Cum să faci o sursă de alimentare comutată cu propriile mâini. Proiectarea unei surse de alimentare comutatoare cu PFC activ. Episodul I Transformator pentru comutarea circuitului de alimentare

Tipul de sursă de alimentare, așa cum sa menționat deja, se schimbă. Această soluție reduce dramatic greutatea și dimensiunea structurii, dar nu funcționează mai rău decât transformatorul de rețea obișnuit cu care suntem obișnuiți. Circuitul este asamblat pe un driver puternic IR2153. Dacă microcircuitul este într-un pachet DIP, atunci trebuie instalată o diodă. În ceea ce privește dioda, vă rugăm să rețineți că nu este una obișnuită, ci una ultra-rapidă, deoarece frecvența de funcționare a generatorului este de zeci de kiloherți și diodele redresoare obișnuite nu vor funcționa aici.

În cazul meu, întregul circuit a fost asamblat în vrac, deoarece l-am asamblat doar pentru a-i testa funcționalitatea. Abia a trebuit să reglez circuitul și a început imediat să funcționeze ca un ceas elvețian.

Transformator— este indicat să luați unul gata făcut, de la o sursă de alimentare a computerului (literalmente oricine va face, am luat un transformator cu coadă de la o sursă ATX de 350 wați). La ieșirea transformatorului, puteți folosi un redresor din diode SCHOTTTKY (poate fi găsite și în sursele de alimentare ale computerelor) sau orice diode rapide și ultra-rapide cu un curent de 10 Amperi sau mai mult, puteți folosi și KD213A. .

Conectați circuitul la rețea printr-o lampă incandescentă de 220 volți și 100 wați; în cazul meu, toate testele s-au făcut cu un invertor 12-220 cu protecție la scurtcircuit și suprasarcină și numai după reglarea fină am decis să-l conectez la Rețea de 220 volți.

Cum ar trebui să funcționeze circuitul asamblat?

• Cheile sunt reci, fără sarcină de ieșire (chiar și cu o sarcină de ieșire de 50 de wați, cheile mi-au rămas înghețate).
• Microcircuitul nu trebuie să se supraîncălzească în timpul funcționării.
• Fiecare condensator ar trebui să aibă o tensiune de aproximativ 150 volți, deși valoarea nominală a acestei tensiuni poate varia cu 10-15 volți.
• Circuitul ar trebui să funcționeze silențios.
• Rezistorul de putere al microcircuitului (47k) ar trebui să se supraîncălzească ușor în timpul funcționării; este, de asemenea, posibilă o ușoară supraîncălzire a rezistorului amortizor (100 Ohm).

Principalele probleme care apar după asamblare

Problema 1. Am asamblat un circuit; atunci când este conectat, lumina de control care este conectată la ieșirea transformatorului clipește, iar circuitul în sine scoate sunete ciudate.

Soluţie. Cel mai probabil nu există suficientă tensiune pentru a alimenta microcircuitul, încercați să reduceți rezistența rezistenței de 47k la 45, dacă asta nu ajută, apoi la 40 și așa mai departe (în pași de 2-3kOhm) până când circuitul funcționează normal.

Problema 2. Am asamblat un circuit; atunci când este aplicată puterea, nimic nu se încălzește sau explodează, dar tensiunea și curentul la ieșirea transformatorului sunt neglijabile (aproape zero)

Soluţie. Înlocuiți condensatorul de 400V 1uF cu un inductor de 2mH.

Problema 3. Unul dintre electroliți devine foarte fierbinte.

Soluţie. Cel mai probabil nu funcționează, înlocuiți-l cu unul nou și verificați în același timp redresorul cu diodă, poate din cauza redresorului care nu funcționează condensatorul primește o schimbare.

Sursa de alimentare comutată de pe ir2153 poate fi folosită pentru a alimenta amplificatoare puternice, de înaltă calitate, sau folosită ca încărcător pentru baterii puternice cu plumb sau ca sursă de alimentare - totul la discreția dvs.

Puterea unității poate ajunge până la 400 de wați, pentru aceasta va trebui să utilizați un transformator ATX de 450 de wați și să înlocuiți condensatorii electrolitici cu 470 µF - și atât!

În general, puteți asambla o sursă de alimentare comutată cu propriile mâini pentru doar 10-12 USD, și asta dacă luați toate componentele dintr-un magazin de radio, dar fiecare radioamator are mai mult de jumătate din componentele radio utilizate în circuit.

Am inceput si eu cu ea.

Este un circuit complet funcțional, dar dacă îl extindeți puțin, veți obține o sursă de alimentare comutată decentă pentru începători și nu numai.
Ceva de genul:

Majoritatea pieselor au fost lipite de la surse de alimentare vechi ale computerelor și monitoare vechi. În general, l-am adunat din ceea ce oamenii normali aruncă într-o groapă de gunoi.
Iată cum arată SMPS-ul asamblat:

Și aici este sursa de alimentare cu o sarcină. 4 lămpi de 24 volți. Două bucăți în fiecare umăr.

Am măsurat tensiunea și curentul total într-un singur braț. După o jumătate de oră de funcționare cu sarcină, radiatorul s-a încălzit până la aproximativ 50*.
În general, rezultatul a fost o unitate de alimentare de 400 de wați. Este destul de posibil să alimentați 2 canale de amplificator de 200 de wați fiecare.

Principala problemă pentru începători este înfășurarea transformatorului.
Transformatorul poate fi înfășurat pe inele sau transformatorul poate fi scos din sursa de alimentare a computerului.
Am luat un trans de la un monitor vechi și, din moment ce monitoarele au un trans cu un decalaj, am luat două deodată.

Arunc aceste transe într-un borcan, îl umplu cu acetonă, închid capacul și fumez.

A doua zi am deschis borcanul, o transă s-a destrămat de la sine, a doua a trebuit să fie mișcată puțin cu mâinile.

Deoarece două transe vor face una, am desfășurat o bobină. Nu arunc nimic, totul va fi util pentru a depăși o nouă transă.
Puteți, desigur, să tăiați ferita pentru a elimina golul. Dar vechile mele monitoare sunt ca murdăria și nu mă obosesc să șlefuiesc golul.
Am rearanjat imediat picioarele, pinout-ul a fost la fel ca în transa computerului și le-am aruncat pe cele suplimentare.

Apoi în programul Old Man calculez tensiunea și curentul de care am nevoie.
ajustez calculele la firul disponibil.
Lungime bobina 26,5 mm. Am fir de 0,69. Consider 0,69 x 2 (sârmă dublă) x 38 spire / împărțit la 2 (straturi) = 26,22 mm.
Se pare că 2 fire de 0,69 se vor afla în exact două straturi.

Acum pregătesc bandă de cupru pentru înfășurarea secundarului. Este ușor să înfășurați banda, firele nu se încurcă, nu se desfășoară și zac rând pe rând.
Îl înfășuresc cu patru fire de 0,8 mm deodată, 4 semiînfășurări.
Am bătut 2 cuie în șină, am tras 4 fire, am acoperit-o cu lipici.

În timp ce banda se usucă, înfășuresc primarul. Am încercat să înfășurăm două transe identice, într-una am înfășurat întregul primar, în cealaltă am înfășurat jumătate din primar, apoi secundarul și la sfârșit a doua jumătate a primarului (de vreme ce transele computerului sunt înfășurate). Așa că nu am observat nicio diferență în activitatea ambelor transe. Nu mă mai deranjez și înfășurează primarul intact.
În general, îl înfășuresc: am înfășurat un strat de primar, deoarece nu am o a treia mână pentru a-l susține, îl înfășoară cu bandă îngustă într-un singur strat. Când trans-ul se încălzește, banda se va topi, iar dacă s-a slăbit o întorsătură undeva, banda se va lipi ca un lipici. Acum înfășuresc banda de film, cea din transă dezasamblată. și termină primarul.

Am izolat primarul, am pus un paravan (folie de cupru) doar ca să nu existe viraj complet, să nu converge cu 3-5mm.
Am uitat să fac o poză cu ecranul.
Banda s-a uscat și așa o împachetez pe cea secundară.

Am înfășurat un strat de material reciclat, am aliniat rândul cu benzi înguste din transa dezasamblată, l-am izolat, am înfășurat materialul secundar, l-am izolat

Am înfipt ferite, le-am scos cu bandă îngustă (aproximativ 10 straturi), le-am umplut cu lac dintr-o cutie deasupra și de jos, astfel încât trans-ul să nu circule și ventilatorul să fie cald. Lasă-l să se usuce.
Ca rezultat, transformatorul finit:

A fost nevoie de aproximativ 30 de minute pentru a înfășura transa și aproximativ o oră pentru a o pregăti și a dezlipi și a cosi firele. ARHIVĂ: Descarcă Capitol.

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 realizează 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):

• greutate redusă a structurii;
• dimensiuni mici;
• de mare putere;
• 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 folosește ecranarea circuitului. De asemenea, din cauza acestui dezavantaj, la unele dispozitive este imposibilă utilizarea acestui tip de alimentare.

Sursele de alimentare comutatoare au devenit practic un atribut indispensabil al oricărui modern aparate electrocasnice consumând energie din rețea peste 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 a elimina curenții 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.

De obicei, pentru a asigura fiabilitatea, sursele de alimentare comutatoare folosesc tranzistori de înaltă tensiune, care din cauza caracteristici tehnologice nu diferă în partea mai buna(avea frecvente joase comutare, coeficienți scăzuti 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 auto-reglarea puterii de ieșire a surselor de alimentare comutatoare. Cipul DD1 (K561LE5/K561 LAT) conține 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 comutare.

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.

Atunci 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 folosind 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.

Sursă de alimentare cu comutare în rețea

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 permaloy 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. Diagrama 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.

Domeniul de aplicare al surselor de alimentare cu comutare în viața de zi cu zi este în continuă extindere. Astfel de surse sunt folosite pentru a alimenta toate echipamentele moderne de uz casnic și informatic, pentru a implementa surse de alimentare neîntreruptibile, încărcătoare pentru baterii pentru diverse scopuri, implementare sisteme de iluminat de joasa tensiune si pentru alte nevoi.

În unele cazuri, achiziționarea unei surse de alimentare gata făcută nu este foarte acceptabilă din punct de vedere economic sau tehnic și asamblarea unei surse de comutare cu propriile mele mâini este cea mai bună cale de ieșire din această situație. Această opțiune este simplificată și de disponibilitatea largă a componentelor moderne la prețuri mici.

Cele mai populare în viața de zi cu zi sunt sursele de comutare alimentate de o rețea de curent alternativ standard și o ieșire puternică de joasă tensiune. Schema bloc a unei astfel de surse este prezentată în figură.

Redresorul rețelei CB transformă tensiunea alternativă a rețelei de alimentare în tensiune continuă și netezește ondulațiile tensiunii redresate la ieșire. Convertorul VChP de înaltă frecvență transformă tensiunea redresată în tensiune alternativă sau unipolară, care are forma unor impulsuri dreptunghiulare de amplitudinea necesară.

Ulterior, această tensiune, fie direct, fie după redresare (VN), este furnizată unui filtru de netezire, la ieșirea căruia este conectată o sarcină. VChP este controlat de un sistem de control care primește un semnal de feedback de la redresorul de sarcină.

Această structură a dispozitivului poate fi criticată datorită prezenței mai multor etape de conversie, ceea ce reduce eficiența sursei. Cu toate acestea, cu alegerea corectă a elementelor semiconductoare și calculul și fabricarea de înaltă calitate a unităților de înfășurare, nivelul pierderilor de putere în circuit este scăzut, ceea ce permite obținerea unor valori reale de eficiență de peste 90%.

Scheme schematice ale surselor de alimentare comutate

Soluțiile pentru blocurile structurale includ nu numai rațiunea alegerii opțiunilor de implementare a circuitului, ci și recomandari practice prin alegerea elementelor principale.

Pentru a rectifica tensiunea rețelei monofazate, utilizați una din trei scheme clasice prezentat in imagine:

• jumătate de undă;
• zero (undă plină cu un punct de mijloc);
• pod cu jumătate de val.

Fiecare dintre ele are avantaje și dezavantaje care determină domeniul de aplicare.

Circuit cu jumătate de undă Se caracterizează prin ușurință în implementare și un număr minim de componente semiconductoare. Principalele dezavantaje ale unui astfel de redresor sunt o cantitate semnificativă de ondulare a tensiunii de ieșire (în cel rectificat există doar o jumătate de undă a tensiunii de rețea) și un coeficient de redresare scăzut.

Factorul de rectificare Kv determinat de raportul tensiunii medii la ieșirea redresorului Udк valoarea efectivă a tensiunii rețelei de fază Uph.

Pentru un circuit cu semiundă Kv=0,45.

Pentru a netezi ondularea la ieșirea unui astfel de redresor, sunt necesare filtre puternice.

Circuit zero sau cu undă completă cu punct de mijloc, deși necesită un număr de două ori mai mare de diode redresoare, totuși, acest dezavantaj este compensat în mare măsură de nivelul mai scăzut de ondulare a tensiunii redresate și de o creștere a coeficientului de redresare la 0,9.

Principalul dezavantaj al unei astfel de scheme de utilizare în conditii de viata este necesitatea organizării punctului de mijloc al tensiunii rețelei, ceea ce presupune prezența unui transformator de rețea. Dimensiunile și greutatea sa se dovedesc a fi incompatibile cu ideea unei surse de pulsuri de casă de dimensiuni mici.

Circuit de punte cu val întreg rectificarea are aceiași indicatori în ceea ce privește nivelul de ondulare și coeficientul de rectificare ca și circuitul zero, dar nu necesită o conexiune la rețea. Acest lucru compensează dezavantajul principal– a dublat numărul de diode redresoare atât din punct de vedere al eficienței, cât și al costului.

Pentru a netezi ondulațiile de tensiune redresate cea mai bună soluție este de a folosi un filtru capacitiv. Utilizarea acestuia vă permite să ridicați valoarea tensiunii redresate la valoarea amplitudinii rețelei (la Uph = 220V Ufm = 314V). Dezavantajele unui astfel de filtru sunt considerate a fi valori mari ale curenților de impuls ai elementelor redresorului, dar acest dezavantaj nu este critic.

Selectarea diodelor redresoare se efectuează în funcție de curentul direct mediu Ia și tensiunea inversă maximă U BM.

Luând valoarea coeficientului de ondulare a tensiunii de ieșire Kp = 10%, obținem valoarea medie a tensiunii redresate Ud = 300V. Luând în considerare puterea de sarcină și eficiența convertorului RF (pentru calcul, se ia 80%, dar în practică va fi mai mare, acest lucru va permite o anumită marjă).

Ia este curentul mediu al diodei redresoare, Рн este puterea de sarcină, η este randamentul convertorului HF.

Tensiunea maximă inversă a elementului redresor nu depășește valoarea amplitudinii tensiunii de rețea (314V), ceea ce permite utilizarea componentelor cu o valoare de U BM =400V cu o marjă semnificativă. Puteți folosi atât diode discrete, cât și punți redresoare gata făcute de la diverși producători.

Pentru a asigura o ondulație dată (10%) la ieșirea redresorului, capacitatea condensatoarelor filtrului este luată la o rată de 1 μF per 1 W de putere de ieșire. Se folosesc condensatoare electrolitice cu o tensiune maximă de cel puțin 350V. Capacitățile de filtrare pentru diferite puteri sunt prezentate în tabel.

Convertor de înaltă frecvență: funcțiile și circuitele sale

Convertorul de înaltă frecvență este un convertor de comutare cu un singur ciclu sau push-pull (invertor) cu un transformator de impulsuri. Variante ale circuitelor convertoare RF sunt prezentate în figură.

Circuit cu un singur capăt. În ciuda numărului minim de elemente de putere și a ușurinței de implementare, are mai multe dezavantaje.

1. Transformatorul din circuit funcționează într-o buclă de histerezis privată, ceea ce necesită o creștere a dimensiunii și a puterii generale;
2. Pentru a asigura puterea de ieșire, este necesar să se obțină o amplitudine semnificativă a curentului de impuls care curge prin comutatorul semiconductor.

Am gasit schema cea mai mare aplicațieîn dispozitivele de putere redusă, unde influența acestor deficiențe nu este atât de semnificativă.

Pentru a vă schimba sau instala contor nou, nu sunt necesare abilități speciale. Alegerea celui potrivit va asigura contorizarea corectă a consumului de curent și va crește securitatea rețelei electrice de acasă.

În condițiile moderne de asigurare a iluminatului atât în ​​interior, cât și în exterior, senzorii de mișcare sunt din ce în ce mai folosiți. Acest lucru nu numai că adaugă confort și comoditate caselor noastre, dar ne permite și să economisim semnificativ. A sti sfaturi practiceîn funcție de alegerea locației de instalare și a schemelor de conectare, puteți.

Circuit push-pull cu punctul central al transformatorului (push-pull). A primit al doilea nume de la versiune în limba engleză(push-pull) fișe de post. Circuitul nu are dezavantajele versiunii cu un singur ciclu, dar are propriile sale - un design complicat al transformatorului (este necesară producerea de secțiuni identice ale înfășurării primare) și cerințe crescute pentru tensiunea maximă a comutatoarelor. În rest, soluția merită atenție și este utilizată pe scară largă în comutarea surselor de alimentare, realizată manual și nu numai.

Circuit de jumătate de punte push-pull. Parametrii circuitului sunt similari cu circuitul cu un punct de mijloc, dar nu necesită o configurație complexă a înfășurărilor transformatorului. Dezavantajul inerent al circuitului este necesitatea de a organiza punctul de mijloc al filtrului redresor, ceea ce presupune o creștere de patru ori a numărului de condensatori.

Datorită ușurinței sale de implementare, circuitul este cel mai utilizat în comutarea surselor de alimentare cu putere de până la 3 kW. La puteri mari, costul condensatorilor de filtru devine inacceptabil de mare în comparație cu comutatoarele cu invertor cu semiconductor, iar un circuit de punte se dovedește a fi cel mai profitabil.

Circuit de punte push-pull. Parametrii sunt similari cu alte circuite push-pull, dar nu este nevoie să creați „puncte medii” artificiale. Prețul pentru aceasta este dublu față de numărul de întrerupătoare de alimentare, ceea ce este benefic din punct de vedere economic și tehnic pentru construirea de surse puternice de impulsuri.

Selectarea comutatoarelor cu invertor se efectuează în funcție de amplitudinea curentului colector (de scurgere) I KMAX și a tensiunii maxime colector-emițător U KEMAKH. Pentru calcul se utilizează puterea de sarcină și raportul de transformare al transformatorului de impulsuri.

Cu toate acestea, mai întâi este necesar să se calculeze transformatorul în sine. Transformatorul de impulsuri este realizat pe un miez din ferită, permalloy sau fier transformator răsucit într-un inel. Pentru puteri de până la câțiva kW, miezurile de ferită de tip inel sau în formă de W sunt destul de potrivite. Transformatorul este calculat pe baza puterii necesare și a frecvenței de conversie. Pentru a elimina aspectul zgomotului acustic, este recomandabil să mutați frecvența de conversie în afara domeniului audio (faceți-o peste 20 kHz).

Trebuie amintit că la frecvențe apropiate de 100 kHz, pierderile în miezurile magnetice de ferită cresc semnificativ. Calculul transformatorului în sine nu este dificil și poate fi găsit cu ușurință în literatură. Câteva rezultate pentru diferite surse de putere și circuite magnetice sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Calculul a fost făcut pentru o frecvență de conversie de 50 kHz. Este de remarcat faptul că atunci când funcționează la frecvențe înalte, are loc efectul deplasării curentului la suprafața conductorului, ceea ce duce la o scădere a ariei efective a înfășurării. Pentru a preveni acest tip de probleme și pentru a reduce pierderile în conductori, este necesar să se facă o înfășurare a mai multor conductori cu o secțiune transversală mai mică. La o frecvență de 50 kHz, diametrul admisibil al firului de înfășurare nu depășește 0,85 mm.

Cunoscând puterea de sarcină și raportul de transformare, puteți calcula curentul în înfășurarea primară a transformatorului și curentul maxim de colector al comutatorului de alimentare. Tensiunea de pe tranzistor în stare închisă este selectată mai mare decât tensiunea redresată furnizată la intrarea convertorului RF cu o anumită marjă (U KEMAKH >=400V). Pe baza acestor date, sunt selectate cheile. În prezent cea mai bună opțiune este utilizarea tranzistoarelor de putere IGBT sau MOSFET.

Pentru diodele redresoare de pe partea secundară, trebuie respectată o regulă - frecvența lor maximă de funcționare trebuie să depășească frecvența de conversie. În caz contrar, eficiența redresorului de ieșire și a convertizorului în ansamblu va scădea semnificativ.

Videoclip despre realizarea unui dispozitiv simplu de alimentare cu impulsuri