliwości redukcji amplitudy zakłóceń. Dzieje się tak dzięki zastosowaniu diod wysokiego napięcia. Zatem sterowanie częstotliwością graniczną jest bardziej wydajne. Dodatkowo należy zauważyć, że tranzystory mają średnią moc. Obciążenie bezpieczników jest minimalne.
Rezystory w obwodzie standardowym są dość rzadko używane. Wynika to w dużej mierze z faktu, że kondensator może uczestniczyć w obecnej konwersji. Głównym problemem tego rodzaju zasilania jest pole elektromagnetyczne. Jeżeli kondensatory są używane z małą pojemnością, wówczas transformator jest zagrożony. W takim przypadku należy bardzo uważać na moc urządzenia. Wyłączniki krańcowe prądu szczytowego mają zasilacz sieciowy i znajdują się bezpośrednio nad prostownikami. Ich głównym zadaniem jest kontrolowanie częstotliwości roboczej w celu ustabilizowania amplitudy.
Diody w tym systemie działają częściowo jako bezpieczniki. Do uruchomienia prostownika służą tylko tranzystory. Z kolei blokowanie jest konieczne do aktywacji filtrów. Kondensatory można również stosować w systemie jako separator. W takim przypadku początek transformatora będzie znacznie szybszy.
Żetony w zasilaczach są używane w wielu różnych. W tej sytuacji wiele zależy od liczby aktywnych elementów. W przypadku zastosowania więcej niż dwóch diod, płytka musi być zaprojektowana dla filtrów wejściowych i wyjściowych. Transformatory są również produkowane w różnych pojemnościach i mają one różną wielkość.
Możesz sam lutować mikroukłady. W takim przypadku należy obliczyć rezystancję ograniczającą rezystorów, biorąc pod uwagę moc urządzenia. Aby utworzyć regulowany model za pomocą specjalnych bloków. Ten typ systemu składa się z podwójnych ścieżek. Pulsacje wewnątrz planszy będą znacznie szybsze.
Zasada działania zasilaczy impulsowych wraz z regulatorami polega na zastosowaniu specjalnego sterownika. Ten element w obwodzie może zmienić szerokość pasma tranzystorów. Zatem częstotliwość graniczna na wejściu i wyjściu jest znacząco różna. Skonfiguruj inaczej możliwe zasilanie przełączające. Regulacja napięcia odbywa się z uwzględnieniem rodzaju transformatora. Aby schłodzić urządzenie za pomocą konwencjonalnych chłodziarek. Problemem tych urządzeń jest z reguły nadmiar prądu. Aby go rozwiązać, zastosuj filtry ochronne.
Urządzenia zasilające średnio waha się około 300 watów. Kable w systemie są tylko niemodularne. W ten sposób można uniknąć zwarć. Złącza zasilania do podłączania urządzeń zwykle instalują ATX serii 14. W modelu standardowym są dwa wyjścia. Prostowniki są używane przy wyższych napięciach. Odporność mogą wytrzymać przy 3 omach. Z kolei impulsowy zasilacz regulowany mierzy maksymalne obciążenie do 12 A.
Impuls zawiera dwie diody. W tym samym czasie filtry są instalowane z małą pojemnością. W tym przypadku proces pulsacji przebiega bardzo wolno. Średnia częstotliwość wynosi około 2 Hz. Wydajność wielu modeli nie przekracza 78%. Bloki te różnią się także swoją zwartością. Wynika to z faktu, że transformatory są zainstalowane niskiej mocy. W tym samym czasie nie wymagają chłodzenia.
Obwód zasilacza impulsowego 12 V dodatkowo implikuje użycie rezystorów z oznaczeniem P23. Są w stanie wytrzymać rezystancję zaledwie 2 omy, ale dla urządzenia wystarczająca jest taka moc. Zasilanie przełączające 12 V jest najczęściej używane w przypadku lamp.
Zasada działania impulsowych jednostek mocy tego typu polega na użyciu filtrów foliowych. Urządzenia te są w stanie poradzić sobie z zakłóceniami o różnych amplitudach. Mają syntetyczne uzwojenie. W ten sposób zapewnia się wysoką jakość ważnych komponentów. Wszystkie uszczelki w zasilaczu są izolowane ze wszystkich stron.
Transformator z kolei ma oddzielną chłodnicę do chłodzenia. Dla ułatwienia użytkowania jest zwykle instalowany cicho. Maksymalna temperatura tych urządzeń może wytrzymać do 60 stopni. Częstotliwość pracy zasilających telewizorów zasilających wynosi 33 Hz. W temperaturach ujemnych te urządzenia mogą być również używane, ale wiele w tej sytuacji zależy od rodzaju zastosowanych kondensatów i przekroju obwodu magnetycznego.
W modelach 24-woltowych stosowane są prostowniki niskiej częstotliwości. Przy zakłóceniach z powodzeniem radzą sobie tylko dwie diody. Wydajność takich urządzeń może osiągnąć nawet 60%. Regulatory zasilaczy są rzadko instalowane. Częstotliwość robocza modeli nie przekracza średnio 23 Hz. Rezystory rezystancyjne mogą wytrzymać tylko 2 omy. Tranzystory w modelach są instalowane z oznaczeniem PR2.
Aby ustabilizować rezystory napięciowe w obwodzie nie są używane. Filtry przełączające zasilanie 24V mają typ kondensatora. W niektórych przypadkach można znaleźć dzielące się gatunki. Są one konieczne, aby ograniczyć ograniczającą częstotliwość prądu. Do szybkiego prostowania dinary są używane dość rzadko. Negatywny potencjał urządzenia jest usuwany za pomocą katody. Na wyjściu prąd stabilizuje się, blokując prostownik.
Zasilacze tego typu różnią się od innych urządzeń tym, że są w stanie wytrzymać duże obciążenie. Skraplacz w standardowym schemacie zapewnia tylko jeden. Dla normalna praca zastosowano regulator zasilania. Sterownik jest zainstalowany bezpośrednio w pobliżu rezystora. Diody w obwodzie można znaleźć nie więcej niż trzy.
Bezpośrednio w dynistorze zaczyna się odwrotny proces transformacji. Aby uruchomić mechanizm odblokowujący w systemie, zapewniona jest specjalna przepustnica. Duże fale amplitudy są pochłaniane przez kondensator. Zazwyczaj jest to rodzaj oddzielający. Bezpieczniki w standardowym obwodzie są rzadkie. Jest to uzasadnione tym, że maksymalna temperatura w transformatorze nie przekracza 50 stopni. W ten sposób dławik balastowy samodzielnie radzi sobie z zadaniami.
Chipsy tego rodzaju zasilaczy impulsowych wśród innych urządzeń wyróżniają się zwiększoną odpornością. Są używane głównie do urządzeń pomiarowych. Przykładem jest oscyloskop, który pokazuje wibracje. Stabilizacja napięcia jest bardzo ważna. W rezultacie wydajność instrumentu będzie dokładniejsza.
Wiele modeli nie jest wyposażonych w regulatory. Filtry są głównie dwustronne. Na wyjściu tranzystorów są zainstalowane normalne. Wszystko to umożliwia wytrzymanie maksymalnego obciążenia przy 30 A. Z kolei wskaźnik częstotliwości granicznej jest na poziomie 23 Hz.
Ten układ pozwala zainstalować nie tylko kontroler, ale także kontroler, który monitoruje wahania w sieci. Tranzystory rezystancyjne w urządzeniu są w stanie wytrzymać około 3 omy. Mocny zasilacz impulsowy DA3 o obciążeniu 4 A radzi sobie. Możliwe jest podłączenie wentylatorów do chłodzenia prostownika. W rezultacie urządzenia mogą być używane w dowolnej temperaturze. Kolejną zaletą jest obecność trzech filtrów.
Dwa z nich są zainstalowane na wlocie pod kondensatorami. Jeden filtr separacji jest dostępny na wyjściu i stabilizuje napięcie, które pochodzi z rezystora. Diody w schemacie standardowym można znaleźć nie więcej niż dwa. Jednak wiele zależy od producenta i należy to wziąć pod uwagę. Głównym problemem zasilaczy tego typu jest to, że nie są w stanie poradzić sobie z zakłóceniami o niskiej częstotliwości. W rezultacie instalowanie ich na urządzeniach pomiarowych jest niepraktyczne.
Te urządzenia są zaprojektowane do obsługi maksymalnie trzech urządzeń. Są w nich trójstronne regulatory. Kable komunikacyjne są zainstalowane tylko niemodularne. Zatem obecna konwersja jest szybka. Prostowniki w wielu modelach są instalowane w serii KKT2.
Różnią się one tym, że energia z kondensatora jest w stanie przenieść się na uzwojenie. W wyniku tego obciążenie z filtrów jest częściowo usunięte. Wydajność takich urządzeń jest dość wysoka. W temperaturach powyżej 50 stopni można je również stosować.
Jakiego rodzaju IIP to jest?!
Przełączanie zasilaczy (ang. Polish Switching Power Supply) wciąż staje się przedmiotem debaty, kontrowersji, a ich konstrukcja i konstrukcja powodują pewne trudności w amatorskich kręgach radiowych. Coraz częściej spojrzenie domowych radiooperatorów zamienia się w urządzenia przełączające, ponieważ mają one wiele niezaprzeczalnych zalet w porównaniu z tradycyjnymi jednostkami transformatorowymi. Jednak wielu amatorów radiowych, w szczególności początkujących, nie odważy się ich zbierać, pomimo ich powszechnego stosowania w nowoczesnej produkcji elektronicznej.
Przyczyny tej masy. Od braku zrozumienia zasad działania do złożoności obwodu zasilaczy impulsowych wtórnego źródła zasilania. Niektóre po prostu nie mogą znaleźć wymaganej podstawy elementu radiowego. Ale doświadczeni inżynierowie radiowi od dawna porzucili ciężkie transformatory mocy w kompaktowej elektronice użytkowej.
Jeśli jednak w domu użycie transformatorów jest jakoś uzasadnione, na przykład w samochodzie, w drodze, w warunkach polowych itp. Transformator jest zasadniczo bezużyteczny.
Tutaj ratownicy impulsowi przychodzą na ratunek. Są w stanie pobierać energię elektryczną z dosłownie dowolnej baterii lub baterii ogniw galwanicznych. prąd stały i przekształcić go na pożądane napięcie o maksymalnej mocy od kilku watów do kilku kilowatów.
Zgadzam się, podróżując dowolnymi środkami transportu, aw pobliżu nie ma gniazdka, aby się z nim połączyć. ładowarka w celu doładowania martwej baterii aparatu cyfrowego, telefon komórkowy, cyfrowa kamera wideo, odtwarzacz i inne. itp. Przynosi to co najmniej wiele niedogodności. Ile razy udało się już uchwycić coś, co lubisz za pomocą aparatu cyfrowego, i natychmiast wysłać telefonicznie do krewnych i znajomych.
Ale wszystko, czego potrzeba, to lutować prosty obwód konwertera napięcia impulsowego na płytce drukowanej, która może zmieścić się w dłoni, i wziąć ze sobą parę baterii palcowych. To wszystko, czego potrzebujesz do szczęścia!
Jednak nie damy się ponieść emocjom, ale przejdźmy bezpośrednio do istoty artykułu. Mówiliśmy już o teoretycznych i praktycznych aspektach projektowania domowych zasilaczy impulsowych, na przykład konwertera impulsów, zasilacza impulsowego, konwertera napięcia w samochodzie itp .; przedstawiono metody obliczania transformatorów, wspólną przydatną literaturę na temat energoelektroniki, zalecaną do czytania nie tylko początkującym elektronikom, na przykład: Przełączanie źródeł zasilania, Obliczanie transformator mocy; aw artykule 1000 VA VA dotyczącym obwodu konwertera można by rzec, że spór o modyfikację obwodu został opracowany.
Otóż dzisiaj odpowiemy na pytanie zadane przez jednego z radioamatorów:
ale czy jest coś do dostarczenia napięcia +/- 25-30 V (bipolarnego) na 4 trójek zacisków do zasilania UMZCH - 4 x TDA7293? Moc w watach 550-600 ... dla zasilania z sieci (~ 220V).
Przy tej okazji postanowili wydać osobny artykuł, aby pokazać ogólne teoretyczne zasady rozwoju zasilaczy impulsowych.
Przedstawiony materiał, ze szczególnym uwzględnieniem pewnych zagadnień związanych z projektowaniem i obwodami impulsowych wtórnych zasilaczy, ma na celu pokazać radiologom cały algorytm ich obliczania. Wszystkie techniczne, projektowe, dodatkowe obwody i rozwiązania w razie potrzeby zostaną określone poniżej w komentarzach. Wszyscy zainteresowani inżynierowie elektronicy i doświadczeni inżynierowie radiowi proszeni są o udział w dyskusji na temat zasilaczy impulsowych.
Na początek ogłaszamy ogólnie, jakie główne moduły znajdują się w pulsacyjnym zasilaczu. W typowym przykładzie wykonania zasilacz impulsowy można podzielić na trzy części funkcjonalne. To jest:
1. Kontroler PWM (PWM), na podstawie którego montowany jest główny oscylator, zwykle o częstotliwości około 30 ... 60 kHz;
2) kaskada przełączników mocy, których rola może być osiągnięta przez tranzystory bipolarne, polowe lub IGBT (dwubiegunowe z izolowaną bramką); Ten stopień mocy może zawierać dodatkowy obwód sterujący dla tych kluczy na integralnych przetwornikach lub tranzystorach małej mocy; Ważny jest również schemat przełączania klucza zasilania: mostek (pełny most), pół mostek (pół most) lub punkt środkowy (pula push);
3. transformator impulsowy z uzwojeniem pierwotnym (pierwotnym) i wtórnym (uzwojeniem wtórnym) oraz, odpowiednio, diody prostownicze, filtry, stabilizatory i tym podobne. przy wyjściu; ferryt lub alsifer zazwyczaj wybiera się jako rdzeń; ogólnie takie materiały magnetyczne, które są zdolne do pracy przy wysokich częstotliwościach (w niektórych przypadkach powyżej 100 kHz).
W rzeczywistości jest to wszystko, co jest potrzebne do złożenia zasilania przełączającego. Powyżej na zdjęciu główne części UPS-a są podświetlone. Dla jasności podkreślamy te moduły i schemat obwodu elektrycznego dowolny zasilacz impulsowy. Na przykład:
Przy okazji, tutaj kaskada mocy jest włączana zgodnie ze schematem z punktem środkowym.
Teraz, według jednostki, opracujemy rozwiązanie obwodu dla przyszłego urządzenia.
Na początek będziemy definiowani za pomocą generatora ustawień.
Dokładniej, z Kontroler PWM. Obecnie, jak rozumiesz, jest ich ogromna liczba. Możliwe, że główne kryteria wyboru to dostępność i cena problemu. Nie potrzebujemy żadnego generatora, a mianowicie z modulacją szerokości impulsu. Zasada działania, w skrócie, "nie ma / nie ma sygnału". Na wyjściu sterownika znajduje się jednostka (wysoki poziom) lub zero (niski poziom).
Zgodnie z tym, tranzystory wyjściowe są otwarte lub zamknięte, napięcie zasilania do cewki transformatora impulsowego lub nie. Co więcej, takie przełączanie odbywa się z wysoką częstotliwością (jak wspomniano wcześniej, zazwyczaj częstotliwość wynosi 30 ... 60 kHz).
Częstotliwość jest regulowana w zależności od potrzeb projektanta przez obwód zewnętrzny sterownika PWM, składający się z reguły z rezystorów i kondensatorów. Niedawno natknąłem się nawet na pomysł wykorzystania portu PC komputera jako źródła PWM. No cóż ... Dla naszego przyszłego źródła zasilania weź sterownik PWM K1156EU2. Ale to nie ma znaczenia. Możesz wziąć prawie każdy push pull kontroler. Na przykład jeden z najczęstszych TL494. Schemat oscylatora nadrzędnego na jego podstawie pokazano powyżej. Ogólnie rzecz biorąc, typowy obwód do włączania dowolnego innego chipa można znaleźć w jego dokumentacji technicznej (arkuszu danych).
Sterownik K1156EU2 jest przeznaczony do stosowania jako obwód sterujący. źródła impulsów zasilanie wtórne działające z częstotliwością do 1 MHz. Ze względu na dużą szybkość mikroukład znalazł szerokie zastosowanie i sprawdził się dobrze. W przypadku braku krajowej wersji sterownika, można go zastąpić analogami typu UC1825, UC2825, UC3825. Półprzewodowe stopnie wyjściowe kontrolera są zaprojektowane do działania przy dużym obciążeniu pojemnościowym, na przykład bramek tranzystorów MOS dużej mocy i do zmieniania zarówno dopływającego, jak i wypływającego prądu. Opis wyników K1156EU2 przedstawia się następująco:
Warto również zauważyć, że częstotliwość impulsów zależy od wartości rezystora i kondensatora na 5 i 6 zacisku układu. Co więcej, pojemność kondensatora odpowiada pauzie (tak zwany czas martwy) pomiędzy impulsami. Ma to bezpośredni wpływ na jednoczesne zamykanie kluczy wyjściowych w celu uniknięcia prądów przejściowych. Pytanie jest szczególnie istotne przy dużej mocy. Rezystancja rezystora jest wybierana z zakresu 3 ... 100 kΩ, pojemność kondensatora wynosi 0,47 ... 100 nF. Nomogramy wyboru tych komponentów radiowych na poniższym rysunku:
W związku z tym, aby zapewnić czas martwy rzędu 1,5 μs (w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa przepuszczania prądów przez MOSFET na etapie zasilania), potrzebny jest kondensator 15 nF (0,015 μF lub 15 000 pF). Teraz patrzymy na lewy wykres. Częstotliwość zostanie omówiona poniżej. Na tym etapie przyjmujemy 60 kHz jako nominalną. Tak więc rezystor dla naszego głównego oscylatora jest potrzebny przy wartości? 3 kΩ. Umieściliśmy przycięcie przy 4,7 kOhm. Będą mogli nieznacznie zwiększyć częstotliwość, zwiększając tym samym moc zasilacza jako całości.
Ważną funkcją K1156EU2 jest ich udostępnianie. Tj jeden generator poprowadzi a drugi niewolnik. Istnieje funkcjonalne 4 wyjście synchronizacji dla tego. W rezultacie można uzyskać dwa synchronicznie pracujące generatory PWM. Zastosowania tej metody można znaleźć masy. Ponieważ generatory będą działać synchronicznie, każdy z nich może być obciążony oddzielnym stopniem wyjściowym z przełącznikami mocy i transformatorem impulsowym. W takim przypadku można zastosować transformatory o mniejszej mocy całkowitej. Tak więc, jeśli potrzebujemy całkowitej mocy impulsu zasilającego nie mniejszej niż 600 W dla 4 UMZCH, wówczas możemy użyć dwóch transformatorów o mocy 300 W z dwoma podłączonymi do nich UHPS. W związku z tym będziemy w stanie usunąć część ładunku z tranzystorów kaskady mocy, drutu magnesu, a także potrzebujemy mniejszego rdzenia. W związku z tym można nawet zaoszczędzić na zakupie komponentów radiowych dla przyszłości UPS. Schemat synchronizacji dwóch kontrolerów PWM (master i slave) wygląda następująco:
Jednak w celach edukacyjnych ograniczamy się do włączenia K1156EU2 do wersji urządzenia (typu), ponieważ mamy cel, aby dać ci ogólne umiejętności rozwoju. Racjonalność użytkowania określonego obwodu, rozwiązanie techniczne będzie zależeć od celu wykorzystania zasilacza impulsowego.
Po uporządkowaniu pierwszego modułu funkcjonalnego przyszłej jednostki zasilającej. Ostatecznie akceptujemy wersję projektową obwodu generatora na K1156EU2, jak pokazano na powyższym rysunku pod numerem 1. Jeśli to konieczne, na końcowym etapie projektowania można skorygować oceny części, które w rzeczywistości nie wpłyną na działanie schemat funkcjonalny generator
Postęp techniczny nie stoi w miejscu, a dziś pulsacyjne zasilacze typu transformatorowego zostały zastąpione zasilaczami. Jest wiele powodów, ale najważniejsze z nich to:
Przeczytaj instrukcję jak wybrać wykrywacz ukryte przewody i jak z niego korzystać.
Z technicznego punktu widzenia, zasilacz impulsowy jest urządzeniem, które prostuje napięcie sieciowe, a następnie generuje impuls o częstotliwości 10 kHz od niego. Należy zauważyć, że sprawność tego urządzenia technicznego sięga 80%.
W rzeczywistości cała zasada działania zasilacza impulsowego sprowadza się do faktu, że urządzenie tego typu jest zaprojektowane do prostowania napięcia, które dociera do niego, gdy jest ono podłączone do sieci, a następnie tworzy impuls roboczy, dzięki któremu ta jednostka elektryczna może działać.
Wiele osób zastanawia się, jakie są główne różnice między urządzeniem pulsacyjnym a konwencjonalnym? Wszystko sprowadza się do faktu, że ma on zwiększoną charakterystykę techniczną i mniejsze ogólne wymiary. Ponadto, jednostka impulsowa dostarcza więcej energii niż jej standardowa wersja.
Obecnie na miejscu Federacja Rosyjska w razie potrzeby można znaleźć zasilacze rodzaj pulsu następujące odmiany i kategorie:
Wszystkie zasilacze są typu impulsowego, w zależności od zakresu operacji i cechy techniczne mają różne schematy:
W wielu urządzenia elektryczne Zasada realizacji zasilania wtórnego została zastosowana od dłuższego czasu poprzez zastosowanie dodatkowych urządzeń, które są naładowane funkcją dostarczania energii elektrycznej do obwodów, które potrzebują mocy z pewnych rodzajów napięć, częstotliwości, prądu ...
W tym celu tworzone są dodatkowe elementy: zamieniające napięcie jednego typu na inny. Mogą to być:
wbudowane w obudowę konsumencką, jak na wielu urządzeniach mikroprocesorowych;
lub wykonane w oddzielnych modułach z przewodami połączonymi wzorowanymi na konwencjonalnej ładowarce na telefonie komórkowym.
W nowoczesnej elektrotechnice dwie zasady konwersji energii dla odbiorców elektrycznych, oparte na:
1. użycie transformatorów analogowych do przeniesienia zasilania do obwodu wtórnego;
2. zasilacze impulsowe.
Mają zasadnicze różnice w ich konstrukcji, pracują nad różnymi technologiami.
Zasilacze transformatorowe
Pierwotnie powstawały tylko takie konstrukcje. Zmieniają one strukturę napięcia w wyniku działania transformatora mocy zasilanego 220-woltową siecią domową, w której amplituda sinusoidalnej harmonicznej jest zmniejszana, kierowana dalej do prostownika zawierającego diody mocy, co do zasady, zgodnie z obwodem mostka.
Następnie napięcie pulsacyjne jest wygładzane przez połączoną równolegle kapacytancję, dobraną zgodnie z wartością dopuszczalnej mocy i stabilizowaną przez obwód półprzewodnikowy z tranzystorami mocy.
Zmieniając położenie oporników przycinających w obwodzie stabilizującym, można regulować napięcie na zaciskach wyjściowych.
Przełączanie zasilaczy (UPS)
Takie konstruktywne zmiany pojawiły się masowo kilkadziesiąt lat temu i stały się coraz bardziej popularne w urządzeniach elektrycznych ze względu na:
dostępność nabycia wspólnej podstawy elementów;
niezawodność w działaniu;
możliwości rozszerzenia zakresu roboczego napięć wyjściowych.
Prawie wszystkie źródła pulsacyjnej mocy różnią się nieco konstrukcją i działają zgodnie ze schematem typowym dla innych urządzeń.
Nowoczesne zasilacze różnych typów o niezbędnych parametrach i właściwościach można wybrać za pomocą serwisu internetowego ChipHunt dla podzespołów elektronicznych - http://chiphunt.ru/catalog/enclosures/
Główne części zasilacza obejmują:
prostownik sieciowy złożony z: dławików wejściowych, filtra elektromechanicznego zapewniającego szum i statyczną izolację od kondensatorów, bezpiecznik sieciowy i mostek diodowy;
akumulacyjna zdolność filtrowania;
kluczowy tranzystor mocy;
główny oscylator;
obwód sprzężenia zwrotnego, wykonany na tranzystorach;
transoptor;
zasilacz impulsowy, z uzwojenia wtórnego, którego napięcie jest doprowadzane do przekształcenia w obwód mocy;
diody prostownicze obwodu wyjściowego;
obwody sterowania napięciem wyjściowym, na przykład przy napięciu 12 woltów z regulacją dokonaną na transoptorze i tranzystorach;
filtry kondensatorów;
dławiki sieciowe, pełniące rolę korekcji napięcia i diagnostyki w sieci;
złącza wyjściowe.
Przykład tablicy elektronicznej takiego zasilacza impulsowego z krótką identyfikacją podstawy elementu pokazano na rysunku.
Jak działa zasilacz impulsowy
Zasilacz impulsowy zapewnia stabilizowane napięcie zasilania, stosując zasady interakcji elementów obwodu inwertera.
Napięcie 220 woltów jest dostarczane przez podłączone przewody do prostownika. Jego amplituda jest wygładzona przez filtr pojemnościowy dzięki zastosowaniu kondensatorów, które wytrzymują szczytowe wartości około 300 woltów i są oddzielone filtrem szumowym.
Mostek diody wejściowej prostuje sinusoidy przechodzące przez niego, które są następnie przekształcane przez obwód tranzystora na impulsy o wysokiej częstotliwości i prostokątne o określonym cyklu pracy. Można je konwertować:
1. z galwanicznym oddzieleniem sieci energetycznej od obwodów wyjściowych;
2. bez wykonywania podobnego rozwiązania.
Przełączanie zasilania z izolacją galwaniczną
W tym przypadku sygnały o wysokiej częstotliwości są przesyłane do transformatora impulsowego, wykonując galwaniczną izolację obwodów. Ze względu na zwiększoną częstotliwość zwiększa się sprawność wykorzystania transformatora, zmniejsza się jego obwód magnetyczny i masa. Najczęściej ferromagnetyki są używane do materiału o podobnym rdzeniu, a stale elektryczne praktycznie nie są używane w tych urządzeniach. Minimalizuje to również ogólny wygląd.
Jeden z wariantów projektu obwodu zasilacza impulsowego z odłączeniem transformatora pokazano na rysunku.
W takich urządzeniach występują trzy połączone ze sobą łańcuchy:
2. kaskada przełączników mocy;
3. transformator impulsowy.
Jak działa kontroler PWM
Kontroler to urządzenie, które kontroluje każdy proces technologiczny. W zasilaniu, które rozważamy, jest to proces konwersji modulacji szerokości impulsu. Opiera się na zasadzie generowania impulsów o tej samej częstotliwości, ale o różnym czasie trwania aktywacji.
Podawanie impulsu odpowiada oznaczeniu jednostki logicznej, a brak oznacza zero. Jednocześnie wszystkie są równe pod względem wielkości i częstotliwości (mają taki sam okres oscylacji T). Czas działania urządzenia i jego związek z okresem różnią się i pozwalają kontrolować działanie obwodów elektronicznych.
Typowe zmiany sekwencji SHIP są pokazane na wykresie.
Kontrolery zwykle wytwarzają takie impulsy o częstotliwości 30 ÷ 60 kHz.
Jako przykład możesz wziąć kontroler wykonany na chipie TL494. Do regulacji częstotliwości impulsów wykorzystywany jest obwód składający się z rezystorów z kondensatorami.
Praca kaskady klawiszy zasilania
Składa się z tranzystorów o dużej mocy, wybranych z dwubiegunowych, polowych lub IGBT. Dla nich indywidualny system sterowania może być utworzony na innych tranzystorach niskiej mocy lub zintegrowanych sterownikach.
Przełączniki zasilania można włączyć zgodnie z różnymi schematami:
chodnik;
pół most;
ze środkowym punktem.
Transformator impulsowy
Uzwojenia pierwotne i wtórne, zamontowane wokół rdzenia magnetycznego ferrytu lub alszonu, są w stanie niezawodnie transmitować impulsy o wysokiej częstotliwości z częstotliwością do 100 kHz.
Ich pracę uzupełniają łańcuchy filtrów, stabilizatorów, diod i innych komponentów.
Nie galwaniczne zasilacze impulsowe
W zasilaczach impulsowych opracowanych przez algorytmy z wyłączeniem separacji galwanicznej nie stosuje się transformatora separującego o wysokiej częstotliwości, a sygnał trafia bezpośrednio do filtra dolnoprzepustowego. Podobną zasadę programu przedstawiono poniżej.
Funkcje stabilizacji napięcia wyjściowego
Wszystkie impulsowe zasilacze składają się z elementów, które zapewniają ujemne sprzężenie zwrotne z parametrami wyjściowymi. Dzięki temu mają dobrą stabilizację napięcia wyjściowego przy zmiennych obciążeniach i wahaniach w sieci zasilającej.
Sposoby implementacji sprzężenia zwrotnego zależą od schematu wykorzystywanego do działania zasilacza. Można go przeprowadzić na blokach pracujących z izolacją galwaniczną ze względu na:
1. pośredni wpływ napięcia wyjściowego na jedno z uzwojeń transformatora impulsowego wysokiej częstotliwości;
2. użycie transoptora.
W obu przypadkach sygnały te sterują cyklem pracy impulsów zastosowanych do wyjścia kontrolera PWM.
W przypadku stosowania obwodu bez izolacji galwanicznej sprzężenie zwrotne jest zwykle tworzone przez podłączenie dzielnika napięcia rezystancyjnego.
Zalety przełączania zasilaczy w stosunku do konwencjonalnego analogu
Porównując projekty jednostek z równymi wskaźnikami mocy wyjściowej, zasilacze impulsowe mają następujące zalety:
1. zmniejszona waga;
2. zwiększona wydajność;
3. niższy koszt;
4. rozszerzony zakres napięcia zasilającego;
5. Obecność wbudowanej ochrony.
1. Zmniejszona masa i wymiary zasilaczy impulsowych są wyjaśnione przez przejście z konwersji energii niskiej częstotliwości na transformatory mocy i ciężkie z systemami sterowania umieszczonymi na dużych grzejnikach chłodniczych i działającymi w trybie liniowym, na technologie konwersji impulsów i regulacji.
Zwiększając częstotliwość przetwarzanego sygnału zmniejsza się pojemność kondensatorów filtrów napięciowych i odpowiednio ich wymiary. Ponadto ich schemat prostowania jest uproszczony aż do przejścia do najprostszego - półfali.
2. W transformatorach niskiej częstotliwości znaczna część strat energii powstaje w wyniku uwalniania i rozpraszania ciepła podczas przeprowadzania transformacji elektromagnetycznych.
W blokach impulsowych największe straty energii są generowane podczas występowania stanów nieustalonych podczas przełączania stopni przełącznika mocy. A pozostałe tranzystory czasowe są w stabilnej pozycji: otwarte lub zamknięte. W takim stanie tworzone są wszystkie warunki dla minimalnej utraty energii, gdy sprawność może wynosić 90 ÷ 98%.
3. Cena zasilaczy impulsowych jest stopniowo zmniejszana ze względu na ciągłą unifikację bazy elementów, która jest wytwarzana przez szeroką gamę w pełni zmechanizowanych przedsiębiorstw z robotami maszynowymi. Ponadto tryb pracy elementów mocy oparty na kontrolowanych klawiszach pozwala na użycie mniej wydajnych części półprzewodnikowych.
4. Technologie impulsowe umożliwiają zasilanie zasilaczy ze źródeł napięcia o różnej częstotliwości i amplitudzie. To poszerza pole ich zastosowania w warunkach pracy przy różnych standardach energii elektrycznej.
5. Ze względu na zastosowanie niewielkich modułów półprzewodnikowych pracujących w technologiach cyfrowych, możliwe jest niezawodne osadzanie w projektowaniu zabezpieczeń jednostek impulsowych, które kontrolują występowanie prądów zwarciowych, odłączanie obciążeń na wyjściu urządzenia i innych trybów awaryjnych.
W konwencjonalnych zasilaczach transformatorowych taka ochrona została stworzona na starej elektromechanicznej, przekaźnikowej podstawie półprzewodnikowej. Korzystanie z technologii cyfrowych w dzisiejszych czasach w większości programów nie ma sensu. Wyjątki dotyczą przypadków żywienia:
niskonapięciowe układy sterowania złożonymi urządzeniami gospodarstwa domowego;
niskoprądowe urządzenia sterujące o wysokiej dokładności, na przykład stosowane w urządzeniach pomiarowych lub w celach metrologicznych (cyfrowe mierniki energii, woltomierze).
Wady przełączania zasilaczy
Interferencja V / h
Ponieważ zasilacze impulsowe działają na zasadzie konwersji impulsów o wysokiej częstotliwości, w każdej wydajności powodują zakłócenia przekazywane do otoczenia. Stwarza to potrzebę ich tłumienia na różne sposoby.
W niektórych przypadkach tłumienie zakłóceń może być nieefektywne, co wyklucza użycie zasilaczy impulsowych do niektórych typów dokładnych urządzeń cyfrowych.
Ograniczenia mocy
Zasilacze impulsowe mają przeciwwskazanie do pracy nie tylko na wysokich, ale również przy niskich obciążeniach. Jeżeli w obwodzie wyjściowym występuje gwałtowny spadek prądu poza granicę minimalnej wartości krytycznej, to obwód rozruchowy może się nie powieść lub urządzenie wytworzy napięcie o zniekształconej wartości charakterystyka technicznanie mieszczą się w zakresie roboczym.
Przełączanie zasilaczy (ang. Polish Switching Power Supply) wciąż staje się przedmiotem debaty, kontrowersji, a ich konstrukcja i konstrukcja powodują pewne trudności w amatorskich kręgach radiowych. Coraz częściej spojrzenie domowych radiooperatorów zamienia się w urządzenia przełączające, ponieważ mają one wiele niezaprzeczalnych zalet w porównaniu z tradycyjnymi jednostkami transformatorowymi. Jednak wielu amatorów radiowych, w szczególności początkujących, nie odważy się ich zbierać, pomimo ich powszechnego stosowania w nowoczesnej produkcji elektronicznej.
Przyczyny tej masy. Od braku zrozumienia zasad działania do złożoności obwodu zasilaczy impulsowych wtórnego źródła zasilania. Niektóre po prostu nie mogą znaleźć wymaganej podstawy elementu radiowego. Ale doświadczeni inżynierowie radiowi od dawna porzucili ciężkie transformatory mocy w kompaktowej elektronice użytkowej.
Jeśli jednak w domu użycie transformatorów jest jakoś uzasadnione, na przykład w samochodzie, w drodze, w warunkach polowych itp. Transformator jest zasadniczo bezużyteczny.
Tutaj ratownicy impulsowi przychodzą na ratunek. Są w stanie pobierać energię elektryczną z dosłownie dowolnej baterii lub ogniwa ogniw galwanicznych prądu stałego i przetwarzać je na pożądane napięcie o maksymalnej mocy kilku watów do kilku kilowatów.
Zgadzam się, podróżując dowolnymi środkami transportu, aw pobliżu nie ma gniazdka, aby podłączyć do niego ładowarkę w celu naładowania martwej baterii aparatu cyfrowego, telefonu komórkowego, cyfrowej kamery wideo, odtwarzacza i innych urządzeń. itp. Przynosi to co najmniej wiele niedogodności. Ile razy udało się już uchwycić coś, co lubisz za pomocą aparatu cyfrowego, i natychmiast wysłać telefonicznie do krewnych i znajomych.
Ale wszystko, czego potrzeba, to lutować prosty obwód konwertera napięcia impulsowego na płytce drukowanej, która może zmieścić się w dłoni, i wziąć ze sobą parę baterii palcowych. To wszystko, czego potrzebujesz do szczęścia!
Jednak nie damy się ponieść emocjom, ale przejdźmy bezpośrednio do istoty artykułu. Mówiliśmy już o teoretycznych i praktycznych aspektach projektowania domowych zasilaczy impulsowych, na przykład konwertera impulsów, samochodowego konwertera napięcia i; przedstawiono metody obliczania transformatorów, wspólną przydatną literaturę dotyczącą energoelektroniki zalecaną do czytania nie tylko początkującym elektronikom, na przykład: Obliczanie transformatora mocy; aw artykule 1000 VA VA dotyczącym obwodu konwertera można by rzec, że spór o modyfikację obwodu został opracowany.
Otóż dzisiaj odpowiemy na pytanie zadane przez jednego z radioamatorów:
ale czy jest coś na zasilaczu +/- 25-30 V (bipolarny) na 4 trójek zacisków do zasilania UMZCH - 4 x TDA7293? Moc w watach 550-600 ... dla zasilania z sieci (~ 220V).
Przy tej okazji postanowili wydać osobny artykuł, aby pokazać ogólne teoretyczne zasady rozwoju zasilaczy impulsowych.
Przedstawiony materiał, ze szczególnym uwzględnieniem pewnych zagadnień związanych z projektowaniem i obwodami impulsowych wtórnych zasilaczy, ma na celu pokazać radiologom cały algorytm ich obliczania. Wszystkie techniczne, projektowe, dodatkowe obwody i rozwiązania w razie potrzeby zostaną określone poniżej w komentarzach. Wszyscy zainteresowani inżynierowie elektronicy i doświadczeni inżynierowie radiowi proszeni są o udział w dyskusji na temat zasilaczy impulsowych.
Na początek ogłaszamy ogólnie, jakie główne moduły znajdują się w pulsacyjnym zasilaczu. W typowym przykładzie wykonania zasilacz impulsowy można podzielić na trzy części funkcjonalne. To jest:
1. Kontroler PWM (PWM), na podstawie którego montowany jest główny oscylator, zwykle o częstotliwości około 30 ... 60 kHz;
2) kaskada przełączników mocy, których rola może być osiągnięta przez tranzystory bipolarne, polowe lub IGBT (dwubiegunowe z izolowaną bramką); Ten stopień mocy może zawierać dodatkowy obwód sterujący dla tych kluczy na integralnych przetwornikach lub tranzystorach małej mocy; Ważny jest również schemat przełączania klucza zasilania: mostek (pełny most), pół mostek (pół most) lub punkt środkowy (pula push);
3. transformator impulsowy z uzwojeniem pierwotnym (pierwotnym) i wtórnym (uzwojeniem wtórnym) oraz, odpowiednio, diody prostownicze, filtry, stabilizatory i tym podobne. przy wyjściu; ferryt lub alsifer zazwyczaj wybiera się jako rdzeń; ogólnie takie materiały magnetyczne, które są zdolne do pracy przy wysokich częstotliwościach (w niektórych przypadkach powyżej 100 kHz).
W rzeczywistości jest to wszystko, co jest potrzebne do złożenia zasilania przełączającego. Na zdjęciu główne części UPS są podświetlone. Dla jasności podkreślamy te moduły i schemat obwodu elektrycznego dowolny zasilacz impulsowy. Na przykład:
Przy okazji, tutaj kaskada mocy jest włączana zgodnie ze schematem z punktem środkowym.
Teraz, według jednostki, opracujemy rozwiązanie obwodu dla przyszłego urządzenia.
Na początek będziemy definiowani za pomocą generatora ustawień. Dokładniej, z Kontroler PWM. Obecnie, jak rozumiesz, jest ich ogromna liczba. Możliwe, że główne kryteria wyboru to dostępność i cena problemu. Nie potrzebujemy żadnego generatora, a mianowicie z modulacją szerokości impulsu. Zasada działania, w skrócie, "nie ma / nie ma sygnału". Na wyjściu sterownika znajduje się jednostka (wysoki poziom) lub zero (niski poziom).
Zgodnie z tym, tranzystory wyjściowe są otwarte lub zamknięte, napięcie zasilania do cewki transformatora impulsowego lub nie. Co więcej, takie przełączanie odbywa się z wysoką częstotliwością (jak wspomniano wcześniej, zazwyczaj częstotliwość wynosi 30 ... 60 kHz).
Częstotliwość jest regulowana w zależności od potrzeb projektanta przez obwód zewnętrzny sterownika PWM, składający się z reguły z rezystorów i kondensatorów. Niedawno natknąłem się nawet na pomysł wykorzystania portu PC komputera jako źródła PWM. No cóż ... Dla naszego przyszłego źródła zasilania weź sterownik PWM K1156EU2. Ale to nie ma znaczenia. Możesz wziąć prawie każdy push pull kontroler. Na przykład jeden z najczęstszych TL494. Pokazano schemat oscylatora nadrzędnego na jego podstawie. Ogólnie rzecz biorąc, typowy obwód do włączania dowolnego innego chipa można znaleźć w jego dokumentacji technicznej (arkuszu danych).
Sterownik K1156EU2 jest przeznaczony do stosowania jako obwód sterujący impulsowych źródeł wtórnego źródła zasilania działającego z częstotliwością do 1 MHz. Ze względu na dużą szybkość mikroukład znalazł szerokie zastosowanie i sprawdził się dobrze. W przypadku braku krajowej wersji sterownika, można go zastąpić analogami typu UC1825, UC2825, UC3825. Półprzewodowe stopnie wyjściowe kontrolera są zaprojektowane do działania przy dużym obciążeniu pojemnościowym, na przykład bramek tranzystorów MOS dużej mocy i do zmieniania zarówno dopływającego, jak i wypływającego prądu. Opis wyników K1156EU2 przedstawia się następująco:
Warto również zauważyć, że częstotliwość impulsów zależy od wartości rezystora i kondensatora na 5 i 6 zacisku układu. Co więcej, pojemność kondensatora odpowiada pauzie (tak zwany czas martwy) pomiędzy impulsami. Ma to bezpośredni wpływ na jednoczesne zamykanie kluczy wyjściowych w celu uniknięcia prądów przejściowych. Pytanie jest szczególnie istotne przy dużej mocy. Rezystancja rezystora jest wybierana z zakresu 3 ... 100 kΩ, pojemność kondensatora wynosi 0,47 ... 100 nF. Nomogramy wyboru tych komponentów radiowych na poniższym rysunku:
W związku z tym, aby zapewnić czas martwy rzędu 1,5 μs (w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa przepuszczania prądów przez MOSFET na etapie zasilania), potrzebny jest kondensator 15 nF (0,015 μF lub 15 000 pF). Teraz patrzymy na lewy wykres. Na częstotliwości będzie dalej. Na tym etapie przyjmujemy 60 kHz jako nominalną. Tak więc rezystor dla naszego głównego oscylatora jest potrzebny przy wartości? 3 kΩ. Umieściliśmy przycięcie przy 4,7 kOhm. Będą mogli nieznacznie zwiększyć częstotliwość, zwiększając tym samym moc zasilacza jako całości.
Ważną funkcją K1156EU2 jest ich udostępnianie. Tj jeden generator poprowadzi a drugi niewolnik. Istnieje funkcjonalne 4 wyjście synchronizacji dla tego. W rezultacie można uzyskać dwa synchronicznie pracujące generatory PWM. Zastosowania tej metody można znaleźć masy. Ponieważ generatory będą działać synchronicznie, każdy z nich może być obciążony oddzielnym stopniem wyjściowym z przełącznikami mocy i transformatorem impulsowym. W takim przypadku można zastosować transformatory o mniejszej mocy całkowitej. Tak więc, jeśli potrzebujemy całkowitej mocy impulsu zasilającego nie mniejszej niż 600 W dla 4 UMZCH, wówczas możemy użyć dwóch transformatorów o mocy 300 W z dwoma podłączonymi do nich UHPS. W związku z tym będziemy w stanie usunąć część ładunku z tranzystorów kaskady mocy, drutu magnesu, a także potrzebujemy mniejszego rdzenia. W związku z tym można nawet zaoszczędzić na zakupie komponentów radiowych dla przyszłości UPS. Schemat synchronizacji dwóch kontrolerów PWM (master i slave) wygląda następująco:
Jednak w celach edukacyjnych ograniczamy się do włączenia K1156EU2 do wersji urządzenia (typu), ponieważ mamy cel, aby dać ci ogólne umiejętności rozwoju. Racjonalność użytkowania określonego obwodu, rozwiązanie techniczne będzie zależeć od celu wykorzystania zasilacza impulsowego.
Po uporządkowaniu pierwszego modułu funkcjonalnego przyszłej jednostki zasilającej. Ostatecznie akceptujemy wersję projektową obwodu generatora na K1156EU2, jak pokazano na rysunku 1. Jeśli to konieczne, na końcowym etapie projektowania można skorygować oceny części, co w rzeczywistości nie wpłynie na schemat funkcjonalny generatora.
Teraz o tym, co będzie zarządzać kontrolerem PWM K1156EU2 lub TL494 lub jakimkolwiek innym IC. Będziemy używać klawiszy zasilania Tranzystory MOSFETjako najbardziej skuteczny. Jeśli chodzi o bipolar, ich znaczącymi wadami są zwiększone napięcie szczątkowe na kolektorze w trybie nasycenia, duża moc kontrolna wzdłuż obwodu podstawowego i duży czas resorpcji. Wszystko to prowadzi do znacznego spadku wydajności kluczy. I IGBT lub tranzystory bipolarne Migawka izolowana jest zbyt droga i nie jest zbyt powszechna. Wybór należy do MOSFET.
Zdefiniujmy granice wyboru tranzystorów MOS. Pod warunkiem, potrzebujemy 600-watowego źródła zasilania z sieci 220 woltów. Oznacza to, że po prostowaniu diod i kondensacji filtrującej 220 woltów prądu przemiennego zostanie zamienione na 300 ... 310 woltów prądu stałego. Jest to napięcie znamionowe 220 V. Ale w sieci może być 175 i 250 woltów. Prąd w obwodzie będzie nominalnie I = P / U lub I = 600 W / 300 (310) V = 1,94 ... 2 ampery.
Przyszłość konwerter impulsów będzie typu push pullponieważ Jednostronnie sprawdzone w wydajności do 100 watów. Obwód do włączania stopnia mocy zasilacza impulsowego push-pull jest wybrany spośród trzech istniejących. To, jak powiedziano, jest chodnikiem (pełny most), pół-mostem (pół-mostem) lub środkiem (push-pull). Ten ostatni schemat jest najbardziej skuteczny przy napięciu wejściowym do 100 woltów i mocy do 500 watów. Zasadniczo możliwe jest użycie schematu włączania push-pull, ale nie powtórzymy, ponieważ to tylko temat sporu w artykule "Circuit of 1000 VA Converter". Układy półmostkowe i mostowe są efektywnie stosowane przy wyższym napięciu wejściowym (i mamy 310 V), a przy mocy do 1 kW w pierwszym i powyżej 1 kW w drugim przypadku. Pasuje do nas pół most włącz kaskadę mocy.
Częstotliwość przełączania tranzystorów mocy wynosi około 60 kHz. Ze względu na możliwy dryf częstotliwości może wzrosnąć do 65 kHz. Możesz oczywiście zwiększyć częstotliwość do 100 kHz lub nawet więcej. Jednak wiele materiałów magnetycznych wykorzystywanych jako rdzenie transformatorów impulsowych nie jest w stanie działać przy takich częstotliwościach. Ponadto, wraz ze wzrostem częstotliwości, potrzebujemy diod prostowniczych dużej częstotliwości o wysokiej częstotliwości. I nie są tanie i trudne dla wielu. Ponadto po prostowniku pełnookresowym częstotliwość jest podwojona. Więc ograniczamy się do częstotliwości 60 kHz, jako najbardziej optymalnej.
Teraz określamy amplitudę napięcia znamionowego na uzwojeniu pierwotnym transformatora impulsowego, biorąc pod uwagę spadek napięcia na skrzyżowaniu tranzystorów. U = 310/2 - u, gdzie u jest spadek napięcia na złączu MOSFET. Ponieważ nie wybraliśmy jeszcze tranzystorów, przyjmujemy średnią u = 0,7 V. Stąd U = (310/2) -0,7 = 154,3 V. Minimalna amplituda dla spadku napięcia do 175 woltów wynosi nie więcej niż 123 W, a maksimum ze wzrostem do 250 V - nie mniej niż 176 V. Dla wyboru tranzystorów MOS, przechodzimy od maksymalnego dopuszczalnego prądu (600/123 = 4,8 A) i napięcia (176 V). Zgodnie z obliczeniami, potrzebujemy MOSFET z napięciem źródła drenu 200 woltów i maksymalnym dopuszczalnym natężeniem prądu przez przejście co najmniej 6 amperów. Warunki te są spełnione, na przykład, IRF630, 2SK1117, 2SK1917, IRF740, IRFP460, IRF830, itd. Tutaj ponownie możemy przejść od dostępności i kosztów. Dla naszego przykładu weź IRFP460. Podniosły się klucze zasilania.
Diody mostka prostownika na wejściu zasilacza impulsowego są wybierane z uwzględnieniem napięcia wstecznego z 400 woltów i natężenia prądu od 2 amperów (600 / (175 V * 2 szt.) = 1,71 A) z obwodem mostkowym. Przyjmujemy most diodowy typu KBU810. Obwód prostownika sieciowego będzie wyglądał następująco:
Rezystory R1 i R2 są statecznikami i są używane do rozładowywania kondensatorów wysokonapięciowych ze względów bezpieczeństwa.
Teraz obliczymy transformator impulsowy.
Obliczenia transformatora to najbardziej złożona, ważna i "cienka" część całego obliczania zasilania przełączającego. W tym celu najskuteczniejsze jest korzystanie z programów komputerowych, z których najpopularniejsze można pobrać z naszej strony amatorskiego radia. Linki do programów do obliczania transformatora i ich szczegółowy opis znajdują się także w powyższych artykułach.
Mamy więc jako dane źródłowe zakres napięć zasilania 247 ... 355 V (z odchyleniem napięcia sieci 175 ... 250 V), moc nie mniejszą niż 600 watów, efektywna indukcja obwodu magnetycznego od 0,1 do 0,2 T, efektywna przepuszczalność magnetyczna obwodu magnetycznego z użycie pierścienia ferrytowego marki М2500NМС1 К65х40х9 jako rdzenia to 1800 ... 2000. Powyżej znajduje się aktualne napięcie sieci do obliczenia transformatora impulsów w programie narzędziowym Transformatory impulsowe 4.0.0.0 i inne podobne (patrz artykuły). Jednak, jak mi doradziłem, program lepiej używać wszystkiego na raz w kompleksie. Odpowiednio, w niektórych przypadkach konieczne jest wskazanie napięcia bezpośrednio na uzwojeniu pierwotnym transformatora impulsowego. dostarczyliśmy obwód prostownika sieciowego do zasilania jednostki impulsowej. Jak widać, napięcie sieciowe jest przekształcane przez dzielnik na dwubiegunowy +/- 154,3 V. Napięcie znamionowe jest wskazywane przy napięciu sieci wynoszącym 220 V. Odpowiednio, gdy napięcie sieci wynosi 175 ... 250 V na uzwojeniu pierwotnym, będzie wahać się nie w granicach 247 ... 355 woltów (takich jak prostownicze diody i kondensatory filtrujące) i 247 / 2-0,7 ... 355 / 2-0,7, tj. 122,8 ... 176,8 woltów. Bądź uważny!
Uważamy, że przy pomocy programów nie będzie trudno określić główne cechy koniecznego transformatora impulsowego. W przypadku pierścienia K65x40x9, który wzięliśmy, mamy następujące. Wydajność około 98%; liczba zwojów uzwojenia pierwotnego wynosi około 55 przy średnicy 1,2 mm; Liczba zwojów każdego uzwojenia wtórnego dla napięcia +/- 30 V wynosi 10 + 10 z kranem od środka drutu o średnicy 1,5 mm. Wszystkie dane dotyczące uzwojenia transformatora są nam znane. W wyniku samoprodukcji coś takiego powinno się okazać, a może nawet lepsze (lepiej umieścić równomiernie uzwojenia wokół pierścienia):
Przejdziemy bezpośrednio do części projektowania obwodów.
Zdecydowaliśmy już, że będziemy dysponować zasilaczem push-pull z półprzewodnikiem typu push-pull zasilającym etap terminala mocy składającego się z dwóch potężnych tranzystorów MOSFET IRFP460. Jako kontroler PWM, wybraliśmy mikroukład K1156EU2R. Teraz mamy do czynienia z zadaniem połączenia wszystkich trzech modułów funkcjonalnych, z których każdy ma swój własny obwód elektryczny. Zamiast odkrywać nowe koło, możesz zmodyfikować istniejący model obwód elektryczny już zaprojektował UPS na naszym wybranym sterowniku. Ostatecznie otrzymaliśmy następującą wersję obwodu zasilania impulsowego:
Jak widać, zawiera on wszystkie trzy omówione powyżej moduły.
Dodatkowo, za pomocą przekaźnika i rezystora ograniczającego R1 (typ C5-16MB lub C5-5B) na wejściu realizowany jest łagodny start, który pozwala uniknąć gwałtownych skoków prądu. Przekaźnik może być zastosowany do napięcia 12 i 24 V z wyborem rezystora R19. Warystor RU1 chroni obwód wejściowy przed nadmiernymi impulsami amplitudowymi. Kondensatory C1-C4 i dwuzwojowy dławik L1 tworzą filtr tłumiący zakłócenia sieci, który zapobiega przenikaniu pulsacji wysokiej częstotliwości wytworzonych przez konwerter do sieci zasilającej. L1 jest nawijany, aby wypełnić okno drutem o średnicy 0,5 mm na rdzeniu magnetycznym W 7 x 7 rdzenia alsifera PM60, PMK55 lub ferrytu typu 2000HM. Uzwojenia dławika zawierają taką samą liczbę zwojów. Możesz zastosować typ magnetycznego K24x14x7. Następnie nawiń 50 zwojów na 2 przewody.
Rezystor trymera R16 i kondensator C12 określają częstotliwość konwersji. W celu zmniejszenia pola elektromagnetycznego indukcji własnej transformatora T2 równolegle do kanałów tranzystorów włączono diody tłumiące VD7 i VD8. Diody Schottky'ego VD2 i VD3 zabezpieczają tranzystory przełączające i wyjścia układu DA2 przed impulsami napięcia wstecznego.
Obecny transformator T1 jest nawinięty na pierścieniu ferrytowym K10 × 6x3 w klasie 4000HM lub na K12 × 8x3 znaku 2000HM. Uzwojenie pierwotne zawiera 1 obrót drutu o średnicy 0,5 mm lub drut montażowy w izolacji PVC. Uzwojenie wtórne wynosi 100 zwojów za pomocą kurka ze środka drutu PELSHO o średnicy 0,06 ... 0,12 mm. Nawijanie powinno być odizolowane, na przykład za pomocą lakierowanej tkaniny. Prąd przepływa przez uzwojenie pierwotne transformatora T1. Napięcie uzwojenia wtórnego przez rezystor R12 jest doprowadzane do wejścia wyjściowego wyjścia komparatora 9 układu DA2. W momencie, gdy napięcie na tym wejściu przekroczy wartość progową komparatora (1 wolt), generowanie impulsów wzbudzenia zostanie zatrzymane. Bieżąca operacja ochrony zależy od liczby zwojów uzwojenia wtórnego transformatora T1, pojemności kondensatora C8 i rezystancji rezystorów R8, R9 (przycinanie), R12.
Od momentu włączenia do wzbudzenia falownika, mikroukład K1156EU2R odbiera moc z parametrycznego regulatora napięcia na rezystorze R2 (którego rezystancja może wymagać obniżenia) i diody Zenera VD4 poprzez diodę VD5. W tym trybie układ pobiera prąd nie większy niż 2 mA. Po uruchomieniu falownika sterownik PWM zasila pomocniczy prostownik VD13-VD16, którego napięcie jest stabilizowane przez układ KR142EN8V (lub dowolne inne napięcie stabilizujące 15 woltów). Diody VD5 i VD18 wykluczają wzajemny wpływ dwóch źródeł zasilania mikroukładu K1156EU2R.
Transoptor U1 zapewnia galwaniczną separację obwodu sprzężenia zwrotnego. Łańcuch OS jest potrzebny do stabilizacji napięcia wyjściowego zasilacza impulsowego. Jeśli przekroczy on wartość nominalną, wówczas prąd przez diodę Zenera VD17 i diodę elektryczną transoptora gwałtownie wzrośnie. W wyniku tego zostaje otwarty fototranzystor transoptora. Napięcie na wejściu komparatora sprzężenia zwrotnego napięcia wzrasta (1 noga chipa). Czas trwania impulsu na wyjściu generatora maleje. Prowadzi to do spadku napięcia wyjściowego do poziomu nominalnego.
Zasada działania obwodu zasilania impulsowego powinna być jasna. Przejdźmy teraz do wskazówek dotyczących projektowania układu płytek drukowanych i instalacji komponentów radiowych.
Podsumowując, warto dać kilka słów na tak złe zjawisko jak efekt skóry. W rezultacie prąd przemienny o wysokiej częstotliwości podczas przepływu przez przewodnik nie jest równomiernie rozłożony na przekroju poprzecznym, ale głównie w warstwie powierzchniowej. Może to mieć tragiczne konsekwencje dla naszego transformatora impulsowego przy dużej mocy. Dlatego zaleca się nawijanie uzwojeń zasilania transformatora nie za pomocą pojedynczego przewodu o dużym przekroju, ponieważ nie będzie z tego korzyści, a "warkocz" utkany z kilku drutów o mniejszej średnicy. Okazuje się, że jest litz. W ten sposób poprawimy jakość uzwojeń, zwiększymy sprawność i jakość transformatora impulsowego. Zwróć uwagę na sposób nawijania uzwojenia pierwotnego:
Na zdjęciu znajduje się 8 plecionek po 15 drutów każdy. Wygląda solidnie, prawda?
W tym, jak się okazało, wcale nie jest krótka, artykuł uważał najważniejsze momenty projektowania stron impulsu mocy, z którymi na pewno zetknie się każdy amator radiowy, który zdecyduje się stworzyć IIP. Staraliśmy się zapisać całą sekwencję działań tak wyraźnie, jak to tylko możliwe. Rozważ bardziej szczegółowo punkty, na które warto zwrócić uwagę. Umieść wszystkie dodatkowe wskazówki i zalecenia w komentarzach.
