Surse de alimentare în comutație, teorie și circuite simple. Sursă de alimentare bipolară de rețea cu impulsuri puternice Caracteristici de proiectare și principiu de funcționare

Sau creați o înfășurare, puteți asambla o sursă de alimentare de tip comutator cu propriile mâini, care necesită un transformator cu doar câteva spire.

În acest caz, este necesar un număr mic de piese, iar lucrarea poate fi finalizată în 1 oră. În acest caz, cipul IR2151 este folosit ca bază pentru sursa de alimentare.

Pentru lucru veți avea nevoie de următoarele materiale și piese:

1. termistor PTC orice tip.
2. Pereche de condensatoare, care sunt selectate cu calculul de 1 μF. la 1 W. La crearea designului, selectăm condensatori astfel încât să consume 220 W.
3. Ansamblu diode tip „vertical”.
4. Șoferii tip IR2152, IR2153, IR2153D.
5. Tranzistoare cu efect de câmp tip IRF740, IRF840. Puteți alege altele dacă au un indicator bun de rezistență.
6. Transformator poate fi preluat din vechile unități de sistem informatic.
7. Diode, instalat la priza, se recomanda a lua de la familia HER.

În plus, veți avea nevoie de următoarele instrumente:

1. Fier de lipitși consumabile.
2. Şurubelniţăși clești.
3. Pensetă.

De asemenea, nu uitați de necesitatea unei iluminari bune la locul de muncă.

Instrucțiuni pas cu pas

schema circuitului
schema bloc

Asamblarea se realizează conform schemei de circuit desenată. Microcircuitul a fost selectat în funcție de caracteristicile circuitului.

Asamblarea se realizează după cum urmează:

1. La intrare instalați un termistor PTC și punți de diode.
2. Apoi, este instalată o pereche de condensatoare.
3. Șoferii necesare pentru reglarea funcționării porților tranzistoarelor cu efect de câmp. Dacă șoferii au un index D la sfârșitul marcajului, nu este nevoie să instalați FR107.
4. Tranzistoare cu efect de câmp instalat fără a scurtcircuita flanșele. Când atașați la radiator, utilizați garnituri speciale izolante și șaibe.
5. Transformatoare instalat cu cabluri scurtcircuitate.
6. Ieșirea sunt diode.

Toate elementele sunt instalate în locurile desemnate de pe placă și lipite pe verso.

Examinare

Pentru a asambla corect sursa de alimentare, trebuie să fiți atenți la instalarea elementelor polare și, de asemenea, ar trebui să fiți atenți atunci când lucrați cu tensiune de rețea. După deconectarea unității de la sursa de alimentare, nu ar trebui să rămână tensiune periculoasă în circuit. Dacă este asamblat corect, nu este necesară nicio ajustare suplimentară.

Puteți verifica funcționarea corectă a sursei de alimentare după cum urmează:

1. Îl conectăm la circuit, la ieșirea becului, de exemplu, 12 volți. La prima pornire pe termen scurt, lumina ar trebui să fie aprinsă. În plus, ar trebui să acordați atenție faptului că toate elementele nu trebuie să se încălzească. Dacă ceva se încălzește, înseamnă că circuitul este asamblat incorect.
2. La a doua pornire Măsurăm valoarea curentă folosind un tester. Lăsați unitatea să funcționeze o perioadă suficientă de timp pentru a vă asigura că nu există elemente de încălzire.

În plus, ar fi util să verificați toate elementele folosind un tester pentru prezența unui curent ridicat după oprirea alimentării.

1. După cum sa menționat anterior, funcționarea unei surse de alimentare în comutație se bazează pe feedback. Circuitul considerat nu necesită o organizare specială a feedback-ului și diferite filtre de putere.
2. O atenție deosebită trebuie acordată selecției tranzistoarelor cu efect de câmp.În acest caz, FET-urile IR sunt recomandate deoarece sunt renumite pentru rezoluția termică. Potrivit producătorului, acestea pot funcționa stabil până la 150 de grade Celsius. Cu toate acestea, în acest circuit ele nu se încălzesc foarte mult, ceea ce poate fi numit o caracteristică foarte importantă.
3. Dacă tranzistoarele se încălzesc constant, trebuie instalată răcirea activă. De regulă, este reprezentat de un ventilator.

Avantaje și dezavantaje

Convertorul de impulsuri are următoarele avantaje:

1. Rata mare coeficientul de stabilizare vă permite să oferiți condiții de putere care nu vor dăuna electronicelor sensibile.
2. Proiecte luate în considerare au o rată de eficiență ridicată. Versiunile moderne au această cifră la 98%. Acest lucru se datorează faptului că pierderile sunt reduse la minimum, fapt dovedit de încălzirea scăzută a blocului.
3. Gamă mare de tensiune de intrare- una dintre calitățile datorită căreia s-a răspândit un astfel de design. În același timp, eficiența nu depinde de indicatorii curentului de intrare. Este imunitatea la indicatorul de tensiune curentă care vă permite să prelungiți durata de viață a electronicelor, deoarece salturile în indicatorul de tensiune sunt o întâmplare obișnuită în rețeaua de alimentare cu energie electrică.
4. Frecvența de intrare afectează funcționarea doar a elementelor de intrare ale structurii.
5. Dimensiuni si greutate reduse, sunt, de asemenea, responsabili pentru popularitatea lor din cauza proliferării echipamentelor portabile și portabile. La urma urmei, atunci când utilizați un bloc liniar, greutatea și dimensiunile cresc de mai multe ori.
6. Organizarea telecomenzii.
7. Cost mai mic.

Există și dezavantaje:

1. Disponibilitate interferența pulsului.
2. Necesitate includerea în circuit a compensatoarelor de factor de putere.
3. Complexitate autoreglare.
4. Mai puțină fiabilitate datorită complexităţii lanţului.
5. Consecințe groaznice când unul sau mai multe elemente de circuit defectează.

Atunci când creați singur un astfel de design, ar trebui să țineți cont de faptul că greșelile făcute pot duce la defecțiunea consumatorului de electricitate. Prin urmare, este necesar să se asigure protecție în sistem.

Caracteristici de proiectare și operare

Când luăm în considerare caracteristicile de funcționare ale unității de impuls, se pot observa următoarele:

1. La început Tensiunea de intrare este redresată.
2. Tensiune redresatăîn funcție de scopul și caracteristicile întregii structuri, este redirecționat sub forma unui impuls dreptunghiular de înaltă frecvență și alimentat la un transformator sau filtru instalat care funcționează la frecvențe joase.
3. Transformatoare Ele sunt mici în dimensiune și greutate atunci când se utilizează o unitate de impuls, datorită faptului că creșterea frecvenței face posibilă creșterea eficienței funcționării lor, precum și reducerea grosimii miezului. În plus, materialul feromagnetic poate fi utilizat la fabricarea miezului. La frecvență joasă, se poate folosi numai oțel electric.
4. Stabilizarea tensiunii apare prin feedback negativ. Datorită utilizării acestei metode, tensiunea furnizată consumatorului rămâne neschimbată, în ciuda fluctuațiilor tensiunii de intrare și a sarcinii generate.

Feedback-ul poate fi organizat după cum urmează:

1. Cu izolare galvanica, se folosește o ieșire de înfășurare optocupler sau transformator.
2. Dacă nu trebuie să creați o intersecție, se folosește un divizor de tensiune cu rezistență.

Folosind metode similare, tensiunea de ieșire este menținută cu parametrii necesari.

Surse de alimentare cu comutație standard, care pot fi utilizate, de exemplu, pentru a regla tensiunea de ieșire în timpul alimentării cu energie , constă din următoarele elemente:

1. Parte de intrare, tensiune înaltă. Este de obicei reprezentat de un generator de impulsuri. Lățimea impulsului este principalul indicator care afectează curentul de ieșire: cu cât indicatorul este mai larg, cu atât este mai mare tensiunea și invers. Transformatorul de impulsuri se află la secțiunea dintre părțile de intrare și de ieșire și separă impulsul.
2. Există un termistor PTC la partea de ieșire. Este realizat din semiconductor și are un coeficient de temperatură pozitiv. Această caracteristică înseamnă că atunci când temperatura elementului crește peste o anumită valoare, indicatorul de rezistență crește semnificativ. Folosit ca mecanism de securitate cheie.
3. Piesa de joasa tensiune. Pulsul este îndepărtat din înfășurarea de joasă tensiune, rectificarea are loc folosind o diodă, iar condensatorul acționează ca un element de filtru. Ansamblul diodei poate redresa curentul de până la 10A. Trebuie luat în considerare faptul că condensatoarele pot fi proiectate pentru diferite sarcini. Condensatorul elimină vârfurile de puls rămase.
4. Șoferii ele suprimă rezistența care apare în circuitul de putere. În timpul funcționării, șoferii deschid alternativ porțile tranzistoarelor instalate. Munca are loc la o anumită frecvență
5. Tranzistoare cu efect de câmp selectat luând în considerare indicatorii de rezistență și tensiunea maximă la deschidere. La o valoare minimă, rezistența crește semnificativ eficiența și reduce încălzirea în timpul funcționării.
6. Transformator standard pentru retrogradare.

Luând în considerare circuitul ales, puteți începe să creați o sursă de alimentare de tipul în cauză.

Alimentare cu comutare este un sistem invertor în care tensiunea de intrare AC este rectificată, iar apoi tensiunea DC rezultată este convertită în impulsuri de înaltă frecvență cu un ciclu de lucru setat, care sunt de obicei furnizate unui transformator de impulsuri.

Transformatoarele de impulsuri sunt fabricate după același principiu ca și transformatoarele de joasă frecvență, doar miezul nu este oțel (plăci de oțel), ci materiale feromagnetice - miezuri de ferită.

Orez. Cum funcționează o sursă de alimentare comutată?

Comutarea tensiunii de ieșire a sursei de alimentare stabilizat, acest lucru se face prin feedback negativ, care vă permite să mențineți tensiunea de ieșire la același nivel chiar și atunci când tensiunea de intrare și puterea de sarcină la ieșirea unității se modifică.

Feedback-ul negativ poate fi implementat folosind una dintre înfășurările suplimentare din transformatorul de impulsuri sau folosind un optocupler care este conectat la circuitele de ieșire ale sursei de alimentare. Utilizarea unui optocupler sau a uneia dintre înfășurările transformatorului permite izolarea galvanică de rețeaua de tensiune alternativă.

Principalele avantaje ale surselor de alimentare cu comutare (SMPS):

• greutatea redusă a structurii;
• dimensiuni mici;
• putere mare;
• eficiență ridicată;
• cost scăzut;
• stabilitate ridicată;
• gamă largă de tensiuni de alimentare;
• multe soluții de componente gata făcute.

Dezavantajele SMPS includ faptul că astfel de surse de alimentare sunt surse de interferență, acest lucru se datorează principiului de funcționare al circuitului convertor. Pentru a elimina parțial acest dezavantaj, se utilizează ecranarea circuitului. De asemenea, din cauza acestui dezavantaj, la unele dispozitive este imposibilă utilizarea acestui tip de alimentare.

Comutarea surselor de alimentare a devenit practic un atribut indispensabil al oricăror aparate electrocasnice moderne care consumă energie din rețea mai mare de 100 W. Calculatoarele, televizoarele și monitoarele se încadrează în această categorie.

Pentru a crea surse de alimentare cu comutație, exemple de implementări specifice ale cărora vor fi date mai jos, sunt utilizate soluții speciale de circuite.

Astfel, pentru eliminarea curenților prin tranzistoarele de ieșire ale unor surse de alimentare cu comutație, se utilizează o formă specială de impulsuri și anume impulsuri bipolare dreptunghiulare cu un interval de timp între ele.

Durata acestui interval trebuie să fie mai mare decât timpul de resorbție a purtătorilor minoritari în baza tranzistoarelor de ieșire, altfel acești tranzistori vor fi deteriorați. Lățimea impulsurilor de control poate fi modificată folosind feedback pentru a stabiliza tensiunea de ieșire.

În mod obișnuit, pentru a asigura fiabilitatea în comutarea surselor de alimentare, se folosesc tranzistoare de înaltă tensiune care, datorită caracteristicilor tehnologice, nu diferă în bine (au frecvențe de comutare scăzute, coeficienți mici de transfer de curent, curenți de scurgere semnificativi, căderi mari de tensiune la joncțiunea colectorului în stare deschisă).

Acest lucru este valabil mai ales pentru modelele învechite de tranzistoare domestice, cum ar fi KT809, KT812, KT826, KT828 și multe altele. Merită spus că în ultimii ani a apărut un înlocuitor demn pentru tranzistoarele bipolare, utilizate în mod tradițional în etapele de ieșire ale surselor de alimentare comutatoare.

Acestea sunt tranzistoare speciale cu efect de câmp de înaltă tensiune de producție internă și, în principal, străină. În plus, există numeroase microcircuite pentru comutarea surselor de alimentare.

Circuit generator de impulsuri cu lățime reglabilă

Impulsurile simetrice bipolare de lățime reglabilă pot fi obținute folosind un generator de impulsuri conform circuitului din Fig. 1. Dispozitivul poate fi utilizat în circuite pentru reglarea automată a puterii de ieșire a surselor de alimentare comutatoare. Pe cipul DD1 (K561LE5/K561 LAT) este asamblat un generator de impulsuri dreptunghiulare cu un ciclu de lucru de 2.

Simetria impulsurilor generate se realizează prin reglarea rezistenței R1. Frecvența de funcționare a generatorului (44 kHz), dacă este necesar, poate fi modificată prin selectarea capacității condensatorului C1.

Orez. 1. Circuitul unui modelator de impulsuri simetrice bipolare cu durată reglabilă.

Comparatoarele de tensiune sunt asamblate pe elementele DA1.1, DA1.3 (K561KTZ); pe DA1.2, DA1.4 - taste de ieșire. Impulsurile dreptunghiulare sunt furnizate la intrările comutatoarelor comparatoare DA1.1, DA1.3 în antifază prin formarea lanțurilor de diode RC (R3, C2, VD2 și R6, SZ, VD5).

Încărcarea condensatoarelor C2, SZ are loc conform unei legi exponențiale prin R3 și, respectiv, R5; descărcare - aproape instantaneu prin diodele VD2 și VD5. Când tensiunea la condensatorul C2 sau SZ atinge pragul de funcționare al comutatoarelor comparatoare DA1.1 sau DA1.3, respectiv, acestea sunt pornite și rezistențele R9 și R10, precum și intrările de control ale tastelor DA1.2 și DA1.4, sunt conectate la polul pozitiv al sursei de nutriție.

Întrucât comutatoarele sunt pornite în antifază, o astfel de comutare are loc strict unul câte unul, cu o pauză între impulsuri, ceea ce elimină posibilitatea trecerii curentului prin întrerupătoarele DA1.2 și DA1.4 și prin tranzistoarele convertizorului controlate de acestea, dacă generatorul de impulsuri bipolar este utilizat într-un circuit de alimentare cu comutație.

Controlul neted al lățimii impulsului se realizează prin aplicarea simultană a unei tensiuni de pornire (inițiale) la intrările comparatoarelor (condensatoare C2, SZ) de la potențiometrul R5 prin lanțurile rezistive la diode VD3, R7 și VD4, R8. Nivelul maxim al tensiunii de control (lățimea maximă a impulsului de ieșire) este stabilit prin selectarea rezistenței R4.

Rezistența de sarcină poate fi conectată folosind un circuit de punte - între punctul de conectare al elementelor DA1.2, DA1.4 și condensatoarele Ca, Cb. Impulsurile de la generator pot fi, de asemenea, furnizate unui amplificator de putere cu tranzistor.

Când se utilizează un generator de impulsuri bipolar într-un circuit de alimentare cu comutație, divizorul rezistiv R4, R5 ar trebui să includă un element de reglare - un tranzistor cu efect de câmp, o fotodiodă optocupler etc., care permite, atunci când curentul de sarcină scade/crește, să ajustează automat lățimea impulsului generat, controlând astfel puterea convertorului de ieșire.

Ca exemplu de implementare practică a surselor de alimentare cu comutație, oferim descrieri și diagrame ale unora dintre ele.

Circuitul de alimentare cu comutare

Alimentare cu comutare(Fig. 2) constă din redresoare de tensiune de rețea, un oscilator principal, un model de impuls dreptunghiular cu durată reglabilă, un amplificator de putere în două trepte, redresoare de ieșire și un circuit de stabilizare a tensiunii de ieșire.

Oscilatorul master este realizat pe un microcircuit de tip K555LAZ (elementele DDI .1, DDI .2) si produce impulsuri dreptunghiulare cu o frecventa de 150 kHz. Un declanșator RS este asamblat pe elementele DD1.3, DD1.4, a căror frecvență de ieșire este la jumătate mai mică - 75 kHz. Unitatea de control al duratei impulsului de comutare este implementată pe un microcircuit de tip K555LI1 (elementele DD2.1, DD2.2), iar durata este reglată cu ajutorul optocuplerului U1.

Etapa de ieșire a modelatorului de impulsuri de comutare este asamblată pe elementele DD2.3, DD2.4. Puterea maximă de ieșire a modelului de impulsuri ajunge la 40 mW. Amplificatorul de putere preliminar se realizează pe tranzistoarele VT1, VT2 tip KT645A, iar amplificatorul final se realizează pe tranzistoarele VT3, VT4 tip KT828 sau mai moderne. Puterea de ieșire a cascadelor este de 2, respectiv 60...65 W.

Un circuit pentru stabilizarea tensiunii de ieșire este asamblat folosind tranzistoarele VT5, VT6 și optocuplerul U1. Dacă tensiunea la ieșirea sursei de alimentare este sub normal (12 V), diodele zener VD19, VD20 (KS182+KS139) sunt închise, tranzistorul VT5 este închis, tranzistorul VT6 este deschis, un curent trece prin LED (U1). .2) a optocuplatorului, limitată de rezistența R14; Rezistența fotodiodei (U1.1) a optocuplerului este minimă.

Semnalul preluat de la ieșirea elementului DD2.1 și furnizat la intrările circuitului de coincidență DD2.2 direct și printr-un element de întârziere reglabil (R3 - R5, C4, VD2, U1.1), datorită constantei de timp mici. , ajunge aproape simultan la intrările potrivirilor de circuit (element DD2.2).

La ieșirea acestui element, se formează impulsuri largi de control. Pe înfășurarea primară a transformatorului T1 se formează impulsuri bipolare cu durată reglabilă (ieșirile elementelor DD2.3, DD2.4).

Orez. 2. Circuitul de alimentare cu comutare.

Dacă, din orice motiv, tensiunea la ieșirea sursei de alimentare crește peste normal, curentul va începe să circule prin diodele zener VD19, VD20, tranzistorul VT5 se va deschide ușor, VT6 se va închide, reducând curentul prin LED-ul optocupler U1.2 .

În acest caz, rezistența fotodiodei optocuplerului U1.1 crește. Durata impulsurilor de control scade, iar tensiunea de ieșire (puterea) scade. Când sarcina este scurtcircuitată, LED-ul optocuplerului se stinge, rezistența fotodiodei optocuplerului este maximă, iar durata impulsurilor de control este minimă. Butonul SB1 este conceput pentru a porni circuitul.

La durata maximă, impulsurile de control pozitive și negative nu se suprapun în timp, deoarece există un interval de timp între ele datorită prezenței rezistenței R3 în circuitul de formare.

Acest lucru reduce probabilitatea ca curenții de trecere să curgă prin tranzistoarele de ieșire cu frecvență relativ joasă a etapei finale de amplificare a puterii, care necesită mult timp pentru a absorbi excesul de purtători la joncțiunea de bază. Tranzistoarele de ieșire sunt instalate pe radiatoare cu aripioare cu o suprafață de cel puțin 200 cm^2. Este recomandabil să instalați rezistențe de 10...51 Ohmi în circuitele de bază ale acestor tranzistoare.

Etapele de amplificare a puterii si circuitul de generare a impulsurilor bipolare sunt alimentate de redresoare realizate pe diode VD5 - VD12 si elemente R9 - R11, C6 - C9, C12, VD3, VD4.

Transformatoarele T1, T2 sunt realizate pe inele de ferită K10x6x4,5 ZOOONM; TZ - K28x16x9 ZOOONM. Înfășurarea primară a transformatorului T1 conține 165 de spire de sârmă PELSHO 0,12, înfășurarea secundară conține 2×65 de spire de PEL-2 0,45 (înfășurare în două fire).

Înfășurarea primară a transformatorului T2 conține 165 de spire de sârmă PEV-2 de 0,15 mm, înfășurările secundare conțin 2x40 de spire ale aceluiași fir. Înfășurarea primară a transformatorului TZ conține 31 de spire de sârmă MGShV, filetată într-un cambric și având o secțiune transversală de 0,35 mm^2, înfășurarea secundară are 3 × 6 spire de sârmă PEV-2 1,28 mm (conexiune paralelă). Când conectați înfășurările transformatorului, este necesar să le fazați corect. Începuturile înfășurărilor sunt afișate în figură cu asteriscuri.

Sursa de alimentare este operațională în domeniul de tensiune de rețea de 130…250 V. Puterea maximă de ieșire cu o sarcină simetrică ajunge la 60…65 W (tensiune stabilizată de polaritate pozitivă și negativă 12 S și tensiune AC stabilizată cu o frecvență de 75 kHz, scos din înfăşurarea secundară a transformatorului T3) . Tensiunea de ondulare la ieșirea sursei de alimentare nu depășește 0,6 V.

La instalarea unei surse de alimentare, tensiunea de la rețea este furnizată acesteia printr-un transformator de izolare sau un stabilizator ferorezonant cu o ieșire izolată de rețea. Toată readerarea în sursă se poate face numai atunci când dispozitivul este complet deconectat de la rețea.

Se recomandă aprinderea unei lămpi cu incandescență de 60 W 220 V în serie cu treapta de ieșire în timpul instalării dispozitivului. Această lampă va proteja tranzistoarele de ieșire în cazul unor erori de instalare. Optocuplerul U1 trebuie să aibă o tensiune de rupere a izolației de cel puțin 400 V. Nu este permisă funcționarea dispozitivului fără sarcină.

Sursa de alimentare cu comutare de retea

Sursa de alimentare în comutație de rețea (Fig. 3) este proiectată pentru telefoane cu identificare automată a apelantului sau pentru alte dispozitive cu un consum de energie de 3...5W, alimentate cu o tensiune de 5...24V.

Sursa de alimentare este protejată împotriva scurtcircuitului la ieșire. Instabilitatea tensiunii de ieșire nu depășește 5% atunci când tensiunea de alimentare se schimbă de la 150 la 240 V și curentul de sarcină este între 20... 100% din valoarea nominală.

Un generator de impulsuri controlat furnizează un semnal cu o frecvență de 25...30 kHz pe baza tranzistorului VT3.

Choke-urile L1, L2 și L3 sunt înfășurate pe miezuri magnetice de tip K10x6x3 din permalloy presat MP140. Înfășurările inductoare L1, L2 conțin 20 de spire de sârmă PETV de 0,35 mm și sunt situate fiecare pe propria jumătate a inelului cu un spațiu între înfășurări de cel puțin 1 mm.

Choke L3 este înfășurat cu un fir PETV de 0,63 mm pentru a se întoarce într-un singur strat de-a lungul perimetrului interior al inelului. Transformatorul T1 este realizat pe un miez magnetic B22 din ferita M2000NM1.

Orez. 3. Schema unei surse de alimentare cu comutare de rețea.

Înfășurările sale sunt înfășurate pe un cadru pliabil, se rotesc cu fir PETV și sunt impregnate cu lipici. Prima înfășurare I este înfășurată în mai multe straturi, conținând 260 de spire de sârmă de 0,12 mm. O înfășurare de ecranare cu un terminal este înfășurată cu același fir (prezentat cu o linie punctată în Fig. 3), apoi se aplică lipici BF-2 și se înfășoară cu un strat de Lakot-kani.

Înfăşurarea III este înfăşurată cu sârmă de 0,56 mm. Pentru o tensiune de ieșire de 5V, conține 13 spire. Înfășurarea II este înfășurată ultima. Contine 22 de spire de sarma 0,15...0,18 mm. Între cupe este prevăzut un spațiu nemagnetic.

Sursă de tensiune constantă de înaltă tensiune

Pentru a crea o tensiune înaltă (30...35 kV la un curent de sarcină de până la 1 mA) pentru a alimenta un candelabru electroefluvial (candelabru A.L. Chizhevsky), o sursă de curent continuu este proiectată pe baza unui microcircuit specializat de tipul K1182GGZ.

Sursa de alimentare constă dintr-un redresor de tensiune de rețea pe o punte de diode VD1, un condensator de filtru C1 și un oscilator de înaltă tensiune pe jumătate de punte pe un cip DA1 de tip K1182GGZ. Cipul DA1, împreună cu transformatorul T1, transformă tensiunea de rețea redresată direct în tensiune pulsată de înaltă frecvență (30...50 kHz).

Tensiunea de rețea redresată este furnizată microcircuitului DA1, iar circuitul de pornire R2, C2 pornește auto-oscilatorul microcircuitului. Lanțurile R3, SZ și R4, C4 stabilesc frecvența generatorului. Rezistoarele R3 și R4 stabilizează durata semiciclurilor impulsurilor generate. Tensiunea de ieșire este mărită prin înfășurarea L4 a transformatorului și alimentată la un multiplicator de tensiune folosind diode VD2 - VD7 și condensatoare C7 - C12. Tensiunea redresată este furnizată sarcinii prin rezistența de limitare R5.

Condensatorul de filtru de linie C1 este proiectat pentru o tensiune de funcționare de 450 V (K50-29), C2 - de orice tip pentru o tensiune de 30 V. Condensatorii C5, C6 sunt selectați în intervalul 0,022 ... 0,22 μF pentru o tensiune de minim 250 V (K71-7, K73 -17). Condensatoare multiplicatoare C7 - C12 tip KVI-3 pentru tensiune 10 kV. Este posibil să-l înlocuiți cu condensatoare de tipuri K15-4, K73-4, POV și altele cu o tensiune de funcționare de 10 kV sau mai mare.

Orez. 4. Schema circuitului unei surse de curent continuu de înaltă tensiune.

Diode de înaltă tensiune VD2 - VD7 tip KTs106G (KTs105D). Rezistor limitator R5 tip KEV-1. Poate fi înlocuit cu trei rezistențe de tip MLT-2 de 10 MOhm fiecare.

Un transformator de linie de televiziune, de exemplu, TVS-110LA, este folosit ca transformator. Înfășurarea de înaltă tensiune este lăsată, restul sunt îndepărtate și în locul lor sunt plasate înfășurări noi. Înfășurările L1, L3 conțin fiecare 7 spire de sârmă PEL de 0,2 mm, iar înfășurarea L2 conține 90 de spire ale aceluiași fir.

Se recomandă includerea unui lanț de rezistențe R5, care limitează curentul de scurtcircuit, în firul „negativ”, care este conectat la candelabru. Acest fir trebuie să aibă izolație de înaltă tensiune.

corector de factor de putere

Dispozitivul, numit corector de factor de putere (Fig. 5), este asamblat pe baza unui microcircuit specializat TOP202YA3 (Power Integration) și oferă un factor de putere de cel puțin 0,95 cu o putere de sarcină de 65 W. Corectorul aduce forma curentului consumat de sarcină mai aproape de una sinusoidală.

Orez. 5. Circuit corector factor de putere bazat pe microcircuitul TOP202YA3.

Tensiunea maximă de intrare este de 265 V. Frecvența medie a convertorului este de 100 kHz. Eficiența corectorului este de 0,95.

Alimentare comutată cu microcircuit

Schema unei surse de alimentare cu un microcircuit de la aceeași companie Power Integration este prezentată în Fig. 6. Aparatul folosește limitator de tensiune semiconductor- 1,5KE250A.

Convertorul asigură izolarea galvanică a tensiunii de ieșire de tensiunea de rețea. Cu valorile nominale și elementele indicate în diagramă, dispozitivul vă permite să conectați o sarcină care consumă 20 W la o tensiune de 24 V. Eficiența convertorului se apropie de 90%. Frecvența de conversie - 100 Hz. Dispozitivul este protejat de scurtcircuite la sarcină.

Orez. 6. Schema de circuit a unei surse de alimentare comutatoare de 24 V pe un microcircuit de la Power Integration.

Puterea de ieșire a convertorului este determinată de tipul de microcircuit utilizat, ale cărui principale caracteristici sunt prezentate în tabelul 1.

Tabel 1. Caracteristici ale microcircuitelor seria TOP221Y - TOP227Y.

Convertor de tensiune simplu și foarte eficient

Bazat pe unul dintre microcircuitele TOP200/204/214 de la Power Integration, un simplu și convertor de tensiune de înaltă eficiență(Fig. 7) cu putere de ieșire de până la 100 W.

Orez. 7. Circuitul unui convertor Buck-Boost de impulsuri bazat pe microcircuitul TOP200/204/214.

Convertorul conține un filtru de rețea (C1, L1, L2), un redresor în punte (VD1 - VD4), convertorul în sine U1, un circuit de stabilizare a tensiunii de ieșire, redresoare și un filtru LC de ieșire.

Filtrul de intrare L1, L2 este înfăşurat în două fire pe un inel de ferită M2000 (2×8 spire). Inductanța bobinei rezultate este de 18...40 mH. Transformatorul T1 este realizat pe un miez de ferită cu un cadru standard ETD34 de la Siemens sau Matsushita, deși pot fi folosite și alte miezuri importate precum EP, EC, EF sau miezuri domestice de ferită în formă de W M2000.

Înfășurarea I are 4×90 spire PEV-2 0,15 mm; II - 3x6 din același fir; III - 2×21 spire PEV-2 0,35 mm. Toate înfășurările sunt înfășurate tură în tură. Trebuie asigurată izolație fiabilă între straturi.

Bună ziua Părerea mea: Schema (în primul rând) va funcționa, tot ce ai nevoie este acolo! Sfaturi pentru înlocuirea driverului, adăugarea capacității etc. sunt nefondate. Dacă schimbați ceva, atunci aceasta este o schemă separată și alte discuții. Punctul slab sunt condensatorii cu un punct de mijloc de 200 V! Da, va funcționa, dar dacă condensatorul ar putea, el și-a exprimat dorința de a crește tensiunea de avarie la 350 V! Doar un filtru este jumătate din problema, dar decuplarea sarcinii și lucrul la înfășurarea transformatorului este o altă chestiune. Numărăm, dacă nu ești prea leneș: 310 V (de exemplu, sursa de alimentare) + 150 V (EMF a descărcării inductanței transformatorului) = 460 V. Jumătate este egală cu 230 V. Sau poate „BANG!” - poate, dar va fi „p-sh-sh-sh-i-k!” iar condensatorul se va scurge. Pare a fi explicat clar. Și schema va funcționa și va da pentru ce a fost calculată! Fapt! Protecţie! Cea mai bună apărare este cea simplă! Aceste. siguranța atât la intrare, cât și la ieșire. Viteza de răspuns a siguranței este suficientă pentru un curent de impuls cheie de 25 A! Înțelegi că asta este suficient? Suficient. Pentru a obține o eficiență maximă, trebuie să selectați frecvența impulsului pentru transformatorul utilizat, acest lucru este evident deoarece Ferita a fost încălzită la 100 de grade. proprietăți pierdute, calculul va fi ajustat. Cum să alegi este simplu. Măsurăm consumul de curent al circuitului după redresor. Schimbând frecvența de la mai mare la mai mică găsim momentul în care curentul crește - stop! Creștem frecvența cu 1-2 kHz. Toate! Cum se schimbă frecvența? Pur și simplu, înlocuiți rezistorul Rt cu un trimmer de rezistență mai mare (fără fanatism). De asemenea, trebuie să selectați frecvența pentru transformator de la sursa de alimentare a computerului. Gama de frecvențe de operare este de la 32 KHz la 55 KHz Mult succes tuturor. În ceea ce privește a doua schemă, aceasta este o variantă a tuturor erorilor primei și a altor scheme de pe Internet! De ce? Primul și cel mai important lucru din „fișa de date” IR2153 IRF740 este o contradicție clară: tensiunea de defectare nu este mai mică de 600 V. iar cheile sunt de 400 V. Capacitatea porții pentru 2153 (sarcină) nu este mai mare de 1000 pF, iar pentru 740 = 1400 pF. Da, becurile vor străluci, dar cu această unitate ești condamnat să cumperi mai mult de un set de piese. Tensiunea de ieșire va scădea - nu este necesară abrupția pulsului. Daca randamentul este sub maxim, incalzim mediul. În general, selectarea pieselor pentru schema (a doua) este o greșeală! Pentru 740 ai nevoie de un driver 2155 (recomandările producătorului) cu o capacitate de până la 2200 pF în sarcină. Schema - experimentează cu explozia! Asamblați strict cu ochelari și mănuși! Ce aș împerechea? Chei STP5NK60C (sau 4NK60, 6NK60, 7NK60...) Atunci când alegeți o cheie, uitați-vă la curentul la 100 g - 2-3 A este suficient și, desigur, capacitatea porții =< 1000 пф. Остальное все рабочее, правда я бы подобрал частоту и ток драйвера как описал выше. Напомню: запас в электронике не всегда уместен. Скажем взять ключи на пробой в 1000 в - это неправильно. IRF740 - отличные ключи для применения в Китае, напряжение сети 110 - 120 в. Как то так.

Sursele de alimentare cu comutare sunt adesea folosite de amatorii de radio în modele de casă. Cu dimensiuni relativ mici pot oferi o putere mare de ieșire. Cu ajutorul unui circuit de impulsuri, a devenit posibilă obținerea unei puteri de ieșire de la câteva sute la câteva mii de wați. În plus, dimensiunile transformatorului de impulsuri în sine nu sunt mai mari decât o cutie de chibrituri.

Surse de alimentare comutate - principiu de funcționare și caracteristici

Principala caracteristică a surselor de alimentare cu impulsuri este frecvența lor de funcționare crescută, care este de sute de ori mai mare decât frecvența rețelei de 50 Hz. La frecvențe înalte cu un număr minim de spire în înfășurări, se poate obține tensiune înaltă. De exemplu, pentru a obține 12 volți de tensiune de ieșire la un curent de 1 amperi (în cazul unui transformator de rețea), trebuie să înfășurați 5 spire de sârmă cu o secțiune transversală de aproximativ 0,6–0,7 mm.

Dacă vorbim despre un transformator de impulsuri, al cărui circuit principal funcționează la o frecvență de 65 kHz, atunci pentru a obține 12 volți cu un curent de 1A, este suficient să înfășurați doar 3 spire cu un fir de 0,25–0,3 mm. De aceea, mulți producători de electronice folosesc o sursă de alimentare comutată.

Cu toate acestea, în ciuda faptului că astfel de unități sunt mult mai ieftine, mai compacte, au putere mare și greutate redusă, au umplere electronică și, prin urmare, sunt mai puțin fiabile în comparație cu un transformator de rețea. Este foarte simplu să le dovediți nefiabilitatea - luați orice sursă de comutare fără protecție și scurtcircuitați bornele de ieșire. În cel mai bun caz, blocul va eșua, în cel mai rău caz, va exploda și nicio siguranță nu va salva blocul.

Practica arată că siguranța dintr-o sursă de alimentare comutată se arde ultima, comutatoarele de alimentare și oscilatorul principal zboară mai întâi, apoi toate părțile circuitului una câte una.

Sursele de alimentare comutate au o serie de protecții atât la intrare, cât și la ieșire, dar nu economisesc întotdeauna. Pentru a limita creșterea curentului la pornirea circuitului, aproape toate SMPS-urile cu o putere mai mare de 50 de wați folosesc un termistor, care este situat la intrarea circuitelor.

Să ne uităm acum la TOP 3 cele mai bune circuite de alimentare cu comutație pe care le puteți asambla cu propriile mâini.

Sursă de alimentare cu comutare simplă DIY

Să ne uităm la cum să facem cea mai simplă sursă de alimentare cu comutare în miniatură. Orice radioamator începător poate crea un dispozitiv conform schemei prezentate. Nu este doar compact, ci funcționează și pe o gamă largă de tensiuni de alimentare.

O sursă de alimentare în comutație de casă are o putere relativ scăzută, în limita a 2 wați, dar este literalmente indestructibilă și nu se teme nici măcar de scurtcircuite pe termen lung.

Schema de circuit a unei surse de alimentare cu comutare simplă

Sursa de alimentare este o sursă de alimentare comutată de putere redusă de tip auto-oscilator, asamblată doar cu un singur tranzistor. Autogeneratorul este alimentat de la rețea printr-un rezistor limitator de curent R1 și un redresor cu jumătate de undă sub forma unei diode VD1.

Transformator al unei surse simple de comutare

Un transformator de impulsuri are trei înfășurări, un colector sau înfășurare primară, o înfășurare de bază și o înfășurare secundară.

Un punct important este înfășurarea transformatorului - atât placa de circuit imprimat, cât și diagrama indică începutul înfășurărilor, deci nu ar trebui să existe probleme. Am împrumutat numărul de spire ale înfășurărilor de la un transformator pentru încărcarea telefoanelor mobile, deoarece schema circuitului este aproape aceeași, numărul de înfășurări este același.

Mai întâi înfășurăm înfășurarea primară, care constă din 200 de spire, secțiunea transversală a firului este de la 0,08 la 0,1 mm. Apoi punem izolație și folosim același fir pentru a înfășura înfășurarea de bază, care conține de la 5 la 10 spire.

Înfășurăm înfășurarea de ieșire deasupra, numărul de spire depinde de ce tensiune este necesară. În medie, se dovedește a fi aproximativ 1 Volt pe tură.

Videoclip despre testarea acestei surse de alimentare:

Sursă de alimentare cu comutație stabilizată pe SG3525

Să aruncăm o privire pas cu pas asupra modului de realizare a unei surse de alimentare stabilizate folosind cipul SG3525. Să vorbim imediat despre avantajele acestei scheme. Primul și cel mai important lucru este stabilizarea tensiunii de ieșire. Există, de asemenea, o pornire ușoară, protecție la scurtcircuit și auto-înregistrare.

Mai întâi, să ne uităm la diagrama dispozitivului.

Începătorii vor acorda imediat atenție celor 2 transformatoare. În circuit, unul dintre ele este puterea, iar al doilea este pentru izolarea galvanică.

Să nu credeți că acest lucru va complica schema. Dimpotrivă, totul devine mai simplu, mai sigur și mai ieftin. De exemplu, dacă instalați un driver la ieșirea unui microcircuit, atunci acesta are nevoie de un cablaj.

Să privim mai departe. Acest circuit implementează micropornirea și autoalimentarea.

Aceasta este o soluție foarte productivă, elimină necesitatea unei surse de alimentare de așteptare. Într-adevăr, realizarea unei surse de alimentare pentru o sursă de alimentare nu este o idee foarte bună, dar această soluție este pur și simplu ideală.

Totul funcționează astfel: condensatorul este încărcat de la o tensiune constantă și când tensiunea lui depășește un anumit nivel, acest bloc se deschide și descarcă condensatorul în circuit.

Energia sa este suficientă pentru a porni microcircuitul și, de îndată ce pornește, tensiunea din înfășurarea secundară începe să alimenteze microcircuitul în sine. De asemenea, trebuie să adăugați acest rezistor de ieșire la microstart;

Fără acest rezistor unitatea nu va porni. Acest rezistor este diferit pentru fiecare tensiune și trebuie calculat pe baza unor considerente astfel încât, la tensiunea nominală de ieșire, 1 W de putere este disipat pe el.

Calculăm rezistența rezistorului:

R = U pătrat/P
R = 24 pătrat/1
R = 576/1 = 560 Ohm.

Există, de asemenea, o pornire ușoară pe diagramă. Este implementat folosind acest condensator.

Și protecția curentă, care în cazul unui scurtcircuit va începe să reducă lățimea PWM.

Frecvența acestei surse de alimentare este modificată folosind acest rezistor și conector.

Acum să vorbim despre cel mai important lucru - stabilizarea tensiunii de ieșire. Aceste elemente sunt responsabile pentru aceasta:

După cum puteți vedea, aici sunt instalate 2 diode zener. Cu ajutorul lor puteți obține orice tensiune de ieșire.

Calculul stabilizării tensiunii:

U out = 2 + U stab1 + U stab2
U out = 2 + 11 + 11 = 24V
Eroare posibilă +- 0,5 V.

Pentru ca stabilizarea să funcționeze corect, aveți nevoie de o rezervă de tensiune în transformator, altfel, atunci când tensiunea de intrare scade, microcircuitul pur și simplu nu va putea produce tensiunea necesară. Prin urmare, atunci când calculați un transformator, ar trebui să faceți clic pe acest buton și programul vă va adăuga automat tensiune pe înfășurarea secundară pentru rezervă.

Acum putem continua să privim placa de circuit imprimat. După cum puteți vedea, totul aici este destul de compact. Vedem și un loc pentru transformator, este toroidal. Fără probleme, poate fi înlocuit cu unul în formă de W.

Optocuplerul și diodele zener sunt situate lângă microcircuit și nu la ieșire.

Ei bine, nu era unde să-i pună la ieșire. Dacă nu vă place, creați-vă propriul layout PCB.

Vă puteți întreba, de ce să nu măriți taxa și să faceți totul normal? Răspunsul este următorul: acest lucru s-a făcut astfel încât să fie mai ieftin să comandați placa în producție, deoarece plăcile mai mari de 100 de metri pătrați. mm sunt mult mai scumpe.

Ei bine, acum este timpul să asamblați circuitul. Totul este standard aici. Lipim fara probleme. Înfășurăm transformatorul și îl instalăm.

Verificați tensiunea de ieșire. Dacă este prezent, atunci îl puteți conecta deja la rețea.

Mai întâi, să verificăm tensiunea de ieșire. După cum puteți vedea, unitatea este proiectată pentru o tensiune de 24V, dar s-a dovedit puțin mai puțin datorită răspândirii diodelor zener.

Această eroare nu este critică.

Acum să verificăm cel mai important lucru - stabilizarea. Pentru a face acest lucru, luați o lampă de 24V cu o putere de 100W și conectați-o la sarcină.

După cum puteți vedea, tensiunea nu a scăzut și blocul a rezistat fără probleme. Îl poți încărca și mai mult.

Video despre această sursă de alimentare comutată:

Am trecut în revistă primele 3 cele mai bune circuite de alimentare cu comutație. Pe baza acestora, puteți asambla o sursă de alimentare simplă, dispozitive pe TL494 și SG3525. Fotografiile și videoclipurile pas cu pas vă vor ajuta să înțelegeți toate problemele de instalare.

Am facut si un invertor ca sa poata fi alimentat de la 12 V, adica varianta auto. După ce s-a făcut totul în ceea ce privește ULF, s-a pus întrebarea: cu ce să-l alimenteze acum? Chiar și pentru aceleași teste, sau doar pentru a asculta? M-am gândit că va costa întreaga sursă de alimentare ATX, dar când încerc să mă „adun”, sursa de alimentare intră fiabil în protecție și, cumva, nu prea vreau să o refac... Și atunci mi-a venit ideea. să-mi fac propriul meu, fără „clopote și fluiere” ale sursei de alimentare (cu excepția protecției, desigur). Am început prin a căuta scheme, uitându-mă îndeaproape la scheme care erau relativ simple pentru mine. Până la urmă m-am hotărât pe acesta:

Ține încărcătura perfect, dar înlocuirea unor piese cu altele mai puternice vă va permite să stoarceți 400 W sau mai mult din ea. Microcircuitul IR2153 este un driver auto-tactat, care a fost dezvoltat special pentru funcționarea în balasturi de lămpi de economisire a energiei. Are un consum de curent foarte mic și poate fi alimentat printr-un rezistor limitator.

Asamblarea dispozitivului

Să începem cu gravarea plăcii (gravare, decapare, găurire). Arhiva din PP.

Mai întâi am cumpărat câteva piese lipsă (tranzistoare, IR și rezistențe puternice).

Apropo, protectorul de supratensiune a fost complet scos din sursa de alimentare de la playerul de discuri:

Acum, cel mai interesant lucru despre SMPS este transformatorul, deși nu este nimic complicat aici, trebuie doar să înțelegeți cum să-l bobinați corect și asta este tot. Mai întâi trebuie să știi ce și cât de mult să vânt, există multe programe pentru aceasta, dar cel mai comun și popular printre amatorii de radio este - Excelent IT. Aici vom calcula transformatorul nostru.

După cum puteți vedea, avem 49 de spire ale înfășurării primare și două înfășurări a câte 6 spire fiecare (secundar). Hai să ne legănăm!

Fabricarea transformatoarelor

Deoarece avem un inel, cel mai probabil marginile acestuia vor fi la un unghi de 90 de grade, iar dacă firul este înfășurat direct pe inel, este posibilă deteriorarea izolației lacului și, ca urmare, un scurtcircuit între tururi și altele asemenea . Pentru a elimina acest punct, marginile pot fi tăiate cu grijă cu o pila, sau înfășurate cu bandă de bumbac. După aceasta, puteți înfășura primarul.

După ce l-am înfășurat, înfășurăm din nou inelul cu înfășurarea primară cu bandă electrică.

Apoi înfășurăm înfășurarea secundară deasupra, deși acest lucru este puțin mai complicat.

După cum se vede în program, înfășurarea secundară are 6+6 spire și 6 nuclee. Adică trebuie să înfășurăm două înfășurări de 6 spire cu 6 șuvițe de sârmă de 0,63 (o puteți selecta scriind mai întâi în câmp cu diametrul de sârmă dorit). Sau și mai simplu, trebuie să înfășurați 1 înfășurare, 6 spire cu 6 fire și apoi aceeași din nou. Pentru a face acest proces mai ușor, este posibil, și chiar necesar, să se înfășoare în două magistrale (bus-6 nuclee ale unei înfășurări), astfel evităm dezechilibrul de tensiune (deși poate apărea, este mic și adesea nu este critic).

Dacă se dorește, înfășurarea secundară poate fi izolată, dar nu este necesar. Acum, după aceasta, lipim transformatorul cu înfășurarea primară la placă, înfășurarea secundară la redresor și am folosit un redresor unipolar cu un punct de mijloc.

Consumul de cupru este, desigur, mai mare, dar există mai puține pierderi (și, prin urmare, mai puțină încălzire) și puteți utiliza doar un ansamblu de diode cu o sursă de alimentare ATX care a expirat sau pur și simplu nu funcționează. Prima aprindere trebuie efectuată cu becul conectat la rețea, în cazul meu, pur și simplu am scos siguranța, iar ștecherul de la lampă se potrivește perfect în soclul acesteia;

Dacă lampa clipește și se stinge, este normal, deoarece condensatorul de la rețea s-a încărcat, dar nu am experimentat acest fenomen, fie din cauza termistorului, fie pentru că am instalat temporar un condensator de doar 82 uF, sau poate oferă totul în locul început lin. Ca urmare, dacă nu există probleme, puteți conecta SMPS la rețea. Cu o sarcină de 5-10 A, nu am scăzut sub 12 V, care este ceea ce am nevoie pentru a alimenta amplificatoarele auto!

1. Dacă puterea este de numai aproximativ 200 W, atunci rezistența care stabilește pragul de protecție R10 ar trebui să fie de 0,33 Ohm 5 W. Dacă se sparge sau se arde, se vor arde toate tranzistoarele, precum și microcircuitul.
2. Condensatorul de rețea este selectat la o rată de: 1-1,5 µF per 1 W de putere unității.
3. În acest circuit, frecvența de conversie este de aproximativ 63 kHz, iar în timpul funcționării, probabil că este mai bine ca un inel de 2000NM să reducă frecvența la 40-50 kHz, deoarece frecvența limită la care inelul funcționează fără încălzire este de 70-75 kHz. . Nu ar trebui să urmăriți o frecvență înaltă pentru acest circuit și un inel de 2000NM, 40-50 kHz va fi optim. O frecvență prea mare va duce la pierderi de comutare la tranzistoare și la pierderi semnificative la transformator, ceea ce îl va determina să se încălzească semnificativ.
4. Dacă transformatorul și comutatoarele dvs. se încălzesc la turație de mers în gol atunci când sunt asamblate corect, încercați să reduceți capacitatea condensatorului amortizor C10 de la 1 nF la 100-220 pF. Cheile trebuie izolate de radiator. În loc de R1, puteți utiliza un termistor cu o sursă de alimentare ATX.

Iată fotografiile finale ale proiectului de alimentare cu energie electrică:

​

Discutați articolul SURSA DE ALIMENTARE BIPOLARĂ POWERFUL PULSE NETWORK