ČLANAK PRIPREMLJEN NA TEME KNJIGE A. V. GOLOVKOVA i V. B LJUBICKOG „NAPAJANJE NAPAJANJA ZA SISTEMSKE MODULE TIPA IBM PC-XT/AT” IZDAVAČKA KUĆA „LAD&N” Moskva 1995. u elektronskom obliku preuzeto sa interneta
UPRAVLJAČKI IC TL494
U modernim UPS-ovima za generiranje upravljačkog sklopnog napona moćni tranzistori Konvertor obično koristi integrisana kola (IC-ove) specifična za aplikaciju.
Idealan upravljački IC koji osigurava normalan rad UPS-a u PWM modu trebao bi zadovoljiti većinu sljedećih uslova:
radni napon ne veći od 40V;
prisustvo visoko stabilnog termički stabiliziranog izvora referentnog napona;
prisustvo generatora napona u obliku pile
pruža mogućnost sinhronizacije sa eksternim signalom programabilnog gladak početak;
prisustvo pojačala signala neusklađenosti sa visokim zajedničkim naponom;
prisustvo PWM komparatora;
prisutnost pulsno kontroliranog okidača;
prisutnost dvokanalne pred-terminalne kaskade sa zaštitom od kratkog spoja;
prisustvo logike supresije dvostrukog impulsa;
dostupnost sredstava za korekciju simetrije izlaznih napona;
prisutnost ograničenja struje u širokom rasponu zajedničkih napona, kao i ograničenje struje u svakom periodu s isključenjem u hitnom režimu;
dostupnost automatske kontrole s direktnim prijenosom;
osiguranje isključenja kada padne napon napajanja;
pružanje zaštite od prenapona;
osiguravanje kompatibilnosti sa TTL/CMOS logikom;
omogućava daljinsko uključivanje i isključivanje.
Slika 11. TL494 kontrolni čip i njegov pinout.
U velikoj većini slučajeva, mikrokolo tipa TL494CN proizvođača TEXAS INSTRUMENT (SAD) koristi se kao upravljački krug za klasu UPS-a koji se razmatra (slika 11). On implementira većinu gore navedenih funkcija i proizvodi ga niz stranih kompanija pod različitim nazivima. Na primjer, kompanija SHARP (Japan) proizvodi mikrokolo IR3M02, kompanija FAIRCHILD (SAD) - UA494, kompanija SAMSUNG (Koreja) - KA7500, kompanija FUJITSU (Japan) - MB3759 itd. Sva ova mikrokola su potpuni analozi domaćeg mikrokola KR1114EU4. Razmotrimo detaljno dizajn i rad ovog kontrolnog čipa. Posebno je dizajniran za kontrolu energetskog dijela UPS-a i sadrži (slika 12):
Slika 12. Funkcionalni dijagram IC TL494
Generator rampe napona DA6; frekvencija GPG-a određena je vrijednostima otpornika i kondenzatora spojenih na 5. i 6. pin, a u razmatranoj klasi napajanja odabrana je otprilike 60 kHz;
stabilizirani izvor referentnog napona DA5 (Uref=+5,OB) sa eksternim izlazom (pin 14);
komparator mrtve zone DA1;
komparator PWM DA2;
Pojačalo greške napona DA3;
pojačivač greške za signal ograničenja struje DA4;
dva izlazna tranzistora VT1 i VT2 sa otvorenim kolektorima i emiterima;
dinamički push-pull D-okidač u modu frekvencijske podjele na 2 - DD2;
pomoćni logički elementi DD1 (2-ILI), DD3 (2ND), DD4 (2ND), DD5 (2-ILI-NE), DD6 (2-ILI-NE), DD7 (NE);
izvor konstantnog napona sa ocjenom 0,1BDA7;
DC izvor nominalne vrijednosti 0,7 mA DA8.
Upravljački krug će se pokrenuti, tj. nizovi impulsa će se pojaviti na pinovima 8 i 11 ako se na pin 12 dovede bilo koji napon napajanja, čiji je nivo u rasponu od +7 do +40 V. Cijeli set funkcionalnih jedinica uključenih u TL494 IC može se podijeliti na digitalni i analogni dio (putevi digitalnog i analognog signala). Analogni dio uključuje pojačivače grešaka DA3, DA4, komparatore DA1, DA2, generator napona pilastih oblika DA6, kao i pomoćne izvore DA5, DA7, DA8. Svi ostali elementi, uključujući izlazne tranzistore, čine digitalni dio (digitalni put).
Slika 13. Rad TL494 IC u nominalnom režimu: U3, U4, U5 - naponi na pinovima 3, 4, 5.
Razmotrimo prvo rad digitalnog puta. Vremenski dijagrami koji objašnjavaju rad mikrokola prikazani su na Sl. 13. Iz vremenskih dijagrama je jasno da su momenti pojave izlaznih kontrolnih impulsa mikrokola, kao i njihovo trajanje (dijagrami 12 i 13) određeni stanjem izlaza logičkog elementa DD1 (dijagram 5 ). Ostatak "logike" obavlja samo pomoćnu funkciju dijeljenja izlaznih impulsa DD1 u dva kanala. U ovom slučaju, trajanje izlaznih impulsa mikrokola je određeno trajanjem otvorenog stanja njegovih izlaznih tranzistora VT1, VT2. Budući da oba ova tranzistora imaju otvorene kolektore i emitere, mogu se povezati na dva načina. Kada se uključe prema kolu sa zajedničkim emiterom, izlazni impulsi se uklanjaju iz vanjskih kolektorskih opterećenja tranzistora (sa pinova 8 i 11 mikrokruga), a sami impulsi se usmjeravaju naniže s pozitivnog nivoa (vodeći ivice impulsa su negativne). Emiteri tranzistora (pinovi 9 i 10 mikrokola) u ovom slučaju su obično uzemljeni. Prilikom uključivanja prema kolu sa zajedničkim kolektorom, eksterna opterećenja se povezuju na emitere tranzistora i izlazni impulsi, u ovom slučaju usmjereni udarima (prednje ivice impulsa su pozitivni), uklanjaju se sa emitera tranzistori VT1, VT2. Kolektori ovih tranzistora su povezani na strujnu magistralu kontrolnog čipa (Upom).
Izlazni impulsi preostalih funkcionalnih jedinica koje su dio digitalnog dijela mikrokola TL494 usmjereni su prema gore, bez obzira na dijagram mikrokola.
DD2 okidač je push-pull dinamički D flip-flop. Princip njegovog rada je sljedeći. Na prednjoj (pozitivnoj) ivici izlaznog impulsa elementa DD1, stanje ulaza D flip-flopa DD2 upisuje se u interni registar. Fizički, to znači da je prvi od dva flip-flopa uključen u DD2 uključen. Kada se impuls na izlazu elementa DD1 završi, drugi flip-flop unutar DD2 se prebacuje duž padajuće (negativne) ivice ovog impulsa, a stanje izlaza DD2 se mijenja (informacija pročitana sa ulaza D pojavljuje se na izlazu Q) . Ovo eliminiše mogućnost da se impuls za otključavanje pojavi na bazi svakog od tranzistora VT1, VT2 dva puta tokom jednog perioda. Zaista, sve dok se nivo impulsa na ulazu C okidača DD2 ne promijeni, stanje njegovih izlaza se neće promijeniti. Stoga se impuls prenosi na izlaz mikrokola kroz jedan od kanala, na primjer gornji (DD3, DD5, VT1). Kada se impuls na ulazu C završi, okidač DD2 se prebacuje, zaključava gornji kanal i otključava donji kanal (DD4, DD6, VT2). Dakle, sljedeći impuls koji stigne na ulaz C i ulaze DD5, DD6 će se prenijeti na izlaz mikrokola preko donjeg kanala. Dakle, svaki od izlaznih impulsa elementa DD1 svojom negativnom ivicom prebacuje okidač DD2 i time mijenja kanal prolaska sljedećeg impulsa. Dakle, referentni materijal za upravljački mikrokolo ukazuje da arhitektura mikrokola obezbeđuje dvostruko potiskivanje impulsa, tj. eliminiše pojavu dva otključavajuća impulsa na osnovu istog tranzistora po periodu.
Razmotrimo detaljno jedan period rada digitalnog puta mikrokola.
Pojava otključajućeg impulsa na osnovu izlaznog tranzistora gornjeg (VT1) ili donjeg (VT2) kanala određena je logikom rada elemenata DD5, DD6 (“2ILI-NE”) i stanjem elemenata DD3, DD4 (“2AND”), koji je, zauzvrat, određen stanjem okidača DD2.
Operativna logika elementa 2-ILI-NE, kao što je poznato, je da se na izlazu takvog elementa pojavljuje napon visokog nivoa (logički 1) u jedinom slučaju kada su nivoi niskog napona (logička 0) prisutni na oba njegova ulaza. Za druge moguće kombinacije ulaznih signala, izlaz elementa 2 ILI-NE ima nizak napon (logička 0). Dakle, ako na izlazu Q okidača DD2 postoji logička 1 (moment ti dijagrama 5 na slici 13), a na izlazu /Q logička 0, tada na oba ulaza elementa DD3 (2I ) postojat će logička 1 pa će se, prema tome, pojaviti logička 1 na izlazu DD3, a time i na jednom od ulaza elementa DD5 (2ILI-NE) gornjeg kanala. Dakle, bez obzira na nivo signala koji dolazi na drugi ulaz ovog elementa sa izlaza elementa DD1, stanje izlaza DD5 će biti logički O, a tranzistor VT1 će ostati u zatvorenom stanju. Izlazno stanje elementa DD4 bit će logička 0, jer logička 0 je prisutna na jednom od ulaza DD4, dolazi tamo iz /Q izlaza flip-flop DD2. Logička 0 sa izlaza elementa DD4 se dovodi na jedan od ulaza elementa DD6 i omogućava prolazak impulsa kroz donji kanal. Ovaj impuls pozitivnog polariteta (logički 1) pojavit će se na izlazu DD6, a time i na bazi VT2 tokom pauze između izlaznih impulsa elementa DD1 (tj. za vrijeme kada postoji logička 0 na izlazu DD1 - interval trt2 dijagrama 5, sl. 13). Stoga se tranzistor VT2 otvara i na njegovom kolektoru se pojavljuje impuls koji ga izbacuje prema dolje s pozitivnog nivoa (ako je spojen prema krugu sa zajedničkim emiterom).
Početak sljedećeg izlaznog impulsa elementa DD1 (moment t2 dijagrama 5 na slici 13) neće promijeniti stanje elemenata digitalne putanje mikrokola, izuzev elementa DD6, na čijem izlazu je pojavit će se logička 0 i stoga će se tranzistor VT2 zatvoriti. Završetak izlaznog impulsa DD1 (moment ta) će uzrokovati promjenu stanja izlaza okidača DD2 na suprotno (logička 0 - na izlazu Q, logička 1 - na izlazu /Q). Zbog toga će se promijeniti stanje izlaza elemenata DD3, DD4 (na izlazu DD3 - logička 0, na izlazu DD4 - logička 1). Pauza koja je počela u trenutku!3 na izlazu elementa DD1 omogućit će otvaranje tranzistora VT1 gornjeg kanala. Logička 0 na izlazu elementa DD3 će "potvrditi" ovu mogućnost, pretvarajući je u stvarnu pojavu otključajućeg impulsa zasnovanog na tranzistoru VT1. Ovaj impuls traje do trenutka U, nakon čega se VT1 zatvara i procesi se ponavljaju.
Dakle, glavna ideja rada digitalne putanje mikrokola je da je trajanje izlaznog impulsa na pinovima 8 i 11 (ili na pinovima 9 i 10) određeno trajanjem pauze između izlazni impulsi DD1 elementa. Elementi DD3, DD4 određuju kanal za prolaz impulsa duž signala nizak nivo, čija se pojava izmjenjuje na izlazima Q i /Q okidača DD2, koji kontrolira isti element DD1. Elementi DD5, DD6 su sklopovi niskog nivoa.
Da bismo dovršili opis funkcionalnosti mikrokola, treba napomenuti još jednu važnu osobinu. Kao što se može vidjeti iz funkcionalnog dijagrama na slici, ulazi elemenata DD3, DD4 se kombinuju i izlaze na pin 13 mikrokola. Stoga, ako se logički 1 primijeni na pin 13, tada će elementi DD3, DD4 raditi kao repetitori informacija sa izlaza Q i /Q okidača DD2. U ovom slučaju, elementi DD5, DD6 i tranzistori VT1, VT2 će se prebaciti s faznim pomakom od pola perioda, osiguravajući rad energetskog dijela UPS-a, izgrađenog prema push-pull polumosnom krugu. Ako se logička 0 primeni na pin 13, tada će elementi DD3, DD4 biti blokirani, tj. stanje izlaza ovih elemenata se neće promijeniti (konstantna logička 0). Stoga će izlazni impulsi elementa DD1 na isti način utjecati na elemente DD5, DD6. Elementi DD5, DD6, a time i izlazni tranzistori VT1, VT2, prebacit će se bez pomaka faze (istovremeno). Takve režim rada Upravljački mikro krug se koristi ako je energetski dio UPS-a napravljen prema jednocikličnom krugu. U ovom slučaju, kolektori i emiteri oba izlazna tranzistora mikrokola su kombinovani u svrhu povećanja snage.
Izlazni napon se koristi kao “tvrda” logička jedinica u push-pull kolima
unutrašnji izvor čipa Uref (pin 13 čipa je kombinovan sa pinom 14).
Pogledajmo sada rad analognog kola mikrokola.
Stanje DD1 izlaza određuje se izlaznim signalom PWM komparatora DA2 (dijagram 4), koji se dovodi na jedan od DD1 ulaza. Izlazni signal komparatora DA1 (dijagram 2), koji se dovodi na drugi ulaz DD1, ne utiče na stanje izlaza DD1 u normalnom radu, koje je određeno širim izlaznim impulsima PWM komparatora DA2.
Osim toga, iz dijagrama na slici 13 jasno je da kada se nivo napona promijeni na neinvertirajućem ulazu PWM komparatora (dijagram 3), širina izlaznih impulsa mikrokola (dijagrami 12, 13) će mijenjati proporcionalno. U normalnom radu, nivo napona na neinvertujućem ulazu PWM komparatora DA2 određen je samo izlaznim naponom pojačavača greške DA3 (pošto premašuje izlazni napon pojačala DA4), koji zavisi od nivoa povratni signal na svom neinvertirajućem ulazu (pin 1 mikrokola). Stoga, kada se povratni signal primijeni na pin 1 mikrokola, širina izlaznih kontrolnih impulsa će se promijeniti proporcionalno promjeni nivoa ovog povratnog signala, koji se zauzvrat mijenja proporcionalno promjenama u nivou izlaznog napona UPS-a, jer Povratne informacije dolaze odatle.
Vremenski intervali između izlaznih impulsa na pinovima 8 i 11 mikrokola, kada su oba izlazna tranzistora VT1 i VT2 zatvorena, nazivaju se "mrtvim zonama".
Komparator DA1 se naziva komparator “mrtve zone”, jer određuje njegovo minimalno moguće trajanje. Objasnimo ovo detaljnije.
Iz vremenskih dijagrama na slici 13 proizilazi da ako se širina izlaznih impulsa PWM komparatora DA2 iz nekog razloga smanji, tada će, počevši od određene širine ovih impulsa, izlazni impulsi komparatora DA1 postati širi od izlazni impulsi PWM komparatora DA2 i počinju određivati izlazno stanje logičkog elementa DD1, a samim tim. širina izlaznih impulsa mikrokola. Drugim riječima, komparator DA1 ograničava širinu izlaznih impulsa mikrokola na određenom maksimalnom nivou. Nivo ograničenja je određen potencijalom na neinvertirajućem ulazu komparatora DA1 (pin 4 mikrokola) u stacionarnom stanju. Međutim, s druge strane, potencijal na pin 4 će odrediti raspon podešavanja širine izlaznih impulsa mikrokola. Kako se potencijal na pin 4 povećava, ovaj raspon se sužava. Najširi raspon podešavanja se postiže kada je potencijal na pin 4 0.
Međutim, u ovom slučaju postoji opasnost povezana s činjenicom da širina "mrtve zone" može postati jednaka 0 (na primjer, u slučaju značajnog povećanja struje koja se troši iz UPS-a). To znači da će kontrolni impulsi na pinovima 8 i 11 mikrokola slijediti jedan za drugim. Stoga se može pojaviti situacija poznata kao "kvar stalka". Objašnjava se inercijom energetskih tranzistora pretvarača, koji se ne mogu odmah otvoriti i zatvoriti. Stoga, ako istovremeno primijenite signal zaključavanja na bazu prethodno otvorenog tranzistora i signal za otključavanje na bazu zatvorenog tranzistora (tj. sa nultom „mrtvom zonom“), tada ćete dobiti situaciju u kojoj jedan tranzistor još nije zatvorena, a druga je već otvorena. Tada dolazi do kvara duž tranzistorskog postolja polumosta, koji se sastoji u protoku struje kroz oba tranzistora. Ova struja, kao što se može vidjeti iz dijagrama na Sl. 5, zaobilazi primarni namotaj energetskog transformatora i praktički je neograničen. Trenutna zaštita u ovom slučaju ne radi, jer struja ne teče kroz strujni senzor (nije prikazano na dijagramu; dizajn i princip rada korištenih strujnih senzora će biti detaljno razmotreni u narednim poglavljima), što znači da ovaj senzor ne može emitovati signal u upravljački krug. Stoga, prolazna struja dostiže veoma veliku vrijednost u vrlo kratkom vremenskom periodu. To dovodi do naglog povećanja snage koja se oslobađa na oba tranzistora snage i gotovo trenutnog kvara (obično kvara). Osim toga, diode energetskog ispravljačkog mosta mogu se oštetiti naletom prolazne struje. Ovaj proces završava puhanjem mrežnog osigurača, koji zbog svoje inercije nema vremena da zaštiti elemente kola, već samo štiti primarnu mrežu od preopterećenja.
Stoga upravljački napon; koji se napajaju bazama energetskih tranzistora moraju se formirati tako da se prvo jedan od ovih tranzistora pouzdano zatvori, a tek onda drugi otvori. Drugim riječima, mora postojati vremenski pomak između kontrolnih impulsa koji se dovode u baze energetskih tranzistora, a ne jednak nuli("mrtva zona"). Minimalno dozvoljeno trajanje "mrtve zone" određeno je inercijom tranzistora koji se koriste kao prekidači za napajanje.
Arhitektura mikrokola vam omogućava da podesite minimalno trajanje "mrtve zone" koristeći potencijal na pinu 4 mikrokola. Ovaj potencijal se postavlja pomoću eksternog razdjelnika spojenog na sabirnicu izlaznog napona internog referentnog izvora Uref mikrokola.
Neke verzije UPS-a nemaju takav razdjelnik. To znači da nakon završetka procesa mekog starta (vidi dolje), potencijal na pinu 4 mikrokola postaje jednak 0. U tim slučajevima, minimalno moguće trajanje "mrtve zone" i dalje neće postati jednako 0, ali će biti određen unutrašnjim izvorom napona DA7 (0, 1B), koji je svojim pozitivnim polom spojen na neinvertirajući ulaz komparatora DA1, a negativnim polom na pin 4 mikrokola. Dakle, zahvaljujući uključivanju ovog izvora, širina izlaznog impulsa komparatora DA1, a samim tim i širina "mrtve zone", ni u kom slučaju ne može postati jednaka 0, što znači da je "kvar duž stalka" biće suštinski nemoguće. Drugim riječima, arhitektura mikrokola uključuje ograničenje maksimalnog trajanja njegovog izlaznog impulsa (minimalno trajanje „mrtve zone“). Ako postoji razdjelnik spojen na pin 4 mikrokruga, tada nakon mekog starta potencijal ovog pina nije jednak 0, stoga širinu izlaznih impulsa komparatora DA1 određuje ne samo unutrašnji izvor DA7, ali i rezidualnim (nakon završetka procesa mekog starta) potencijalom na pinu 4. Međutim, istovremeno, kao što je već spomenuto, sužava se dinamički opseg podešavanja širine PWM komparatora DA2.
DIJAGRAM POČETKA
Početni krug je dizajniran da dobije napon koji bi se mogao koristiti za napajanje upravljačkog mikrokola kako bi se pokrenuo nakon uključivanja IVP-a na mrežu napajanja. Stoga, pokretanje znači prvo pokretanje upravljačkog mikrokola, bez čega je nemoguć normalan rad energetskog dijela i cijelog UPS kruga u cjelini.
Početni krug se može konstruirati na dva različita načina:
sa samouzbudom;
uz prisilnu stimulaciju.
Na primjer, u GT-150W UPS-u se koristi samopobudno kolo (slika 14). Ispravljeni mrežni napon Uep se dovodi do otpornog razdjelnika R5, R3, R6, R4, koji je baza za oba tranzistora ključa snage Q1, Q2. Dakle, kroz tranzistore, pod uticajem ukupnog napona na kondenzatorima C5, C6 (Uep), struja baze počinje da teče kroz kolo (+)C5 - R5 - R7 - 6-e Q1 - R6 - R8 - 6 -e Q2 - "zajednička žica" primarne strane - (-)C6.
Oba tranzistora se lagano otvaraju ovom strujom. Kao rezultat toga, struje međusobno suprotnih smjerova počinju teći kroz sekcije kolektor-emiter oba tranzistora duž krugova:
kroz Q1: (+)C5 - +310 V sabirnica - Q1 - 5-6 T1 -1-2 T2-C9- (-)C5.
kroz Q2: (+)C6 - C9 - 2-1 T2 - 6-5 T1 - Q2 - "zajednička žica" primarne strane - (-)C6.
Slika 14. Dijagram samopobudnog pokretanja GT-150W UPS-a.
Kada bi obje struje koje teku kroz dodatne (početne) zavoje 5-6 T1 u suprotnim smjerovima bile jednake, tada bi rezultujuća struja bila 0 i krug se ne bi mogao pokrenuti.
Međutim, zbog tehnološke rasprostranjenosti faktora pojačanja struje tranzistora Q1, Q2, jedna od ovih struja je uvijek veća od druge, jer tranzistori su blago otvoreni u različitom stepenu. Stoga, rezultirajuća struja kroz zavoje 5-6 T1 nije jednaka 0 i ima ovaj ili onaj smjer. Pretpostavimo da prevladava struja kroz tranzistor Q1 (odnosno, Q1 je otvoreniji od Q2) i, prema tome, struja teče u smjeru od pina 5 do pina 6 T1. Na ovoj pretpostavci se zasnivaju daljnja razmišljanja.
Međutim, pošteno radi, treba napomenuti da struja kroz tranzistor Q2 također može biti dominantna, a onda će se svi dolje opisani procesi odnositi na tranzistor Q2.
Protok struje kroz zavoje 5-6 T1 uzrokuje pojavu EMF-a međusobne indukcije na svim namotajima upravljačkog transformatora T1. U ovom slučaju na pin 4 se javlja (+) EMF u odnosu na pin 5 i dodatna struja koja ga otvara teče u bazu Q1 pod uticajem ovog EMF-a kroz kolo: 4 T1 - D7-R9-R7-6- 3 Q1 - 5 T1.
Istovremeno, (-) EMF se pojavljuje na pinu 7 T1 u odnosu na pin 8, tj. ispostavilo se da je polaritet ovog EMF-a blokirajući za Q2 i on se zatvara. Zatim dolazi u obzir pozitivna povratna informacija (POF). Njegov efekat je da kako se struja povećava kroz dio kolektor-emiter Q1 i okreće 5-6 T1, rastući EMF djeluje na namotaj 4-5 T1, koji stvara dodatnu baznu struju za Q1, otvara ga u još većoj mjeri. . Ovaj proces se razvija poput lavine (vrlo brzo) i dovodi do potpunog otvaranja Q1 i zaključavanja Q2. Kroz otvoreni Q1 i primarni namotaj 1-2 transformatora energetskih impulsa T2 počinje teći linearno rastuća struja, što uzrokuje pojavu EMF impulsa međusobne indukcije na svim namotajima T2. Impuls iz namotaja 7-5 T2 puni kapacitet skladištenja C22. Napon se pojavljuje na C22, koji se napaja kao napajanje na pin 12 kontrolnog čipa tipa TL494 IC1 i na stepen usklađivanja. Mikrokolo se pokreće i generiše pravougaone impulsne sekvence na svojim pinovima 11, 8, sa kojima prekidači za napajanje Q1, Q2 počinju da se prebacuju kroz stepen usklađivanja (Q3, Q4, T1). Impulsni EMF nominalnog nivoa pojavljuje se na svim namotajima energetskog transformatora T2. U ovom slučaju, EMF iz namotaja 3-5 i 7-5 stalno napaja C22, održavajući konstantan nivo napona na njemu (oko +27V). Drugim riječima, mikrokolo počinje da se napaja preko povratnog prstena (samo-napajanje). Jedinica ulazi u režim rada. Napon napajanja mikrosklopa i stepena usklađivanja je pomoćni, djeluje samo unutar bloka i obično se naziva Upom.
Ovo kolo može imati neke varijacije, kao što je LPS-02-150XT prekidačko napajanje (proizvedeno u Tajvanu) za računar Mazovia SM1914 (slika 15). U ovom kolu, početni poticaj za razvoj procesa pokretanja dobiva se korištenjem zasebnog poluvalnog ispravljača D1, C7, koji napaja otporni djelitelj osnovno za prekidače napajanja u prvom pozitivnom poluperiodu mreže. Ovo ubrzava proces pokretanja, jer... početno otključavanje jednog od ključeva odvija se paralelno sa punjenjem kondenzatora za izravnavanje velikog kapaciteta. Inače, shema funkcionira slično onoj o kojoj je bilo riječi gore.
Slika 15. Samopobudni startni krug u prekidačkom napajanju LPS-02-150XT
Ova shema se koristi, na primjer, u PS-200B UPS-u iz LING YIN GROUP (Taiwan).
Primarni namotaj specijalnog startnog transformatora T1 uključuje se na polovinu mrežnog napona (na nazivnu vrijednost od 220V) ili na puni napon (na nazivnu vrijednost od 110V). Ovo se radi iz razloga što je amplituda AC napon na sekundarnom namotu T1 ne bi zavisio od snage mreže za napajanje. Kada je UPS uključen, naizmjenična struja teče kroz primarni namotaj T1. Stoga se na sekundarnom namotu 3-4 T1 inducira naizmjenični sinusoidni EMF s frekvencijom napojne mreže. Struja koja teče pod utjecajem ovog EMF-a ispravlja se posebnim mostom na diodama D3-D6 i izravnava kondenzatorom C26. Konstantni napon od oko 10-11V se oslobađa na C26, koji se napaja kao napajanje na pin 12 kontrolnog mikrokola tipa TL494 U1 i na stepen usklađivanja. Paralelno sa ovim procesom pune se kondenzatori filtera protiv zamagljivanja. Stoga, do trenutka kada se napajanje dovede u mikrokolo, stupanj napajanja je također pod naponom. Mikrokolo se pokreće i počinje da generiše sekvence pravougaonih impulsa na svojim pinovima 8, 11, sa kojima prekidači za napajanje počinju da se prebacuju kroz stepen usklađivanja. Kao rezultat, pojavljuju se izlazni naponi bloka. Nakon ulaska u režim samonapajanja, mikrokolo se napaja iz sabirnice izlaznog napona +12V preko diode za razdvajanje D8. Budući da je ovaj samonapojni napon nešto veći od izlaznog napona ispravljača D3-D5, diode ovog startnog ispravljača su zaključane i to naknadno ne utiče na rad kola.
Potreba za povratnom informacijom preko diode D8 nije obavezna. U nekim UPS krugovima koji koriste prisilnu pobudu, takva veza ne postoji. Upravljački mikro krug i stepen usklađivanja napajaju se sa izlaza startnog ispravljača tokom čitavog radnog vremena. Međutim, nivo valovitosti na Upom sabirnici u ovom slučaju je nešto veći nego u slučaju napajanja mikrokola iz sabirnice izlaznog napona +12V.
Da sumiramo opis shema lansiranja, možemo napomenuti glavne karakteristike njihove konstrukcije. U samopobuđenom kolu, tranzistori snage se inicijalno prebacuju, što rezultira pojavom napona napajanja za Upom čip. U krugu s prisilnom pobudom prvo se dobiva Upom, a kao rezultat se prebacuju tranzistori snage. Osim toga, u krugovima sa samopobuđenim Upom napon je obično oko +26V, au krugovima s prisilnom pobudom obično je oko +12V.
Kolo sa prinudnom pobudom (sa zasebnim transformatorom) prikazano je na slici 16.
Slika 16. Krug pokretanja sa prinudnom pobudom prekidačkog napajanja PS-200B (LING YIN GROUP).
MATCHING CASCADE
Uparujući stepen se koristi za usklađivanje i razdvajanje izlaznog stepena velike snage od upravljačkih kola male snage.
Praktične šeme za izgradnju odgovarajuće kaskade u različitim UPS-ovima mogu se podijeliti u dvije glavne opcije:
verzija tranzistora, gdje se eksterni diskretni tranzistori koriste kao prekidači;
verzija bez tranzistora, gdje se izlazni tranzistori samog kontrolnog čipa VT1, VT2 (u integriranoj verziji) koriste kao ključevi.
Dodatno, još jedna karakteristika po kojoj se podudarni stepeni mogu klasificirati je metoda upravljanja tranzistorima snage polumostnog invertera. Na osnovu ove karakteristike, sve odgovarajuće kaskade se mogu podijeliti na:
kaskade sa zajedničkim upravljanjem, gdje se oba tranzistora snage kontroliraju pomoću jednog zajedničkog upravljačkog transformatora, koji ima jedan primarni i dva sekundarna namota;
kaskade sa odvojenim upravljanjem, gde se svaki od energetskih tranzistora kontroliše pomoću posebnog transformatora, tj. Postoje dva upravljačka transformatora u fazi usklađivanja.
Na osnovu obje klasifikacije, kaskada podudaranja može se izvesti na jedan od četiri načina:
tranzistor sa općom kontrolom;
tranzistor sa odvojenom kontrolom;
bez tranzistora s općim upravljanjem;
bez tranzistora sa odvojenom kontrolom.
Tranzistorski stupnjevi sa odvojenom kontrolom se rijetko koriste ili se uopće ne koriste. Autori nisu imali priliku da se susreću sa takvim oličenjem kaskade podudaranja. Preostale tri opcije su manje-više uobičajene.
U svim varijantama komunikacija sa energetskim stepenom se vrši metodom transformatora.
U ovom slučaju transformator obavlja dvije glavne funkcije: pojačavanje kontrolnog signala u smislu struje (zbog slabljenja napona) i galvansku izolaciju. Galvanska izolacija je neophodna jer su upravljački čip i stepen usklađivanja na sekundarnoj strani, a stepen napajanja na primarnoj strani UPS-a.
Razmotrimo rad svake od navedenih odgovarajućih kaskadnih opcija koristeći konkretne primjere.
U tranzistorskom kolu sa zajedničkim upravljanjem, push-pull transformatorski predpojačavač na tranzistorima Q3 i Q4 se koristi kao stepen usklađivanja (slika 17).
Slika 17. Podudarni stepen prekidačkog napajanja KYP-150W (tranzistorsko kolo sa zajedničkim upravljanjem).
Slika 18. Realni oblik impulsa na kolektorima
Struje kroz diode D7 i D9, koje teku pod uticajem magnetske energije pohranjene u DT jezgru, imaju oblik opadajuće eksponencijale. U DT jezgri, tokom strujanja kroz diode D7 i D9, djeluje promjenjivi (padajući) magnetni tok koji uzrokuje pojavu EMF impulsa na njegovim sekundarnim namotajima.
Dioda D8 eliminiše uticaj stepena usklađivanja na kontrolni čip kroz zajedničku magistralu napajanja.
Drugi tip stepena za usklađivanje tranzistora sa opštom kontrolom koristi se u prekidačkom napajanju ESAN ESP-1003R (slika 19). Prva karakteristika ove opcije je da su izlazni tranzistori VT1, VT2 mikrokola uključeni kao emiterski sljedbenici. Izlazni signali se uklanjaju sa pinova 9 i 10 mikrokola. Otpornici R17, R16 i R15, R14 su emiterska opterećenja tranzistora VT1 i VT2, respektivno. Ovi isti otpornici čine osnovne razdjelnike za tranzistore Q3, Q4, koji rade u prekidačkom režimu. Kapacitivnosti C13 i C12 forsiraju i pomažu ubrzavanju procesa prebacivanja tranzistora Q3, Q4. Sekunda karakteristična karakteristika Ova kaskada je da primarni namotaj kontrolnog transformatora DT nema izlaz iz srednje tačke i povezan je između kolektora tranzistora Q3, Q4. Kada se otvori izlazni tranzistor VT1 kontrolnog čipa, razdjelnik R17, R16, koji je baza za tranzistor Q3, se napaja naponom Upom. Zbog toga struja teče kroz kontrolni spoj Q3 i on se otvara. Ubrzanje ovog procesa olakšava prisilni kapacitet C13, koji opskrbljuje bazu Q3 sa strujom otključavanja koja je 2-2,5 puta veća od utvrđene vrijednosti. Rezultat otvaranja Q3 je da je primarni namotaj 1-2 DT povezan sa kućištem sa svojim pinom 1. Budući da je drugi tranzistor Q4 zaključan, rastuća struja počinje teći kroz primarni namotaj DT duž kruga: Upom - R11 - 2-1 DT - Q3 - kućište.
Slika 19. Podudarni stupanj prekidačkog napajanja ESP-1003R ESAN ELECTRONIC CO., LTD (tranzistorsko kolo sa zajedničkim upravljanjem).
Na sekundarnim namotajima 3-4 i 5-6 DT pojavljuju se pravokutni EMF impulsi. Smjer namotaja sekundarnih namotaja DT je različit. Stoga će jedan od tranzistora snage (nije prikazan na dijagramu) primiti impuls otvaranja baze, a drugi će primiti impuls zatvaranja. Kada se VT1 kontrolnog čipa naglo zatvori, Q3 se takođe naglo zatvara nakon njega. Ubrzanje procesa zatvaranja je olakšano prisilnom kapacitivnošću C13, napon iz kojeg se primjenjuje na spoj baza-emiter Q3 u polaritetu zatvaranja. Tada "mrtva zona" traje kada su oba izlazna tranzistora mikrokola zatvorena. Zatim se otvara izlazni tranzistor VT2, što znači da se razdjelnik R15, R14, koji je baza za drugi tranzistor Q4, napaja naponom Upom. Stoga se Q4 otvara i primarni namotaj 1-2 DT je spojen na kućište na svom drugom kraju (pin 2), pa kroz njega počinje teći sve veća struja u smjeru suprotnom od prethodnog slučaja duž strujnog kola: Upom -R10 - 1-2 DT - Q4 - "okvir".
Stoga se mijenja polaritet impulsa na sekundarnim namotajima DT, a drugi tranzistor snage će primiti impuls otvaranja, a impuls zatvaranja polariteta će djelovati na osnovu prvog. Kada se VT2 kontrolnog čipa naglo zatvori, Q4 se takođe naglo zatvara nakon njega (koristeći prisilni kapacitet C12). Zatim se ponovo nastavlja „mrtva zona“, nakon čega se procesi ponavljaju.
Dakle, glavna ideja koja stoji iza rada ove kaskade je da se naizmjenični magnetni tok u DT jezgri može dobiti zbog činjenice da je primarni namotaj DT povezan s kućištem na jednom ili drugom kraju. Stoga kroz njega teče naizmjenična struja bez direktne komponente s unipolarnim napajanjem.
U verzijama usklađenih stupnjeva UPS-a bez tranzistora, izlazni tranzistori VT1, VT2 kontrolnog mikrokola koriste se kao tranzistori stepena usklađivanja, kao što je ranije navedeno. U ovom slučaju ne postoje diskretni tranzistori koji se podudaraju.
Kolo bez tranzistora s općim upravljanjem koristi se, na primjer, u krugu PS-200V UPS. Izlazni tranzistori mikrokola VT1, VT2 opterećeni su duž kolektora primarnim polunamotajima transformatora DT (slika 20). Snaga se dovodi do sredine primarnog namotaja DT.
Slika 20. Podudarni stepen prekidačkog napajanja PS-200B (beztranzistorsko kolo sa zajedničkim upravljanjem).
Kada se tranzistor VT1 otvori, sve veća struja teče kroz ovaj tranzistor i polunamotaj 1-2 kontrolnog transformatora DT. Kontrolni impulsi se pojavljuju na sekundarnim namotajima DT, koji imaju takav polaritet da se jedan od tranzistora snage pretvarača otvara, a drugi zatvara. Na kraju impulsa, VT1 se naglo zatvara, struja kroz polunamotaj 1-2 DT prestaje teći, pa EMF na sekundarnim namotajima DT nestaje, što dovodi do zatvaranja tranzistora snage. Zatim, "mrtva zona" traje kada su oba izlazna tranzistora VT1, VT2 mikrokola zatvorena, a struja ne teče kroz primarni namotaj DT. Zatim se otvara tranzistor VT2, a struja, koja se vremenom povećava, teče kroz ovaj tranzistor i polunamotaj 2-3 DT. Magnetski tok koji stvara ova struja u DT jezgru ima suprotan smjer od prethodnog slučaja. Stoga se na sekundarnim namotajima DT indukuje EMF polariteta suprotnog prethodnom slučaju. Kao rezultat toga, otvara se drugi tranzistor polumostnog pretvarača, a na bazi prvog impuls ima polaritet koji ga zatvara. Kada se VT2 kontrolnog čipa zatvori, struja kroz njega i primarni namotaj DT prestaje. Zbog toga EMF na sekundarnim namotajima DT nestaje, a tranzistori snage pretvarača se ponovo zatvaraju. Zatim se ponovo nastavlja „mrtva zona“, nakon čega se procesi ponavljaju.
Osnovna ideja izgradnje ove kaskade je da se naizmjenični magnetni tok u jezgri kontrolnog transformatora može dobiti napajanjem srednje tačke primarnog namotaja ovog transformatora. Zbog toga struje teku kroz polunamotaje sa isti broj skreće u različitim pravcima. Kada su oba izlazna tranzistora mikrokola zatvorena ("mrtve zone"), magnetni fluks u jezgri DT je jednak 0. Naizmjenično otvaranje tranzistora uzrokuje naizmjeničnu pojavu magnetnog fluksa u jednom ili drugom polunamotaju. Rezultirajući magnetni tok u jezgru je promjenjiv.
Posljednja od ovih varijanti (beztranzistorski krug sa odvojenom kontrolom) koristi se, na primjer, u UPS-u Appis kompjutera (Peru). U ovom kolu nalaze se dva upravljačka transformatora DT1, DT2, čiji su primarni polunamotaji kolektorska opterećenja za izlazne tranzistore mikrokola (slika 21). U ovoj shemi, svaki od dva prekidača za napajanje kontrolira se preko zasebnog transformatora. Snaga se dovodi do kolektora izlaznih tranzistora mikrokola iz zajedničke Upom sabirnice kroz sredine primarnih namotaja upravljačkih transformatora DT1, DT2.
Diode D9, D10 sa odgovarajućim delovima primarnih namotaja DT1, DT2 formiraju kola za demagnetizaciju jezgra. Pogledajmo ovo pitanje detaljnije.
Slika 21. Usklađeni stupanj sklopnog napajanja "Appis" (beztranzistorsko kolo sa odvojenim upravljanjem).
Stepen usklađivanja (slika 21) su u suštini dva nezavisna jednosmerna konvertora unapred, jer struja otvaranja teče u bazu tranzistora snage za vrijeme otvorenog stanja usklađenog tranzistora, tj. odgovarajući tranzistor i tranzistor snage spojen na njega preko transformatora su istovremeno otvoreni. U ovom slučaju oba impulsna transformatora DT1, DT2 rade sa konstantnom komponentom struje primarnog namotaja, tj. sa prisilnom magnetizacijom. Ako se ne preduzmu posebne mjere za demagnetizaciju jezgara, one će ući u magnetsko zasićenje tokom nekoliko perioda rada pretvarača, što će dovesti do značajnog smanjenja induktivnosti primarnih namotaja i kvara komutacijskih tranzistora VT1, VT2. Razmotrimo procese koji se odvijaju u pretvaraču na tranzistoru VT1 i transformatoru DT1. Kada se tranzistor VT1 otvori, kroz njega teče linearno rastuća struja i primarni namotaj 1-2 DT1 duž kruga: Upom -2-1 DT1 - krug VT1 - "slučaj".
Kada se impuls za otključavanje na bazi VT1 završi, on se naglo zatvara. Struja kroz namotaj 1-2 DT1 se zaustavlja. Međutim, EMF na demagnetizirajućem namotu 2-3 DT1 mijenja polaritet, a struja demagnetizirajućeg jezgra DT1 teče kroz ovaj namotaj i diodu D10 kroz krug: 2 DT1 - Upom - C9 - "tijelo" - D10-3DT1.
Ova struja se linearno smanjuje, tj. derivacija magnetnog fluksa kroz jezgro DT1 mijenja predznak, a jezgro se demagnetizira. Dakle, tokom ovog reverznog ciklusa, višak energije pohranjen u jezgru DT1 tokom otvorenog stanja tranzistora VT1 se vraća izvoru (kondenzator za skladištenje C9 Upom magistrale se puni).
Međutim, ova opcija za implementaciju kaskade podudaranja je najmanje poželjna, jer oba transformatora DT1, DT2 rade sa nedovoljno iskorišćenosti indukcije i sa konstantnom komponentom struje primarnog namotaja. Preokret magnetizacije jezgara DT1, DT2 se odvija prema privatnom ciklusu, samo pokrivanje pozitivne vrijednosti indukcija. Zbog toga se pokazuje da magnetni tokovi u jezgrima pulsiraju, tj. sadrže konstantnu komponentu. To dovodi do povećanih parametara težine i veličine transformatora DT1, DT2 i, pored toga, u poređenju sa drugim odgovarajućim kaskadnim opcijama, ovdje su potrebna dva transformatora umjesto jednog.
TL494 u punom napajanju
http://www.radiokot.ru/circuit/power/supply/38/
Prošlo je više od godinu dana otkako sam se ozbiljno pozabavio temom napajanja. Pročitao sam divne knjige “Napajanje” od Martija Brauna i “Power Electronics” od Semenova. Kao rezultat toga, primijetio sam mnoge greške u dijagramima sa interneta, i u U poslednje vreme i sve što vidim je okrutno ismijavanje mog omiljenog TL494 mikrokola.
Volim TL494 zbog njegove svestranosti; vjerovatno ne postoji napajanje koje se ne može implementirati na njega. IN u ovom slučajuŽelim da pogledam implementaciju najzanimljivije topologije polumosta. Upravljanje polumostnim tranzistorima je galvanski izolirano, za to je potrebno mnogo elemenata, u principu pretvarač unutar pretvarača. Unatoč činjenici da postoji mnogo drajvera polumosta, još je prerano otpisati korištenje transformatora (GDT) kao pokretača; ova metoda je najpouzdanija. Bootstrap drajveri su eksplodirali, ali još nisam vidio GDT eksploziju. Pokretački transformator je običan impulsni transformator, izračunat korištenjem istih formula kao i energetski transformator, uzimajući u obzir pogonsko kolo. Često sam viđao upotrebu tranzistora velike snage u GDT pogonima. Izlazi mikrokola mogu proizvesti 200 miliampera struje, a u slučaju dobro dizajniranog drajvera, to je mnogo; lično sam vozio IRF740, pa čak i IRFP460 na frekvenciji od 100 kiloherca. Pogledajmo dijagram ovog drajvera:
Ovaj krug je spojen na svaki izlazni namotaj GDT-a. Činjenica je da je u trenutku mrtvog vremena primarni namotaj transformatora otvoren, a sekundarni namotaji nisu opterećeni, tako da će pražnjenje kapije kroz sam namotaj trajati izuzetno dugo, uvođenje potporni otpornik za pražnjenje spriječit će kapiju od brzog punjenja i trošiti mnogo energije. Dijagram na slici nema ovih nedostataka. Ivice mjerene na stvarnom prototipu bile su 160ns rastuće i 120ns pada na kapiji IRF740 tranzistora.
Slično su konstruisani i tranzistori koji dopunjuju most u GDT pogonu. Upotreba zamaha mosta je zbog činjenice da prije nego što se okidač snage tl494 aktivira nakon postizanja 7 volti, izlazni tranzistori mikrokola će biti otvoreni; ako je transformator uključen, doći će do push-pull kratki spoj. Most radi stabilno.
VD6 diodni most ispravlja napon iz primarnog namotaja i ako premaši napon napajanja, vraća ga nazad u kondenzator C2. To se događa zbog pojave obrnutog napona; na kraju krajeva, induktivnost transformatora nije beskonačna.
Krug se može napajati preko kondenzatora za gašenje; sada radi K73-17 od 400 volti na 1,6 uF. diode KD522 ili mnogo bolje 1n4148, moguća je zamjena sa snažnijim 1n4007. Ulazni most se može izgraditi na 1n4007 ili koristiti gotov kts407. Na ploči je Kts407 pogrešno korišten kao VD6, ni pod kojim okolnostima ga nije dozvoljeno postavljati tamo, ovaj most mora biti napravljen na RF diodama. Tranzistor VT4 može raspršiti do 2 vata topline, ali igra isključivo zaštitnu ulogu; možete koristiti KT814. Preostali tranzistori su KT361, a zamjena niskofrekventnim KT814 je vrlo nepoželjna. Glavni oscilator tl494 je ovdje konfiguriran na frekvenciji od 200 kiloherca, što znači da u push-pull modu dobijamo 100 kiloherca. GDT namotavamo na feritni prsten prečnika 1-2 centimetra. Žica 0,2-0,3 mm. Trebalo bi biti deset puta više okreta od izračunate vrijednosti, što uvelike poboljšava oblik izlaznog signala. Što je više namotan, manje je potrebno opterećivati GDT otpornikom R2. Namotao sam 3 namotaja od 70 zavoja na prsten vanjskog prečnika 18 mm. Precjenjivanje broja zavoja i obavezno opterećenje povezani su s trokutnom komponentom struje; ona se smanjuje s povećanjem zavoja, a opterećenje jednostavno smanjuje njegov postotni utjecaj. Uključena je štampana ploča, ali ne odgovara baš dijagramu, ali glavni blokovi su tu, plus dodat je body kit za jedno pojačalo greške i serijski stabilizator za napajanje iz transformatora. Ploča je napravljena za ugradnju u dio ploče elektro-sekcije.
Stabilizirano polumostno prekidačko napajanje
1
Izlazne diode s vremenom oporavka ne većim od 100 ns. Ove zahtjeve ispunjavaju diode iz HER (High Efficiency Rectifier) porodice. Ne treba ih brkati sa Šotkijevim diodama. |
TL494 mikrokolo implementira funkcionalnost PWM kontrolera i stoga se vrlo često koristi za izgradnju prekidačkih push-pull izvora napajanja (ovo je mikrokolo koje se najčešće nalazi u kompjuterskim napajanjima).
Prekidački izvori napajanja imaju prednost u odnosu na transformatorske po povećanju efikasnosti, smanjenoj težini i dimenzijama i stabilnim izlaznim parametrima. Međutim, u isto vrijeme, oni su izvori RF smetnji i imaju posebne zahtjeve za minimalno opterećenje (bez toga, napajanje se možda neće pokrenuti).
Blok dijagram TL494 je sljedeći.
Rice. 1. Blok dijagram TL494
Dodjela pinova TL494 u odnosu na kućište izgleda ovako.
Rice. 2. Dodjela pinova TL494
Rice. 3. Izgled u DIP kućištu
Možda postoje i druge verzije.
Kao moderne analoge možemo smatrati:
1. Poboljšane verzije originalnog čipa - TL594 i TL598 (optimizirana preciznost i dodat je ulazni repetitor, respektivno);
2. Direktni analozi ruske proizvodnje - K1006EU4, KR1114EU4.
Dakle, kao što se može vidjeti iz gore navedenog, mikro krug još uvijek nije zastario i može se aktivno koristiti u modernim izvorima napajanja kao čvorni element.
Jedna od opcija za prekidačko napajanje bazirano na TL494
Dijagram napajanja je ispod.
Rice. 4. Krug napajanja
Ovdje su dva tranzistora sa efektom polja (obavezno pričvršćena na hladnjak) odgovorna za izjednačavanje struje. Moraju se napajati iz zasebnog izvora istosmjerne struje. Na primjer, prikladan je modularni DC-DC pretvarač kao što je TEN 12-2413 ili analogni.
Iz izlaznih namotaja transformatora trebalo bi doći oko 34 V (nekoliko se mogu kombinirati).
Rice. 5. Druga verzija napajanja
Ovo kolo implementira napajanje sa podesivim izlaznim naponom (do 30V) i strujnim pragom (do 5A).
Step-down transformator djeluje kao galvanska izolacija. Izlaz sekundarnog namotaja (ili skupa povezanih sekundarnih namotaja) trebao bi biti oko 40V.
L1 – toroidni gas. VD1 je Schottky dioda, ugrađena na radijator, jer je uključena u krug ispravljanja.
Parovi otpornika R9 i 10, kao i R3 i 4, koriste se za fino podešavanje napona i struje.
Pored VD1 diode, na radijator treba postaviti i sljedeće:
1. Diodni most (prikladan, na primjer, KBPC 3510);
2. Tranzistor (KT827A je korišten u kolu, analogni su mogući);
3. Shunt (označen R12 na dijagramu);
4. Prigušnica (kalem L1).
Najbolje je ispušiti hladnjak na silu pomoću ventilatora (na primjer, hladnjak od 12 cm sa računara).
Indikatori struje i napona mogu biti digitalni (najbolje je uzeti gotove) ili analogni (potrebna je kalibracija skale).
Treća opcija
Rice. 6. Treća verzija napajanja
Konačna opcija implementacije.
Rice. 7. Izgled uređaja
Zbog činjenice da TL494 ima ugrađene ključne elemente male snage, tranzistori T3 i 4 su korišteni za kontrolu glavnog transformatora TR2, koji se zauzvrat napaja upravljačkim transformatorom TR1 (kojim upravljaju tranzistori T1 i 2) . Ispada da je to neka vrsta kaskade dvostruke kontrole.
L5 prigušnica je ručno namotana na žuti prsten (50 zavoja sa bakrenom žicom od 1,5 mm).
Najtopliji elementi su tranzistori T3 i 4, kao i dioda D15. Treba ih montirati na hladnjake (po mogućnosti sa protokom zraka).
Prigušnica L2 se koristi u kolu za suzbijanje RF smetnji u kućnoj mreži.
Zbog činjenice da TL494 ne može raditi na visokim naponima, za napajanje se koristi poseban transformator (Tr3 je BV EI 382 1189, čiji je izlaz 9 V, 500 mA).
Uz toliki broj elemenata, sklopljeno kolo se lako uklapa u kućište Z4A, iako je potonje potrebno malo modificirati kako bi se osigurao protok zraka (ventilator je postavljen na vrh).
Cijela lista elementi su dati u nastavku.
Napajanje je priključeno na AC mrežu i osigurava napajanje konstantnim naponom u rasponu od 0-30V i strujom većom od 15A. Ograničenje struje i napona je pogodno podesivo.
Datum objave: 22.01.2018
Mišljenja čitalaca
- Aleksandar / 04.04.2019 - 08:25
Da li biste mogli da podelite datoteku sa pečatom? Moguće putem e-pošte [email protected]
PREKIDNI NAPAJANJE ZA TL494 I IR2110
Većina automobilskih i mrežnih pretvarača napona bazirana je na specijalizovanom TL494 kontroleru, a kako je on glavni, bilo bi nepravedno ne govoriti ukratko o principu njegovog rada.
TL494 kontroler je plastični DIP16 paket (postoje i opcije u planarnom paketu, ali se ne koristi u ovim izvedbama). Funkcionalni dijagram kontrolera prikazan je na slici 1.
Slika 1 - Blok dijagram TL494 čipa.
Kao što se može vidjeti sa slike, mikrokolo TL494 ima vrlo razvijene upravljačke sklopove, što omogućava da se na njegovoj osnovi grade pretvarači koji odgovaraju gotovo svim zahtjevima, ali prvo nekoliko riječi o funkcionalnim jedinicama kontrolera.
ION kola i zaštita od podnapona.
Kolo se uključuje kada napajanje dostigne prag od 5.5..7.0 V (tipična vrijednost 6.4V). Do ovog trenutka interne upravljačke magistrale zabranjuju rad generatora i logičkog dijela kola. Struja praznog hoda pri naponu napajanja +15V (izlazni tranzistori su onemogućeni) nije veća od 10 mA. ION +5V (+4.75..+5.25 V, izlazna stabilizacija nije lošija od +/- 25mV) obezbeđuje struju koja teče do 10 mA. ION se može pojačati samo pomoću NPN emitera sljedbenika (vidi TI str. 19-20), ali napon na izlazu takvog „stabilizatora“ će u velikoj mjeri ovisiti o struji opterećenja.
Generator generiše pilasti napon od 0..+3.0V (amplituda je postavljena od strane ION-a) na vremenskom kondenzatoru Ct (pin 5) za TL494 Texas Instruments i 0...+2.8V za TL494 Motorola (šta možemo očekivati od drugih?), respektivno, za TI F =1,0/(RtCt), za Motorola F=1,1/(RtCt).
Dozvoljene radne frekvencije
od 1 do 300 kHz, sa preporučenim opsegom Rt = 1...500 kOhm, Ct = 470pF...10 μF. U ovom slučaju, tipični temperaturni drift frekvencije je (naravno, bez uzimanja u obzir odstupanja priključenih komponenti) +/-3%, a odstupanje frekvencije u zavisnosti od napona napajanja je unutar 0,1% u cijelom dozvoljenom rasponu.
Za daljinsko gašenje
generatora, možete koristiti eksterni ključ da kratko spojite Rt ulaz (6) na ION izlaz, ili kratko spojite Ct na masu. Naravno, otpornost na curenje otvorenog prekidača mora se uzeti u obzir pri odabiru Rt, Ct.
Ulaz za kontrolu faze mirovanja
(faktor rada) kroz komparator faze mirovanja postavlja potrebnu minimalnu pauzu između impulsa u krakovima kola. Ovo je neophodno kako za sprječavanje prolazne struje u stupnjevima napajanja izvan IC-a, tako i za stabilan rad okidača - vrijeme prebacivanja digitalnog dijela TL494 je 200 ns. Izlazni signal je omogućen kada pila prekorači napon na kontrolnom ulazu 4 (DT) za Ct. Na taktnim frekvencijama do 150 kHz sa nultim kontrolnim naponom, faza mirovanja = 3% perioda (ekvivalentno bias kontrolnog signala 100..120 mV), na visokim frekvencijama ugrađena korekcija proširuje fazu mirovanja na 200. .300 ns.
Koristeći ulazni krug DT, možete postaviti fiksnu fazu mirovanja (R-R razdjelnik), način mekog pokretanja (R-C), daljinsko isključivanje (ključ), a također koristiti DT kao linearni kontrolni ulaz. Ulazno kolo je sastavljeno pomoću PNP tranzistora, tako da ulazna struja (do 1,0 μA) teče iz IC, a ne u njega. Struja je prilično velika, tako da treba izbjegavati otpornike visokog otpora (ne više od 100 kOhm). Pogledajte TI, stranica 23 za primjer zaštite od prenapona pomoću TL430 (431) 3-odvodne zener diode.
Error Amplifiers
- u stvari, operacioni pojačavači sa Ku = 70..95 dB pri konstantnom naponu (60 dB za ranu seriju), Ku = 1 na 350 kHz. Ulazna kola su sastavljena pomoću PNP tranzistora, tako da ulazna struja (do 1,0 μA) teče iz IC, a ne u njega. Struja je prilično velika za op-amp, napon prednapona je također visok (do 10 mV), tako da treba izbjegavati otpornike visokog otpora u upravljačkim krugovima (ne više od 100 kOhm). Ali zahvaljujući upotrebi pnp ulaza, raspon ulaznog napona je od -0,3V do Vsupply-2V
Kada koristite RC frekvencijski ovisan OS, trebali biste zapamtiti da je izlaz pojačala zapravo jednostruki (serijska dioda!), tako da će napuniti kapacitivnost (naviše) i trebat će dugo vremena da se isprazni prema dolje. Napon na ovom izlazu je unutar 0..+3.5V (malo više od ljuljanja generatora), zatim koeficijent napona naglo opada i na približno 4.5V na izlazu pojačala su zasićena. Isto tako, treba izbjegavati otpornike niskog otpora u izlaznom krugu pojačala (petlja povratne sprege).
Pojačala nisu dizajnirana da rade unutar jednog takta radne frekvencije. Sa kašnjenjem širenja signala unutar pojačala od 400 ns, oni su prespori za ovo, a logika kontrole okidača to ne dozvoljava (pojavili bi se bočni impulsi na izlazu). U stvarnim PN kolima, granična frekvencija OS kola se bira reda veličine 200-10000 Hz.
Logika kontrole okidača i izlaza
- Sa naponom napajanja od najmanje 7V, ako je napon pile na generatoru veći nego na DT kontrolnom ulazu i ako je napon pile veći od bilo kojeg od pojačivača greške (uzimajući u obzir ugrađene pragove i offsets) - izlaz kola je dozvoljen. Kada se generator resetuje sa maksimuma na nulu, izlazi se isključuju. Okidač sa parafaznim izlazom dijeli frekvenciju na pola. Sa logičkom 0 na ulazu 13 (izlazni režim), faze okidača se kombinuju pomoću ILI i istovremeno se napajaju na oba izlaza; sa logičkom 1, one se napajaju u fazi na svaki izlaz posebno.
Izlazni tranzistori
- npn Darlingtonovi sa ugrađenom termičkom zaštitom (ali bez strujne zaštite). Tako je minimalni pad napona između kolektora (obično zatvorenog na pozitivnu sabirnicu) i emitera (na opterećenju) 1,5 V (tipično na 200 mA), a u kolu sa zajedničkim emiterom je malo bolji, 1,1 V tipično. Maksimalna izlazna struja (sa jednim otvorenim tranzistorom) je ograničena na 500 mA, maksimalna snaga za cijeli čip je 1 W.
Prekidački izvori napajanja postupno zamjenjuju svoje tradicionalne rođake u audio inženjerstvu, budući da izgledaju znatno privlačnije i ekonomski i po veličini. Isti faktor da prekidački izvori napajanja značajno doprinose izobličenju pojačala, odnosno pojava dodatnih tonova, više nije relevantan uglavnom iz dva razloga - moderna baza elemenata omogućava projektovanje pretvarača sa frekvencijom konverzije znatno većom od 40 kHz, stoga će modulacija snage koju uvodi napajanje već biti u ultrazvuku. Osim toga, višu frekvenciju napajanja je mnogo lakše filtrirati, a upotreba dva LC filtera u obliku slova L duž strujnih krugova već dovoljno izglađuje talase na ovim frekvencijama.
Naravno, u ovom buretu sa medom postoji muha - razlika u cijeni između tipičnog napajanja za pojačalo snage i impulsnog postaje sve uočljivija kako se snaga ove jedinice povećava, tj. Što je napajanje snažnije, to je profitabilnije u odnosu na svoj standardni pandan.
I to nije sve. Prilikom korištenja sklopnih izvora napajanja potrebno je pridržavati se pravila za ugradnju visokofrekventnih uređaja, odnosno korištenje dodatnih paravana, dovod napojnog dijela zajedničke žice do hladnjaka, kao i pravilno ožičenje uzemljenja i povezivanje zaštitne pletenice i provodnici.
Nakon malo lirska digresija o karakteristikama prekidačkih izvora napajanja za pojačala, stvarni dijagram napajanja od 400W:
Slika 1. Šematski dijagram prekidačkog napajanja za pojačivače snage do 400 W
UVEĆAJTE U DOBROM KVALITETU
Kontroler u ovom napajanju je TL494. Naravno, postoje moderniji čipovi za obavljanje ovog zadatka, ali ovaj kontroler koristimo iz dva razloga – VRLO ga je lako kupiti. Već dugo vremena, TL494 iz Texas Instruments-a se koristio u proizvedenim izvorima napajanja, a problemi s kvalitetom nisu pronađeni. Pojačalo greške je pokriveno OOS-om, što omogućava postizanje prilično velikog koeficijenta. stabilizacija (odnos otpornika R4 i R6).
Nakon kontrolera TL494 tu je IR2110 polumost drajver, koji zapravo kontroliše kapije tranzistora snage. Upotreba drajvera omogućila je da se napusti odgovarajući transformator, koji se široko koristi u napajanjima računara. IR2110 drajver se učitava na kapije kroz lance R24-VD4 i R25-VD5 koji ubrzavaju zatvaranje kapija polja.
Prekidači za napajanje VT2 i VT3 rade na primarnom namotu energetskog transformatora. Srednju tačku koja je potrebna za dobijanje naizmeničnog napona u primarnom namotu transformatora čine elementi R30-C26 i R31-C27.
Nekoliko riječi o algoritmu rada prekidačkog napajanja na TL494:
U trenutku napajanja mrežnim naponom od 220 V, kapaciteti primarnih filtera napajanja C15 i C16 su inficirani preko otpornika R8 i R11, što ne dozvoljava da se diolni most VD preoptereti strujom kratkog spoja potpuno ispražnjene. C15 i C16. Istovremeno, kondenzatori C1, C3, C6, C19 se pune kroz liniju otpornika R16, R18, R20 i R22, stabilizator 7815 i otpornik R21.
Čim napon na kondenzatoru C6 dostigne 12 V, zener dioda VD1 "probija" i struja počinje da teče kroz nju, puneći kondenzator C18, a čim pozitivni terminal ovog kondenzatora dostigne vrijednost dovoljnu da otvori tiristor VS2 , otvoriće se. Ovo će uključiti relej K1, koji će svojim kontaktima zaobići otpornike za ograničavanje struje R8 i R11. Osim toga, otvoreni tiristor VS2 će otvoriti tranzistor VT1 i za TL494 kontroler i za IR2110 polumost drajver. Regulator će pokrenuti soft start mod, čije trajanje ovisi o ocjenama R7 i C13.
Tokom laganog starta, trajanje impulsa koji otvaraju tranzistore snage postepeno se povećava, čime se postupno pune sekundarni kondenzatori snage i ograničava struja kroz ispravljačke diode. Trajanje se povećava sve dok sekundarno napajanje nije dovoljno za otvaranje LED-a optokaplera IC1. Čim svjetlina LED diode optokaplera postane dovoljna za otvaranje tranzistora, trajanje impulsa će prestati da raste (slika 2).
Slika 2. Režim mekog starta.
Ovdje treba napomenuti da je trajanje mekog starta ograničeno, jer struja koja prolazi kroz otpornike R16, R18, R20, R22 nije dovoljna za napajanje TL494 kontrolera, IR2110 drajvera i uključenog namota releja - napajanje napon ovih mikro krugova će početi da opada i uskoro će se smanjiti na vrijednost pri kojoj će TL494 prestati generirati upravljačke impulse. I upravo do ovog trenutka mora se završiti režim mekog starta i pretvarač se mora vratiti u normalan rad, budući da TL494 kontroler i IR2110 drajver svoju glavnu snagu dobijaju od energetskog transformatora (VD9, VD10 - ispravljač srednje tačke, R23- C1-C3 - RC filter, IC3 je stabilizator od 15 V) i zato kondenzatori C1, C3, C6, C19 imaju tako velike vrijednosti - moraju održavati napajanje kontrolera dok se ne vrati u normalan rad.
TL494 stabilizira izlazni napon promjenom trajanja kontrolnih impulsa energetskih tranzistora na konstantnoj frekvenciji - Puls-Width Modulation - PWM. To je moguće samo ako je vrijednost sekundarnog napona energetskog transformatora veća od potrebne na izlazu stabilizatora za najmanje 30%, ali ne više od 60%.
Slika 3. Princip rada PWM stabilizatora.
Kako se opterećenje povećava, izlazni napon počinje opadati, LED dioda IC1 optokaplera počinje manje svijetliti, tranzistor optokaplera se zatvara, smanjujući napon na pojačalu greške i time povećavajući trajanje upravljačkih impulsa dok efektivni napon ne dostigne vrijednost stabilizacije (Slika 3). Kako se opterećenje smanjuje, napon će početi rasti, LED optokaplera IC1 će početi svijetliti jače, otvarajući tako tranzistor i smanjujući trajanje kontrolnih impulsa sve dok efektivna vrijednost izlaznog napona ne padne na stabiliziranu vrijednost. Veličina stabiliziranog napona regulirana je trim otpornikom R26.
Treba napomenuti da TL494 kontroler ne reguliše trajanje svakog impulsa u zavisnosti od izlaznog napona, već samo prosečnu vrednost, tj. mjerni dio ima određenu inerciju. Međutim, čak i sa kondenzatorima instaliranim u sekundarnom napajanju kapaciteta 2200 μF, prekidi napajanja pri vršnim kratkotrajnim opterećenjima ne prelaze 5%, što je sasvim prihvatljivo za opremu klase HI-FI. Obično ugrađujemo kondenzatore u sekundarno napajanje od 4700 uF, što daje sigurnu marginu za vršne vrijednosti, a korištenje grupne stabilizacijske prigušnice omogućava nam kontrolu sva 4 izlazna napona snage.
Ovo prekidačko napajanje je opremljeno zaštitom od preopterećenja čiji je mjerni element strujni transformator TV1. Čim struja dostigne kritičnu vrijednost, tiristor VS1 se otvara i zaobilazi napajanje do završnog stupnja kontrolera. Upravljački impulsi nestaju i napajanje prelazi u stanje pripravnosti, u kojem može ostati dosta dugo, budući da tiristor VS2 i dalje ostaje otvoren - struja koja teče kroz otpornike R16, R18, R20 i R22 je dovoljna da ga održi. u otvorenom stanju. Kako izračunati strujni transformator.
Da biste izašli iz napajanja iz stanja pripravnosti, morate pritisnuti tipku SA3, koja će svojim kontaktima zaobići tiristor VS2, struja će prestati teći kroz njega i zatvorit će se. Čim se kontakti SA3 otvore, tranzistor VT1 se sam zatvara, uklanjajući napajanje iz kontrolera i drajvera. Dakle, upravljački krug će se prebaciti u režim minimalne potrošnje - tiristor VS2 je zatvoren, stoga je relej K1 isključen, tranzistor VT1 je zatvoren, stoga su regulator i upravljački program bez napona. Kondenzatori C1, C3, C6 i C19 počinju da se pune i čim napon dostigne 12 V, tiristor VS2 se otvara i pokreće se prekidačko napajanje.
Ako trebate staviti napajanje u stanje mirovanja, možete koristiti tipku SA2, kada se pritisne, baza i emiter tranzistora VT1 će se povezati. Tranzistor će se zatvoriti i isprazniti kontroler i drajver. Kontrolni impulsi će nestati, a sekundarni naponi će nestati. Međutim, napajanje se neće isključiti iz releja K1 i pretvarač se neće ponovo pokrenuti.
Ovaj dizajn kruga omogućava vam sastavljanje izvora napajanja od 300-400 W do 2000 W, naravno, neki elementi kola će morati biti zamijenjeni, jer njihovi parametri jednostavno ne mogu izdržati velika opterećenja.
Prilikom sastavljanja snažnijih opcija, obratite pažnju na kondenzatore filtera za izravnavanje primarnog napajanja C15 i C16. Ukupni kapacitet ovih kondenzatora mora biti proporcionalan snazi izvora napajanja i odgovarati proporciji 1 W izlazne snage naponskog pretvarača odgovara 1 µF kapacitivnosti kondenzatora primarnog filtera napajanja. Drugim riječima, ako je snaga napajanja 400 W, onda treba koristiti 2 kondenzatora od 220 μF, ako je snaga 1000 W, onda se moraju ugraditi 2 kondenzatora od 470 μF ili dva od 680 μF.
Ovaj zahtjev ima dvije svrhe. Prvo, talasanje napona primarnog napajanja je smanjeno, što olakšava stabilizaciju izlaznog napona. Drugo, korištenje dva kondenzatora umjesto jednog olakšava rad samog kondenzatora, budući da je elektrolitičke kondenzatore serije TK mnogo lakše nabaviti, a nisu u potpunosti namijenjeni za korištenje u visokofrekventnim izvorima napajanja - unutarnji otpor je previsok a na visokim frekvencijama ovi kondenzatori će se zagrijati. Koristeći dva dijela, unutarnji otpor se smanjuje, a rezultirajuće grijanje se dijeli između dva kondenzatora.
Kada se koriste kao tranzistori snage IRF740, IRF840, STP10NK60 i slični (za više informacija o tranzistorima koji se najčešće koriste u mrežnim pretvaračima pogledajte tabelu na dnu stranice), diode VD4 i VD5 se mogu potpuno napustiti, a vrijednosti otpornika R24 i R25 može se smanjiti na 22 Ohma - snaga IR2110 drajver je sasvim dovoljan za upravljanje ovim tranzistorima. Ako se sastavlja snažnije prekidačko napajanje, tada će biti potrebni snažniji tranzistori. Treba obratiti pažnju i na maksimalnu struju tranzistora i na njegovu disipaciju snage - prekidački stabilizirani izvori napajanja su vrlo osjetljivi na ispravnu ugradnju snubera i bez njega se tranzistori snage više zagrijavaju jer počinju struje nastale samoindukcijom. da teče kroz diode ugrađene u tranzistori. Pročitajte više o odabiru snubbera.
Takođe, vreme zatvaranja koje se povećava bez snubera značajno doprinosi zagrevanju - tranzistor duže ostaje u linearnom režimu.
Često zaboravljaju na još jednu osobinu tranzistora s efektom polja - s povećanjem temperature njihova maksimalna struja opada, i to prilično snažno. Na osnovu toga, pri odabiru tranzistora snage za prebacivanje napajanja, trebali biste imati najmanje dvostruku maksimalnu rezervu struje za napajanje pojačala i trostruku rezervu za uređaje koji rade na velikom, nepromjenjivom opterećenju, na primjer, indukcijska topionica ili dekorativna rasvjeta, za napajanje niskonaponskih električnih alata.
Izlazni napon se stabilizuje pomoću grupne stabilizacijske prigušnice L1 (GLS). Treba obratiti pažnju na smjer namotaja ovog induktora. Broj zavoja mora biti proporcionalan izlaznim naponima. Naravno, postoje formule za izračunavanje ove jedinice namotaja, ali iskustvo je pokazalo da bi ukupna snaga jezgre za DGS trebala biti 20-25% ukupne snage energetskog transformatora. Možete navijati dok se prozor ne popuni za oko 2/3, ne zaboravljajući da ako su izlazni naponi različiti, onda bi namot sa višim naponom trebao biti proporcionalno veći, na primjer, potrebna su vam dva bipolarna napona, jedan na ±35 V , a drugi za napajanje subwoofera naponom ±50 V.
DGS namotavamo na četiri žice odjednom dok se 2/3 prozora ne popuni, računajući zavoje. Prečnik se izračunava na osnovu jačine struje od 3-4 A/mm2. Recimo da imamo 22 okreta, napravimo proporciju:
22 okreta / 35 V = X okreta / 50 V.
X okreta = 22 × 50 / 35 = 31,4 ≈ 31 okret
Zatim ću izrezati dvije žice za ±35 V i namotati još 9 zavoja za napon od ±50.
PAŽNJA! Zapamtite da kvaliteta stabilizacije izravno ovisi o tome koliko se brzo mijenja napon na koji je spojena dioda optokaplera. Da bi se poboljšao koeficijent stabilizacije, ima smisla priključiti dodatno opterećenje na svaki napon u obliku otpornika od 2 W s otporom od 3,3 kOhm. Otpornik opterećenja povezan na napon koji kontrolira optokapler trebao bi biti 1,7...2,2 puta manji.
Podaci o krugu za mrežno prekidačko napajanje na feritnim prstenovima propusnosti od 2000 Nm sažeti su u tabeli 1.
PODACI NAMOTAJA ZA PULSNE TRANSFORMATORE |
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
Međutim, nije uvijek moguće prepoznati marku ferita, posebno ako je ferit iz horizontalnih transformatora televizora. Možete se izvući iz situacije tako što ćete eksperimentalno saznati broj okreta. Više detalja o ovome u videu:
Koristeći gore navedeno kolo prekidačkog napajanja, razvijeno je i testirano nekoliko submodifikacija, dizajniranih za rješavanje određenog problema na različitim snagama. Crteži štampanih ploča za ove izvore napajanja su prikazani ispod.
Štampana ploča za prekidačko stabilizovano napajanje snage do 1200...1500 W. Veličina ploče 269x130 mm. Zapravo, ovo je poboljšana verzija prethodne. štampana ploča. Odlikuje ga prisustvo grupne stabilizacijske prigušnice, koja vam omogućava kontrolu veličine svih napona napajanja, kao i dodatni LC filter. Ima kontrolu ventilatora i zaštitu od preopterećenja. Izlazni naponi se sastoje od dva bipolarna izvora napajanja i jednog bipolarnog niskostrujnog izvora, dizajniranih za napajanje preliminarnih stupnjeva.
Spoljašnji izgled štampane ploče za napajanje do 1500 W. PREUZMITE U LAY FORMATU
Na štampanoj ploči dimenzija 272x100 mm može se izraditi stabilizirano prekidačko mrežno napajanje snage do 1500...1800 W. Napajanje je dizajnirano za energetski transformator napravljen na K45 prstenovima i postavljen horizontalno. Ima dva bipolarna izvora napajanja, koji se mogu kombinovati u jedan izvor za napajanje pojačala sa dvostepenim napajanjem i jedan bipolarni niskostrujni izvor za preliminarne stepene.
Štampana ploča sa prekidačkim napajanjem do 1800 W. PREUZMITE U LAY FORMATU
Ovo napajanje se može koristiti za napajanje automobilske opreme velike snage, kao što je moćna auto pojacala, automobilske klime. Dimenzije ploče 188x123. Korištene Schottky ispravljačke diode su paralelizirane skakačima i izlazna struja može doseći 120 A pri naponu od 14 V. Osim toga, napajanje može proizvesti bipolarni napon nosivosti do 1 A (instalirani integrirani stabilizatori napona više nisu dopustiti). Energetski transformator je izrađen na prstenovima K45, filterska naponska prigušnica je napravljena na dva prstena K40x25x11. Ugrađena zaštita od preopterećenja.
Vanjski izgled štampane ploče napajanja za automobilsku opremu PREUZMITE U LAY FORMATU
Napajanje do 2000 W izvedeno je na dvije ploče dimenzija 275x99, smještene jedna iznad druge. Napon se kontrolira jednim naponom. Ima zaštitu od preopterećenja. Fajl sadrži nekoliko opcija za „drugi sprat“ za dva bipolarna napona, za dva unipolarna napona, za napone potrebne za napone dva i tri nivoa. Energetski transformator se nalazi horizontalno i izrađen je na K45 prstenovima.
Izgled “dvoetažnog” napajanja PREUZMITE U LAY FORMATU
Napajanje sa dva bipolarna napona ili jednim za dvostepeno pojačalo je napravljeno na ploči dimenzija 277x154. Ima grupni stabilizacijski prigušivač i zaštitu od preopterećenja. Energetski transformator se nalazi na prstenovima K45 i nalazi se horizontalno. Snaga do 2000 W.
Spoljašnji izgled štampane ploče PREUZMITE U LAY FORMATU
Gotovo isto napajanje kao gore, ali ima jedan bipolarni izlazni napon.
Spoljašnji izgled štampane ploče PREUZMITE U LAY FORMATU
Prekidačko napajanje ima dva bipolarna stabilizirana napona i jednu bipolarnu nisku struju. Opremljen sa kontrolom ventilatora i zaštitom od preopterećenja. Ima grupnu stabilizacijsku prigušnicu i dodatne LC filtere. Snaga do 2000...2400 W. Ploča je dimenzija 278x146 mm
Spoljašnji izgled štampane ploče PREUZMITE U LAY FORMATU
Štampana ploča prekidačkog napajanja za pojačalo snage sa dva nivoa napajanja, dimenzija 284x184 mm, ima grupnu stabilizacijsku prigušnicu i dodatne LC filtere, zaštitu od preopterećenja i kontrolu ventilatora. Posebnost je upotreba diskretnih tranzistora za ubrzavanje isključivanja tranzistora snage. Snaga do 2500...2800 W.
sa dvostepenim napajanjem PREUZMITE U LAY FORMATU
Malo izmijenjena verzija prethodne PCB sa dva bipolarna napona. Veličina 285x172. Snaga do 3000 W.
Spoljašnji izgled štampane ploče napajanja za pojačalo PREUZMITE U LAY FORMATU
Premošteno mrežno prekidačko napajanje snage do 4000...4500 W izrađeno je na štampanoj ploči dimenzija 269x198 mm, ima dva bipolarna napona napajanja, kontrolu ventilatora i zaštitu od preopterećenja. Koristi grupnu stabilizacijsku prigušnicu. Preporučljivo je koristiti daljinske dodatne filtere sekundarnog napajanja.
Spoljašnji izgled štampane ploče napajanja za pojačalo PREUZMITE U LAY FORMATU
Na pločama ima mnogo više prostora za ferite nego što bi moglo biti. Činjenica je da nije uvijek potrebno ići izvan opsega zvuka. Stoga su na pločama predviđena dodatna područja. Za svaki slučaj, mali izbor referentnih podataka na tranzistori snage i linkovi gde bih ih kupio. Inače, više puta sam naručio i TL494 i IR2110, i naravno tranzistore snage. Istina je da nisam uzeo ceo asortiman, ali do sada nisam naišao na nedostatke.
POPULARNI TRANZISTORI ZA PULSNO NAPAJANJE |
|||||||
NAME |
VOLTAŽA |
POWER |
KAPACITET |
Qg |
|||
OVAJ MATERIJAL SADRŽI VELIKI BROJ ANIMIRANIH APLIKACIJA!!!
Za preglednik Microsoft Internet Extlorer morate privremeno onemogućiti neke funkcije, i to:
- isključite integrirane trake od Yandexa, Googlea itd.
- isključite statusnu traku (poništite oznaku):
Isključite adresnu traku:
Ako želite, možete isključiti REDOVNE DUGME, ali rezultirajuća površina ekrana je već dovoljna
Inače, ne morate vršiti nikakva druga podešavanja - materijalom se upravlja pomoću dugmadi ugrađenih u materijal, a uklonjene panele uvijek možete vratiti na svoje mjesto.
KONVERZIJA ELEKTRIČNE ENERGIJE
Prije nego počnemo opisivati princip rada prekidačkih izvora napajanja, treba se prisjetiti nekih detalja iz općeg kursa fizike, odnosno šta je elektricitet, šta je magnetsko polje i kako ovise jedno o drugom.
Nećemo ići mnogo duboko, a ćutaćemo i o razlozima pojave elektriciteta u raznim objektima - za to samo treba glupo prekucati 1/4 kursa fizike, pa se nadamo da čitalac zna šta je elektricitet ne od natpisa na tablama “NE ZAMEŠUJ SE - UBIĆE”! Međutim, prvo se prisjetimo kako je to, to je struja, odnosno napon.
Pa, sada, čisto teoretski, pretpostavimo da je naše opterećenje provodnik, tj. najčešći komad žice. Šta se dešava u njemu kada struja teče kroz njega jasno je prikazano na sledećoj slici:
Ako je sve jasno s vodičem i magnetskim poljem oko njega, onda hajde da savijemo provodnik ne u prsten, već u nekoliko prstenova tako da naš induktor postane aktivniji i da vidimo što će se dalje dogoditi.
Upravo na ovom mjestu ima smisla popiti čaj i pustiti mozak da upije ono što ste upravo naučili. Ako mozak nije umoran, ili su ti podaci već poznati, potražite dalje
Bipolarni tranzistori, tranzistori sa efektom polja (MOSFET) i IGBT se koriste kao tranzistori snage u prekidačkim izvorima napajanja. Samo proizvođač uređaja odlučuje koji će tranzistor snage koristiti, jer oba imaju svoje prednosti i nedostatke. Međutim, bilo bi nepravedno ne primijetiti da se bipolarni tranzistori praktički ne koriste u snažnim izvorima napajanja. MOSFET tranzistori se najbolje koriste na frekvencijama konverzije od 30 kHz do 100 kHz, ali IGBT „vole niže frekvencije – bolje je ne koristiti iznad 30 kHz.
Bipolarni tranzistori su dobri jer se prilično brzo zatvaraju, jer struja kolektora zavisi od struje baze, ali u otvorenom stanju imaju prilično visok otpor, što znači da će na njima doći do prilično velikog pada napona, što definitivno dovodi do nepotrebno zagrijavanje samog tranzistora.
Terenski imaju vrlo mali aktivni otpor kada su otvoreni, što ne uzrokuje mnogo stvaranja topline. Međutim, što je tranzistor snažniji, to je veći kapacitet njegovog gejta, a potrebne su prilično velike struje za njegovo punjenje i pražnjenje. Ova ovisnost kapacitivnosti gejta o snazi tranzistora uzrokovana je činjenicom da se tranzistori s efektom polja koji se koriste za napajanje proizvode MOSFET tehnologijom, čija je suština korištenje paralelnog povezivanja više tranzistora s efektom polja sa izolovana kapija i napravljena na jednom čipu. I što je tranzistor jači, to se više paralelnih tranzistora koristi i kapacitivnosti kapije se zbrajaju.
Pokušaj pronalaženja kompromisa su tranzistori napravljeni po IGBT tehnologiji, budući da su kompozitni elementi. Postoje glasine da su ispali sasvim slučajno, pri pokušaju ponavljanja MOSFET-a, ali umjesto tranzistora s efektom polja, ispostavili su se da nisu baš s efektom polja i ne baš bipolarni. Upravljačka elektroda je kapija ugrađenog tranzistora sa efektom polja male snage, koji svojim izvorom-drenom već kontrolira osnovnu struju moćnih bipolarnih tranzistora povezanih paralelno i napravljenih na jednom kristalu datog tranzistora. Ovo rezultira prilično malim kapacitivnošću kapije i ne baš visokim aktivnim otporom u otvorenom stanju.
Nema toliko osnovnih krugova za povezivanje napojnog dijela:
AUTO-GENERATORSKI Agregati. Koristi se pozitivna veza, obično induktivna. Jednostavnost takvih izvora napajanja nameće im neka ograničenja - takva napajanja "vole" konstantno, nepromjenjivo opterećenje, jer opterećenje utječe na parametre povratne sprege. Takvi izvori dolaze u tipovima s jednim ciklusom i push-pull.
NAPAJANJE PULSOM PRISILNE UZBUDE. Ova napajanja se također dijele na jednociklične i push-pull. Prvi, iako su lojalniji promjeni opterećenja, još uvijek ne održavaju vrlo dosljedno potrebnu rezervu snage. A audio oprema ima prilično veliki raspon u potrošnji - u načinu pauze pojačalo troši nekoliko vati (struja mirovanja završnog stupnja), a na vrhuncu audio signala potrošnja može doseći desetine ili čak stotine vati.
Dakle, jedina, najprihvatljivija opcija za prekidačko napajanje audio opreme je korištenje push-pull sklopova s prisilnom pobudom. Također, ne zaboravite da je tijekom visokofrekventne konverzije potrebno obratiti pažljiviju pažnju na filtriranje sekundarnog napona, jer će pojava buke napajanja u audio opsegu negirati sve napore da se proizvede prekidačko napajanje za pojačalo snage. . Iz istog razloga, frekvencija konverzije je dalje udaljena od audio opsega. Najpopularnija frekvencija konverzije nekada je bila oko 40 kHz, ali moderna baza elemenata omogućava konverziju na mnogo višim frekvencijama - do 100 kHz.
Postoje dvije osnovne vrste ovih impulsnih izvora - stabilizirani i nestabilizirani.
Stabilizirani izvori napajanja koriste modulaciju širine impulsa, čija je suština oblikovanje izlaznog napona podešavanjem trajanja napona koji se dovodi do primarnog namota, a kompenzacija izostanka impulsa se vrši pomoću LC kola spojenih na sekundarno napajanje. izlaz. Velika prednost stabiliziranih izvora napajanja je stabilnost izlaznog napona, koji ne ovisi o ulaznom naponu mreže od 220 V niti o potrošnji energije.
Nestabilizirani jednostavno kontroliraju energetski dio sa konstantnom frekvencijom i trajanjem impulsa i razlikuju se od konvencionalnih transformatora samo po veličini i znatno manjim kapacitetima kondenzatora sekundarnog napajanja. Izlazni napon direktno zavisi od mreže od 220 V, a ima blagu zavisnost od potrošnje energije (u praznom hodu napon je nešto veći od izračunatog).
Najpopularniji strujni krugovi prekidačkih izvora napajanja su:
Sa srednjom tačkom(PUSH-PULL). Obično se koriste u niskonaponskim izvorima napajanja, jer imaju neke posebnosti u zahtjevima za elementarnu bazu. Raspon snage je prilično velik.
Polumostovi. Najpopularniji krug u mrežnim prekidačkim izvorima napajanja. Raspon snage do 3000 W. Moguće je daljnje povećanje snage, ali cijena dostiže nivo verzije mosta, pa je pomalo neekonomično.
Trotoari. Ova shema nije ekonomična pri malim snagama, jer sadrži dvostruko veći broj prekidača za napajanje. Stoga se najčešće koristi pri snagama iznad 2000 W. Maksimalne snage su unutar 10.000 W. Ovo kolo je osnovno u proizvodnji aparata za zavarivanje.
Pogledajmo pobliže ko je ko i kako rade.
SA SREDNJIM TOČKOM
Kao što je pokazano, ovaj dizajn strujnog kola se ne preporučuje za upotrebu u stvaranju mrežnih izvora napajanja, ali NIJE PREPORUČEN ne znači da NIJE moguć. Jednostavno je potrebno pažljivije pristupiti odabiru baze elemenata i proizvodnji energetskog transformatora, kao i uzeti u obzir prilično visoke napone pri postavljanju tiskane ploče.
Ovaj stepen napajanja stekao je maksimalnu popularnost u audio opremi automobila, kao iu neprekidnim izvorima napajanja. Međutim, na ovom polju ovo kolo pati od nekih neugodnosti, odnosno ograničenja maksimalne snage. A poenta nije u bazi elemenata - danas MOSFET tranzistori sa trenutnim vrijednostima drain-source struja od 50-100 A uopće nisu deficitarni. Stvar je u ukupnoj snazi samog transformatora, odnosno u primarni namotaj.
Problem je... Međutim, da bismo bili uvjerljiviji, koristićemo program za izračunavanje podataka namotaja visokofrekventnih transformatora.
Uzmimo 5 prstenova standardne veličine K45x28x8 sa propusnošću M2000HM1-A, postavimo frekvenciju konverzije od 54 kHz i primarni namotaj od 24 V (dva polunamota od po 12 V). Kao rezultat, nalazimo da je ovo jezgro može razviti snagu od 658 W, ali primarni namotaj mora imati 5 zavoja, tj. 2,5 zavoja po polunamotaju. Nekako to nije prirodno dovoljno... Međutim, ako frekvenciju konverzije podignete na 88 kHz, dobijate samo 2 (!) okreta po polunamotaju, iako snaga izgleda vrlo primamljivo - 1000 W.
Čini se da se možete pomiriti s takvim rezultatima i ravnomjerno rasporediti 2 okreta po cijelom prstenu, ako se potrudite, možete, ali kvalitet ferita ostavlja mnogo da se poželi, a M2000HM1-A na frekvencijama iznad 60 kHz se već poprilično zagreva, pa na 90 kHz je već potrebno duvati.
Dakle, šta god da kažete, ispada začarani krug - povećanjem dimenzija da bismo dobili više snage, previše smanjujemo broj zavoja primarnog namotaja; povećanjem frekvencije, opet smanjujemo broj zavoja primarnog namotaja, ali uz to dobivamo dodatnu toplinu.
Iz tog razloga se koriste dvostruki pretvarači za dobijanje snage iznad 600 W – jedan upravljački modul daje kontrolne impulse dvama identičnim energetskim modulima koji sadrže dva energetska transformatora. Izlazni naponi oba transformatora se zbrajaju. Na ovaj način je organizovano napajanje za teška fabrički proizvedena auto pojačala i sa jednog modula napajanja se uklanja oko 500..700 W i više. Postoji nekoliko načina sabiranja:
- zbir naizmeničnog napona. Struja se dovodi sinhrono na primarne namote transformatora, stoga su izlazni naponi sinhroni i mogu se povezati u seriju. Ne preporučuje se paralelno povezivanje sekundarnih namotaja sa dva transformatora - mala razlika u namotu ili kvaliteti ferita dovodi do velikih gubitaka i smanjene pouzdanosti.
- zbrajanje nakon ispravljača, tj. konstantan napon. Najbolja opcija je da jedan modul napajanja proizvodi pozitivan napon za pojačalo snage, a drugi - negativan.
- stvaranje napajanja za pojačala sa dvostepenim napajanjem dodavanjem dva identična bipolarna napona.
HALF BRIDGE
Polumostno kolo ima dosta prednosti - jednostavno je, stoga pouzdano, lako se replicira, ne sadrži oskudne dijelove i može se implementirati i na bipolarne i na tranzistori sa šupljom tačkom. IGBT tranzistori također savršeno rade u njemu. Međutim, ona ima slabu tačku. Ovo su prolazni kondenzatori. Činjenica je da pri velikim snagama kroz njih teče prilično velika struja i kvaliteta gotovog prekidačkog napajanja direktno ovisi o kvaliteti ove određene komponente.
Ali problem je u tome što se kondenzatori stalno pune, stoga moraju imati minimalni otpor TERMINAL-PLETA, jer će se s visokim otporom u ovom području stvarati dosta topline i na kraju će terminal jednostavno izgorjeti . Stoga je potrebno koristiti filmske kondenzatore kao prolazne kondenzatore, a kapacitet jednog kondenzatora može dostići kapacitet od 4,7 μF u ekstremnim slučajevima, ako se koristi jedan kondenzator - također se prilično često koristi kolo s jednim kondenzatorom, prema na principu izlaznog stupnja UMZCH s unipolarnim napajanjem. Ako se koriste dva kondenzatora od 4,7 μF (njihova spojna točka je spojena na namotaj transformatora, a slobodni vodovi su spojeni na pozitivne i negativne sabirnice napajanja), onda je ova konfiguracija sasvim prikladna za napajanje pojačala snage - ukupni kapacitet za naizmjenični konverzija napona se zbraja i na kraju ispada da je jednaka 4,7 μF + 4,7 μF = 9,4 μF. Međutim, ova opcija nije dizajnirana za dugotrajnu kontinuiranu upotrebu s maksimalnim opterećenjem - potrebno je podijeliti ukupni kapacitet na nekoliko kondenzatora.
Ako je potrebno dobiti velike kapacitete (niska frekvencija konverzije), bolje je koristiti nekoliko kondenzatora manjeg kapaciteta (na primjer, 5 komada od 1 μF spojenih paralelno). kako god veliki broj kondenzatori spojeni paralelno značajno povećavaju dimenzije uređaja, a ukupni trošak svih vijenaca kondenzatora nije mali. Stoga, ako trebate dobiti više snage, ima smisla koristiti premosni krug.
Za verziju polumosta snage iznad 3000 W nisu poželjne - ploče s prolaznim kondenzatorima bit će previše glomazne. Korištenje elektrolitičkih kondenzatora kao prolaznih kondenzatora ima smisla, ali samo pri snagama do 1000 W, jer na visokim frekvencijama elektroliti nisu efikasni i počinju da se zagrijavaju. Papirni kondenzatori su se pokazali kao vrlo dobri kao prolazni kondenzatori, ali njihove dimenzije...
Radi veće jasnoće dajemo tabelu zavisnosti reaktancije kondenzatora o frekvenciji i kapacitivnosti (Ohm):
| Kapacitet kondenzatora |
Učestalost konverzije |
|||||||
Za svaki slučaj, podsjećamo da kada koristite dva kondenzatora (jedan za plus, drugi za minus), konačni kapacitet će biti jednak zbroju kapaciteta ovih kondenzatora. Rezultirajući otpor ne stvara toplinu, jer je reaktivan, ali može utjecati na efikasnost napajanja pri maksimalnim opterećenjima - izlazni napon će se početi smanjivati, unatoč činjenici da je ukupna snaga energetskog transformatora sasvim dovoljna.
BRIDGE
Mostno kolo je pogodno za bilo koju snagu, ali je najefikasnije pri velikim snagama (za mrežna napajanja to je snaga od 2000 W). Kolo sadrži dva para energetskih tranzistora koji se kontroliraju sinhrono, ali potreba za galvanskom izolacijom emitera gornjeg para unosi neke neugodnosti. Međutim, ovaj problem je potpuno rješiv kada se koriste upravljački transformatori ili specijalizirani mikro krugovi, na primjer, za tranzistore s efektom polja, možete u potpunosti koristiti IR2110 - specijalizirani razvoj tvrtke International Rectifier.
Međutim, dio za napajanje nema značenje ako njime ne upravlja upravljački modul.
Postoji dosta specijaliziranih mikro krugova sposobnih za upravljanje napojnim dijelom prekidačkih izvora napajanja, ali najuspješniji razvoj u ovoj oblasti je TL494, koji se pojavio u prošlom stoljeću, ali ipak nije izgubio na važnosti, jer sadrži SVE potrebne komponente za upravljanje napojnim dijelom sklopnih izvora napajanja. Na popularnost ovog mikrokola prvenstveno ukazuje nekoliko izdanja glavni proizvođači elektronske komponente.
Razmotrimo princip rada ovog mikro kruga, koji se s punom odgovornošću može nazvati kontrolerom, jer ima SVE potrebne komponente.
DIO II
Šta je zapravo PWM metoda regulacije napona?
Metoda se zasniva na istoj inerciji induktivnosti, tj. njegova nesposobnost da trenutno prođe struju. Stoga, podešavanjem trajanja impulsa, možete promijeniti konačni konstantni napon. Štoviše, za prebacivanje napajanja bolje je to učiniti u primarnim krugovima i tako uštedjeti novac na stvaranju napajanja, jer će ovaj izvor igrati dvije uloge odjednom:
- konverzija napona;
- stabilizacija izlaznog napona.
Štaviše, oslobađaće se mnogo manje toplote u odnosu na linearni stabilizator instaliran na izlazu nestabiliziranog prekidačkog napajanja.
Za više jasnoće, trebali biste pogledati sliku ispod:
Na slici je prikazano ekvivalentno kolo stabilizatora impulsa u kojem pravokutni generator impulsa V1 djeluje kao prekidač napajanja, a R1 djeluje kao opterećenje. Kao što se može vidjeti sa slike, uz fiksnu amplitudu izlaznih impulsa od 50 V, promjenom trajanja impulsa moguće je mijenjati napon koji se dovodi do opterećenja u širokom rasponu, i uz vrlo male toplinske gubitke, zavisi samo od parametara prekidača koji se koristi.
Shvatili smo principe rada agregata, kao i kontrole. Ostaje samo spojiti oba čvora i dobiti gotovo prekidačko napajanje.
Kapacitet opterećenja kontrolera TL494 nije jako velik, iako je dovoljan za upravljanje jednim parom energetskih tranzistora tipa IRFZ44. Međutim, za snažnije tranzistore već su potrebna strujna pojačala koja mogu razviti potrebnu struju na upravljačkim elektrodama energetskih tranzistora. Budući da se trudimo da smanjimo veličinu napajanja i udaljimo se od audio opsega, kao tranzistori snage će se optimalno koristiti tranzistori sa efektom polja napravljeni po MOSFET tehnologiji.
Varijante struktura u proizvodnji MOSFET-a.
S jedne strane, velike struje nisu potrebne za upravljanje tranzistorom s efektom polja - otvaraju se naponom. Međutim, u ovom buretu meda postoji muha, u ovom slučaju, koja leži u činjenici da iako kapija ima ogroman aktivni otpor koji ne troši struju za upravljanje tranzistorom, kapija ima kapacitet. A za njegovo punjenje i pražnjenje potrebne su upravo velike struje, budući da je pri visokim frekvencijama konverzije reaktanca već smanjena do granica koje se ne mogu zanemariti. I što je veća snaga MOSFET tranzistora, to je veći kapacitet njegove kapije.
Na primjer, uzmimo IRF740 (400 V, 10A), koji ima kapacitivnost gejta od 1400 pF i IRFP460 (500 V, 20 A), koji ima kapacitivnost gejta od 4200 pF. Kako napon prvog i drugog gejta ne bi trebao biti veći od ± 20 V, uzet ćemo napon od 15 V kao kontrolne impulse i u simulatoru vidjeti šta se dešava na frekvenciji generatora od 100 kHz na otpornicima R1 i R2, koji serijski su spojeni sa kondenzatorima na 1400 pF i 4200 pF.
Test stalak.
Kada struja teče kroz aktivno opterećenje, na njemu se formira pad napona i iz te se vrijednosti mogu suditi trenutne vrijednosti struje koja teče.
Pad preko otpornika R1.
Kao što se može vidjeti sa slike, odmah kada se pojavi kontrolni impuls na otporniku R1, padne približno 10,7 V. Sa otporom od 10 Ohma, to znači da trenutna vrijednost struje dostiže 1, A (!). Čim se impuls završi na otporniku R1, istih 10,7 V pada, stoga je za pražnjenje kondenzatora C1 potrebna struja od oko 1 A.
Za punjenje i pražnjenje kapacitivnosti od 4200 pF kroz otpornik od 10 oma, potrebno je 1,3 A, jer 13,4 V pada preko otpornika od 10 oma.
Zaključak se nameće sam od sebe - za punjenje i pražnjenje kapacitivnosti vrata potrebno je da kaciga koja upravlja vratima energetskih tranzistora može izdržati prilično velike struje, unatoč činjenici da je ukupna potrošnja prilično mala.
Za ograničavanje trenutnih vrijednosti struje u vratima tranzistora s efektom polja obično se koriste otpornici koji ograničavaju struju od 33 do 100 Ohma. Prekomjerno smanjenje ovih otpornika povećava trenutnu vrijednost tekućih struja, a povećanje povećava trajanje rada tranzistora snage u linearnom režimu, što dovodi do nerazumnog zagrijavanja potonjeg.
Često se koristi lanac koji se sastoji od otpornika i diode spojenih paralelno. Ovaj trik koristi se prvenstveno za rasterećenje kontrolnog stupnja tokom punjenja i ubrzavanje pražnjenja kapacitivnosti kapije.
Fragment jednociklusnog pretvarača.
Na ovaj način se ne postiže trenutna pojava struje u namotaju energetskog transformatora, već donekle linearna. Iako ovo povećava temperaturu stepena snage, prilično značajno smanjuje samoindukcijske udare koji se neizbježno pojavljuju kada se na namotaj transformatora dovede pravokutni napon.
Samoinduktivnost u radu jednostranog pretvarača
(crvena linija - napon na namotaju transformatora, plava - napon napajanja, zelena - kontrolni impulsi).
Tako smo sredili teoretski dio i možemo izvući neke zaključke:
Za stvaranje prekidačkog napajanja potreban vam je transformator čija je jezgra izrađena od ferita;
Za stabilizaciju izlaznog napona prekidačkog napajanja potrebna je PWM metoda, kojom se TL494 kontroler može prilično uspješno nositi;
Strujni dio sa srednjom tačkom je najpogodniji za niskonaponsko prekidačko napajanje;
Energetski dio polumostnih kola pogodan je za male i srednje snage, a njegovi parametri i pouzdanost u velikoj mjeri zavise od količine i kvaliteta prolaznih kondenzatora;
Energetski dio mosta je povoljniji za velike snage;
Kada koristite MOSFET-ove u dijelu snage, ne zaboravite na kapacitivnost kapije i izračunajte upravljačke elemente energetskih tranzistora prilagođenih za ovaj kapacitet;
Pošto smo razvrstali pojedinačne komponente, idemo na konačnu verziju prekidačkog napajanja. Budući da su algoritam i sklop svih polumostnih izvora gotovo isti, da bismo objasnili koji element je za šta potreban, rastaviti ćemo najpopularniji, snage 400 W, sa dva bipolarna izlazna napona.
Ostaje napomenuti neke nove karakteristike:
Otpornici R23, R25, R33, R34 služe za stvaranje RC filtera, što je vrlo poželjno kada se koriste elektrolitički kondenzatori na izlazu impulsnih izvora. U idealnom slučaju, naravno, bolje je koristiti LC filtere, ali pošto „potrošači“ nisu baš moćni, možete u potpunosti proći sa RC filterom. Otpor ovih otpornika može se koristiti od 15 do 47 Ohma. R23 je bolji sa snagom od 1 W, ostatak od 0,5 W je sasvim dovoljan.
C25 i R28 - snubber koji smanjuje samoindukcijske emisije u namotaju energetskog transformatora. Najefikasniji su kod kapacitivnosti iznad 1000 pF, ali se u ovom slučaju previše topline stvara na otporniku. Neophodno u slučaju kada nema prigušnica nakon ispravljačkih dioda sekundarnog napajanja (ogromna većina tvorničke opreme). Ako se koriste prigušnice, djelotvornost snubera nije toliko primjetna. Stoga ih ugrađujemo izuzetno rijetko, a napajanja zbog toga ne rade lošije.
Ako se vrijednosti nekih elemenata razlikuju na ploči i dijagramu kola, ove vrijednosti nisu kritične - možete koristiti oboje.
Ako na ploči postoje elementi koji nisu na dijagramu (obično su to kondenzatori napajanja), onda ih ne možete instalirati, iako će s njima biti bolje. Ako se odlučite za ugradnju, tada možete koristiti ne elektrolitičke kondenzatore od 0,1...0,47 μF, već elektrolitičke kondenzatore istog kapaciteta kao oni koji su spojeni paralelno s njima.
Na ploči OPCIJA 2 U blizini radijatora nalazi se pravougaoni dio koji je izbušen po obodu i na njemu su ugrađene tipke za kontrolu napajanja (on-off). Potreba za ovom rupom je zbog činjenice da ventilator od 80 mm ne stane u visinu kako bi se pričvrstio za radijator. Stoga je ventilator instaliran ispod osnove štampane ploče.
UPUTSTVO ZA SAMOSASTAVLJANJE
STABILIZOVANO PULSNO NAPAJANJE
Za početak, trebali biste pažljivo pročitati dijagram strujnog kruga, ali to uvijek treba učiniti prije početka montaže. Ovaj pretvarač napona radi u polumostnom kolu. Detaljno je opisano po čemu se razlikuje od ostalih.
Šematski dijagram upakovan u WinRAR stara verzija i izvršava se na WORD-2000 stranici, tako da ne bi trebalo biti problema sa štampanjem ove stranice. Ovdje ćemo ga pogledati u fragmentima, jer želimo zadržati visoku čitljivost dijagrama, ali se ne uklapa u potpunosti na ekran monitora. Za svaki slučaj, ovaj crtež možete iskoristiti da predstavite sliku u cjelini, ali je bolje da je odštampate...
Slika 1 prikazuje filter i mrežni ispravljač napona. Filter je prvenstveno dizajniran da spriječi prodor impulsnog šuma iz pretvarača u mrežu. Izrađeno na bazi L-C. Kao induktivnost koristi se feritna jezgra bilo kojeg oblika (bolje da nisu potrebne šipke - od njih je velika pozadina) s jednim namotajem. Dimenzije jezgre ovise o snazi izvora napajanja, jer što je izvor moćniji, to će stvarati više smetnji i potreban je bolji filter.
Slika 1.
Približne dimenzije žila, u zavisnosti od snage izvora napajanja, su sažete u tabeli 1. Namotaj se namotava dok se jezgra ne napuni, prečnik(e) žice treba odabrati u stopi od 4-5 A/mm sq.
| Tabela 1 | ||||
|
NAPAJANJE NAPAJANJE |
RING CORE |
JEZGRO U OBLIKU W |
||
|
Prečnik od 22 do 30 sa debljinom od 6-8 mm |
Širina od 24 do 30 sa debljinom 6-8 mm |
|||
|
Prečnik od 32 do 40 sa debljinom od 8-10 mm |
Širina od 30 do 40 sa debljinom od 8-10 mm |
|||
|
Prečnik od 40 do 45 sa debljinom od 8-10 mm |
Širina od 40 do 45 sa debljinom od 8-10 mm |
|||
|
Prečnik od 40 do 45 sa debljinom od 10-12 mm |
Širina od 40 do 45 sa debljinom 10-12 mm |
|||
|
Prečnik od 40 do 45 sa debljinom od 12-16 mm |
Širina od 40 do 45 sa debljinom 12-16 mm |
|||
|
Prečnik od 40 do 45 sa debljinom od 16-20 mm |
Širina od 40 do 45 sa debljinom 16-20 mm |
|||
Ovdje bismo trebali malo objasniti zašto je prečnik (s) i šta je 4-5 A/mm sq.
Ova kategorija napajanja pripada visokofrekventnim. Prisjetimo se sada kursa fizike, odnosno mjesta gdje se kaže da pri visokim frekvencijama struja teče ne preko cijelog poprečnog presjeka provodnika, već duž njegove površine. I što je veća frekvencija, to večina poprečni presjek vodiča ostaje neiskorišten. Iz tog razloga, u impulsnim visokofrekventnim uređajima, namotaji se izrađuju pomoću snopova, tj. Nekoliko tanjih provodnika se uzima i savija zajedno. Zatim se dobiveni snop lagano uvija duž osi tako da pojedini provodnici ne strše u različite strane tokom namotavanja, namotaji se namotaju ovim snopom.
4-5 A/mm kV znači da napon u provodniku može doseći četiri do pet Ampera po kvadratnom milimetru. Ovaj parametar je odgovoran za zagrijavanje vodiča zbog pada napona u njemu, jer provodnik ima, iako nije veliki, otpor. U pulsnoj tehnologiji proizvodi za namotaje (prigušnice, transformatori) imaju relativno male dimenzije, pa će se dobro hladiti, tako da se napon može koristiti tačno 4-5 A/mm sq. Ali za tradicionalne transformatore napravljene od željeza, ovaj parametar ne bi trebao prelaziti 2,5-3 A/mm sq. Ploča promjera će vam pomoći da izračunate koliko žica i koji poprečni presjek. Osim toga, ploča će vam reći koja se snaga može dobiti korištenjem određenog broja žica dostupne žice, ako je koristite kao primarni namot energetskog transformatora. Otvorite znak.
Kapacitet kondenzatora C4 mora biti najmanje 0,1 µF, ako se uopće koristi. Napon 400-630 V. Formulacija ako se uopšte koristi Ne koristi se uzalud - glavni filter je induktor L1, a njegova induktivnost je prilično velika i vjerojatnost prodora RF smetnji svedena je na gotovo nulte vrijednosti.
VD diodni most se koristi za ispravljanje naizmjeničnog mrežnog napona. Sklop tipa RS (krajnji terminali) se koristi kao diodni most. Za snagu od 400 W možete koristiti RS607, RS807, RS1007 (na 700 V, 6, 8 i 10 A, respektivno), jer su ugradbene dimenzije ovih diodnih mostova iste.
Kondenzatori C7, C8, C11 i C12 su neophodni za smanjenje impulsnog šuma koji stvaraju diode kako se naizmjenični napon približava nuli. Kapacitet ovih kondenzatora je od 10 nF do 47 nF, napon nije niži od 630 V. Međutim, nakon nekoliko merenja, ustanovljeno je da se L1 dobro nosi sa ovim smetnjama, a da bi se eliminisao uticaj u primarnim kolima, kondenzator C17 je dovoljan. Osim toga, doprinose i kapaciteti kondenzatora C26 i C27 - za primarni napon to su dva kondenzatora povezana u seriju. Budući da su njihove ocjene jednake, konačni kapacitet se dijeli sa 2 i ovaj kapacitet ne samo da služi za rad energetskog transformatora, već i potiskuje impulsni šum u primarnom napajanju. Na osnovu toga smo odbili da koristimo C7, C8, C11 i C12, ali ako neko zaista želi da ih instalira, onda ima dovoljno mesta na ploči, sa strane staze.
Sljedeći fragment kola su strujni limiteri na R8 i R11 (slika 2). Ovi otpornici su neophodni za smanjenje struje punjenja elektrolitskih kondenzatora C15 i C16. Ova mjera neophodno jer je u trenutku uključivanja potrebna jako velika struja. Ni osigurač ni diodni most VD nisu u stanju izdržati tako snažan strujni udar, čak i za kratko vrijeme, iako induktivnost L1 ograničava maksimalnu vrijednost struje koja teče, u ovom slučaju to nije dovoljno. Stoga se koriste otpornici koji ograničavaju struju. Snaga otpornika od 2 W odabrana je ne toliko zbog topline, koliko zbog prilično širokog otpornog sloja koji može kratko izdržati struju od 5-10 A. Za napajanje snage do 600 W, potrebno je možete koristiti otpornike snage 1 W, ili koristiti jedan otpornik snage 2 W, potrebno je samo ispuniti uvjet - ukupni otpor ovog kola ne smije biti manji od 150 Ohma i ne smije biti veći od 480 Ohma. Ako je otpor prenizak, povećava se šansa za uništenje otpornog sloja, ako je prevelika, vrijeme punjenja C15, C16 se povećava i napon na njima neće imati vremena da se približi maksimalnoj vrijednosti prije nego što relej K1 proradi. a kontakti ovog releja morat će prebaciti previše struje. Ako se umjesto MLT otpornika koriste žičani otpornici, ukupni otpor se može smanjiti na 47...68 Ohma.
Kapacitet kondenzatora C15 i C16 se također bira ovisno o snazi izvora. Potreban kapacitet možete izračunati pomoću jednostavne formule: PO JEDNOM WATTU IZLAZNE SNAGE POTREBAN JE 1 μF PRIMARNIH KONDENZATORA ZA FILTER SNAGA. Ako sumnjate u svoje matematičke sposobnosti, možete koristiti tabelu u koju jednostavno stavite snagu izvora napajanja koji ćete napraviti i vidjeti koliko i koji kondenzatori su vam potrebni. Imajte na umu da je ploča dizajnirana za ugradnju mrežnih elektrolitskih kondenzatora promjera 30 mm.
Slika 3
Na slici 3 prikazani su otpornici za gašenje čija je glavna namjena formiranje startnog napona. Snaga nije manja od 2 W, postavljeni su na ploču u parovima, jedan iznad drugog. Otpor od 43 kOhm do 75 kOhm. JAKO je poželjno da SVI otpornici budu iste vrijednosti - u ovom slučaju se toplota ravnomjerno raspoređuje. Za male snage koristi se mali relej sa malom potrošnjom, tako da možete proći sa 2 ili 3 otpornika za gašenje. Postavljaju se na ploču jedan iznad drugog.
Slika 4
Slika 4 - stabilizator napajanja za upravljački modul - u svakom slučaju postoji međugaralni stabilizator na +15V. Potreban je radijator. Veličina... Obično je dovoljan radijator sa predzadnjeg stepena domaćih pojačala. Možete nešto tražiti u TV radionicama - TV table obično imaju 2-3 odgovarajuća radijatora. Drugi se koristi za hlađenje tranzistora VT4, koji kontroliše brzinu ventilatora (Slike 5 i 6). Kondenzatori C1 i C3 se također mogu koristiti na 470 uF na 50 V, ali takva zamjena je prikladna samo za izvore napajanja koji koriste određeni tip releja, u kojem je otpor zavojnice prilično visok. Na snažnijim izvorima koristi se snažniji relej i smanjenje kapacitivnosti C1 i C3 je vrlo nepoželjno.
Slika 5 
Slika 6
Tranzistor VT4 - IRF640. Može se zamijeniti sa IRF510, IRF520, IRF530, IRF610, IRF620, IRF630, IRF720, IRF730, IRF740, itd. Glavna stvar je da mora biti u kućištu TO-220, imati maksimalni napon od najmanje 40 V i maksimalna struja od najmanje 1 A.
Tranzistor VT1 je gotovo svaki direktni tranzistor s maksimalnom strujom većom od 1 A, po mogućnosti s niskim naponom zasićenja. Tranzistori u paketima TO-126 i TO-220 rade podjednako dobro, tako da možete odabrati mnogo zamjena. Ako zašrafite mali radijator, čak će i KT816 biti sasvim prikladan (slika 7).
Slika 7
Relej K1 - TRA2 D-12VDC-S-Z ili TRA3 L-12VDC-S-2Z. Zapravo, to je najobičniji relej s namotajem od 12 V i kontaktnom grupom koja može prebaciti 5 A ili više. Za uključivanje petlje za demagnetizaciju možete koristiti releje koji se koriste u nekim televizorima, samo imajte na umu da kontakt grupa u takvim relejima ima drugačiji pinout i čak i ako je instaliran na ploči bez problema, trebate provjeriti koji su pinovi zatvoreni kada napon se primjenjuje na zavojnicu. TRA2 se razlikuje od TRA3 po tome što TRA2 ima jednu kontaktnu grupu sposobnu da prebaci struju do 16 A, a TRA3 ima 2 kontaktne grupe od po 5 A.
Inače, štampana ploča se nudi u dvije verzije, i to sa i bez releja. U verziji bez releja, sistem mekog pokretanja primarnog napona se ne koristi, tako da je ova opcija prikladna za izvor napajanja snage ne veće od 400 W, jer se jako ne preporučuje uključivanje „direktnog ” kapacitivnost veći od 470 μF bez ograničenja struje. Osim toga, most sa maksimalnom strujom od 10 A MORA se koristiti kao VD diodni most, tj. RS1007. Pa, ulogu releja u verziji bez mekog starta obavlja LED. Funkcija pripravnosti je zadržana.
Dugmad SA2 i SA3 (pretpostavlja se da je SA1 prekidač za napajanje) su tipke bilo koje vrste bez zaključavanja, za koje možete napraviti zasebnu tiskanu ploču, ili ih možete pričvrstiti na drugi pogodan način. To se mora zapamtiti kontakti dugmeta su galvanski povezani na mrežu od 220 V, stoga je neophodno isključiti mogućnost njihovog dodirivanja tokom rada izvora napajanja.
Postoji dosta analoga TL494 kontrolera, možete koristiti bilo koji, samo imajte na umu da različiti proizvođači mogu imati neke razlike u parametrima. Na primjer, prilikom zamjene jednog proizvođača drugim, frekvencija konverzije se može promijeniti, ali ne mnogo, ali se izlazni napon može promijeniti i do 15%.
IR2110 u principu nije neispravan drajver i nema mnogo analoga - IR2113, ali IR2113 ima veći broj opcija kućišta, pa budite oprezni - potrebno je kućište DIP-14.
Prilikom montaže ploče, umjesto mikro krugova, bolje je koristiti konektore za mikro krugove (utičnice), idealno stezne konektore, ali su mogući i obični. Ovom mjerom ćete izbjeći neke nesporazume, jer ima dosta kvarova i među TL494 (nema izlaznih impulsa, iako generator takta radi) i među IR2110 (nema kontrolnih impulsa na gornji tranzistor), tako da bi uslovi garancije trebali biti dogovoreno sa prodavcem čipsa.
Slika 8
Slika 8 prikazuje energetski dio. Bolje je koristiti brze diode VD4...VD5, na primjer SF16, ali u nedostatku takvih, HER108 je također sasvim prikladan. C20 i C21 - ukupni kapacitet je najmanje 1 µF, tako da možete koristiti 2 kondenzatora od 0,47 µF svaki. Napon je najmanje 50 V, idealno filmski kondenzator od 1 µF 63 V (u slučaju kvara energetskih tranzistora, filmski kondenzator ostaje netaknut, ali višeslojna keramika umire). Za izvore napajanja do 600 W, otpor otpornika R24 i R25 može biti od 22 do 47 Ohma, budući da kapacitivnosti kapija energetskih tranzistora nisu jako velike.
Tranzistori snage mogu biti bilo koji od onih navedenih u Tabeli 2 (kućište TO-220 ili TO-220R).
| tabela 2 | ||||||
|
Ime |
Kapacitet kapije, |
maksimalni napon, |
maksimalna struja, |
Toplotna snaga |
otpor, |
|
|
|
||||||
| Ako toplinska snaga ne prelazi 40 W, tada je tijelo tranzistora potpuno plastično i potreban je veći hladnjak kako se temperatura kristala ne bi dovela do kritične vrijednosti. Napon kapije za sve nije veći od ±20 V |
||||||
Tiristori VS1 i VS, u principu, marka nije bitna, glavna stvar je da maksimalna struja mora biti najmanje 0,5 A, a kućište mora biti TO-92. Koristimo ili MCR100-8 ili MCR22-8.
Preporučljivo je odabrati diode za niskostrujno napajanje (slika 9) s kratkim vremenom oporavka. Diode serije HER, na primjer HER108, prilično su prikladne, ali se mogu koristiti i druge, na primjer SF16, MUR120, UF4007. Otpornici R33 i R34 su 0,5 W, otpor od 15 do 47 Ohma, sa R33 = R34. Radni namotaj koji radi na VD9-VD10 mora biti projektovan za 20 V stabiliziran napon. U tabeli proračuna namotaja označeno je crvenom bojom.
Slika 9
Ispravljačke diode snage mogu se koristiti u paketima TO-220 i TO-247. U obje verzije tiskane ploče pretpostavlja se da će diode biti postavljene jedna na drugu i spojene na ploču provodnicima (slika 10). Naravno, prilikom ugradnje dioda treba koristiti termalnu pastu i izolacijske odstojnike (liskun).
Slika 10
Preporučljivo je koristiti diode s kratkim vremenom oporavka kao ispravljačke diode, jer o tome ovisi zagrijavanje dioda u praznom hodu (utječe na unutarnji kapacitet dioda i one se jednostavno zagrijavaju same, čak i bez opterećenja). Lista opcija je sažeta u tabeli 3
| Tabela 3 | |||
|
Ime |
Maksimalni napon |
Maksimalna struja |
Vrijeme oporavka |
Strujni transformator ima dvije uloge - koristi se upravo kao strujni transformator i kao induktivitet povezan serijski sa primarnim namotom energetskog transformatora, što omogućava neznatno smanjenje brzine pojavljivanja struje u primarnom namotu, što dovodi do smanjenja samoindukcijske emisije (Slika 11).
Slika 11
Stroge formule za proračun ovog transformatora ne, ali se toplo preporučuje da se pridržavate nekih ograničenja:
| ZA SNAGE OD 200 DO 500 W - PRSTEN PREČNIKA 12...18 MM ZA SNAGE OD 400 DO 800 W - PRSTEN PREČNIKA 18...26 MM ZA SNAGE OD 800 DO 1800 W - PRSTEN PREČNIKA 22...32 MM ZA SNAGE OD 1500 DO 3000 W - PRSTEN PREČNIKA 32...48 MM |
FERITNI PRSTENOVI, PERMEABILNOST 2000, DEBLJINA 6...12 MM |
BROJ OKRETANJA PRIMARNOG NAMOTAJA:
3 OKRETANJA ZA LOŠE USLOVE HLAĐENJA I 5 OKRETANJA AKO VENTILATOR DUŠE DIREKTNO NA DACU
BROJ SEKUNDARNIH NAMOTAJA:
12...14 ZA PRIMARU OD 3 OKRETA I 20...22 ZA PRIMARU OD 5 OKRETA
MNOGO JE POVOLJNIJE TRANSFORMATOR NAmotati SEKCIJALNO - PRIMARNI NAMOTAJ SE NE SLAŽE SA SEKUNDARNIM NAMOTAJOM. U OVOM SLUČAJU NIJE TEŠKO PREMOTATI ZAVOJ NA PRIMARNI NAMOTAJ. U FINALU, PRI OPTERETENJU OD 60% MAKSIMALNOG, GORNJI TERMINAL R27 TREBA DA BUDE OKO 12...15 V
Primarni namotaj transformatora je namotan istim namotom kao i primarni namotaj energetskog transformatora TV2, sekundarni sa dvostrukom žicom prečnika 0,15...0,3 mm.
Da biste proizveli energetski transformator za impulsnu jedinicu za napajanje, trebali biste koristiti program za proračun impulsnih transformatora. Dizajn jezgre nije od fundamentalne važnosti - može biti toroidan ili u obliku slova W. Štampane ploče vam omogućavaju da bez problema koristite i jedno i drugo. Ako ukupni kapacitet medija u obliku slova W nije dovoljan, on se također može saviti u vrećicu poput prstenova (slika 12).
Slika 12
Ferite u obliku slova W možete nabaviti u TV radionicama - ne često, ali energetski transformatori u televizorima pokvare. Napajanje je najlakše pronaći sa domaćih televizora 3....5. Ne zaboravite da ako je potreban transformator od dva ili tri medija, onda SVI medijumi moraju biti iste marke, tj. Za demontažu je potrebno koristiti transformatore istog tipa.
Ako je energetski transformator napravljen od 2000 prstenova, onda možete koristiti tabelu 4.
|
IMPLEMENTACIJA |
REAL |
PARAMETER |
FREKVENCIJA KONVERZIJE |
||||||
|
VIŠE JE MOGUĆE |
OPTIMALNO |
HIGH HEAT |
|||||||
|
1 RING |
OVERALL POWER |
||||||||
| OKRETANJA PO PRVOM NAMOTAJU | |||||||||
|
2 RINGS |
OVERALL POWER |
||||||||
| OKRETANJA PO PRVOM NAMOTAJU | |||||||||
|
1 RING |
OVERALL POWER |
||||||||
| OKRETANJA PO PRVOM NAMOTAJU | |||||||||
|
2 RINGS |
OVERALL POWER |
||||||||
| OKRETANJA PO PRVOM NAMOTAJU | |||||||||
|
3 RINGS |
OVERALL POWER |
|
|
|
|||||
| OKRETANJA PO PRVOM NAMOTAJU |
|
|
|
||||||
|
4 PRSTENA A |
OVERALL POWER |
|
|
|
|
|
|||
| OKRETANJA PO PRVOM NAMOTAJU |
|
|
|
|
|
||||
| BROJ OKRETANJA SEKUNDARNOG NAMOTAJA SE IZRAČUNAVA KROZ PROPORCIJU, UZIMAJUĆI U OBZIR DA NAPON NA PRIMARNOM NAMOTAJU JE 155 V ILI POMOĆU TABELE ( PROMIJENI SAMO ŽUTE ĆELIJE) | |||||||||
Imajte na umu da se stabilizacija napona provodi pomoću PWM-a, stoga bi izlazni izračunati napon sekundarnih namotaja trebao biti najmanje 30% veći od potrebnog. Optimalni parametri se dobijaju kada je izračunati napon 50...60% veći od onog koji treba stabilizovati. Na primjer, potreban vam je izvor sa izlaznim naponom od 50 V, stoga sekundarni namotaj energetskog transformatora mora biti projektovan za izlazni napon od 75...80 V. Ovaj koeficijent se uzima u obzir u tablici proračuna sekundarnog namota .
Ovisnost frekvencije konverzije o ocjenama C5 i R5 prikazana je na grafikonu:
Ne preporučuje se korištenje prilično velikog otpora R5 - preveliko magnetsko polje nije daleko i moguće su smetnje. Stoga ćemo se fokusirati na „prosječnu“ ocjenu R5 od 10 kOhm. Sa ovim otporom otpornika za podešavanje frekvencije dobijaju se sljedeće frekvencije konverzije:
|
Parametri dobiveni od ovog proizvođača |
Učestalost konverzije |
||
|
|
|||
(!) Ovdje treba reći nekoliko riječi o namotavanju transformatora. Nerijetko ima negodovanja, kažu kada samoproizvodnja izvor ili ne isporučuje potrebnu snagu, ili se energetski tranzistori jako zagrijavaju čak i bez opterećenja.
Iskreno govoreći, naišli smo i na ovaj problem koristeći 2000 prstenova, ali nam je bilo lakše - prisustvo mjerne opreme omogućilo je da se otkrije razlog ovakvih incidenata, a pokazalo se sasvim očekivano - magnetska permeabilnost ferita ne odgovara oznakama. Drugim riječima, na “slabim” transformatorima smo morali odmotati primarni namotaj, naprotiv, na “tranzistorima za grijanje” morali smo ga odmotati.
Nešto kasnije prestali smo koristiti prstenove, ali ferit koji koristimo uopće nije bio maskiran, pa smo poduzeli radikalne mjere. Transformator s izračunatim brojem zavoja primarnog namotaja spojen je na sastavljenu i otklonjenu ploču, a frekvencija konverzije se mijenja pomoću reznog otpornika instaliranog na ploči (umjesto R5, ugrađen je trimer od 22 kOhm). U trenutku uključivanja, frekvencija konverzije se postavlja unutar 110 kHz i počinje opadati rotacijom klizača trimer otpornika. Na ovaj način se određuje frekvencija na kojoj jezgro počinje da ulazi u zasićenje, tj. kada se energetski tranzistori počnu zagrijavati bez opterećenja. Ako frekvencija padne ispod 60 kHz, primarni namot se odmotava, ali ako temperatura počne rasti za 80 kHz, tada se primarni namotaj odmotava. Na taj način se određuje broj zavoja za to konkretno jezgro, a tek nakon toga se sekundarni namotaj namota pomoću gore predložene ploče, a broj zavoja primarne za određeni medij je naznačen na pakovanju.
Ako je kvaliteta vašeg jezgra upitna, onda je bolje napraviti ploču, testirati je na funkcionalnost i tek onda napraviti energetski transformator koristeći gore opisanu metodu.
Grupna stabilizacija gasa. Na nekim mjestima se čak i sugerisalo da jednostavno ne može da radi, jer je kroz njega strujala stalna napetost. S jedne strane, takve su procjene tačne - napon je zaista istog polariteta, što znači da se može prepoznati kao konstantan. Međutim, autor takve prosudbe nije uzeo u obzir činjenicu da napon, iako konstantan, pulsira i da tokom rada u ovom čvoru ne postoji samo jedan proces (strujni tok), već mnogo, budući da induktor ne sadrži nijedan namotaj, ali najmanje dva (ako izlazni napon treba da bude bipolaran) ili 4 namota ako su potrebna dva bipolarna napona (slika 13).
Možete napraviti prigušnicu ili na prstenu ili na feritu u obliku slova W. Dimenzije naravno zavise od snage. Za snage do 400-500 W dovoljan je medij od prenaponske zaštite za televizore dijagonale od 54 cm i više (slika 14). Dizajn jezgra nije važan
Slika 14
Namotan je na isti način kao i energetski transformator - od nekoliko tankih vodiča upletenih u snop ili zalijepljenih u traku brzinom od 4-5 A/mm sq. Teoretski, što više zavoja, to bolje, pa se namotaj polaže dok se prozor ne napuni, a odmah u 2 (ako je potreban bipolarni izvor) ili 4 žice (ako je potreban izvor sa dva bipolarna napona.
Poslije kondenzatora za izravnavanje slijede izlazne prigušnice. Za njih nema posebnih zahteva, dimenzija... Ploče su namenjene za ugradnju jezgara iz filtera TV mreže. Vjetar dok se prozor ne napuni, poprečni presjek brzinom od 4-5 A/mm sq (slika 15).
Slika 15
Traka je gore spomenuta kao namotavanje. Ovdje bismo trebali ući u malo više detalja.
šta je bolje? Uprtač ili traka? Obje metode imaju svoje prednosti i nedostatke. Najlakši način da napravite snop je da rastegnete potreban broj žica, a zatim ih uvijete u snop pomoću bušilice. Međutim, ova metoda povećava ukupnu dužinu vodiča zbog unutrašnje torzije, a također ne omogućava postizanje identičnog magnetnog polja u svim vodičima snopa, a to je, iako nije veliki, ipak gubitak topline.
Izrada trake je radno intenzivnija i malo skuplja, jer se potreban broj provodnika razvlači i potom poliuretanskim ljepilom (TOP-TOP, SPECIJALIST, MOMENT-CRYSTAL) lijepi u traku. Ljepilo se nanosi na žicu u malim porcijama - 15...20 cm dužine provodnika, a zatim držeći snop između prstiju, kao da ga trljate, pazeći da se žice uklapaju u traku, slično snopovima traka koristi se za povezivanje disk jedinica na matičnu ploču IBM računara. Nakon što se ljepilo zalijepi, novi dio se nanosi na 15...20 cm dužine žica i ponovo se zaglađuje prstima dok se ne dobije traka. I tako po cijeloj dužini provodnika (slika 16).
Slika 16
Nakon što se ljepilo potpuno osuši, traka se namota na jezgro, a prvo se namota namotaj s velikim brojem zavoja (obično manji poprečni presjek), a na vrhu se namotaji namotaji veće struje. Nakon namotavanja prvog sloja, potrebno je "položiti" traku unutar prstena pomoću klina u obliku konusa izrezanog od drveta. Maksimalni prečnik klina je jednak unutrašnjem prečniku prstena koji se koristi, a minimalni je 8…10 mm. Dužina konusa mora biti najmanje 20 cm, a promjena prečnika mora biti ujednačena. Nakon namotavanja prvog sloja, prsten se jednostavno stavi na klin i pritisne silom tako da se prsten prilično čvrsto zaglavi na klin. Zatim se obruč skida, okreće i istom snagom vraća na klin. Klin mora biti dovoljno mekan da ne ošteti izolaciju žice za namotaje, tako da tvrdo drvo nije prikladno za ovu svrhu. Na taj način se provodnici polažu strogo prema obliku unutrašnjeg prečnika jezgre. Nakon namotavanja sljedećeg sloja, žica se ponovo "polaže" pomoću klina, a to se radi nakon namotavanja svakog sljedećeg sloja.
Nakon namotavanja svih namotaja (ne zaboravite da koristite izolaciju između namotaja), preporučljivo je zagrijati transformator na 80...90°C 30-40 minuta (u kuhinji možete koristiti plinsku ili električnu pećnicu, ali treba ne pregrijavati). Na ovoj temperaturi poliuretansko ljepilo postaje elastično i ponovo dobiva adhezivna svojstva lijepljenjem ne samo provodnika koji se nalaze paralelno sa samom trakom, već i onih koji se nalaze na vrhu, tj. slojevi namotaja su zalijepljeni zajedno, što namotajima dodaje mehaničku krutost i eliminira sve zvučne efekte koji se ponekad javljaju kada su provodnici energetskog transformatora loše vezani (slika 17).
Slika 17
Prednost ovakvog namotaja je u tome što se postiže identično magnetsko polje u svim žicama snopa trake, budući da se geometrijski nalaze isto u odnosu na magnetsko polje. Takav trakasti provodnik je mnogo lakše ravnomjerno rasporediti duž cijelog perimetra jezgre, što je vrlo važno čak i za standardne transformatore, a za impulsne transformatore je OBAVEZNO stanje. Koristeći traku, možete postići prilično gusto namotavanje i povećanjem pristupa rashladnog zraka do zavoja koji se nalaze direktno unutar namota. Da biste to učinili, dovoljno je podijeliti broj potrebnih žica na dva i napraviti dvije identične trake koje će biti namotane jedna na drugu. To će povećati debljinu namotaja, ali će postojati velika udaljenost između zavoja trake, što će omogućiti pristup zraku unutar transformatora.
Najbolje je koristiti fluoroplastični film kao međuslojnu izolaciju - vrlo je elastičan, koji kompenzira napetost jedne ivice koja nastaje prilikom namotavanja na prsten, ima prilično visok probojni napon, nije osjetljiva na temperature do 200 ° C i je veoma tanak, tj. neće zauzimati puno prostora u glavnom prozoru. Ali nije uvijek pri ruci. Može se koristiti vinilna traka, ali je osjetljiva na temperature iznad 80°C. Električarska traka od tkanine otporna je na temperature, ali ima nizak probojni napon, pa je prilikom upotrebe potrebno namotati najmanje 2 sloja.
Kojim god vodičem i kojim god redoslijedom namotate prigušnice i energetski transformator, zapamtite dužinu vodova
Ako se prigušnice i energetski transformator izrađuju pomoću feritnih prstenova, onda ne zaboravite da prije namotavanja rubove feritnog prstena treba zaobliti, jer su prilično oštri, a feritni materijal je prilično izdržljiv i može oštetiti izolaciju na žica za namotavanje. Nakon obrade, ferit se omota fluoroplastičnom trakom ili trakom od tkanine i namota se prvi namotaj.
Za potpunu identičnost identičnih namotaja, namotaji se namotaju u dvije žice odjednom (znači dva snopa odjednom), koji se nakon namotaja spajaju i početak jednog namotaja spaja na kraj drugog.
Nakon namotavanja transformatora, potrebno je ukloniti izolaciju laka na žicama. Ovo je najneprijatniji trenutak, jer je VEOMA radno intenzivan.
Prije svega, potrebno je pričvrstiti stezaljke na sam transformator i spriječiti da se pojedine žice njihovog svežnja izvuku pod mehaničkim naprezanjem. Ako je uprtač traka, tj. zalijepljen i zagrijan nakon namotavanja, tada je dovoljno namotati nekoliko zavoja na slavine sa istom žicom za namotaje direktno pored tijela transformatora. Ako se koristi upleteni svežanj, onda se mora dodatno uvijati na dnu terminala i također osigurati namotavanjem nekoliko zavoja žice. Zatim se provodnici ili spaljuju plinskom bakljom odjednom, ili se čiste jedan po jedan pomoću rezača za papir. Ako je lak žaren, nakon hlađenja žice se štite brusnim papirom i uvijaju.
Nakon skidanja laka, skidanja i uvrtanja terminala, potrebno ga je zaštititi od oksidacije, tj. premazati kolofonijskim fluksom. Zatim se transformator ugrađuje na ploču, svi terminali, osim terminala primarnog namota spojenog na tranzistore snage, umetnu se u odgovarajuće rupe; za svaki slučaj, namote treba "okružiti". Posebnu pažnju treba obratiti na faziranje namotaja, tj. za usklađenost početka namotaja sa dijagramom strujnog kola. Nakon što se provodnici transformatora umetnu u rupe, treba ih skratiti tako da od kraja provodnika do štampane ploče ostane 3...4 mm. Zatim se uvrnuti vod „odmotava“ i na mjesto lemljenja se postavlja AKTIVNI fluks, tj. To je ili ugašena hlorovodonična kiselina; kap se uzima na vrh šibice i prenosi na mjesto lemljenja. Ili se u glicerin dodaje kristalna acetilsalicilna kiselina (aspirin) dok se ne dobije kašasta konzistencija (oboje se može kupiti u apoteci, na odjelu za recepte). Nakon toga, vod se zalemi na štampanu ploču, temeljno zagrevajući i osiguravajući da se lem ravnomerno rasporedi oko SVIH olovnih provodnika. Zatim se vod skraćuje prema visini lemljenja i ploča se dobro opere ili alkoholom (minimalno 90%), ili pročišćenim benzinom, ili mješavinom benzina i rastvarača 647 (1:1).
PRVO UKLJUČITE
Uključivanje i provjera funkcionalnosti odvija se u nekoliko faza kako bi se izbjegle nevolje koje će svakako nastati ako dođe do greške u instalaciji.
1 . Za testiranje ovog dizajna trebat će vam zasebno napajanje s bipolarnim naponom od ±15...20 V i snagom od 15...20 W. Prvo prebacivanje se vrši tako što se MINUS TERMINAL dodatnog izvora napajanja poveže na negativnu primarnu magistralu napajanja pretvarača, a ZAJEDNIČKI se priključuje na pozitivni terminal kondenzatora C1 (slika 18). Na taj način se simulira napajanje kontrolnog modula i provjerava funkcionalnost bez pogonske jedinice. Ovdje je preporučljivo koristiti osciloskop i mjerač frekvencije, ali ako nisu dostupni, onda možete proći s multimetrom, po mogućnosti mjeračem (digitalni ne reagiraju adekvatno na pulsirajuće napone).
Slika 18
Na pinovima 9 i 10 kontrolera TL494, pokazivač povezan za mjerenje istosmjernog napona trebao bi pokazati gotovo polovinu napona napajanja, što ukazuje da postoje pravokutni impulsi na mikrokolu
Relej K1 bi također trebao raditi
2. Ako modul radi normalno, treba provjeriti dio napajanja, ali opet ne iz visokog napona, već pomoću dodatnog izvora napajanja (Slika 19).
Slika 19
Ovakvim redoslijedom provjeravanja vrlo je teško bilo šta spaliti čak i uz ozbiljne greške u instalaciji (kratki spoj između staza na ploči, neuspjeh lemljenja elemenata) jer snaga dodatne jedinice neće biti dovoljna. Nakon uključivanja, provjerava se prisustvo izlaznog napona pretvarača - naravno, on će biti znatno manji od izračunatog (kada se koristi dodatni izvor od ±15V, izlazni naponi će biti potcijenjeni za oko 10 puta, jer primarni napajanje nije 310 V već 30 V), međutim, prisutnost izlaznih napona ukazuje da nema grešaka u dijelu napajanja i možete prijeći na izgubljeni dio provjere.
3. Prvo uključivanje sa mreže mora se izvršiti uz strujno ograničenje, koje može biti obična žarulja sa žarnom niti od 40-60 W, koja se spaja umjesto osigurača. Radijatori bi već trebali biti postavljeni. Dakle, u slučaju prekomjerne potrošnje iz bilo kojeg razloga, lampa će se upaliti, a vjerovatnoća kvara će biti svedena na minimum. Ako je sve normalno, podesite izlazni napon otpornicima R26 i provjerite nosivost izvora spajanjem iste žarulje sa žarnom niti na izlaz. Lampa koja je uključena umjesto osigurača treba da upali (svjetlina ovisi o izlaznom naponu, tj. o tome koliku snagu će izvor dati. Izlazni napon se reguliše otpornikom R26, ali možda ćete morati odabrati R36.
4 . Funkcionalnost se provjerava sa osiguračem na mjestu. Kao opterećenje možete koristiti nihromsku spiralu za električne peći snage 2-3 kW. Dva komada žice su zalemljena na izlaz izvora napajanja, prvo na rame sa kojeg se kontroliše izlazni napon. Jedna žica je pričvršćena na kraj spirale, a na drugu je postavljen krokodil. Sada, ponovnim postavljanjem "krokodila" duž dužine spirale, možete brzo promijeniti otpor opterećenja (slika 20).
Slika 20
Bilo bi dobro napraviti "strije" na spirali na mjestima sa određenim otporom, na primjer svakih 5 oma. Spajanje na "natege" Unaprijed će se znati kakvo je opterećenje i kolika je izlazna snaga u ovom trenutku. Pa, snaga se može izračunati pomoću Ohmovog zakona (koristi se u tabletu).
Sve ovo je potrebno za podešavanje praga zaštite od preopterećenja, koja bi trebala raditi stabilno kada stvarna snaga premašuje izračunatu za 10-15%. Također se provjerava koliko stabilno izvor napajanja drži opterećenje.
Ako izvor napajanja ne isporučuje izračunatu snagu, onda se u izradi transformatora uvukla neka vrsta greške - pogledajte gore kako izračunati zavoje za pravu jezgru.
Ostaje samo da pažljivo proučite kako napraviti štampanu ploču, a ovo je I možete početi sa sastavljanjem. Potrebni crteži štampane ploče sa originalnim izvorom u LAY formatu su u
Prvo
broj
Sekunda
broj
Treće
broj
Mnogi
tel
Tolerancija
+/- %
Srebro
-
-
-
10^-2
10
Zlatni
-
-
-
10^-1
5
Crna
-
0
-
1
-
Brown
1
1
1
10
1
Crveni
2
2
2
10^2
2
Narandžasta
3
3
3
10^3
-
Žuta
4
4
4
10^4
-
Zeleno
5
5
5
10^5
0,5
Plava
6
6
6
10^6
0,25
Violet
7
7
7
10^7
0,1
Siva
8
8
8
10^8