Предлагаме да разгледаме какво е импулсно захранване (UPS), как работи, както и как да направите това устройство у дома.

Обща информация за UPS

UPS е устройство, което изправя мрежово напрежение, след което генерира от него импулси с честота над 10 kHz, които след това се подават към специален импулсен трансформатор.

UPS е електронен преобразувател, който включва превключващ регулатор за ефективно преобразуване електрическа енергияи широчинно-импулсен модулатор (PWM). Подобно на други източници на захранване, UPS прехвърля мощност от източника на електрическата мрежа към товара, докато преобразува напрежението.

Схема - Импулсно захранване

В идеалния случай импулсното захранване не разсейва никаква мощност. За разлика от това, линейното захранване, чрез регулиране на изходното напрежение, непрекъснато разсейва енергия в p-n преходтранзистор. По този начин висока ефективностпреобразуването е важно предимство на импулсното захранване пред линейното. В допълнение, всяко просто импулсно захранване е много по-компактно от трансформатор с линеен регулатор, но в същото време не е по-ниско по ефективност.

Снимка - Мрежово импулсно захранване

Импулсни блоковезахранванията се използват като заместител на линейните, тъй като имат по-малък размер и тегло с подобна ефективност.

Видео: как да направите просто захранване (имутирано)

Принцип на действие

Нека разгледаме в цикли принципа на работа на просто импулсно захранване.

Ако UPS има AC входно напрежение, например в компютър, компютър, лаптоп, тогава първата стъпка е да преобразувате входящото AC напрежение в DC. Захранване с входно изчислено входно напрежение постоянен токне изисква тази стъпка. В някои захранващи устройства, като компютърни захранващи устройства, схемата на токоизправителя може да бъде конфигурирана като удвоител на напрежението чрез добавяне на ръчен или автоматичен превключвател. Тази функция позволява на захранващите устройства да работят от електрическа мрежа, която обикновено доставя 115V или 230V.

Токоизправителят изглажда нерегулираното AC напрежение в DC, което след това се изпраща към филтър на кондензатор за съхранение. Токът, изтеглен от захранването на тази верига (токоизправителя), се преобразува в кратки импулси около пиковете на променливотоковото напрежение.

Тези сигнали имат значителна високочестотна енергия, която намалява фактора на мощността импулсен трансформатор, поради което е възможно да се намалят размерите му. За да коригират това явление, много по-нови UPS използват специална PFC верига, за да принудят входния ток да следва синусоидалната форма на AC входното напрежение и да коригира фактора на мощността. Импулсните захранвания, които използват Active PFC, се намират в камери за видеонаблюдение, компютри и др. и поддържат входно напрежение от ~ 100 волта AC до 250 V.

Превключващото захранване с обратен ход е проектирано за вход за променливо напрежение, като правило може да работи и от източник на постоянен ток, тъй като постоянно наляганеще премине през мостов или полумостов токоизправител непроменен. Ако захранването е проектирано за 115 V и няма селектор на напрежение, тогава са необходими 163 V DC (115 × √2).

Но този тип употреба може да бъде пагубен за токоизправителя той ще използва половината диоди в токоизправителя за пълно натоварване. Това може да доведе до прегряване на един от компонентите на токоизправителя, поради което неговата дълготрайност значително намалява. От друга страна, ако захранването има превключвател за режим на входно напрежение 115/230 V (AT-ATX компютърно захранване Panasonic, Samsung, Vbulletin DVD устройство), превключвателят трябва да бъде настроен на 230 и да получава необходимото напрежение от 325 VDC (230 ×√2).

Диодите в този тип захранване ще коригират перфектно променливото напрежение, тъй като те, в своите характеристики, повтарят биполярния удвоител на напрежението. Единственият недостатък на такъв прост блок е неговата крехкост.

След като мрежовото напрежение се изправи, то отива към инвертора.

Инверторът на импулсното захранване преобразува постоянен ток в променлив ток, като го пуска през превключвател на напрежение, чиято изходна трансформационна енергия е много малка, с няколко десетки навивки на намотката на трансформатора при честота от десетки или стотици килохерца, той работи като ULF. Честотата обикновено се избира над 20 kHz, за да не се чува от хората. Превключването се извършва под формата на многостепенен PWM сигнал на ключови MOSFET транзистори. MOSFETs са тип устройство с ниско съпротивление при включване и висок капацитет на ток.

Снимка - Принципът на работа на импулсно захранване

Ако изходите трябва да бъдат изолирани от входа, както обикновено се случва с мрежовите захранвания, обърнати променлив токизползвани за захранване на първичната намотка на високочестотен трансформатор. Трансформаторът вече повишава или понижава напрежението на вторичната намотка до необходимото ниво. В блоковата схема това се вижда на изхода на трансформатора.

Снимка - Принципна схема на захранването

За изходни напрежения над десет волта се използват силициеви диоди. С повече ниско напрежение, Диодите на Шотки обикновено се използват като токоизправителни елементи; те имат Ползи:

1. По-бързо време за възстановяване от силициевите диоди (позволява работа с ниски загуби при високи честоти);
2. Слаб спад на напрежението по време на протичане на ток. За още по-ниски изходни напрежения малките UPS използват транзистори като синхронни токоизправители, в който случай основното изправяне на променливотоковото напрежение се извършва в транзистора.

След това се извършва изглаждане с помощта на филтър, състоящ се от индуктор и кондензатор. При по-високи честоти на превключване са необходими компоненти с по-нисък капацитет и индуктивност.

Снимка - Миниатюрен импулсен блок

По-просто неизолирано импулсно захранване съдържа дросел вместо трансформатор. Този тип включва повишаващи и понижаващи преобразуватели. Те принадлежат към най-простия клас с един вход и един изход, които използват един дросел и един активен ключ.

Как да направите захранване със собствените си ръце

Можете да сглобите със собствените си ръце импулсно захранване със средна мощност или ниска мощност за преносим телевизор или таблетен компютър у дома.

Описание стъпка по стъпкакак да направите миниатюрен универсален домашен UPS, който е подходящ за настолен компютър led лампа, приемник, музикален плейър:

1. Изберете зарядно устройство, който може да осигури достатъчно ток за зареждане на батерията. Вижте преобразувателите, предназначени да управляват големи SUV, ако правите сложна система.

Снимка - Схема на обикновен UPS

Проверете слънчеви захранвания за домове и инвертори за големи системи. Уверете се, че контактите на зарядното устройство са в състояние да доставят енергия за захранване на вашия товар.

1. Изберете батерии с дълбок цикъл. Не използвайте автомобилен акумулатор. Ако използвате гел или необслужваеми батериитогава системата ще работи правилно. За по-големи системи, състоящи се от множество батерии с дълбок цикъл, трябва да се избират само AGM или мокри батерии.

Уверете се, че батериите са вентилирани за освобождаване на водород. Ако купувате мокри батерии, уверете се, че устройството поддържа изравняване на плътността на заряда. Оловно-киселинните батерии се продават в номинални стойности от 6 и 12 волта. Ще трябва да ги свържете последователно, за да увеличите напрежението, или паралелно, за да увеличите амперчасовия капацитет.

Снимка - Захранване с батерии

Изчисляване на батерии за импулсни захранвания с и без контролер на заряда:

12 волта = 2x6V - необходими са ви две последователно свързани батерии по 6 волта;

24 волта = 4x6V или 2x12V батерии последователно.

Не смесвайте различни видовебатерии. Нови батерии, добавени към съществуващ комплект, ще помогнат за намаляване на първичния заряд.

1. Изберете инвертор. Трябва да закупите еднотактов или двутактов усилващ инвертор. Мощността на инвертора във ватове трябва да бъде 3-7 пъти по-голяма от номинален токтовари. Инверторите се предлагат за входно напрежение от 12, 24, 36, 48 и до 96 волта. Колкото по-високо е напрежението, толкова по-добре, особено за големи системи. 12 волта е най-често срещаният, но при никакви обстоятелства не трябва да се разглеждат 12 волта за система с повече от 2400 вата мощност.

1. С помощта на кабели свържете инвертора, батерията и други устройства.За да свържете частите, трябва да вземете леки проводници, така че да не дърпат контактите.Не забравяйте да проверите връзката с мултицет.

1. След като маркирате полярността на проводниците, закрепете здраво захранващ кабелкъм батерията и към контролера за зареждане, това може да стане с помощта на поялник. Използвайте мултицет, за да проверите всички кабелни връзки.

1. Подгответе системата за зареждане. Свържете зарядното към електрическата мрежа и го включете.

1. Сега трябва да настроите системата за импулсно захранване, помислете как да проверите инвертора. Прикрепете и свържете устройството, ако се намира отделно от зарядното устройство. Свържете кабелите към батериите, като отбележите поляритета. Включете инвертора и проверете показанията на уреда с различни AC товари.

Основните признаци на неизправност на импулсния блок:

1. пожар;
2. Искри.

Оставете инвертора през нощта със същия товар, както е планирано, и заредете батерията през нощта. На сутринта батерията трябва да бъде напълно заредена.

Домашните импулсни захранвания са най-лесни за преработване от готови, към PWM чип от серията IR2151, TL431, UC3842 с автоматично управление (настройка), тяхната схема е идеална за тази работа.

Основното условие е да работите със защита! Необходимо е да носите ръкавици, очила, предпазни маски.

Разбира се, можете да си купите евтино китайско устройство за работа с DVD плейър или осветителна лампа. Но за работа на място е по-добре да закупите 12 V импулсно захранване (както за компютър) на чипове IR2153, TL494, цената му е доста приемлива, а схемата на работа е универсална. Можете да намерите устройството във всеки електромагазин във вашия град.

Обърнете внимание и на модели на микросхеми на такива компании като: модел APC, Logicpower, CyberPower, FSP, Dyno, Eaton, Robiton, PSU, PSS, TOP, Samsung. Редовно извършвайте планирани ремонти на оборудването, таблата трябва да се проверяват на всеки шест месеца.

В двора на 21-ви век има все по-малко и по-малко трансформаторни захранвания, тъй като те са заменени от импулсни захранвания, в противен случай те се наричат ​​​​без трансформатор. Защо се провали? Първо, импулсните захранвания са много по-компактни, по-леки и по-евтини за производство. В допълнение към това ефективността на импулсните блокове може да достигне до 80%.

В рамките на нашата статия ще разгледаме най-интересните схеми на импулсни захранвания, използвайки различни схемни решения. Но първо нека да видим как работи. превключване на тока. (UPS)

Почти всички токови импулсни източници превключване на токасе различават леко в дизайна и работят по същата, типична схема.

Устройство за импулсно захранване

Съставът на основните компоненти и блокове на UPS включва:

мрежов токоизправител, типична версия се състои от: входни дросели, електромеханичен филтър, който осигурява разстройка от смущения и отделяне на статично електричество от кондензатори, диоден мост и мрежов предпазител;
филтърен резервоар;
мощен транзистор, работещ в ключов режим;
главен осцилатор;
оптрони;
схема обратна връзка, обикновено изградени на транзистори;
токоизправителни диоди или изходна верига на диоден мост;
Вериги за управление на изходното напрежение
филтърни контейнери;
захранващи дросели, изпълняват функцията за корекция на напрежението и неговата диагностика в мрежата

Пример печатна електронна платкатипично импулсно захранване с кратко обозначение на електронните компоненти е показано на фигурата по-долу:

Как работи импулсното захранване?

UPS произвежда стабилизирано напрежение чрез прилагане на принципите на взаимодействие между компонентите на инверторната верига. Променливото мрежово напрежение от 220 волта преминава през проводниците към токоизправителя. Амплитудата му се изглажда от капацитивен филтър чрез използването на кондензатори, които могат да издържат на пикове до 300 волта, и се разделя от филтър за потискане на шума.

Диодният мост коригира променливото напрежение, преминаващо през него, което след това се преобразува от верига, реализирана на транзистори. Освен това следват високочестотни правоъгълни импулси с даден работен цикъл. Те могат да бъдат преобразувани:

с галванична изолация от захранващата мрежа на изходните вериги;
без отделяне.

В първия случай RF импулсите отиват към импулсен трансформатор, който осигурява галванична изолация. Благодарение на високата честота се получава отлична ефективност на трансформатора, намаляват се размерите на магнитната верига и съответно теглото на крайното устройство.

В такива вериги на UPS работят три взаимосвързани вериги: PWM контролер; транзисторна каскада от силови ключове; импулсен трансформатор

Каскадата от захранващи ключове обикновено се състои от мощни полеви, биполярни или транзистори. За последното, като правило, е създадена отделна система за управление на други транзистори с ниска мощност или ИС (драйвери). Клавишите за захранване могат да бъдат реализирани от различни схеми: полумост; паваж; или средна точка.

Импулсният трансформатор на неговите намотки е разположен около магнитната верига, изработена от алсифер или ферит. Те са в състояние да предават RF импулси с честота на повторение до стотици kHz. Тяхната работа обикновено се допълва от вериги от стабилизатори, филтри, диоди и други елементи.

В UPS без галванична изолация не се използва високочестотен изолиращ трансформатор и сигналът отива директно към нискочестотния филтър.

Характеристики на стабилизиране на изходното напрежение в UPS

Всички UPS включват радио компоненти, които прилагат отрицателна обратна връзка (NFB) с изходни параметри. Поради това те имат отлична стабилизация на изходното напрежение по време на плаващи товари и колебания в захранването. Методите за прилагане на FOS зависят от веригата, използвана за работа на UPS. Може да се внедри в UPS, работещи с галванична изолация на следната цена:

Междинно въздействие на изходното напрежение върху една от намотките на RF трансформатора;
Използване на оптрон.

И в двете версии тези сигнали контролират работния цикъл на импулсите, приложени към изхода на PWM контролера. Когато се използва верига без галванична изолация, OOS обикновено се създава чрез свързване на резистивен делител.

Просто импулсно захранване, чиято верига е реализирана на чипа HV-2405E във вътрешния му състав съдържа предварителен превключващ регулаторлинеен регулатор на напрежение и изход.

Количеството ток, което импулсното захранване може да достави, зависи от капацитета C1. Кондензаторът C2 дава времезакъснение за активиране на микросхемата за стабилизиране на преходните процеси. Капацитет C3 се използва за намаляване на пулсациите на коригираното изходно напрежение.

Термисторът R1 предпазва микросхемата от повреда от зарядния ток на кондензатора C1. Веригата използва малък термистор марка MZ21-N151RM.

За да се получи изходно напрежение от 18 V, резисторът R1 трябва да бъде 13 kΩ, за 15 V - 10 kΩ, за 12 V - 6,8 kΩ и за 9 V - 3,9 kΩ.

Microassembly IR2153 е универсален драйвер за управление на полеви и IGBT транзистори. Той е разработен специално за използване в електронни баластни вериги. енергоспестяващи лампи, така че неговата функционалност при проектиране на захранване е леко ограничена. Микросхемата ви позволява да създадете на нейна основа проста и надежден източникхранене.

Делителят на напрежението е сглобен върху неполярен хартиен кондензатор C1 и електролитни кондензатори C2 и C3, които създават неполярно рамо с общ капацитет от 100 микрофарада.

Два леви по отношение на веригата на диода са поляризиращи към веригата на кондензатора. При посочените номинални стойности на радиокомпонентите токът на късо съединение ще бъде около 0,6 A, а напрежението на клемите на капацитета C4 при липса на товар е приблизително 27 V.

Първичната намотка на преобразувателния трансформатор Т2 е свързана към диагонала на моста, образуван от транзистори VT1, VT2 и капацитети C9, C10. Базовите вериги на транзисторите се захранват от втората и третата намотка на трансформатора Т1, чиято първична намотка се захранва със стъпково напрежение от шейпър, изграден върху микросхеми DD1, DD2.

Главният осцилатор на шейпъра е направен на инвертори DD1.1, DD1.2 и генерира трептения с честота 120 kHz. Импулси от изходите на тригери DD2.1 с честота 60 kHz и DD2.2 с честота 30 kHz отиват към входовете на елементите DD1.3 и DD1.4 и вече на техните изходи импулсни последователности с мито генерират се цикъл от 4.

Трансформатор T1 доставя това стъпково напрежение към основата на транзисторите VT1, VT2, работещи в ключов режим, и ги отваря един по един.

Два източника на изходно напрежение са направени на стабилизатори на напрежение от серията K142. Тъй като ректифицираното напрежение се импулсира на входовете на филтрите, монтирани са оксидни кондензатори K52-1 с малък капацитет, които работят добре при дадена честота на преобразуване.

Веригата на импулсното захранване е монтирана на печатна платка от двустранно фолио от фибростъкло. От страна на радиокомпонентите фолиото е запазено и представлява обикновен проводник.

Транзисторите са монтирани на радиатор с размери 40 на 22 мм.

Схемата използва постоянни съпротивления C2-1 (R7) и MT, тример резистор SP3-196 (R9), капацитети KTP-2a (C1, C2), K50-27 (C4, C5), K52-1 (C7, C11, C16, C20), K73-17 на Номинално напрежение 400 (C3) и 250 V (C9, C10), KM-5 (C6, C14) и KM-6 (други). Индуктори L1, L2, L4 - DM-2.5 L3 - DM-0.4.

Първият трансформатор е сглобен върху пръстеновидно магнитно ядро ​​K 10X6X5, изработено от 2000NM ферит. Неговата първична намотка се състои от 180 намотки от PELSHO 0.1, 2 и 3 проводника и всеки има 18 намотки от PELSHO 0.27. Магнитната верига на втория трансформатор K28X16X9 е направена от ферит клас 2000NM. Неговата първична намотка се състои от 105 намотки от проводник PELSHO 0,27, намотки 2 и 4 от 14 и 8 намотки монтажен проводник MGTF със сечение 0,07 mm, 3-та намоткаот 2X7 навивки на PEV-2 с диаметър 1 mm.

Основата на дизайна е полумостов драйвер на чипа IR2151. Сигналът от генератора се усилва каскадно на мощен полеви транзистори. Резисторът 47k трябва да е с мощност 2 вата или повече. Диод FR107 може да бъде заменен с FR207 и т.н. Електролитните кондензатори са необходими за изглаждане на вълните и намаляване на нивото на смущения в мрежата, техният капацитет е от 22 до 470 микрофарада. 3 ампера предпазител. Импулсният трансформатор ви позволява да получите биполярно напрежение от 12 или 2 волта, така че можете да получите 5, 10, 12 и 24 волта на изхода.

С такъв PSU можете да захранвате мощен ULF или да го адаптирате към 12-волтов усилвател от серията TDA. Ако PSU е допълнен с регулатор на напрежението, тогава можете да сглобите пълноценно импулсно лабораторно захранване.

Токоизправителят е най-добре сглобен на ултра бързи диоди от 4-10 ампера; те могат да бъдат заимствани от същия компютърен блокхранене. Това захранване може да се използва и като зарядно за автомобилен акумулатор, тъй като изходният ток е повече от 10 ампера.

Спомнете си, имаше такива телефони, популярни по това време като Rus 26. Всеки от тях дойде с нелош мрежов адаптер, който имаше две стабилизирани напрежения + 5V и +8 V на изхода с ток на натоварване до 0,5 A; той може да се използва за захранване на много домашни радиолюбители и днес.

Помислете за схемата на този PSU:

Мрежовото напрежение от 220 V през затворените контакти на превключвателя SA1 и защитното съпротивление R1 преминава към първичната намотка на трансформатора T1. От вторичната намотка се намалява до 11 V AC, коригиран от токоизправител, върху диоди на Шотки VD1 - VD4. Използването на такива диоди намалява загубата на мощност на токоизправителя с около 1 V и увеличава напрежението на филтърния кондензатор C7.

Импулсното захранване съдържа два линейни стабилизатора DA1 и DA2. Първият произвежда стабилизирано изходно напрежение от +5 V, а вторият +8 V.

С превключвателя SB1 можете да изберете напрежение от +5 V или + 8 V. В този случай, ако превключвателят е в положение „+5 V“, светодиодът HL2 светва, ако е в „+8 V” позиция, след това HL3.

За удобство можете да добавите USB гнездо към изхода на канала “+5 V” и да го използвате за настройка на устройства, захранвани от.

подробни инструкцииза производство на домашно приготвени импулсни захранвания с различен капацитет на базата на електронния баласт на стария флуоресцентна лампа. Електронният баласт е почти готово импулсно захранване, но му липсват изолационен трансформатор и токоизправител.

Предимства на UPS пред стандартния аналог

Когато се сравняват дизайни на захранващи устройства с еднаква изходна мощност, UPS имат следните предимства:

Намаленото тегло и размери на UPS могат да се обяснят с прехода от нискочестотно преобразуване на енергия чрез мощни и тежки силови трансформатори със системи за управление, разположени на огромни радиатори и работещи в линеен режим, към технологии за превключване на преобразуване. Поради увеличаването на честотата на обработения сигнал, капацитетът на кондензаторите на филтрите намалява и следователно техните размери. Той също така опростява веригата за коригиране.
Повишена ефективност - В нискочестотните трансформатори значителна част от загубите се дължат на разсейване на топлината по време на електромагнитни трансформации. В UPS максималните загуби на енергия възникват по време на преходни процеси по време на каскадно превключване. А през останалото време ключовите транзистори са в строго стабилно състояние: отворени или затворени. В същото време се създават всички условия за минимални загуби, докато ефективността може да достигне до 90-98%.
по-ниска цена;
Разширен диапазон от захранващи напрежения - импулсните технологии ви позволяват да захранвате PSU от източници с различни амплитуди и честоти. Това разширява обхвата с различни електрически стандарти.
Вградена защита. Благодарение на използването на полупроводникови модули с малък размер е възможно да се интегрира защита в дизайна на UPS, която контролира появата на токове на късо съединение (късо съединение), изключване на товари на изхода на устройството и други аварийни ситуации.

Недостатъци на UPS

Високочестотни смущения, тъй като работят на принципа на преобразуване на HF импулси, те генерират смущения във всеки дизайн, който се излъчва в космоса. Това създава допълнително изискване, свързано с потискането им чрез различни методи.

В някои случаи потискането на шума може да е неефективно, което изключва използването на UPS за определени видове прецизно цифрово оборудване.

Ограниченията на мощността на UPS имат противопоказания за работа не само при повишени, но и при намалени натоварвания. Ако се появи внезапен спад на тока над критичната стойност в изходната верига, стартовата верига може да се повреди или UPS ще произведе напрежение с изкривени свойства.

Много радиолюбители се интересуват как работи и на какви механизми се основава импулсно захранване. Нека разгледаме по-отблизо примера на блок от DVD плейър BBK DV811X. Този блок е избран, защото всички компоненти на веригата тук са свободни, чисти и не са запълнени с лепило. Това значително ще помогне на начинаещите да разберат принципа на тяхната работа. За сравнение, типично захранване за лаптоп. Трудно е веднага да се разбере какво има тук и къде.
За ясно обяснение на всички точки ще изградим схематична диаграма. Ще ви разкажем възможно най-просто за всеки елемент, защо е тук и каква функция изпълнява.

Купете импулсни захранвания от този китайски магазин. Плъгин за браузър за спестяване в него: 7% -15% от покупки.

Обмисли основни принципиработа на захранващи устройства.
Като начало, линейно.

В него мрежовото напрежение се подава към трансформатора, който го понижава, след което има токоизправител, филтър и стабилизатор. Трансформаторите в такива блокове са големи и най-често се използват в лабораторни захранвания и аудио усилватели.

Сега превключване на захранването. 220 волта се изправят, след което постоянното напрежение се преобразува в импулси с по-висока честота, които се подават към високочестотен трансформатор. Напрежението се отстранява от изходните намотки и се коригира. След това се подава през веригата за обратна връзка към устройството за формиране на импулси, за да се поддържа стабилно изходно напрежение чрез регулиране на продължителността или работния цикъл на импулсите. Ректифицираният се филтрира, за да се получи стабилна стойност.
Обяснение на веригата
Клеми - мрежово захранване 220 волта и мрежов бутон, и виждаме предпазител. Когато токът, преминаващ през предпазителя, надвиши номиналния му праг, той изгаря, отваряйки захранващия блок с мрежата. След това виждаме мрежовия филтър.

Състои се от два кондензатора и EMC дросел.
Нека да разгледаме типичната схема на този филтър. Повечето са оборудвани с този филтър. модерни устройства. Състои се от 2 X-кондензатора и EMC дросел. Това са кондензатори, които са специално проектирани за мрежови филтърни приложения. Те издържат на пренапрежение до няколко киловолта и са изработени от незапалими материали. За противофазни смущения, които се получават между фаза и нула, това е най-краткият път, което означава, че те не позволяват навлизането на мрежови смущения в захранването и съответно шума от захранването към мрежата.
Когато става дума за дросели за потискане на EMI, има много видове, но като цяло това са намотки, навити на феритно ядро. Интерференцията индуцира ток с различни знаци, взаимно компенсиращи се. Струва си да добавим повече за смущенията в общия режим - между фаза и кутия или между нула и кутия. За да се компенсират подобни смущения, често се използват така наречените Y-кондензатори. В случай на изгаряне те определено ще бъдат отворени. Те също издържат на пренапрежения. Двойка такива кондензатори е свързана между проводниците на мрежата и корпуса. И корпусът от своя страна е свързан към земята.

Ако няма заземяване във вашия контакт, тогава кутията на устройството ще ухапе около 110 волта с много малък ток. Това захранване осигурява места за тези кондензатори.

Но производителят извади мрежовия проводник без заземяване. Следователно в случая няма смисъл от тези кондензатори. След мрежов филтърима диоден мост, направен на 4 диода 1n 4007. Ректифицираното напрежение се прилага към кондензатора. Изглажда формата му. Кондензаторът в този случай е 22 микрофарада, 400 волта. Напрежението на кондензатора трябва да бъде около 290-300 волта. Сега трябва да го преобразуваме във високочестотна импулсна поредица. Първо, нека да видим какъв вид микросхема е. Маркировка dh321. Помислете как обикновено са подредени такива преобразуватели.

Онлайн калкулатор: http://cxem.net/calc/divider_calc.php

Въпроси за импулсно захранване: http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=1480

Захранванията винаги са били важни елементи на всяко електронно устройство. Тези устройства се използват в усилватели, както и в приемници. Главна функциязахранвания се считат за намаляване на ограничаващото напрежение, което идва от мрежата. Първите модели се появяват едва след изобретяването на AC намотката.

Освен това развитието на захранващите устройства беше повлияно от въвеждането на трансформатори във веригата на устройството. Характеристика на импулсните модели е, че те използват токоизправители. По този начин стабилизирането на напрежението в мрежата се извършва по малко по-различен начин, отколкото в конвенционалните устройства, където се използва преобразувател.

Устройство за захранване

Ако разгледаме конвенционално захранване, което се използва в радиоприемници, то се състои от честотен трансформатор, транзистор и няколко диода. Освен това във веригата има дросел. Кондензаторите са инсталирани с различен капацитет и могат да варират значително в параметрите. Изправителите се използват, като правило, от тип кондензатор. Те принадлежат към категорията на високо напрежение.

Експлоатация на модерни блокове

Първоначално напрежението се подава към мостовия токоизправител. На този етап се активира ограничителят на пиковия ток. Това е необходимо, за да не изгори предпазителят в захранването. Освен това токът преминава през веригата през специални филтри, където се преобразува. За зареждане на резисторите са необходими няколко кондензатора. Възелът стартира само след повреда на динистора. Тогава транзистора се отпушва в захранването. Това дава възможност за значително намаляване на собствените трептения.

Когато възникне генериране на напрежение, диодите във веригата се активират. Те са свързани помежду си с помощта на катоди. Отрицателният потенциал в системата дава възможност за заключване на динистора. Улесняването на стартирането на токоизправителя се извършва след изключване на транзистора. Освен това е предвидено ограничаване на тока. Има два предпазителя за предотвратяване на насищане на транзисторите. Те работят във веригата само след повреда. За да стартирате обратната връзка, е необходим трансформатор. Захранва се от импулсни диоди в захранването. На изхода променливият ток преминава през кондензатори.

Характеристики на лабораторни блокове

Принципът на работа на този тип се основава на активно преобразуване на ток. В стандартната схема има един мостов токоизправител. За да се премахнат всички смущения, се използват филтри в началото, както и в края на веригата. Импулсът на кондензаторите е обичаен. Насищането на транзисторите става постепенно и това се отразява положително на диодите. В много модели е предвидено регулиране на напрежението. Защитната система е предназначена да предпазва блокове от късо съединение. Кабелите за тях обикновено се използват немодулни серии. В този случай мощността на модела може да достигне до 500 вата.

Конекторите за захранване в системата най-често се инсталират от типа ATX 20. За охлаждане на устройството в корпуса е монтиран вентилатор. Скоростта на въртене на лопатките трябва да се регулира в този случай. Устройството от лабораторен тип трябва да може да издържа на максимално натоварване на ниво от 23 A. В същото време параметърът на съпротивлението се поддържа средно около 3 ома. Граничната честота, която има импулсното лабораторно захранване е 5 Hz.

Как да ремонтираме устройства?

Най-често захранванията страдат поради изгорели предпазители. Те се намират до кондензаторите. Започнете ремонта на импулсни захранвания, като премахнете защитния капак. След това е важно да се провери целостта на микросхемата. Ако не се виждат дефекти по него, може да се провери с тестер. За да премахнете предпазителите, първо трябва да изключите кондензаторите. След това те могат да бъдат премахнати без проблеми.

За да проверите целостта на това устройство, проверете основата му. Изгорелите предпазители в долната част имат тъмно петно, което показва повреда на модула. За да смените този елемент, трябва да обърнете внимание на неговата маркировка. След това в магазина за радиоелектроника можете да закупите подобен продукт. Предпазителят се монтира само след отстраняване на конденза. Друг често срещан проблем в захранването се счита за неизправност с трансформатори. Те са кутии, в които са монтирани намотки.

Когато напрежението на устройството е много голямо, те не издържат. В резултат на това се нарушава целостта на намотката. Невъзможно е да се ремонтират импулсни захранвания с такава повреда. В този случай трансформаторът, подобно на предпазителя, може да бъде заменен само.

Мрежови захранвания

Принципът на работа на импулсните захранвания от мрежов тип се основава на нискочестотно намаляване на амплитудата на смущенията. Това се дължи на използването на диоди с високо напрежение. По този начин е по-ефективно да се контролира ограничаващата честота. Освен това трябва да се отбележи, че се използват транзистори средна мощност. Натоварването на предпазителите е минимално.

Резисторите в стандартната верига се използват доста рядко. Това до голяма степен се дължи на факта, че кондензаторът е в състояние да участва в преобразуването на тока. Основният проблем на този тип захранване е електромагнитното поле. Ако се използват кондензатори с нисък капацитет, тогава трансформаторът е изложен на риск. В този случай трябва много да внимавате за мощността на устройството. Мрежовото импулсно захранване има ограничители на пиков ток и те са разположени непосредствено над токоизправителите. Основната им задача е да контролират работната честота, за да стабилизират амплитудата.

Диодите в тази система частично изпълняват функциите на предпазители. За задвижване на токоизправителя се използват само транзистори. Процесът на заключване от своя страна е необходим за активиране на филтрите. Кондензаторите могат да се използват и като разделителен тип в системата. В този случай стартът на трансформатора ще бъде много по-бърз.

Приложение на микросхеми

Микросхемите в захранващите устройства се използват по различни начини. В тази ситуация много зависи от броя на активните елементи. Ако се използват повече от два диода, тогава платката трябва да е предназначена за входни и изходни филтри. Трансформаторите също се произвеждат в различни мощности и се различават доста по размер.

Можете сами да направите запояване на микросхеми. В този случай трябва да изчислите ограничаващото съпротивление на резисторите, като вземете предвид мощността на устройството. За създаване на регулируем модел се използват специални блокове. Този тип система се изработва с двойни коловози. Пулсациите вътре в дъската ще бъдат много по-бързи.

Предимства на регулираните захранвания

Принципът на работа на импулсните захранвания с регулатори е използването на специален контролер. Този елемент във веригата може да се променя пропускателна способносттранзистори. По този начин ограничаващата честота на входа и на изхода е значително различна. Можете да конфигурирате импулсното захранване по различни начини. Регулирането на напрежението се извършва, като се вземе предвид типът на трансформатора. За охлаждане на устройството с помощта на конвенционални охладители. Проблемът с тези устройства обикновено е свръхток. За решаването му се използват защитни филтри.

Средната мощност на устройствата варира около 300 вата. Кабелите в системата се използват само немодулни. По този начин могат да се избегнат къси съединения. Съединителите за захранване за свързване на устройства обикновено се инсталират в серията ATX 14. Стандартният модел има два изхода. Токоизправителите се използват с високо напрежение. Те са в състояние да издържат на съпротивление на ниво от 3 ома. От своя страна, максималния импулс на натоварване регулируем блокприема до 12 А.

Работа на 12 волтови блокове

Импулсът включва два диода. В този случай филтрите са инсталирани с малък капацитет. В този случай процесът на пулсиране е изключително бавен. Средната честота варира около 2 Hz. Ефективността на много модели не надвишава 78%. Тези блокове също се различават по своята компактност. Това се дължи на факта, че са инсталирани трансформатори ниска мощност. Не се нуждаят от охлаждане.

Веригата за импулсно захранване 12V допълнително предполага използването на резистори, обозначени с P23. Те могат да издържат само 2 ома съпротивление, но тази мощност е достатъчна за устройство. Най-често за лампи се използва импулсно захранване 12V.

Как работи телевизионната кутия?

Принципът на работа на импулсните захранвания от този тип е използването на филмови филтри. Тези устройства са в състояние да се справят със смущения с различни амплитуди. Намотката на дросела е синтетична. По този начин защитата на важни възли се осигурява с високо качество. Всички уплътнения в захранването са изолирани от всички страни.

Трансформаторът от своя страна има отделен охладител за охлаждане. За по-лесно използване обикновено се инсталира безшумно. Температурната граница на тези устройства може да издържи до 60 градуса. Импулсното захранване на телевизорите поддържа работна честота при 33 Hz. При температури под нулата тези устройства също могат да се използват, но много в тази ситуация зависи от вида на използваните кондензати и напречното сечение на магнитната верига.

Модели на устройства за 24 волта

При модели за 24 волта се използват нискочестотни токоизправители. Само два диода могат успешно да се справят със смущенията. Ефективността на такива устройства може да достигне до 60%. Регулаторите на захранващите устройства се инсталират доста рядко. Работната честота на моделите не надвишава средно 23 Hz. Съпротивителните резистори могат да издържат само 2 ома. Транзисторите в моделите са инсталирани с маркировка PR2.

Във веригата не се използват резистори за стабилизиране на напрежението. Филтри импулсно захранване 24V има тип кондензатор. В някои случаи можете да намерите разделящи се видове. Те са необходими за ограничаване на ограничаващата честота на тока. Динисторите рядко се използват за бързо стартиране на токоизправител. Отрицателният потенциал на устройството се отстранява с помощта на катода. На изхода токът се стабилизира чрез заключване на токоизправителя.

Захранване по схемата DA1

Захранващите устройства от този тип се различават от другите устройства по това, че са в състояние да издържат на големи натоварвания. В стандартната схема има само един кондензатор. За нормалната работа на захранването се използва регулаторът. Контролерът е инсталиран непосредствено до резистора. Диодите във веригата могат да бъдат намерени не повече от три.

Процесът на директно обратно преобразуване започва в динистора. За стартиране на отключващия механизъм в системата е предвиден специален дросел. Вълните с голяма амплитуда се заглушават в кондензатора. Обикновено се инсталира като разделителен тип. Предпазителите в стандартната верига са редки. Това е оправдано от факта, че граничната температура в трансформатора не надвишава 50 градуса. Така баластният дросел се справя сам със задачите си.

Модели на устройства с DA2 чипове

Чиповете на импулсни захранвания от този тип, наред с други устройства, се отличават с повишена устойчивост. Използват се предимно за измервателни уреди. Пример е осцилоскоп, който показва флуктуации. Стабилизирането на напрежението е много важно за него. В резултат на това показанията на инструмента ще бъдат по-точни.

Много модели не са оборудвани с регулатори. Филтрите са предимно двустранни. На изхода на веригата са инсталирани обикновени транзистори. Всичко това ви позволява да издържате на максимално натоварване на ниво от 30 A. От своя страна индикаторът за ограничаване на честотата е около 23 Hz.

Блокове с инсталирани DA3 чипове

Тази микросхема ви позволява да инсталирате не само регулатор, но и контролер, който следи колебанията в мрежата. Съпротивителните транзистори в устройството са в състояние да издържат приблизително 3 ома. Мощно импулсно захранване DA3 се справя с натоварване от 4 A. Можете да свържете вентилатори за охлаждане на токоизправителите. В резултат на това устройствата могат да се използват при всякакви температури. Друго предимство е наличието на три филтъра.

Два от тях са инсталирани на входа под кондензаторите. Един разделителен тип филтър е наличен на изхода и стабилизира напрежението, което идва от резистора. Диодите в стандартната схема могат да бъдат намерени не повече от два. Много обаче зависи от производителя и това трябва да се вземе предвид. Основният проблем на този тип захранване е, че те не могат да се справят с нискочестотни смущения. В резултат на това ги инсталирайте на измервателни урединепрактично.

Как работи диодният блок VD1?

Тези блокове са проектирани да поддържат до три устройства. Регулаторите в тях са трипътни. Кабелите за комуникация се монтират само немодулни. По този начин текущото преобразуване е бързо. Токоизправителите в много модели са инсталирани в серията KKT2.

Те се различават по това, че са в състояние да прехвърлят енергия от кондензатора към намотката. В резултат на това натоварването от филтрите се отстранява частично. Производителността на такива устройства е доста висока. При температури над 50 градуса също могат да се използват.

Какво е това IIP?

Импулсните захранвания (на английски Switching Power Supply) отново и отново стават обект на дискусии, спорове, а тяхното проектиране и конструкция предизвикват известни трудности в радиолюбителските среди. Все по-често, за да импулсни устройствазахранващите устройства насочват вниманието на домашните радио майстори, тъй като имат редица неоспорими предимства пред традиционните трансформаторни единици. Въпреки това много радиолюбители, особено начинаещи, не смеят да ги събират, въпреки широкото им използване в съвременното електронно производство.

Причините за това са много. От неразбиране на принципите на работа до сложността на схемата на импулсните вторични захранвания. Някои просто не могат да намерят необходимата радиоелементна база. Но опитни радиоинженери отдавна са изоставили тежките цялостни силови трансформатори в потребителската компактна електроника.

Но ако използването на трансформаторни захранвания за дома по някакъв начин е оправдано, тогава, например, в кола, на пътя, на полето и т.н. Трансформаторът е напълно безполезен.

Тук идват на помощ импулсните преобразуватели на напрежение. Те са в състояние да черпят електричество буквално от всяка батерия или батерия от DC галванични елементи и да го преобразуват в желаното напрежение с максимална мощност от няколко вата до няколко киловата.

Съгласете се, когато пътувате с каквото и да е транспортно средство и наблизо няма контакт, към който да свържете зарядно устройство, за да презаредите изтощена батерия на цифров фотоапарат, мобилен телефон, цифрова видеокамера, плейър и др. и т.н. това най-малкото доставя много неудобства. И колко пъти вече беше възможно да заснемете цифрово нещо, което харесвате, и веднага да го изпратите на роднини и приятели с помощта на телефона си.

И всичко, което се изисква, е да запоите проста схема на превключващ преобразувател на напрежение върху печатна платка, която може да се побере в дланта ви, и да вземете чифт АА батерии. Това е всичко, от което се нуждаете, за да сте щастливи!

Литературна образователна програма по темата UPS

Нека обаче не се увличаме, а да преминем директно към същността на статията. Вече сме говорили повече от веднъж за теоретичните и практическите аспекти на проектирането на импулсни захранвания у дома, например, превключващ преобразувател, автомобилен преобразувател на напрежение и; очертани методи за изчисляване на трансформатори, споделена полезна литература по силова електроника, препоръчана за четене не само за начинаещи инженери по електроника, например Изчисляване на силов трансформатор; и в статията Схема на преобразувател 1000 VA се разгръща цял, може да се каже, спор за промяната на веригата.

Е, днес ще отговорим на въпроса, зададен от един от радиолюбителите:

но има ли нещо за захранване +/-25 - 30 волта (биполярно) за 4 тройки пина за захранване на УМЗЧ - 4 х TDA7293? С мощност 550-600 вата ... за захранване от мрежата (~ 220V).

По този повод те дори решиха да публикуват отделна статия, за да покажат общите теоретични принципи за разработване на импулсни захранвания.

Представеният материал, с акцент върху някои въпроси на дизайна и схемата на импулсни вторични захранващи блокове, има за цел да покаже на радиолюбителите целия алгоритъм за тяхното изчисляване. Всички технически, дизайнерски, схемни добавки и решения, ако е необходимо, ще бъдат публикувани по-долу в коментарите. Всички заинтересовани инженери по електроника и опитни радиоинженери са помолени да участват в обсъждането на импулсните захранвания.

Да започнем може би...

Така че, за начало, нека очертаем в общи линии какви основни модули има във всяко импулсно захранване. В типична версия импулсното захранване може условно да бъде разделено на три функционални части. То:

1. PWM (PWM) контролер, на базата на който се сглобява главен осцилатор, обикновено с честота около 30 ... 60 kHz;

2. каскада от превключватели на мощността, чиято роля може да се изпълнява от мощни биполярни, полеви или IGBT (биполярни биполярни изолирани) транзистори; това захранващо стъпало може да включва допълнителна верига за управление за същите тези ключове на интегрирани драйвери или транзистори с ниска мощност; схемата на превключване на захранващите превключватели също е важна: мост (пълен мост), половин мост (половин мост) или със средна точка (push-pool);

3. импулсен трансформатор с първична(и) и вторична(и) намотка(и) и съответно токоизправителни диоди, филтри, стабилизатори и др. на изхода; като сърцевина обикновено се избира ферит или алсифер; като цяло тези магнитни материали, които могат да работят при високи честоти (в някои случаи над 100 kHz).

Това всъщност е всичко, което е необходимо за сглобяване на импулсно захранване. на снимката са подчертани основните части на UPS. За по-голяма яснота избираме тези модули и нататък електрически електрическа схема всяко импулсно захранване. Например:

Между другото, тук силовият етап е свързан според схемата със средна точка.

Сега, модулно, ще разработим схемно решение за бъдещото устройство.

Първо, нека дефинираме главния осцилатор. За да бъдем по-точни, с PWM контролер. В момента, както знаете, има огромен брой от тях. Тук може би основните критерии за избор са наличността и цената на емисията. Не се нуждаем от генератор, а именно с широчинно-импулсна модулация. Принципът на работа, ако накратко, тогава "има / няма сигнал". На изхода на контролера, което и да е устройство ( високо ниво) или нула (ниско ниво).

В съответствие с това изходните транзистори са отворени или затворени, подават напрежение към намотката на импулсния трансформатор или не. Освен това такова превключване се извършва с висока честота (както беше споменато по-рано, обикновено честотата е 30 ... 60 kHz).

Честотата се регулира в зависимост от нуждите на дизайнера с външна верига за свързване на PWM контролера, който по правило се състои от резистори и кондензатори. Наскоро дори се натъкнах на идеята да използвам ШИМ като източник COM порткомпютър. О, добре... За бъдещото ни захранване вземете PWM контролера K1156EU2. Но това не е от съществено значение. Можете да вземете почти всеки двутактовконтролер. Например, един от най-често срещаните TL494. Показана е веригата на главния осцилатор, базирана на него. Като цяло може да се намери типична превключваща схема за всяка друга микросхема техническа документациявърху него (лист с данни).

Изчисляване на честотата на импулсите на захранването

Контролерът K1156EU2 е проектиран да се използва като управляваща верига импулсни източницивторично захранване, работещо на честота до 1 MHz. Благодарение на високата си скорост, микросхемата намери широко приложение и се доказа добре. При липса на домашна версия на контролера, той може да бъде заменен с аналози като UC1825, UC2825, UC3825. Изходните етапи на полумост на контролера са проектирани да се справят с големи капацитивни товари, като портите на MOSFET с висока мощност, и да превключват както потъващ, така и потъващ ток. Описанието на щифтовете K1156EU2 е както следва:

Също така си струва да се отбележи, че честотата на импулсите зависи от стойностите на резистора и кондензатора на 5-ия и 6-ия щифт на микросхемата. Освен това капацитетът на кондензатора е отговорен за паузата (така нареченото мъртво време) между импулсите. И това пряко засяга осигуряването на едновременно затваряне на изходните ключове, за да се избегнат пропускащи токове. Въпросът е особено актуален при високи мощности. Съпротивлението на резистора се избира от диапазона 3 ... 100 kOhm, капацитетът е 0,47 ... 100 nF. Номограмите за избор на тези радиокомпоненти са показани по-долу на фигурата:

По този начин е необходим кондензатор от 15 nF (0,015 µF или 15000 pF), за да се осигури мъртво време от ?1,5 µs (за да се намали вероятността от преминаване на токове през MOSFET в захранващия етап). Сега погледнете лявата графика. За честотата ще бъде допълнително. На този етап ще приемем 60 kHz като номинална. Така че резисторът за нашия главен осцилатор е необходим с номинална стойност 3 kOhm. Сложихме тример на 4,7 kOhm. Те могат леко да увеличат честотата, като по този начин увеличат мощността на захранването като цяло.

Синхронизиране на два или повече PWM контролера

Важна функция на K1156EU2 е тяхното споделяне. Тези. единият генератор ще бъде главен, а другият подчинен. За това има щифт с функция 4 часовника. В резултат на това можете да получите два синхронно работещи PWM генератора. Има много приложения за този метод. Тъй като генераторите ще работят синхронно, всеки от тях може да бъде зареден с отделно изходно стъпало със силови ключове и импулсен трансформатор. В този случай могат да се използват трансформатори с по-малка обща мощност. Така че, ако имаме нужда от обща мощност на импулсно захранване от най-малко 600 W за 4 UMZCH, тогава можем да използваме два трансформатора от 300 W с два свързани към тях UMZCH. Съответно ще можем да премахнем част от товара от транзисторите на силовия етап, тел за навиване, имаме нужда и от по-малко ядро. В това отношение можете дори да спестите от закупуването на радиокомпоненти за бъдещия UPS. Схемата за синхронизиране на два PWM контролера (главен и подчинен) изглежда така:

Въпреки това, за общи образователни цели, ние се ограничаваме до включването на K1156EU2 в една (типична) версия, тъй като нашата цел е да ви дадем общи умения за развитие. И рационалността на използването на определена верига, техническо решение ще зависи от целта на използването на импулсно захранване.

Разбрахме първия функционален модул на бъдещия вторичен захранващ блок. Най-накрая приемаме схематичната версия на генератора на K1156EU2, както е показано на фигура 1. Ако е необходимо, на финалния етап на проектиране, деноминациите на частите могат да бъдат коригирани, което всъщност няма да повлияе на функционалната верига на генератор.

Избор на захранващи ключове за захранването

Сега за това какво ще управлява K1156EU2 или TL494 PWM контролер или всяка друга IC. Ще използваме като клавиши за захранване MOSFET транзисторикато най-ефективен. Що се отнася до биполярните, техните съществени недостатъци са повишеното остатъчно напрежение на колектора в режим на насищане, високата управляваща мощност в базовата верига и многорезорбция. Всичко това води до значително намаляване на ефективността на ключовете. А IGBT или биполярните транзистори с изолиран затвор са твърде скъпи и не са много разпространени. Така че изборът пада върху MOSFET.

Нека да определим границите на избора на MOSFET. По условие имаме нужда от 600-ватово импулсно захранване от 220-волтово захранване. Това означава, че след токоизправителните диоди и филтърния кондензатор, 220 волта променлив ток се преобразуват в 300 ... 310 волта постоянен ток. Това е при номинално напрежение 220 V. Но в мрежата може да има 175 и 250 волта. Токът във веригата номинално ще бъде равен на I = P / U или I = 600 W / 300 (310) V = 1,94 ... 2 ампера.

Бъдеще импулсен преобразувателще бъде двутактов тип, защото едноцикличните се доказаха добре при мощности до 100 вата. Схемата за включване на силовото стъпало на двутактно импулсно захранване е избрана от три съществуващи. Това, както беше казано, е мост (пълен мост), полумост (полумост) или със средна точка (бутане-дърпане). Последната схема е най-ефективна с входно напрежение до 100 волта и мощност до 500 вата. По принцип може да се използва и схема за превключване на издърпване, но няма да я повтаряме, т.к. това е точно темата на спора в статията „1000 VA Converter Circuit“. Полумостовите и мостовите вериги се използват ефективно при по-високо входно напрежение (и имаме 310 V) и с мощности до 1 kW в първия и над 1 kW във втория случай. ни подхожда половин моствключете мощността.

Вземаме честотата на превключване на мощните транзистори от порядъка на 60 kHz. Поради възможно дрейф на честотата, тя може да се повиши до 65 kHz. Можете, разбира се, да увеличите честотата до 100 kHz или дори повече. Въпреки това много магнитни материали, използвани като сърцевини в импулсни трансформатори, не могат да работят при такива честоти. Освен това, когато увеличаваме честотата, се нуждаем от високочестотни токоизправители мощни диоди. Но те не са евтини и за мнозина са трудно достъпни. Освен това, след пълновълнов токоизправител, честотата се удвоява. Така че ще се ограничим до честота от 60 kHz, като най-оптимална.

Сега нека определим амплитудата на номиналното напрежение на първичната намотка на импулсния трансформатор, като вземем предвид спада на напрежението на транзисторния преход. U=310/2 – u, където u е спадът на напрежението през MOSFET прехода. Тъй като все още не сме избрали транзистори, ще вземем средно u = 0,7 V. Следователно U = (310/2) -0,7 = 154,3 V. Минималната амплитуда, когато напрежението в мрежата падне до 175 волта, няма да бъде повече от 123 V, а максимумът при увеличаване до 250 V е не по-малък от 176 V. За да изберем MOS транзистори, ние изхождаме от максимално допустимия ток (600/123 \u003d 4,8 A) и напрежение (176 V). Според изчисленията се нуждаем от MOSFET с напрежение drain-source от 200 волта и максимално допустим ток през кръстовището от най-малко 6 ампера. На тези условия отговарят например IRF630, 2SK1117, 2SK1917, IRF740, IRFP460, IRF830 и др. Тук отново изхождаме от наличността и цената. За нашия пример, нека вземем IRFP460. Ключовете за захранване са взети.

Избираме диодите на токоизправителния мост на входа на импулсното захранване, като вземем предвид обратното напрежение от 400 волта и силата на тока от 2 ампера (600 / (175 V * 2 бр.) \u003d 1,71 A) с мостова верига . Взимаме диоден мост тип KBU810. Веригата на мрежовия токоизправител ще изглежда така:

Резисторите R1 и R2 са баластни резистори и се използват за разреждане на високоволтови кондензатори за целите на безопасността.

Изчисляване и навиване на импулсен трансформатор

Сега ще изчислим импулсния трансформатор.

Изчисляването на трансформатора е най-сложната, важна и "фина" част от цялото изчисление на импулсното захранване. За да направите това, най-ефективно е да използвате компютърни програми, най-популярните от които можете да изтеглите от нашия уебсайт за радиолюбители. Връзки към програми за изчисляване на трансформатора и тяхното подробно описание също са в горните статии.

И така, имаме като първоначални данни диапазон на захранващото напрежение от 247 ... 355 V (с отклонение на мрежовото напрежение от 175 ... 250 V), мощност най-малко 600 вата, ефективна индукция на магнитната верига от 0,1 до 0,2 T, ефективната магнитна пропускливост на магнитната верига при използване като сърцевина, феритен пръстен от марката M2500NMS1 K65x40x9 е 1800 ... 2000. По-горе е действителното мрежово напрежение за изчисляване на импулсен трансформатор в инструментите за проектиране impulse transformers 4.0.0.0 и подобни програми (вижте статиите). Въпреки това, както посъветвах, е по-добре да прилагате програмите наведнъж в комплекс. Съответно, в някои е необходимо да се посочи напрежението директно върху първичната намотка на импулсния трансформатор. дадохме схема на мрежов токоизправител за захранване на импулсен блок. Както можете да видите, там с помощта на делител мрежовото напрежение се преобразува в биполярно +/-154,3 V. Номиналното напрежение е посочено при мрежово напрежение от 220 V. Съответно, с отклонение на мрежовото напрежение от 175 ... 250 V на първичната намотка, тя ще се колебае в рамките на не 247 ... 355 волта (като след изправителни диоди и филтърни кондензатори), а 247 / 2-0,7 ... 355 / 2-0,7, т.е. 122,8 ... 176,8 волта. Бъди внимателен!

Смятаме, че с помощта на програми няма да е трудно да се определят основните характеристики на необходимия импулсен трансформатор. За взетия от нас пръстен К65х40х9 имаме следното. Ефективност около 98%; броят на завоите в първичната намотка е около 55 с диаметър 1,2 mm; броят на навивките на всяка вторична намотка за напрежение +/-30 V е 10 + 10 с кран от средата на проводника с диаметър 1,5 mm. Знаем всички данни за навиване на трансформатора. Като резултат самостоятелно производствотрябва да получите нещо подобно или може би по-добро (по-добре е да поставите намотките по-равномерно около пръстена):

Преминаваме директно към схемната част на разработката.

Проектиране на електрическа схема на UPS

Вече сме определили, че ще имаме двутактно захранване с полумостово включване на силовото клемно стъпало, състоящо се от два мощни MOSFET IRFP460. Чипът K1156EU2R беше избран като PWM контролер. Сега сме изправени пред задачата да комбинираме и трите функционални модула, всеки от които има свой собствен електрическа верига. Вместо да преоткривате колелото, можете да промените съществуващия стандарт електрическа схемавече проектиран UPS на контролер по наш избор. В крайна сметка получихме тази версия на веригата на импулсното захранване:

Както можете да видите, той включва всичките три модула, обсъдени по-горе.

Допълнително с помощта на реле и ограничителен резистор R1 (тип C5-16MB или C5-5V) на входа е реализиран плавен стартза да избегнете внезапни скокове на тока. Релето може да се използва както за 12, така и за 24 волта с избор на резистор R19. Варистор RU1 предпазва входната верига от импулси с прекомерна амплитуда. Кондензаторите C1-C4 и индукторът с две намотки L1 образуват мрежов филтър за потискане на шума, който предотвратява проникването на високочестотни вълни, създадени от преобразувателя, в захранващата мрежа. L1 се навива до запълване на прозореца с тел с диаметър 0,5 mm върху магнитна верига Sh7x7, изработена от alsifer TCH60, TCHK55 или ферит тип 2000NM. Намотките на индуктора съдържат еднакъв брой навивки. Можете да използвате магнитна верига тип K24x14x7. След това вятърът 50 се превръща в 2 проводника.

Тримерният резистор R16 и кондензаторът C12 определят честотата на преобразуване. За да се намали ЕМП на самоиндукцията на трансформатора Т2, амортисьорните диоди VD7 и VD8 са свързани успоредно с каналите на транзисторите. Диодите на Шотки VD2 и VD3 защитават превключващите транзистори и изходите на чипа DA2 от импулси на обратно напрежение.

Токовият трансформатор Т1 е навит феритен пръстен K10×6x3 клас 4000NM или K12×8x3 клас 2000NM. Първичната намотка съдържа 1 намотка проводник с диаметър 0,5 mm или монтажен проводник в PVC изолация. Вторичната намотка е 100 оборота с кран от средата на проводника PELSHO с диаметър 0,06 ... 0,12 mm. Намотките трябва да бъдат изолирани, например, с лакирана кърпа. Токът протича през първичната намотка на трансформатора Т1. Напрежението на вторичната намотка през резистора R12 се подава към входа на токовия компаратор 9, изхода на микросхемата DA2. В момента, когато напрежението на този вход превиши прага на компаратора (1 волт), генерирането на възбуждащи импулси ще бъде прекратено. Токът на защитното изключване зависи от броя на завъртанията на вторичната намотка на трансформатора T1, капацитета на кондензатора C8 и съпротивлението на резисторите R8, R9 (настройка), R12.

От момента на свързване към мрежата до възбуждането на инвертора, микросхемата K1156EU2R се захранва от параметричен регулатор на напрежението на резистора R2 (чието съпротивление може да се наложи да се понижи) и ценеровия диод VD4 през диода VD5. В този режим микросхемата консумира ток не повече от 2 mA. След като инверторът се възбуди, PWM контролерът захранва спомагателния токоизправител VD13-VD16, напрежението от което се стабилизира от микросхемата KR142EN8V (или всяка друга за стабилизиращо напрежение от 15 волта). Диодите VD5 и VD18 изключват взаимното влияние на два източника на захранване на чипа K1156EU2R.

Оптрон U1 осигурява галванична изолация на веригата за обратна връзка. Веригата OS е необходима за стабилизиране на изходното напрежение на импулсното захранване. Ако надвишава номиналната стойност, токът през ценерови диод VD17 и излъчващият диод на оптрона рязко ще се увеличи. В резултат на това фототранзисторът на оптрона се отваря. Напрежението на входа на компаратора за обратна връзка на напрежението се увеличава (1 крак на микросхемата). Продължителността на импулсите на изхода на генератора е намалена. Това води до намаляване на изходното напрежение до номиналното ниво.

Принципът на работа на веригата на импулсното захранване трябва да е ясен. Сега нека да преминем към съвети за проектиране на оформлението на печатни платки и монтиране на радиокомпонентите.

В заключение си струва да дадем няколко думи на такова лошо явление като скин ефект. В резултат на това високочестотният променлив ток, когато протича през проводника, се разпределя не равномерно по напречното сечение, а главно в повърхностния слой. Това може да има неприятни последици за нашия импулсен трансформатор при високи мощности. Поради това се препоръчва да навивате силовите намотки на трансформатора не с един проводник с голямо сечение, т.к. няма да има полза от него, а „косичка“, изтъкана от няколко жици с по-малък диаметър. Оказва се вид литц тел. По този начин ще подобрим коефициента на качество на намотките, ще повишим ефективността и качеството на импулсния трансформатор. Обърнете внимание как е навита първичната намотка:

На снимката има 8 пигтейла с 15 жици във всяка. Изглежда солидно, нали?

Епилог

В тази, както се оказа, далеч не кратка статия, най-важните моментипроектиране на импулсни захранващи блокове, с които всеки радиолюбител, който реши да създаде SMPS, определено ще се сблъска. Опитахме се да опишем целия алгоритъм на действията възможно най-ясно. Разгледани по-подробно точките, върху които си струва да се съсредоточи вниманието. Моля, публикувайте всички допълнителни съвети и трикове в коментарите.