Bu makale, IR2161 denetleyicisini temel alan 2161 İkinci Baskı (SE) serisi anahtarlamalı güç kaynaklarına ayrılmıştır.
- Kısa devre ve aşırı yük koruması;
- Otomatik sıfırlama kısa devre koruması;
- Frekans modülasyonu "titreşim" (EMI'yi azaltmak için);
- Mikro akım başlatma (kontrolörün ilk başlatılması için 300 μA'dan fazla olmayan bir akım yeterlidir);
- Karartma olasılığı (ancak bununla ilgilenmiyoruz);
- Çıkış voltajı dengelemesi (bir tür voltaj stabilizasyonu);
- Yumuşak başlangıç;
- Uyarlanabilir ölü zamanlı ADT;
- Kompakt gövde;
- Kurşunsuz teknoloji (Leed-Free) kullanılarak üretilmiştir.
Bizim için bazı önemli olanları vereceğim özellikler:
Maksimum giriş/çıkış akımı: +/-500mA
Yeterince büyük bir akım, güçlü anahtarları kontrol etmenize ve ek sürücüler kullanmadan bu denetleyiciye dayalı oldukça güçlü anahtarlama güç kaynakları oluşturmanıza olanak tanır;
Denetleyici tarafından tüketilen maksimum akım: 10mA
Bu değere göre mikro devrenin güç devreleri tasarlanmıştır;
Kontrolörün minimum çalışma voltajı: 10,5V
Daha düşük bir besleme voltajında kontrolör UVLO moduna geçer ve salınım durur;
Kontrolöre yerleşik zener diyotunun minimum stabilizasyon voltajı: 14,5V
COM pinine aşırı akımın şöntlenmesi nedeniyle mikro devrenin zarar görmesini önlemek için harici zener diyotun bu değerden yüksek olmayan bir stabilizasyon voltajına sahip olması gerekir;
Aşırı yük korumasını tetiklemek için CS pinindeki voltaj: 0,5V
Aşırı yük korumasının tetiklendiği CS pinindeki minimum voltaj;
Kısa devre koruması için CS pinindeki voltaj: 1V
Kısa devre korumasının tetiklendiği CS pinindeki minimum voltaj;
Çalışma frekansı aralığı: 34 - 70 kHz
Çalışma frekansı doğrudan ayarlanmaz ve yalnızca yükün tükettiği güce bağlıdır;
Varsayılan ölü zaman: 1μS
Uyarlanabilir ölü zaman (ADT) modunda ve yük olmadığında çalışmanın imkansız olduğu durumlarda kullanılır;
Yumuşak başlangıç modunda çalışma frekansı: 130 kHz
Kontrolörün yumuşak başlatma modunda çalıştığı frekans;
Artık mikro devrenin hangi çalışma modlarının mevcut olduğuna ve birbirlerine göre hangi sırayla yerleştirildiklerine asıl dikkat gösterilmelidir. Devre bloklarının her birinin çalışma prensibini açıklamaya odaklanacağım ve çalışma sırasını ve bir moddan diğerine geçiş koşullarını daha kısaca anlatacağım. Diyagramdaki blokların her birinin açıklamasıyla başlayacağım:
Düşük Gerilim Kilitleme Modu (UVLO)- besleme voltajı minimum eşik değerinin (yaklaşık 10,5V) altında olduğunda kontrolörün bulunduğu mod.
Yumuşak Başlangıç Modu- kontrolör osilatörünün kısa bir süre için artan frekansta çalıştığı çalışma modu. Osilatör açıldığında çalışma frekansı başlangıçta çok yüksektir (yaklaşık 130 kHz). Bu, dönüştürücü çıkış voltajının daha düşük olmasına neden olur çünkü güç kaynağı transformatörü, daha yüksek frekansta daha yüksek bir empedansa sahip olacak sabit bir endüktansa sahiptir ve dolayısıyla birincil sargıdaki voltajı azaltır. Azalan voltaj doğal olarak yükteki akımın azalmasına neden olacaktır. CSD kondansatörü 0'dan 5V'a şarj olurken, salınım frekansı kademeli olarak 130 kHz'den çalışma frekansına düşecektir. Yumuşak başlangıç taramasının süresi CSD kapasitörünün kapasitansına bağlı olacaktır. Ancak CSD kapasitörünün kapanma gecikme süresini de ayarlaması ve voltaj kompanzasyon ünitesinin çalışmasına katılması nedeniyle kapasitansının kesinlikle 100nF olması gerekir.
Yumuşak başlatma sorunu. Tamamen dürüst olmak gerekirse, güç kaynağının çıkışında yüksek kapasiteli filtre kapasitörleri varsa, yumuşak başlatmanın çoğu zaman işe yaramadığını ve SMPS'nin yumuşak başlatma modunu atlayarak hemen çalışma frekansında başladığını belirtmek isterim. . Bunun nedeni, başlatma anında ikincil devredeki boşalmış kapasitörlerin çok düşük bir içsel dirence sahip olması ve bunları şarj etmek için çok yüksek bir akıma ihtiyaç duymasıdır. Bu akım kısa devre korumasının kısa süreliğine çalışmasına neden olur, ardından kontrol cihazı hemen yeniden başlatılır ve yumuşak başlatma modunu atlayarak RUN moduna geçer. Doğrultucunun hemen ardından bulunan ikincil devredeki bobinlerin endüktansını artırarak bununla mücadele edebilirsiniz. Yüksek endüktanslı bobinler, çıkış filtresi kapasitörlerinin şarj sürecini uzatır; diğer bir deyişle, kapasitörler daha küçük bir akımla ancak daha uzun sürede şarj edilir. Daha düşük bir şarj akımı, başlatma sırasında korumayı tetiklemez ve yumuşak başlatmanın işlevlerini normal şekilde yerine getirmesine olanak tanır. Her ihtimale karşı bu konuyla ilgili olarak üreticinin teknik desteğiyle iletişime geçtim ve aşağıdaki yanıtı aldım:
"Tipik bir halojen dönüştürücünün, redresörler veya çıkış kapasitörleri olmayan bir AC çıkışı vardır. Yumuşak başlatma, frekansı azaltarak çalışır. Yumuşak başlatma elde etmek için, transformatörün önemli miktarda sızıntıya sahip olması gerekir. Ancak sizin durumunuzda bunun mümkün olması gerekir. İndüktörü yerleştirmeyi deneyin. diyotların kapasitöre köprülenmesinin ikincil tarafında.
En içten dileklerimle.
Infineon Teknolojileri
Steve Rhyme, Destek Mühendisi"
Yumuşak başlatmanın dengesiz çalışmasının nedeni hakkındaki varsayımlarım doğru çıktı ve hatta bana bu sorunla başa çıkmak için aynı yöntemi bile önerdiler. Ve yine, tamamen dürüst olmak gerekirse, SMPS çıkışında genellikle kullanılanlara göre artırılmış endüktansa sahip bobinlerin kullanımının durumu iyileştirdiğini, ancak sorunu tamamen ortadan kaldırmadığını da eklemek gerekir. Ancak SMPS girişinde ani akımı sınırlayan bir termistörün bulunması durumunda bu sorun tolere edilebilir.
Çalıştırma Modu, çalışma modu. Yumuşak başlatma tamamlandığında sistem voltaj dengelemeli çalışma moduna girer. Bu fonksiyon dönüştürücü çıkış voltajının bir miktar stabilizasyonunu sağlar. Gerilim kompanzasyonu, dönüştürücünün çalışma frekansının değiştirilmesiyle gerçekleşir (frekansın arttırılması çıkış gerilimini azaltır), ancak bu tür "stabilizasyonun" doğruluğu yüksek olmasa da, doğrusal değildir ve birçok parametreye bağlıdır ve bu nedenle kolay değildir. tahmin etmek. IR2161, bir akım direnci (RCS) aracılığıyla yük akımını izler. Tepe akımı kontrolörde algılanıp yükseltilir ve ardından CSD pinine uygulanır. Çalışma modunda (voltaj dengeleme modu) CSD kapasitörünün voltajı 0 (minimum yükte) ila 5V (maksimum yükte) arasında değişecektir. Bu durumda jeneratör frekansı 34 kHz (Vcsd = 5V) ile 70 kHz (Vcsd = 0V) arasında değişecektir.
Çıkış voltajının neredeyse tamamen stabilizasyonunu organize etmenize ve çıkışta gerekli voltajı çok daha doğru bir şekilde izlemenize ve korumanıza olanak tanıyan IR2161'e geri bildirim eklemek de mümkündür: 
Bu yazı çerçevesinde bu şemayı detaylı olarak ele almayacağız.
Kapatma Modu, kapatma modu. IR2161, sürücünün hem kısa devre hem de aşırı yük koşullarını algılayan iki konumlu bir otomatik kapatma sistemi içerir. Bu koşulları belirlemek için CS pinindeki voltaj kullanılır. Dönüştürücünün çıkışı kısa devre yaparsa, anahtarlardan çok büyük bir akım akacaktır ve sistemin şebekedeki birkaç süre içinde kapanması gerekir, aksi takdirde bağlantı noktasının termal kaçması nedeniyle transistörler hızla tahrip olur. CS pininde, açma sırasındaki ani akım veya geçici akımlar nedeniyle istenmeyen açmaları önlemek için bir kapanma gecikmesi bulunur. Daha düşük eşik (Vcs > 0,5 olduğunda)< 1 В), имеет намного большую задержку до отключения ИИП. Задержка для отключения по перегрузке приблизительно равна 0,5 сек. Оба режима отключения (по перегрузке и по короткому замыканию), имеют автоматический сброс, что позволяет контроллеру возобновить работу примерно через 1 сек после устранения перегрузки или короткого замыкания. Это значит, что если неисправность будет устранена, преобразователь может продолжить нормально работать. Осциллятор работает на минимальной рабочей частоте (34 кГц), когда конденсатор CSD переключается к цепи отключения. В режиме плавного пуска или рабочем режиме, если превышен порог перегрузки (Vcs >0,5V), IR2161 CSD'yi 5V'a kadar hızla şarj eder. CS pinindeki voltaj 0,5V'tan büyük olduğunda ve 1V kısa devre eşiği aşıldığında CSD 50ms'de 5V'tan kontrolör besleme voltajına (10-15V) kadar şarj olur. Aşırı yük eşik voltajı Vcs 0,5V'tan fazla ancak 1V'den küçük olduğunda, CSD yaklaşık 0,5 saniyede 5V'tan besleme voltajına şarj edilir. CS pininde% 50 görev döngüsüne ve sinüzoidal bir zarfa sahip yüksek frekanslı darbelerin göründüğü hatırlanmalı ve dikkate alınmalıdır - bu, yalnızca ağ voltajının zirvesinde CSD kapasitörünün kademeli olarak şarj edileceği anlamına gelir , her yarım döngüde. CSD kondansatörü üzerindeki voltaj besleme voltajına ulaştığında CSD 2,4V'a deşarj olur ve dönüştürücü yeniden çalışır. Arıza devam ediyorsa CSD yeniden şarj olmaya başlar. Arıza ortadan kalkarsa CSD 2,4V'ye boşalacak ve ardından sistem otomatik olarak voltaj dengeleme çalışma moduna geri dönecektir.
BEKLEME modu, bekleme modu- 300 μA'dan fazla tüketmezken, yetersiz besleme voltajı durumunda kontrolörün bulunduğu mod. Bu durumda osilatör doğal olarak kapatılır ve SMPS çalışmaz, çıkışında voltaj yoktur.
Bloklar Arıza Zamanlama Modu, Gecikme ve Arıza Modu Her ne kadar blok şemada gösterilse de, aslında kontrolörün çalışma modları değildir; bunun yerine geçiş aşamalarına (Gecikme ve Arıza Modu) veya bir moddan diğerine geçiş koşullarına (Arıza Zamanlama Modu) atfedilebilirler.
Şimdi tarif edeceğim hepsi bir arada nasıl çalışıyor?:
Güç uygulandığında kontrol cihazı UVLO modunda başlar. Kontrolörün besleme voltajı kararlı çalışma için gereken minimum voltaj değerini aştığı anda kontrolör yumuşak başlatma moduna geçer, osilatör 130 kHz frekansında başlar. CSD kapasitör 5V'a kadar sorunsuz bir şekilde şarj olur. Harici kapasitörler şarj olurken osilatörün çalışma frekansı çalışma frekansına düşer. Böylece kontrolör RUN moduna geçer. Kontrolör RUN moduna girer girmez CSD kapasitörü anında toprak potansiyeline boşaltılır ve dahili bir anahtarla voltaj dengeleme devresine bağlanır. SMPS boşta değil yük altında başlatılırsa, CS pininde yük değeriyle orantılı bir potansiyel oluşacaktır ve bu, kontrolörün iç devreleri aracılığıyla voltaj kompanzasyon ünitesini etkileyecek ve CSD'ye izin vermeyecektir. Kapasitör, yumuşak başlatmanın tamamlanmasından sonra tamamen deşarj olur. Bu sayede başlatma, çalışma aralığının maksimum frekansında değil, SMPS çıkışındaki yük değerine karşılık gelen bir frekansta gerçekleşecektir. RUN moduna geçtikten sonra kontrol cihazı duruma göre çalışır: ya siz yorulana ve güç kaynağının fişini prizden çekene kadar bu modda çalışmaya devam eder, ya da... Aşırı ısınma durumunda kontrol cihazı HATA moduna geçer, osilatör çalışmayı durdurur. Çip soğuduktan sonra yeniden başlatma gerçekleşir. Aşırı yük veya kısa devre durumunda, kontrolör Arıza Zamanlama moduna geçer ve harici kapasitör CSD'nin voltaj dengeleme ünitesiyle bağlantısı anında kesilir ve kapatma ünitesine bağlanır (bu durumda CSD kapasitör, kontrolörün kapanma gecikme süresini ayarlar) ). Çalışma frekansı anında minimuma indirilir. Aşırı yük durumunda (CS pinindeki voltaj > 0,5 olduğunda)< 1 В), контроллер переходит в режим SHUTDOWN и выключается, но происходит это не мгновенно, а только в том случае, если перегрузка продолжается дольше половины секунды. Если перегрузки носят импульсный характер с продолжительностью импульса не более 0,5 сек, то контроллер будет просто работать на минимально возможно частоте, постоянно переключаясь между режимами RUN, Fault Timing, Delay, RUN (при этом будут отчетливо слышны щелчки). Когда напряжение на выводе CS превышает 1В, срабатывает защита от короткого замыкания. При устранении перегрузки или короткого замыкания, контроллер переходит в режим STANDBY и при наличии благоприятных условий для перезапуска, минуя режим софт-старта, переходит в режим RUN.
Artık IR2161'in nasıl çalıştığını anladığınıza göre (umarım öyledir), size buna dayanarak anahtarlama güç kaynaklarının kendisinden bahsedeceğim. Bu denetleyiciye dayalı bir anahtarlama güç kaynağı kurmaya karar verirseniz, ilgili baskılı devre kartına en yeni, en gelişmiş devre tarafından yönlendirilen SMPS'yi monte etmeniz gerektiği konusunda sizi hemen uyarmak istiyorum. Bu nedenle makalenin altındaki radyo elemanlarının listesi yalnızca güç kaynağının en son sürümü için verilecektir. IIP'nin tüm ara sürümleri yalnızca cihazın iyileştirilmesi sürecini göstermek amacıyla gösterilmiştir.
Ve tartışılacak olan ilk IIP geleneksel olarak benim tarafımdan adlandırılmıştır. 2161 SE 2.
2161 SE 2'nin ana ve en önemli farkı, kaynama söndürme dirençlerinden kurtulmayı ve buna bağlı olarak verimliliği yüzde birkaç oranında artırmayı mümkün kılan bir kontrolör kendi kendine besleme devresinin varlığıdır. Aynı derecede önemli başka iyileştirmeler de yapıldı: baskılı devre kartı düzeninin optimizasyonu, yükün bağlanması için daha fazla çıkış terminali eklendi ve bir varistör eklendi.
SMPS diyagramı aşağıdaki resimde gösterilmektedir:
Kendi kendine güç sağlayan devre VD1, VD2, VD3 ve C8 üzerine kurulmuştur. Kendi kendine besleme devresinin düşük frekanslı bir 220V ağa (50Hz frekansta) değil, yüksek frekanslı bir transformatörün birincil sargısına bağlı olması nedeniyle, kendi kendine besleme söndürme kapasitörünün kapasitesi ( C8) yalnızca 330pF'dir. Kendi kendine besleme 50Hz'lik düşük frekanslı bir ağdan organize edilmiş olsaydı, söndürme kapasitörünün kapasitesinin 1000 kat arttırılması gerekecekti ve elbette böyle bir kapasitör baskılı devre kartında çok daha fazla yer kaplayacaktı. Açıklanan kendi kendine güç sağlama yöntemi, bir transformatörün ayrı bir sargısından kendi kendine güç sağlamaktan daha az etkili değildir, ancak çok daha basittir. Önemli bir güç dağıtamayan ve harici bir zener diyotu takmadan kontrolörün yerleşik zener diyotunun çalışmasını kolaylaştırmak için Zener diyot VD1 gereklidir, bu da tamamen işlevsellik kaybına yol açacak şekilde kırılabilir. mikro devre. Stabilizasyon voltajı VD1, 12 - 14V aralığında olmalı ve kontrolörün yerleşik zener diyotunun yaklaşık 14,5V olan stabilizasyon voltajını aşmamalıdır. VD1 olarak, 13V stabilizasyon voltajına sahip bir zener diyotu (örneğin, 1N4743 veya BZX55-C13) kullanabilir veya seri bağlı birkaç zener diyotu kullanabilirsiniz, ben de öyle yaptım. İki zener diyotu seri olarak bağladım: bunlardan biri 8,2V, diğeri 5,1V idi ve sonuçta 13,3V'luk bir voltaj elde edildi. IR2161'e güç sağlamaya yönelik bu yaklaşımla kontrolörün besleme voltajı düşmez ve pratik olarak SMPS çıkışına bağlı yük boyutundan bağımsızdır. Bu şemada, R1'e yalnızca ilk vuruş için denetleyiciyi başlatmak için ihtiyaç duyulur. R1 biraz ısınıyor ancak bu güç kaynağının ilk versiyonundaki kadar değil. Yüksek dirençli R1 direncinin kullanılması başka bir ilginç özellik sağlar: SMPS çıkışındaki voltaj, ağa bağlandıktan hemen sonra görünmez, ancak C3 minimum 2161 voltajına şarj edildiğinde 1-2 saniye sonra görünür ( yaklaşık 10,5V).
Bu SMPS'den ve sonraki tüm SMPS'lerden başlayarak, SMPS girişinde bir varistör kullanılır; SMPS'nin giriş voltajını izin verilen değerin (bu durumda - 275V) üzerine çıkmasını önlemek için tasarlanmıştır ve ayrıca yüksek voltajı çok etkili bir şekilde bastırır. ağdan SMPS girişine girmelerini önleyerek ve SMPS'ten gelen paraziti tekrar ağa bırakmadan parazit.
Güç kaynağının ikincil güç kaynağının doğrultucusunda iki paralel SF54 diyot (200V, 5A) kullandım. Diyotlar iki katta bulunur, diyotların uçları mümkün olduğu kadar uzun olmalıdır - bu daha iyi ısı dağılımı (uçlar diyot için bir tür radyatördür) ve diyotların etrafında daha iyi hava sirkülasyonu için gereklidir.
Benim durumumdaki transformatör, bir bilgisayar güç kaynağının (ER35/21/11) çekirdeği üzerinde yapılmıştır. Birincil sargının üç adet 0,5 mm'lik telde 46 dönüşü vardır, iki ikincil sargının üç adet 0,5 mm'lik telde 12 dönüşü vardır. Giriş ve çıkış bobinleri de bilgisayarın güç kaynağından alınır.
Açıklanan güç kaynağı, yüke uzun bir süre boyunca (çalışma süresi sınırlaması olmadan) 250 W ve kısa bir süre için (bir dakikadan fazla olmamak kaydıyla) 350 W sağlama kapasitesine sahiptir. Bu SMPS'yi dinamik yük modunda kullanırken (örneğin, B veya AB sınıfı bir ses frekansı güç amplifikatörüne güç vermek için), bu anahtarlama gücünden toplam 300W (stereo modda 2x150W) çıkış gücüne sahip bir UMZCH'ye güç vermek mümkündür. tedarik.
Transformatörün birincil sargısındaki osilogram (engelsiz, R5 = 0,15 Ohm, 190W çıkış):
Osilogramdan görülebileceği gibi, 190 W çıkış gücüyle SMPS'nin çalışma frekansı 38 kHz'e düşürülür; boşta SMPS 78 kHz frekansında çalışır:
Ayrıca osilogramlardan grafikte hiçbir aykırı değerin olmadığı açıkça görülmektedir ve bu, şüphesiz bu SMPS'yi olumlu bir şekilde karakterize etmektedir.
Güç kaynağının çıkışında kollardan birinde aşağıdaki resmi görebilirsiniz:
Dalgalanmanın frekansı 100 Hz'dir ve dalgalanma voltajı yaklaşık 0,7 V'tur; bu, klasik, doğrusal, stabilize edilmemiş bir güç kaynağının çıkışındaki dalgalanmayla karşılaştırılabilir. Karşılaştırma için, klasik bir güç kaynağı için aynı çıkış gücünde çalışırken alınan bir osilogramı burada bulabilirsiniz (koldaki kapasitör kapasitesi 15000 μF):
Osilogramlardan görülebileceği gibi, anahtarlamalı bir güç kaynağının çıkışındaki besleme voltajı dalgalanması, aynı güce sahip klasik bir güç kaynağınınkinden daha düşüktür (SMPS için 0,7V, klasik bir ünite için 1V). Ancak klasik bir güç kaynağının aksine, SMPS'in çıkışında küçük bir yüksek frekanslı gürültü fark edilir. Ancak önemli bir yüksek frekans girişimi veya emisyonu yoktur. Çıkıştaki besleme voltajının dalgalanma frekansı 100Hz'dir ve +310V bara boyunca SMPS'nin birincil devresindeki voltaj dalgalanmasından kaynaklanır. SMPS çıkışındaki dalgalanmayı daha da azaltmak için, güç kaynağının birincil devresindeki kapasitör C9'un kapasitansını veya güç kaynağının ikincil devresindeki kapasitörlerin kapasitansını artırmak gerekir (ilki daha etkilidir) ve yüksek frekanslı girişimi azaltmak için SMPS çıkışında daha yüksek endüktanslı bobinler kullanın.
PCB şuna benzer:
Tartışılacak olan aşağıdaki SMPS diyagramı 2161 SE 3:
Bu şemaya göre monte edilmiş bitmiş güç kaynağı şöyle görünür:
Devrede SE 2'den temel bir fark yoktur; farklılıklar esas olarak baskılı devre kartıyla ilgilidir. Devre, transformatörün sekonder sargılarına (R7, C22 ve R8, C23) yalnızca sınırlayıcılar ekledi. Gate dirençlerinin değerleri 22 Ohm'dan 51 Ohm'a çıkarıldı. C4 kapasitörünün değeri 220 µF'den 47 µF'ye düşürüldü. Direnç R1, dört adet 0,5W dirençten monte edilmiştir; bu, bu direncin ısınmasını azaltmayı ve tasarımı biraz daha ucuz hale getirmeyi mümkün kılmıştır çünkü Benim bölgemde dört adet yarım watt'lık direnç, bir adet iki watt'lık dirençten daha ucuz. Ancak iki watt'lık bir direnç kurma fırsatı devam ediyor. Ayrıca kendi kendini besleyen kapasitörün değeri 470pF'ye çıkarıldı, bunda özel bir nokta yoktu ama deney olarak yapıldı, uçuş normaldi. TO-220 paketindeki MUR1560 diyotlar, sekonder devrede doğrultucu diyotlar olarak kullanılır. Optimize edilmiş ve azaltılmış baskılı devre kartı. SE 2 baskılı devre kartının boyutları 153x88, SE 3 baskılı devre kartının boyutları ise 134x88'dir. PCB şuna benzer:
Transformatör, bir bilgisayar güç kaynağının (ER35/21/11) çekirdeği üzerinde yapılır. Birincil sargının üç adet 0,5 mm'lik telde 45 dönüşü vardır, iki ikincil sargının dört adet 0,5 mm'lik telde 12 dönüşü vardır. Giriş ve çıkış bobinleri de bilgisayarın güç kaynağından alınır.
Bu SMPS'nin ağa ilk dahil edilmesi, güç kaynağının ikincil devresindeki engelleyicilerin açıkça gereksiz olduğunu gösterdi, hemen lehimlendiler ve daha fazla kullanılmadılar. Daha sonra birincil sargının sönümleyicisi de lehimlendi, çünkü bunun yarardan çok zarar getirdiği ortaya çıktı.
Bu güç kaynağından uzun süre 300-350W güç çekmek mümkündü; kısa bir süre için (bir dakikadan fazla olmamak üzere) bu SMPS 500W'a kadar güç sağlayabilir; bu modda bir dakikalık çalışmadan sonra genel radyatör 60 dereceye kadar ısıtır.
Osilogramlara bakın:
Her şey hala güzel, dikdörtgen neredeyse mükemmel dikdörtgen, hiçbir aykırılık yok. İşin garibi, küçümseyicilerle her şey o kadar güzel değildi.
Aşağıdaki diyagram son ve en gelişmiş 2161 SE 4:
Monte edildiğinde, bu şemaya göre cihaz şöyle görünür:
Geçen sefer olduğu gibi, planda önemli bir değişiklik olmadı. Belki de en göze çarpan fark, hem birincil devrede hem de ikincil devrede bastırıcıların ortadan kalkmasıdır. Çünkü deneylerimin gösterdiği gibi, IR2161 denetleyicinin özellikleri nedeniyle, engelleyiciler yalnızca onun çalışmasına müdahale eder ve kesinlikle kontrendikedir. Başka değişiklikler de yapıldı. Kapı dirençlerinin (R3 ve R4) değerleri 51 Ohm'dan 33 Ohm'a düşürülmüştür. Kendi kendini besleyen kapasitör C7 ile seri olarak, C3 ve C4 kapasitörlerini şarj ederken aşırı akımlara karşı koruma sağlamak için bir R2 direnci eklenir. Direnç R1 hala dört yarım watt dirençten oluşuyor ve direnç R6 artık kartın altına gizlenmiş ve 2512 formatındaki üç SMD direncinden oluşuyor.Üç direnç gerekli direnci sağlar, ancak tam olarak üç direnç kullanmak gerekli değildir; bağlı olarak Gerekli güçte bir, iki veya üç direnç kullanabilirsiniz. Termistör RT1, SMPS'ten +310V hedefine taşındı. Geri kalan ölçümler yalnızca baskılı devre kartının yerleşimiyle ilgilidir ve şuna benzer:
Baskılı devre kartına primer ve sekonder devre arasına güvenlik boşluğu eklenmiş olup, kartın en dar noktasında boydan boya kesim yapılmıştır.
Transformatör, önceki güç kaynağındakiyle tamamen aynıdır: bir bilgisayar güç kaynağının (ER35/21/11) çekirdeği üzerinde yapılır. Birincil sargının üç adet 0,5 mm'lik telde 45 dönüşü vardır, iki ikincil sargının dört adet 0,5 mm'lik telde 12 dönüşü vardır. Giriş ve çıkış bobinleri de bilgisayarın güç kaynağından alınır.
Güç kaynağının çıkış gücü aynı kaldı - uzun vadeli modda 300-350W ve kısa vadeli modda 500W (bir dakikadan fazla değil). Bu SMPS'den, 400W'a kadar (stereo modda 2x200W) toplam çıkış gücüne sahip bir UMZCH'ye güç sağlayabilirsiniz.
Şimdi bu anahtarlamalı güç kaynağının transformatörünün birincil sargısındaki osilogramlara bakalım:
Her şey hala güzel: Dikdörtgen dikdörtgen, hiçbir aykırılık yok.
Güç kaynağının kollarından birinin çıkışında boştayken aşağıdaki resmi görebilirsiniz:
Gördüğünüz gibi çıkış, voltajı 8 mV'den (0,008 V) fazla olmayan ihmal edilebilir yüksek frekanslı gürültü içeriyor.
Yük altında, çıkışta, zaten iyi bilinen 100 Hz frekansındaki dalgalanmaları gözlemleyebilirsiniz:
250 W çıkış gücüyle, SMPS çıkışındaki dalgalanma voltajı 1,2 V'tur; bu, ikincil devredeki kapasitörlerin daha düşük kapasitansı (SE2 için 3200 uF'ye karşı omuzda 2000 uF) ve yüksek çıkış gücü dikkate alındığında Ölçümlerin yapıldığı, çok iyi görünüyor. Belirli bir çıkış gücündeki (250W) yüksek frekanslı bileşen de önemsizdir, daha düzenli bir karaktere sahiptir ve 0,2V'yi aşmaz ki bu iyi bir sonuçtur.
Koruma eşiğinin ayarlanması. Korumanın çalışacağı eşik, RCS direnci tarafından belirlenir (R5 - SE 2'de, R6 - SE 3 ve SE 4'te).
Bu direnç çıkış veya SMD formatı 2512 olabilir. RCS paralel bağlı birkaç dirençten oluşabilir.
RCS değeri aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: Rcs = 32 / Pnom. Burada Pnom, aşırı yük korumasının çalışacağı SMPS'nin çıkış gücüdür.
Örnek: Çıkış gücü 275W'ı aştığında aşırı yük korumasının tetiklenmesine ihtiyacımız olduğunu varsayalım. Direnç değerini hesaplıyoruz: Rcs=32/275=0,116 Ohm. Bir adet 0,1 Ohm direnç veya paralel bağlanmış iki adet 0,22 Ohm direnç (ki bu 0,11 Ohm ile sonuçlanır) veya yine paralel bağlanan üç adet 0,33 Ohm direnç (bu da 0,11 Ohm ile sonuçlanır) kullanabilirsiniz.
Şimdi insanların en çok ilgisini çeken konuya değinme zamanı - anahtarlamalı güç kaynağı için transformatörün hesaplanması. Çok sayıda isteğiniz nedeniyle, sonunda size bunun nasıl yapılacağını ayrıntılı olarak anlatacağım.
Her şeyden önce, çerçeveli bir çekirdeğe veya halka şeklinde bir çekirdekse (R şekli) sadece bir çekirdeğe ihtiyacımız var.
Çekirdekler ve çerçeveler tamamen farklı konfigürasyonlarda olabilir ve herhangi bir şekilde kullanılabilir. Bir bilgisayar güç kaynağından ER35 çerçeve çekirdeği kullandım. En önemlisi çekirdeğin boşluğu yoktur, boşluğu olan çekirdekler kullanılamaz.
Varsayılan olarak, programı başlattıktan hemen sonra benzer sayıları göreceksiniz.
Hesaplamaya başlarken yapacağımız ilk şey, program penceresinin sağ üst köşesinde çekirdeğin şeklini ve boyutlarını seçmek olacaktır. Benim durumumda şekil ER ve bedenler 35/21/11.
Çekirdeğin boyutları bağımsız olarak ölçülebilir; bunun nasıl yapılacağı aşağıdaki çizimden kolaylıkla anlaşılabilir:
Daha sonra çekirdek malzemeyi seçin. Çekirdeğinizin hangi malzemeden yapıldığını bilmeniz iyi olur, değilse sorun değil, sadece varsayılan seçeneği seçin - N87 Epcos. Koşullarımızda malzeme seçiminin nihai sonuç üzerinde önemli bir etkisi olmayacaktır.
Bir sonraki adım dönüştürücü devresini seçmektir; bizimki yarım köprüdür:
Programın bir sonraki bölümünde - "besleme voltajı", "değişken" i seçin ve üç pencerenin hepsinde 230V'yi belirtin.
“Dönüştürücü özellikleri” bölümünde ihtiyacımız olan bipolar çıkış voltajını (bir kolun voltajı) ve SMPS'nin gerekli çıkış gücünün yanı sıra ikincil ve birincil sargıları sarmak istediğiniz telin çapını belirtiyoruz. . Ek olarak, kullanılan doğrultucu tipi seçilir - “orta noktalı iki kutuplu”. Burada ayrıca "istenen çapları kullan" kutusunu işaretliyoruz ve "çıkışların stabilizasyonu" altında "hayır" seçeneğini seçiyoruz. Soğutma türünü seçin: fanla aktif veya fansız pasif. Sonunda böyle bir şey elde etmelisin:
Çıkış gerilimlerinin gerçek değerleri, hesaplarken programda belirttiğinizden daha büyük olacaktır. Bu durumda programda belirtilen 2x45V voltajla gerçek bir SMPS'in çıkışı yaklaşık 2x52V olacaktır, bu nedenle hesaplama yaparken gerekenden 3-5V daha düşük bir voltaj belirtmenizi öneririm. Veya gerekli çıkış voltajını belirtin, ancak program hesaplama sonuçlarında belirtilenden bir tur daha az sarın. Çıkış gücü 350W'ı geçmemelidir (2161 SE 4 için). Sarmak için telin çapı, sahip olduğunuz herhangi birini kullanabilirsiniz, çapını ölçüp belirtmeniz gerekir. Sargıları çapı 0,8 mm'den fazla olan bir tel ile sarmamalısınız, sargıları bir kalın tel yerine birkaç (iki, üç veya daha fazla) ince tel kullanarak sarmak daha iyidir.
Bütün bunlardan sonra "hesapla" butonuna tıklayın ve sonucu alın, benim durumumda şöyle çıktı:
Dikkatimizi kırmızıyla vurgulanan noktalara odaklıyoruz. Benim durumumdaki birincil sargı, her biri 0,5 mm çapında iki tel halinde sarılmış 41 turdan oluşacaktır. İkincil sargı, her biri 0,5 mm çapında üç tel halinde sarılmış 14 turluk iki yarıdan oluşur.
Gerekli tüm hesaplama verilerini aldıktan sonra doğrudan transformatörü sarmaya geçiyoruz.
Bana öyle geliyor ki burada karmaşık bir şey yok. Sana bunu nasıl yapacağımı anlatacağım. İlk olarak, birincil sargının tamamı sarılır. Telin/tellerin uçlarından biri soyulur ve transformatör çerçevesinin karşılık gelen terminaline lehimlenir. Bundan sonra sarma başlar. İlk katman sarılır ve ardından ince bir yalıtım katmanı uygulanır. Bundan sonra ikinci katman sarılır ve tekrar ince bir yalıtım katmanı uygulanır ve böylece birincil sargının gereken tüm dönüş sayısı sarılır. Sargıları dönüşten dönüşe sarmak en iyisidir, ancak bunu çarpık veya sadece "her neyse" de yapabilirsiniz, bu fark edilir bir rol oynamayacaktır. Gerekli sayıda dönüş sarıldıktan sonra telin/tellerin ucu kesilir, telin ucu soyulur ve transformatörün ilgili başka bir terminaline lehimlenir. Birincil sargıyı sardıktan sonra üzerine kalın bir yalıtım tabakası uygulanır. Yalıtım olarak özel bir Mylar bant kullanmak en iyisidir:
Aynı bant, bilgisayar güç kaynaklarının darbe transformatörlerinin sargılarını yalıtmak için kullanılır. Bu bant ısıyı iyi iletir ve yüksek ısı direncine sahiptir. Mevcut malzemelerden kullanılması tavsiye edilir: FUM bandı, maskeleme bandı, kağıt sıva veya uzun şeritler halinde kesilmiş bir fırın kılıfı. Sargıları yalıtmak için PVC ve kumaş yalıtım bandı, kırtasiye bandı veya kumaş sıva kullanılması kesinlikle yasaktır.
Birincil sargı sarılıp yalıtıldıktan sonra ikincil sargıyı sarmaya devam ediyoruz. Bazıları sargının iki yarısını aynı anda sarıyor ve sonra ayırıyor ama ben ikincil sargının yarısını tek tek sarıyorum. İkincil sargı, birincil ile aynı şekilde sarılır. İlk olarak, telin/tellerin bir ucunu transformatör çerçevesinin karşılık gelen terminaline sıyırıp lehimliyoruz, her katmandan sonra yalıtım uygulayarak gerekli sayıda dönüş sarıyoruz. İkincil sargının yarısının gerekli sayıda dönüşünü sardıktan sonra, telin ucunu çerçevenin ilgili terminaline sıyırıp lehimliyoruz ve ince bir yalıtım tabakası uyguluyoruz. Sargının bir sonraki yarısının telinin başlangıcını, sarımın önceki yarısının sonuyla aynı terminale lehimliyoruz. Her katmandan sonra yalıtım uygulayarak, sarımın önceki yarısıyla aynı yönde, aynı sayıda dönüşle sarıyoruz. Gerekli sayıda dönüşü sardıktan sonra telin ucunu çerçevenin ilgili terminaline lehimleyin ve ince bir yalıtım tabakası uygulayın. Sekonder sargı sarıldıktan sonra kalın bir izolasyon tabakası uygulanmasına gerek yoktur. Bu noktada sarımın tamamlanmış olduğu düşünülebilir.
Sarma tamamlandıktan sonra çekirdeği çerçeveye yerleştirmek ve çekirdek yarılarını birbirine yapıştırmak gerekir. Yapıştırmak için bir saniyelik süper yapıştırıcı kullanıyorum. Çekirdek parçaları arasında boşluk oluşturmayacak şekilde yapışkan tabaka minimum düzeyde olmalıdır. Bir halka çekirdeğiniz varsa (R şekli), o zaman doğal olarak hiçbir şeyi yapıştırmanıza gerek kalmayacak, ancak sarma işlemi daha az uygun olacak ve daha fazla çaba ve sinir gerektirecektir. Ek olarak, transformatör kablolarını kendiniz oluşturup kalıplamanız ve ayrıca bitmiş transformatörü baskılı devre kartına takmayı düşünmeniz gerekeceğinden, halka çekirdeği daha az kullanışlıdır.
Transformatörün sarılması ve montajı tamamlandıktan sonra şöyle bir şey elde etmelisiniz:
Anlatım kolaylığı açısından kısa bir açıklama için buraya SMPS 2161 SE 4 şemasını da ekleyeceğim. eleman tabanı ve olası değişiklikler hakkında konuşun.
Girişten çıkışa kadar sırayla gidelim. Girişte şebeke voltajı F1 sigortasıyla buluşur; sigorta 3,15A ila 5A arasında bir değere sahip olabilir. Varistör RV1 275V için tasarlanmalıdır, böyle bir varistör 07K431 olarak işaretlenecektir, ancak 10K431 veya 14K431 değiştiricilerini kullanmak da mümkündür. Daha yüksek eşik voltajına sahip bir varistör kullanmak da mümkündür, ancak koruma ve gürültü bastırmanın etkinliği gözle görülür şekilde daha düşük olacaktır. Kondansatörler C1 ve C2, 275V voltaj için normal film kapasitörleri (CL-21 veya CBB-21 gibi) veya gürültü bastırıcı tipte (örneğin X2) olabilir. Çift indüktör L1'i bir bilgisayar güç kaynağından veya diğer arızalı ekipmandan lehimliyoruz. İndüktör, 0,5 - 0,8 mm çapında bir tel ile küçük bir halka çekirdeği üzerine 20-30 tur sarılarak bağımsız olarak yapılabilir. VDS1 diyot köprüsü, örneğin - KBU08 (8A) veya RS607 (6A) diyagramında belirtilen 6 ila 8A arasındaki bir akım için herhangi biri olabilir. VD4 olarak, 0,1 ila 1A akıma ve en az 400V ters gerilime sahip herhangi bir yavaş veya hızlı diyot uygundur. R1, 82 kOhm'luk dört yarım watt'lık dirençten oluşabilir veya aynı dirence sahip iki watt'lık bir direnç olabilir. Zener diyot VD1, 13 - 14V aralığında bir stabilizasyon voltajına sahip olmalıdır, bir zener diyotunun veya daha düşük voltajlı iki zener diyotunun seri bağlantısının kullanılmasına izin verilir. C3 ve C5 film veya seramik olabilir. C4, 47 µF'den fazla olmayan bir kapasitansa, 16-25V voltaja sahip olmalıdır. VD2, VD3, VD5 diyotları çok hızlı olmalıdır, örneğin - HER108 veya SF18. C6 film veya seramik olabilir. Kondansatör C7, en az 1000V voltaj için tasarlanmalıdır. C9 film veya seramik olabilir. R6 derecesi, yukarıda açıklandığı gibi gerekli çıkış gücü için hesaplanmalıdır. R6 olarak, 2512 formatındaki SMD dirençlerini veya bir veya iki watt çıkış dirençlerini kullanabilirsiniz; her durumda direnç(ler) kartın altına monte edilir. Kondansatör C8 film olmalı (CL-21 veya CBB-21 tipi) ve izin verilen en az 400V çalışma voltajına sahip olmalıdır. C10, voltajı en az 400V olan bir elektrolitik kapasitördür; SMPS çıkışındaki düşük frekanslı dalgalanmaların büyüklüğü, kapasitansına bağlıdır. RT1 bir termistördür, satın alabilirsiniz veya bir bilgisayar güç kaynağından lehimini çözebilirsiniz, direnci 10 ila 20 Ohm arasında olmalı ve izin verilen akım en az 3A olmalıdır. Hem şemada belirtilen IRF740 hem de benzer parametrelere sahip diğer transistörler, örneğin IRF840, 2SK3568, STP10NK60, STP8NK80, 8N60, 10N60, VT1 ve VT2 transistörleri olarak kullanılabilir. Kondansatörler C11 ve C13, izin verilen voltajı en az 400V olan film (CL-21 veya CBB-21 tipi) olmalıdır, kapasitansları şemada belirtilen 0,47 μF'yi aşmamalıdır. C12 ve C14, en az 1000V voltaj için seramik, yüksek voltajlı kapasitörlerdir. VDS2 diyot köprüsü, bir köprü ile bağlanan dört diyottan oluşur. VDS2 diyotları olarak çok hızlı ve güçlü diyotların kullanılması gerekir, örneğin - MUR1520 (15A, 200V), MUR1560 (15A, 600V), MUR820 (8A, 200V), MUR860 (8A, 600V), BYW29 (8A, 200V), 8ETH06 (8A, 600V), 15ETH06 (15A, 600V). L2 ve L3 bobinleri bilgisayar güç kaynağından lehimlenir veya bağımsız olarak yapılır. Bireysel ferrit çubuklara veya ortak bir halka çekirdeğine sarılabilirler. Şokların her biri, 1 - 1,5 mm çapında bir tel ile 5 ila 30 tur (daha fazlası daha iyidir) içermelidir. Kondansatörler C15, C17, C18, C20, izin verilen 63V veya daha fazla voltaja sahip film (CL-21 veya CBB-21 tipi) olmalıdır, kapasitans herhangi bir olabilir, kapasitansları ne kadar büyük olursa, o kadar iyi, yüksek baskılama o kadar güçlü olur -frekans girişimi. Diyagramda C16 ve C19 olarak gösterilen kapasitörlerin her biri iki adet 1000uF 50V elektrolitik kapasitörden oluşmaktadır. Sizin durumunuzda daha yüksek voltajlı kapasitörler kullanmanız gerekebilir.
Son dokunuş olarak size, oluşturduğum anahtarlamalı güç kaynaklarının gelişimini gösteren bir fotoğraf göstereceğim. Sonraki her SMPS, bir öncekinden daha küçük, daha güçlü ve daha kalitelidir: 
Bu kadar! İlginiz için teşekkür ederiz!
Radyo elemanlarının listesi
| Tanım | Tip | Mezhep | Miktar | Not | Mağaza | not defterim | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Anahtarlamalı Güç Kaynağı 2161 SE 4 | |||||||
| R1 | Direnç | 82 kOhm | 4 | 0,5W | Not defterine | ||
| R2 | Direnç | 4,7Ohm | 1 | 0,25W | Not defterine | ||
| R3, R4 | Direnç | 33Ohm | 2 | 0,25W | Not defterine | ||
| R5 | Direnç | ||||||
Günümüzde, herhangi birinin ev yapımı bir amplifikatör tasarımına bir şebeke transformatörü sokması nadirdir ve haklı olarak - anahtarlamalı bir güç kaynağı daha ucuz, daha hafif ve daha kompakttır ve iyi monte edilmiş olan, yüke neredeyse hiç müdahale etmez (veya girişim en aza indirilir).
Elbette, bir ağ transformatörünün çok daha güvenilir olduğunu iddia etmiyorum, ancak her türlü korumayla doldurulmuş modern darbe jeneratörleri de görevlerini iyi bir şekilde yerine getiriyor.
IR2153, radyo amatörleri tarafından çok sık kullanılan ve özellikle ağ anahtarlamalı güç kaynaklarında uygulanan efsanevi bir mikro devredir diyebilirim. Mikro devre basit bir yarım köprü sürücüsüdür ve güç kaynağı devrelerinde darbe üreteci olarak çalışır.
Bu mikro devreye dayanarak, birkaç on ila birkaç yüz watt ve hatta 1500 watt'a kadar güç kaynakları inşa ediliyor, elbette güç arttıkça devre daha karmaşık hale gelecektir.
Bununla birlikte, bu özel mikro devreyi kullanarak yüksek güçlü bir güç kaynağı yapmanın anlamını göremiyorum, bunun nedeni, çıkış stabilizasyonunu veya kontrolünü organize etmenin imkansız olmasıdır ve sadece mikro devre bir PWM denetleyicisi değildir, bu nedenle orada olabilir Herhangi bir PWM kontrolünden söz etmeyin ve bu çok kötü. İyi güç kaynakları genellikle PWM itme-çekme mikro devrelerinde, örneğin TL494 veya akrabalarında yapılır ve IR2153'teki blok daha çok başlangıç seviyesinde bir bloktur.
Anahtarlama güç kaynağının tasarımına geçelim. Her şey veri sayfasına göre monte edilmiştir - sürekli olarak şarj/deşarj döngüsünde olan tipik bir yarım köprü, iki yarım köprü kapasitör. Devrenin bir bütün olarak gücü, bu kapasitörlerin kapasitesine bağlı olacaktır (tabii ki sadece onlara değil). Bu özel seçeneğin hesaplanan gücü 300 watt, daha fazlasına ihtiyacım yok, ünitenin kendisi iki UHF kanalına güç sağlamak için. Her kapasitörün kapasitesi 330 μF, voltaj 200 Volt, herhangi bir bilgisayar güç kaynağı sadece bu tür kapasitörler içerir, teorik olarak bilgisayar güç kaynaklarının devre şeması ve ünitemiz biraz benzer, her iki durumda da topoloji yarım köprüdür .
Güç kaynağının girişinde her şey olması gerektiği gibidir - aşırı gerilim koruması için bir varistör, bir sigorta, bir aşırı gerilim koruyucusu ve tabii ki bir doğrultucu. Hazır olarak alabileceğiniz tam teşekküllü bir diyot köprüsü, asıl mesele köprünün veya diyotların en az 400 Volt, ideal olarak 1000 ve en az 3 Amper akıma sahip bir ters gerilime sahip olmasıdır. Ayırma kapasitörü - film, 250 V veya daha iyisi 400, kapasite 1 μF, bu arada - bilgisayar güç kaynağında da bulunabilir.
Transformatör Programa göre hesaplanan çekirdek bir bilgisayar güç kaynağı ünitesinden geliyor, ne yazık ki genel boyutları belirtemiyorum. Benim durumumda, birincil sargı 0,8 mm tel ile 37 tur, ikincil sargı ise 4 0,8 mm telden oluşan bir veri yolu ile 2 x 11 turdur. Bu durumla birlikte çıkış voltajı 30-35 Volt civarındadır, elbette çekirdeğin tipine ve genel boyutlarına bağlı olarak sargı verileri herkes için farklı olacaktır.
Oldukça basit bir anahtarlamalı güç kaynağı ünitesi UMZCH'nin test ettiğim devresini dikkatinize sunuyorum. Ünitenin gücü yaklaşık 200W'tır (ancak 500W'a hız aşırtma yapılabilir).
Kısa özellikler:
Giriş voltajı - 220V;
Çıkış voltajı - +-26V (tam yükte düşüş 2-4V);
Dönüşüm frekansı - 100 kHz;
Maksimum yük akımı 4A'dır.
Blok şeması
Güç kaynağı strannicmd devresine göre IR2153 yongası üzerine inşa edilmiştir
İnşaat ve ayrıntılar.
Güç kaynağı, tek taraflı fiberglastan yapılmış baskılı devre kartı üzerine monte edilmiştir. Makalenin sonunda Sprint-Layout'ta ütü için bir baskılı devre kartı çizimi bulacaksınız.
Herhangi bir bilgisayar veya monitör güç kaynağından gelen bir giriş indüktörü, 1 W başına 1 µF oranında bir giriş kapasitörü kullanılır. Daha sonra, yaklaşık 3A'lık düz bir düşük frekanslı diyot köprüsü GBUB, IRF 840, IRFI840GLC, IRFIBC30G anahtarları olarak kullanılabilir. , VT1 - BUT11, VT3 - c945, çıkış diyotları bu devrede düzenekleri daha hızlı kullanmak daha iyidir, Schottky MBR 1545'i kurdum, çıkış bobinleri 4 cm ve ? 3 mm uzunluğunda ferrit parçalarından yapılmıştır, 26 tur PEV -1 tel, ancak atomize demirden yapılmış bir halka üzerinde grup stabilizasyon bobini de kullanabileceğinizi düşünüyorum (bunu denemedim).
Parçaların çoğu bilgisayar güç kaynaklarında bulunabilir.
Baskılı devre kartı
PSU aksamı
Trafo
İhtiyaçlarınıza göre trafo hesaplayabilirsiniz
Bu transformatör, M2000NM ferritten (mavi halka) yapılmış bir K32X19X16 halkasına sarılır, birincil sargı tüm halka boyunca eşit şekilde sarılır ve 34 tur MGTF 0,7 teldir. İkincil sargıları sarmadan önce birincil sargıyı floroplastik bantla sarmanız gerekir. Sargı II, ikiye katlanmış PEV-1 0,7 tel ile eşit şekilde sarılır ve ortasından bir vuruşla 6+6 tur yapılır. Sargı III (kendi kendine güç sağlayan IR), ortasından bir dokunuşla bükümlü çift (bir çift tel) ile 3+3 tur düzgün şekilde sarılır.
Güç kaynağının ayarlanması
DİKKAT!!! PSU'NUN PRİMER DEVRESİ ŞEBEKE GERİLİMİ ALTINDADIR, BU NEDENLE KURULUM VE ÇALIŞTIRMA SIRASINDA ÖNLEMLERE UYULMASI GEREKİR.
Ünitenin ilk kez, akım sınırlayıcı bir direnç aracılığıyla 60 W gücünde ve 220 V voltajı olan akkor lamba olan sigortaya bağlanarak çalıştırılması tavsiye edilir ve IR'ye bir güç kaynağından güç verilmelidir. ayrı 12 V güç kaynağı (kendi kendine beslenen sargı kapatılır). Güç kaynağı açıldığında lambanın üzerine aşırı yükleme yapmayın. Kural olarak, doğru şekilde monte edilmiş bir güç kaynağının ayarlanması gerekmez. Güç kaynağı lambasından ilk kez açtığınızda, lamba yanmalı ve hemen sönmelidir (yanıp sönmelidir), ancak öyleyse, her şey yolunda demektir ve çıkıştaki gücü kontrol edebilirsiniz. Her şey yolunda! daha sonra lambayı kapatıyoruz, sigortayı ayarlıyoruz ve mikro devrenin kendi gücünü bağlıyoruz, güç kaynağı başladığında birinci ve üçüncü ayaklar arasında bulunan LED yanıp sönmeli ve güç kaynağı başlayacaktır.
Herkese merhaba!!!
Oldukça basit bir anahtarlamalı güç kaynağı ünitesi UMZCH'nin test ettiğim devresini dikkatinize sunuyorum. Ünitenin gücü yaklaşık 180 W'tır.
UPS'in kısa özellikleri
Giriş voltajı - 220V;Çıkış voltajı - ±25V;
Dönüşüm frekansı - 27 kHz;
Maksimum yük akımı - 3,5A.
Anahtarlama güç kaynağı devresi
Şema oldukça basit:Anahtarlamalı doyurulabilir transformatöre sahip yarım köprü invertördür. Kondansatörler C1 ve C2, yarım köprünün yarısı için bir voltaj bölücü oluşturur ve ayrıca şebeke voltajındaki dalgalanmaları yumuşatır. Yarım köprünün ikinci yarısı, anahtarlama transformatörü T2 tarafından kontrol edilen VT1 ve VT2 transistörleridir. Köprünün köşegeni, çalışma sırasında doymayacak şekilde tasarlanmış güç transformatörü T1'in birincil sargısını içerir.
Dönüştürücüyü güvenilir bir şekilde başlatmak için çığ modunda çalışan bir VT3 transistöründe bir gevşeme jeneratörü kullanılır.
Kısaca çalışma prensibi. Kondansatör C7, direnç R3 üzerinden şarj edilirken, transistör VT3'ün kolektöründeki voltaj testere dişi şeklinde artar. Bu voltaj yaklaşık 50 - 70V'a ulaştığında, transistör çığ gibi açılır ve kapasitör, transistör VT3 üzerinden transistör VT2'nin tabanına ve transformatör T2'nin III sargısına boşaltılır, böylece dönüştürücü başlatılır.
UPS tasarımı ve detayları
Güç kaynağı, tek taraflı fiberglastan yapılmış baskılı devre kartı üzerine monte edilmiştir.Herkesin zulasında kendi parçaları olduğu için tahtanın çizimini vermiyorum. Kendimi panomun bir fotoğrafıyla sınırlayacağım:
Bana göre böyle bir tahtayı ütülemenin bir anlamı yok, çok basit.
Transistörler VT1 ve VT2 olarak yerli KT812, KT704, KT838, KT839, KT840'ı, yani en az 300V toplayıcı-yayıcı sınır voltajıyla kullanabilirsiniz; ithal olanlardan sadece J13007 ve J13009'u biliyorum, kullanılıyorlar bilgisayar güç kaynaklarında. Diyotlar diğer güçlü darbeli diyotlarla veya Schottky bariyeriyle değiştirilebilir; örneğin ithal FR302 kullandım.
Trafo T1 Ferrit sınıfı M2000NM'den yapılmış iki katlanmış K32 × 19X7 halka üzerine sarılmış, birincil sargı tüm halka boyunca eşit şekilde sarılmıştır ve 82 tur PEV-1 0,56 teldir. Sarmadan önce, halkaların keskin kenarlarını bir elmas dosya veya ince zımpara kağıdı ile yuvarlamak ve bunları 0,2 mm kalınlığında bir floroplastik bant tabakasıyla sarmak ve ayrıca birincil sargıyı sarmak gerekir. Sargı III, ikiye katlanmış PEV-1 0,56 tel ile sarılır ve ortasından bir vuruşla 16+16 tur yapılır. Sargı II, iki tur MGTF 0,05 tel ile sarılır ve sarım III'ün bulunmadığı bir yere yerleştirilir.
Trafo T2 aynı markanın ferritinden yapılmış bir K10×6X5 halkasına sarılmıştır. Tüm sargılar MGTF 0,05 tel ile sarılmıştır. Sargı I on turdan oluşur ve sarımlar II ve III aynı anda iki tel halinde sarılır ve altı tur oluşturur.
UPS kurulumu
DİKKAT!!! PSU'NUN PRİMER DEVRESİ ŞEBEKE GERİLİMİ ALTINDADIR, BU NEDENLE KURULUM VE ÇALIŞTIRMA SIRASINDA ÖNLEMLERE UYULMASI GEREKİR.
Ünitenin ilk kez, 200 W gücünde ve 220 V voltajı olan bir akkor lamba olan akım sınırlayıcı bir direnç aracılığıyla bağlanarak çalıştırılması tavsiye edilir. Kural olarak, uygun şekilde monte edilmiş bir güç kaynağı, ayarlamaya ihtiyaç var, tek istisna VT3 transistörüdür. Transistörün vericisini negatif kutba bağlayarak gevşeticiyi kontrol edebilirsiniz. Ünite açıldıktan sonra transistör toplayıcısında yaklaşık 5 Hz frekanslı testere dişi darbeleri gözlemlenmelidir.
Ses kalitesi, neredeyse amplifikatörün kendisi kadar güç kaynağının parametrelerine de bağlıdır ve üretiminde ihmal edilmemelidir. Standart transformatörler için hesaplama yöntemlerinin fazlasıyla açıklaması vardır. Bu nedenle, burada yalnızca TDA7293 (TDA7294) tabanlı amplifikatörlerle değil, aynı zamanda diğer herhangi bir 3H güç amplifikatörüyle de kullanılabilen anahtarlamalı güç kaynağının bir açıklaması bulunmaktadır.
Bu güç kaynağı ünitesinin (PSU) temeli, güç kaynaklarının değiştirilmesinde MOSFET ve IGBT teknolojili transistörleri kontrol etmek için tasarlanmış dahili IR2153 (IR2155) osilatöre sahip yarım köprü sürücüsüdür. Mikro devrelerin fonksiyonel diyagramı Şekil 1'de, çıkış frekansının Şekil 2'deki RC tahrik zincirinin değerlerine bağımlılığı gösterilmektedir. Mikro devre, "üst" ve "alt" anahtarların darbeleri arasında bir duraklama sağlar. Darbe süresinin %10'u; bu, dönüştürücünün güç kısmındaki "geçişli" akımlar konusunda endişelenmenize izin vermez.
Pirinç. 1
Pirinç. 2
Güç kaynağının pratik uygulaması Şekil 3'te gösterilmektedir. Bu devreyi kullanarak 100 ila 500 W gücünde bir güç kaynağı yapabilirsiniz, yalnızca birincil güç filtresi kapasitörünün C2 kapasitansını orantılı olarak artırmanız ve kullanmanız gerekir. karşılık gelen güç transformatörü TV2.
Pirinç. 1
C2 kapasitörünün kapasitansı, 1 W çıkış gücü başına 1...1,5 µF oranında seçilir; örneğin, 150 W güç kaynağı üretilirken 150...220 µF'lik bir kapasitör kullanılmalıdır. VD birincil güç kaynağı diyot köprüsü, kurulu birincil güç kaynağı filtre kapasitörüne uygun olarak kullanılabilir; 330 µF'a kadar kapasitanslarla 4...6 A diyot köprüleri kullanılabilir, örneğin RS407 veya RS607. 470...680 μF kapasitör kapasitesiyle daha güçlü diyot köprülerine ihtiyaç vardır, örneğin RS807, RS1007.
Bir transformatörün üretiminden uzun süre bahsedebiliriz, ancak herkesin derin hesaplama teorisine çok uzun süre dalmasına gerek yoktur. Bu nedenle, M2000NM1 ferrit halkalarının en popüler standart boyutları için Eranosyan'ın kitabına göre yapılan hesaplamalar Tablo 1'de basitçe özetlenmiştir.
Tablodan görülebileceği gibi, bir transformatörün toplam gücü yalnızca çekirdeğin boyutlarına değil aynı zamanda dönüşüm frekansına da bağlıdır. 40 kHz'in altındaki frekanslar için transformatör yapmak pek mantıklı değildir - harmonikler ses aralığında aşılmaz parazitler yaratabilir. M2000NM1 ferritinin girdap akımları nedeniyle kendiliğinden ısınması nedeniyle 100 kHz'in üzerindeki frekanslar için transformatör üretimine artık izin verilmiyor. Tablo, dönüş/volt oranlarının kolayca hesaplanabileceği birincil sargılara ilişkin verileri gösterir ve daha sonra belirli bir çıkış voltajı için kaç dönüşün gerekli olduğunu hesaplamak zor olmayacaktır. Primer sargıya sağlanan voltajın 155 V olduğu unutulmamalıdır - doğrultucu ve yumuşatma filtresinden sonra 220 V'luk şebeke voltajı 310 V DC olacaktır, devre yarı köprüdür, dolayısıyla bu değerin yarısı uygulanacaktır. birincil sargı. Ayrıca çıkış voltajının şeklinin dikdörtgen olacağı, dolayısıyla doğrultucu ve yumuşatma filtresinden sonra voltaj değerinin hesaplanan değerden önemli ölçüde farklı olmayacağı da unutulmamalıdır.
Gerekli tellerin çapları, 1 mm2 tel kesiti başına 5 A oranında hesaplanır. Ayrıca, daha kalın bir tel yerine daha küçük çaplı birkaç tel kullanmak daha iyidir. Bu gereksinim, dönüşüm frekansı 10 kHz'in üzerinde olan tüm voltaj dönüştürücüler için geçerlidir, çünkü cilt etkisi (iletken içindeki kayıplar) zaten etkilenmeye başlamıştır, çünkü yüksek frekanslarda akım artık tüm kesit boyunca değil, iletken boyunca akar. İletkenin yüzeyi ve frekans ne kadar yüksek olursa, kalın iletkenlerdeki etki kayıpları da o kadar güçlü olur. Bu nedenle dönüşüm frekansı 30 kHz'in üzerinde olan dönüştürücülerde 1 mm'den kalın iletkenlerin kullanılması önerilmez. Ayrıca sargıların fazlamasına da dikkat etmelisiniz - sargıların yanlış fazlanması, güç anahtarlarına zarar verebilir veya dönüştürücünün verimliliğini azaltabilir. Ancak Şekil 3'te gösterilen güç kaynağına dönelim. Bu güç kaynağının minimum gücü neredeyse sınırsızdır, dolayısıyla 50 W veya daha düşük bir güç kaynağı yapabilirsiniz. Üst güç sınırı, eleman tabanının belirli özellikleriyle sınırlıdır.
Daha yüksek güçler elde etmek için daha güçlü MOSFET transistörleri gerekir ve transistör ne kadar güçlü olursa kapısının kapasitansı da o kadar büyük olur. Güç transistörünün kapı kapasitansı oldukça yüksekse, onu şarj etmek ve boşaltmak için önemli bir akım gerekir. IR2153 kontrol transistörlerinin akımı oldukça küçüktür (200 mA), bu nedenle bu mikro devre, yüksek dönüşüm frekanslarında çok güçlü güç transistörlerini kontrol edemez.
Yukarıdakilere dayanarak, IR2153'e dayalı bir dönüştürücünün maksimum çıkış gücünün, 50...70 kHz dönüşüm frekansında 500...600 W'tan fazla olamayacağı ortaya çıkıyor, çünkü daha güçlü güç transistörleri kullanılıyor. bu frekanslar cihazın güvenilirliğini oldukça ciddi şekilde azaltır. Kısa özelliklere sahip VT1, VT2 güç anahtarları için önerilen transistörlerin listesi Tablo 2'de özetlenmiştir.
İkincil güç devrelerinin doğrultucu diyotları en kısa iyileşme süresine ve voltaj rezervinin en az iki katı ve akımın üç katı olmalıdır. En son gereksinimler, bir güç transformatörünün kendi kendine endüksiyonlu voltaj dalgalanmalarının çıkış voltajı genliğinin %20...50'sine tekabül etmesi gerçeğiyle doğrulanmaktadır. Örneğin, 100 V'luk ikincil bir güç kaynağıyla, kendi kendine indüksiyon darbelerinin genliği 120... 150 V olabilir ve darbelerin süresinin son derece kısa olmasına rağmen, bu, devrede bir arızaya neden olmak için yeterlidir. diyotlar, 150 V ters voltajlı diyotlar kullanıldığında. İkincil güç filtresi kapasitörlerinin kapasitansı oldukça yüksek ve oldukça küçük bir akım olduğundan, diyotların açılma anında arızalanmaması için üç kat yedek akım gereklidir. onlardan ücret talep edilecektir. En uygun diyotlar VD4-VD11 Tablo 3'te özetlenmiştir.
Dönüşüm oldukça yüksek frekanslarda gerçekleştirildiğinden ikincil güç filtrelerinin (C11, C12) kapasitesi çok fazla artırılmamalıdır. Dalgalanmayı azaltmak için birincil güç devrelerinde büyük kapasitans kullanmak ve güç transformatörünün gücünü doğru hesaplamak çok daha önemlidir. İkincil devrelerde, 100 W'a kadar amplifikatörler için kol başına 1000 μF kapasitörler oldukça yeterlidir (UMZCH kartlarına takılan güç kaynağı kapasitörleri en az 470 μF olmalıdır) ve 500 W amplifikatör için 4700 μF. Devre şeması, Schottky diyotları üzerinde yapılan ikincil güç kaynağı redresörlerinin bir versiyonunu gösterir ve bunların altına bir baskılı devre kartı takılıdır (Şekil 4). VD12, VD13 diyotları, soğutucuların cebri soğutma fanı için bir doğrultucu olarak kullanılır; VD14-VD17 diyotları, düşük voltajlı güç kaynağı (ön amplifikatörler, aktif ton kontrolleri vb.) için bir doğrultucu olarak kullanılır. Aynı şekil, parçaların konumunun bir çizimini ve bir bağlantı şemasını göstermektedir. Dönüştürücü, bir K20x12x6 M2000 ferrit halkasından oluşan ve 3 tur birincil sargı içeren (kesit, güç transformatörünün birincil sargısıyla aynıdır ve 3 ikincil sargının kesiti) TV1 akım transformatörü üzerinde aşırı yük korumasına sahiptir. sargı, 0,2.. .0.3 mm çapında çift tel ile sarılmış Aşırı yük varsa, TV1 transformatörünün sekonder sargısındaki voltaj, VS1 tristörünü açmaya yeterli olacak ve güç kaynağını kapatarak açılacaktır. IR2153 mikro devresine, böylece çalışmasını durdurur.Koruma eşiği, direnç R8 tarafından ayarlanır.Ayarlama, maksimum hassasiyetle başlayarak ve dönüştürücünün kararlı bir şekilde başlatılmasını sağlayarak yüksüz olarak yapılır.Ayarlama prensibi, şu anda Dönüştürücüyü çalıştırırken, ikincil güç filtrelerinin kapasitansının şarj edilmesi gerektiğinden ve dönüştürücünün güç kısmındaki yük maksimum olduğundan maksimuma yüklenir.
Geriye kalan ayrıntılar hakkında: C5 kapasitör - film kapasitör 0,33... 1 µF 400V; kapasitörler C9, C10 - film kapasitörler 0,47...2,2 µF en az 250V; L1...L3 endüktansları K20x12x6 M2000 ferrit halkaları üzerine yapılır ve tek kat halinde dönecek şekilde dolduruluncaya kadar 0,8...1,0 mm tel ile sarılır; C14, C15 - 80 V'a kadar çıkış voltajıyla en az 100 V voltaj için 0,33...2,2 µF filmi; C1, C4, C6, C8 kapasitörleri seramik olabilir, K10-73 veya K10-17 tipi olabilir; C7 seramik de olabilir ancak K73-17 gibi film daha iyidir.
