Napájanie - jednoduché, nastaviteľné, impulzné.

Moderný dizajn obvodov a výrobcovia mikroobvodov uľahčili život dizajnérovi - napríklad pri vytváraní napájacích zdrojov. Demonštrovať to na čipovej L4960.Soglasno továrenské dokumentácie, je možné vykonať úpravu napájacieho výstupným napätím 5,1V ... 40B, so záťažou prúd 2,5 A, integrovanej ochrany prúdu a prehriatiu, až 90% účinnosť s disperziou chladiča .Moschnost - 15 wattov, balík HEPTAWATT, frekvencia konverzie 50 až 150 kHz.

Obrázok znázorňuje schému zapojenia, ktorá zodpovedá predovšetkým odporúčanému.
Vysvetlite účel a vlastnosti použitých prvkov. Transformator- kapacitu aspoň 80 wattov výstupným napätím 36 voltov a prúdu ampera.Kondensatory 3 C1, C5, C6 konvenčné elektroliticheskie.Kondensator C2 poskytuje "mäkké" prepínač obvody, a môže byť až 2 mikrofaradech kapacitné. Kondenzátory C3 a C4 nastavujú frekvenciu a frekvenčnú kompenzáciu zabudovaného oscilátora, typového filmu. Dióda D1-najlepšie Schottkyho frekvencia 100 kHz a prúdu aspoň 3 A. R 1, R2 odpory, R4- konvenčné elektrárne 0,25Vt, R 3-drôt, odpor 0,1 Ohm 1% 1 W slúžia k derivačný ampérmeter ( Chcel by som upozorniť významného autora a čitateľa, že moderné meracie hlavy ampérov a voltmetrov nepotrebujú vonkajšie posunovanie, pretože majú interný skrat. Pribl. Kat.), môžete vymeniť prepojku, ak nepotrebujete merať prúd. Rezistor P1 je viacotáčkový, slúži na hladké nastavenie výstupného napätia; môžu byť nahradené dvomi po sebe nasledujúcimi pre nastavenie hrubého a jemného napätia.

Parametre škrtiacej klapky L1 - indukčnosť 150 až 300 mikrogénov. Pri indukcii 150 μH bude maximálny výstupný prúd 2 A s induktanciou 300 μH-3 a. Pri prototypovaní obvodu boli testované rôzne tlmivky rôznej indukčnosti na rôznych jadrách, navinutých rôznymi drôtmi. Najlepšie výsledky sa dosiahli na feritovom prstenci drôtom o priemere 1 mm. Bohužiaľ, tlmivky boli všetky továrensky navinuté s neznámou magnetickou priepustnosťou a počtom zákrut. Zmerala sa iba indukčnosť a zložitá odolnosť vinutia. Mikropočítač je schopný odvádzať výkon až do 15 wattov, a preto pre nastaviteľný stabilizátor je potrebné ho nainštalovať na vhodný radiátor s plochou minimálne 200 m2. Odporúča sa poskytnúť radiátor a mostík usmerňovača VD1. L2 a C6 sú voliteľné prvky, ktoré sa používajú na elimináciu prepäťových napätí.

Charakteristiky výsledného stabilizátora:
  výstupné napätie 5 ... 32 voltov;
  maximálny prúd je 2,5 A, pri preťažení sa znižuje výstupné napätie, samoliečba nastane, keď sa zaťaženie zvýši o 20 ... 30%;
  vysokofrekvenčné vlnové výstupné napätie menej ako 10 mV a menšie ako je zmena výstupného napätia pri zmene vstupného napätia.

Stabilizátor sa montuje v prípade z bývalej počítačovej napájacej jednotky s rozmermi 15x14x8,5 cm, pričom ako digitálny indikátor sa použil hotový modul založený na K572pv5, ktorý sa dá použiť v článku "digitálny indikátor". Kreslenie použité

Zdroje impulzného napájania, na rozdiel od konvenčných, s výkonovým stupňovitým transformátorom s rovnakým výstupným výkonom, sa vyznačujú menšou rozmermi, nižšou hmotnosťou a nie vždy, ale spravidla vyššou účinnosťou. Napájacie zdroje s nastaviteľným výstupným napätím sa zvyčajne vyrábajú s výkonovým stupňovitým transformátorom pracujúcim na frekvencii 50 Hz sieťového napájania a lineárnym alebo impulzným regulátorom jednosmerného výstupného napätia.

Nastaviteľný spínací zdroj

Spínané napájacie zdroje s nastaviteľným výstupným napätím, ktorého menič napájacieho napätia pracuje s vysokou frekvenciou, nie sú v dôsledku ich zvýšenej zložitosti široko rozšírené. Nie je nutné vyrábať takýto zdroj energie z čistého plechu, aby ste výrazne zjednodušili a urýchlili montáž. Môžete použiť pripravený spínací zdroj na pevné výstupné napätie, ktoré sa po jednoduchej revízii dá nastaviť, zaťažuje až 0,5 A.

Schéma je zobrazená na webovej stránke, bola zostavená na obvode. Táto vysokonapäťová časť tejto pohonnej jednotky vyzerá - konvertorový uzol je namontovaný na populárnom vysokonapäťovom vysokovýkonnom tranzistore MJE13003, uzol Q1 na ochranu pred preťažením je namontovaný na Q4 tranzistore. Taktiež Q4 sa zúčastňuje schémy stabilizácie výstupného napätia. Charakteristickým znakom tejto jednotky napájania je prítomnosť ďalšieho uzla ochrany proti preťaženiu, implementovaného na Q2, R8, R9.

Keď sa prúd záťaže zvýši na 0,5 ... 0,6 A, napojený na výstup PSU, napätie na svorkách odporu R8 dosiahne 0,5 ... 0,6 V, otvorí sa tranzistor Q2, stúpne prúd cez LED optočlena U1, otvorí sa fototranzistor optočlena čo vedie k väčšiemu otvoreniu Q4, ktorý čiastočne posúva spojenie emitora Q1, klesá výstupné napájacie napätie. Keď sa znižuje záťažový prúd, výstupné napätie napájacej jednotky má tendenciu stúpať, zvyšuje sa prúd cez zenerovú diódu ZD1, čo tiež vedie k zvýšeniu prúdu cez LED optočlena U1. Dvojitá LED zeleného kryštálu

Na obr. 1 je znázornený diagram pulznej napájacej jednotky z jedného z nábojov, označený ako CT1B. Výstupné stabilizované napätie tohto napájacieho zdroja je asi 6,2 V pri prúde LED1, ktorý svieti za prítomnosti výstupného napätia. Červený kryštál svieti v plnom jasu, keď je pripojený k výstupu záťaže PSU. Zenerová dióda ZD2 chráni pripojené zaťaženie pred prepätím, keď zlyhá menič napätia.

Keď je ochranný uzol na tranzistore Q2 odpojený, výstupný prúd zdroja napájania je obmedzený na približne 1 A pri sieťovom napätí 220 V uzla na Q4 a prúdový snímač pri R10. Aby tento impulzný zdroj energie mohol regulovať výstupné napätie, bol modifikovaný podľa schémy znázornenej na obr. 2. Upravené PSU je navrhnuté pre výstupné napätie 3,3 ... 9 V so záťažovým prúdom do 0,5 A. Číslovanie dodatočne nainštalovaných prvkov pokračuje v číslovaní prvkov inštalovaných výrobcom PSU.

Spínanie napájania

Ďalší prídavný RC filter C10R3L4C11 bol nainštalovaný na vstupe napájacej jednotky, čo znižuje úroveň šumu, a to z napájacej siete a preniká do napájacej siete z pracovného pulzného meniča napätia. Rezistor R16 obmedzuje štartovací prúd napájania a vykonáva aj bezpečnostné funkcie. Prúdový prúd pri napájaní je tiež obmedzený odporom vinutia tlmiviek L3, L4. Bol namontovaný kondenzátor C1 s kapacitou 2,2 mikrofaradu namiesto 1 mikrofaradu a namiesto NW pájky kondenzátor s kapacitou 4,7 mikrofaradu namiesto 1 mikrofaradu.

Rezistor R10 je nastavený na 3,9 ohmov namiesto 3,3 ohmov. Toto znížilo nadprúdu ochrany proti preťaženiu na hodnotu 0,8 A namiesto 1A. Odstránila sa kondenzátor C7. Kondenzátor C8 je inštalovaný s kapacitou 1000 mikrofaradov namiesto 220 mikrofaradov. Kondenzátor C9 je nastavený na 470 uF namiesto 220 uF. Paralelne sú dva kondenzátory spájané do SMD keramického kondenzátora s kapacitou 10 mikrofarád. Namiesto diódy D8 sa na miesto FR103 nainštaluje výkonnejšia dióda FR203. Pretože amplitúda amplitúdy napätia na vinutí III presahuje 50 V, bolo rozhodnuté neinštalovať Schottkyho diódu namiesto D8.

Rezistor R8 je nastavený na 0,5 Ohm namiesto 1 Ohm. ZD1 a ZD2 zenerové diódy odstránené.
  Výstupné napätie PSU je regulované variabilným odporom R20. Tento odpor sa používa pri reostatickom zapínaní tak, že v prípade prerušenia okruhu jeho pohybujúceho sa kontaktu je na výstupe napájacej jednotky minimálne napätie. Čím nižšia je poloha jazdca R20, tým väčšie je výstupné napätie PSU. R19 a C13 eliminujú samovoľnú excitáciu mikroobvodu nastaviteľného stabilitrónu DA1.

Aktuálny indikujúci uzol pripojeného zaťaženia bol aktualizovaný. Namiesto silikónového RPR typu SS9015 je nainštalovaný germanium MP25B a jeho schéma spínania sa mení. Teraz tento uzol na Q5 nevyžaduje samostatný senzor prietoku, ktorého úloha bola predtým vykonaná silikónovou diódou D3. V novej schéme je rezistor R8 prúdový snímač pre silikón Q2 aj germán Q5. Pri výstupnom napätí 5 V sa žiarivosť červeného kryštálu LED stáva zreteľným, keď je pripojený zaťažovací prúd približne 60 mA.

Pri zaťažovacom prúde 0,35 A sa žiara červeného kryštálu úplne prekrýva žiara zeleného kryštálu LED, zatiaľ čo pri prúde 0,45 A dosahuje žiarivosť žiarenia červeného kryštálu LED maximum. Ďalší prídavný LC filter L5C15 je inštalovaný na výstupe napájacej jednotky. Amplitúda vlnového napätia a hluku na výstupe BP 20 ... 40 mV. Rezistor R13 je nastavený na 1 kΩ namiesto 560 ohmov a R1 680 ohmov namiesto 470 ohmov. Na poslednej strane obalu sa zobrazujú fotografie tabule pred a po aktualizácii. Čip KIA431 je inštalovaný na miesto, kde bola predtým spájaná LED.

Namiesto takého čipu môžete použiť TL431, AZ431, LM431, vytvorené v trojkonci s prístrojom TO92. Namiesto chybného tranzistora MJE13003 môžete použiť MJE13005. K vysokonapäťovému tranzistoru potrebujete pripojiť chladič s chladiacou plochou približne 8 cm, čím sa značne zvýši spoľahlivosť zariadenia. Chladič pomocou tenkého sľudového tesnenia a PVC trubice alebo objímky musí byť spoľahlivo elektricky izolovaný od kolektora Q1, inak sa stane efektívnou vyžarujúcou anténou.

Namiesto tranzistorov BC847 je vhodná ktorákoľvek z radov 2SC1815, 2SC945, BC548, SS9014, KT315, KT3102, KT645, KT6111. Tranzistor 2SA733 môže byť nahradený SS9012, SS9015, BC557, BC558, 2SA708, KT361, KT209, KT3107, KT6112, KT6115. Namiesto germániového tranzistora MP25B bude vhodná ktorákoľvek zo sérií MP20, MP21, MP25, MP26, MP39 MP42. Odporúčané v variantoch náhradných tranzistorov sú rozdiely v typoch prípadov a vychyľovaní. Diódy 1N4007 môžu byť nahradené 1N4005, 1N4007, UF4005 UF4007, 1N4937GP, 11DF4, KD 209B, KD243D, KD247G.

Namiesto diódy FR107 môže fungovať ľubovoľná z jednotiek UF4007, 1N4937GP, 1N5399, RG2M, KD247D. Diódu FR203 je možné nahradiť niektorou z FR202 FR207, FR302 FR307, SRP300D SRP300K, KD226A KD226E. Namiesto diódy 1N4148 môžete nainštalovať 1SS176S, 1SS244, 1 N914, KD510A,
  Tlmivky L3, L4 malá priemyselná výroba, navinuté na feritových jadrách tvaru O. Akákoľvek indukčnosť od 100 μH a odpor vinutia 10 ... 100 Ohm bude robiť. Tlmivka L5 je dvojvláknová, obsahuje niekoľko závitov dvojvláknového montážneho drôtu na prstenci z nízkofrekvenčného feritu alebo permalloy, čím väčšia je indukčnosť a tým nižšia je odolnosť vinutí tejto tlmivky, tým lepšie.

Kondenzátory C10, C11 keramické vysokonapäťové. Premenlivý odpor R20 je pripojený k okruhu pomocou tieneného vodiča s minimálnou dĺžkou, kovová clona premenlivého odporu musí byť pripojená k mínus C9. Rezistor R16 je žiaduci na použitie nehorľavého alebo prasknutého. Akékoľvek LED s dvoma kryštálmi so spoločnou katódou, napríklad série L119, L293. Namiesto tejto LED môžete použiť dve bežné LED žiarovky. Optocoupler PC817 môže byť nahradený ľubovoľným z modelov PS817, LTV817, EL817, SFH617A2, PS25011, PC814, PC120, PC123 vyrobených v štandardnom štvorkolíckom balení.

Všetky detaily rekonštruovaného napájacieho zdroja sú umiestnené v polystyrénovej krabici veľkosti 80 x 50 x 44 mm od sieťového adaptéra pre hernú konzolu Dandy. Kontaktné kolíky na pripojenie k elektrickej zásuvke vyberanej z púzdra namiesto toho používajú flexibilný napájací kábel so zástrčkou, čo je oveľa pohodlnejšie. Zariadenie s hmotnosťou zariadenia 110 gramov. Uzol na germánovom tranzistore Q5 je namontovaný na samostatnej malej doske. Tlmivka L5 je nalepená na puzdro polymérnym lepidlom "Quintol".

STABILIZÁCIA VÝSTUPNÉHO NAPÄTIU
   PULSOVÉ ZDROJE

ČLÁNOK PRIPRAVENÁ NA ZÁKLADE A. V. GOLOVKOVA a V. B LUBITSKYHO KNIHU "JEDNOTKY NA ZDROJE NA SYSTÉMOVÉ MODULY VÝROBY IBM PC-XT / AT" LAD a N "

Schéma stabilizácie výstupného napätia v tejto triede UPS je uzavretá slučka automatického riadenia (obrázok 31). Táto slučka obsahuje:
   riadiaci obvod 8;
   zodpovedajúca kaskáda predzosilňovača 9;
   riadiaci transformátor DT;
   výkonový stupeň 2;
   výkonový impulzný transformátor RT;
   usmerňovaciu jednotku 3;
   medzi-kanálová komunikačná tlmivka 4;
   filtračný blok 5;
   spätnoväzobný napäťový delič 6;
   referenčný delič 7.
   Zloženie riadiaceho obvodu 8 má nasledujúce funkčné jednotky:
   chybový zosilňovač 8.1 s korekčným obvodom Zk;
   Komparátor PWM (modulátor) 8.2;
   pílový generátor (oscilátor) 8,3;
   Uref referenčný stabilizovaný zdroj napätia 8.4.
Počas prevádzky chybový signál 8.1 porovnáva výstupný signál rozdeľovača napätia b s referenčným napätím rozdeľovača 7. Zosilnený chybový signál prechádza do modulátora šírky impulzov 8,2, ktorý riadi predbežnú fázu zosilňovača 9 výkonu, ktorý naopak dodáva modulovaný riadiaci signál do výkonového stupňa konvertor 2 cez riadiaci transformátor DT. Napájanie je napájané obvodom bez transformátora. Striedavé napätie sieťovej siete je napravené sieťovým usmerňovačom 1 a je privádzané do výkonového stupňa, kde je vyhladené kondenzátormi kapacitného stojanu. Časť výstupného napätia stabilizátora sa porovnáva s konštantným referenčným napätím a výsledný rozdiel (chybový signál) sa zosilní so zavedením zodpovedajúcej kompenzácie. Modulátor šírky impulzov 8.2 konvertuje analógový riadiaci signál na signál modulovaného šírky impulzov s premenlivým impulzným činidlom. V tejto triede UPS modulovací obvod porovnáva signál z výstupu chybového zosilňovača s pílovým napätím, ktorý je získaný zo špeciálneho generátora 8.3.

Obrázok 31. Ovládací obvod typického spínacieho zdroja založeného na riadiacom čipu TL494.

   Obrázok 32. Úprava úrovne výstupného napätia UPS PS-200B.

   Obrázok 33. Úprava úrovne výstupného napätia UPS LPS-02-150XT.

   Obrázok 34. Úprava úrovne výstupného napätia UPS "Appis".

   Obrázok 35. Úprava úrovne výstupného napätia UPS GT-200W.

Najčastejším prípadom je však prípad, keď nedôjde k žiadnej úprave na ovplyvnenie výstupných napätí jednotky. V tomto prípade sa napätie na ľubovoľnom z vstupov 1 alebo 2 zvolí ľubovoľne od +2,5 do +5 V a napätie na zostávajúcom vstupe sa vyberie pomocou vysoko-odporového prepojovacieho odporu, takže jednotka produkuje výstupné napätie špecifikované v pasu režime zaťaženia. Obr. 35 znázorňuje prípad výberu referenčnej úrovne napätia, obr. 34 - zobrazuje prípad výberu úrovne spätnoväzobného signálu. Predtým sa zistilo, že hodnota nestability výstupného napätia pod vplyvom akýchkoľvek destabilizačných faktorov (zmena záťažového prúdu, napájacieho napätia a teploty okolia) by sa mohla znížiť zvýšením zosilnenia spätnoväzobného obvodu (zosilnenie zosilňovača DA3).
Avšak maximálna hodnota zisku DA3 je obmedzená podmienkou trvalej udržateľnosti. Keďže UPS i záťaž obsahujú reaktívne prvky (indukčnosť alebo kapacita), ktoré akumulujú energiu, v prechodných režimoch dochádza k prerozdeleniu energie medzi tieto prvky. Táto okolnosť môže viesť k tomu, že pri určitých parametroch prvkov prechodový proces určovania výstupných napätí UPS bude mať charakter nepretržitých kmitov alebo veľkosť prekročenia v prechodovom režime dosiahne neprijateľné hodnoty.

   Obrázok 36. Prechodové (oscilačné a neperiodické) výstupného napätia UPS s náhlou zmenou záťažového prúdu (a) a vstupného napätia (b).

Na obr. Obrázok 36 zobrazuje prechodové napätie výstupného napätia s náhlou zmenou záťažového prúdu a vstupného napätia. UPS pracuje stabilne, ak výstupné napätie opäť nadobudne hodnotu ustáleného stavu po ukončení poruchy, ktorá ju vyviedla z pôvodného stavu (obrázok 37, a).

   Obrázok 37. Prechodové hodnoty výstupného napätia UPS v stabilných (a) a nestabilných (b) systémoch.

Ak táto podmienka nie je splnená, systém je nestabilný (obr.37.6). Zabezpečenie stability pulzného napájania je nevyhnutnou podmienkou jeho normálneho fungovania. V závislosti od parametrov UPS je prechodový kmitavý alebo aperiodický, pričom výstupné napätie UPS má určitú hodnotu prekročenia a prechodný čas. Odchylka výstupného napätia od menovitej hodnoty je detekovaná v meracom prvku spätnoväzobného obvodu (v posudzovaných UPS sa ako merací prvok používa odporový delič pripojený na zbernicu +5V výstupného napätia). Z dôvodu zotrvačnosti regulačnej slučky je menovitá hodnota výstupného napätia nastavená s určitým oneskorením. Súčasne bude riadiaci obvod zotrvačnosti pokračovať v určitom čase v tom istom smere. Výsledkom je prekročenie, t.j. odchýlka výstupného napätia od jeho menovitej hodnoty v smere opačnom k ​​počiatočnej odchýlke. Riadiaci obvod znova mení výstupné napätie v opačnom smere atď. Aby sa zabezpečila stabilita slučky regulujúcej výstupné napätie UPS s minimálnym trvaním prechodového procesu, je amplitúdovo-frekvenčná charakteristika chybového zosilňovača DA3 podrobená korekcii. To sa robí pomocou RC-reťazcov, zahrnutých ako obvod spätnej väzby, pokrývajúci zosilňovač DA3. Príklady takýchto korekčných reťazcov sú znázornené na obr. 38.

   Obrázok 38. Príklady konfigurácie opravných RC reťazcov pre zosilňovač napäťovej chyby DA3.

Na zníženie úrovne rušenia na sekundárnej strane spínacieho napájacieho zdroja sa vytvárajú aperiodické RC reťazce. Zamerajme sa na princíp ich konania.
   Prechodový proces prúdu cez usmerňovacie diódy v momentoch spínania nastáva vo forme excitácie šoku (obr. 39, a).

   Obrázok 39. Časový diagram napätia na obnovenie inverznej odporovej diódy:
   a) - bez RC reťazca; b) - v prítomnosti RC reťazcov.