Nous vous suggérons de considérer ce qu'est une alimentation à découpage (UPS), comment cela fonctionne, et aussi comment fabriquer cet appareil à la maison.

Informations générales sur l'onduleur

UPS est un appareil qui redresse tension secteur, puis génère à partir de celui-ci des impulsions d'une fréquence supérieure à 10 kHz, qui sont ensuite transmises à un transformateur d'impulsions spécial.

L'onduleur est un convertisseur électronique qui comprend un régulateur à découpage pour convertir efficacement énergie électrique et un modulateur de largeur d'impulsion (PWM). Comme les autres sources d'alimentation, l'onduleur transfère l'énergie de la source secteur à la charge tout en convertissant la tension.

Schéma - Alimentation à découpage

Idéalement, une alimentation à découpage ne dissipe aucune puissance. En revanche, une alimentation linéaire, en régulant la tension de sortie, dissipe en permanence de l'énergie dans jonction p-n transistor. De cette façon haute efficacité la conversion est un avantage important d'une alimentation à découpage par rapport à une alimentation linéaire. De plus, toute alimentation à découpage simple est beaucoup plus compacte qu'un transformateur avec un régulateur linéaire, mais en même temps, son efficacité n'est pas inférieure.

Photo - Alimentation à découpage réseau

Blocages d'impulsions les alimentations électriques sont utilisées en remplacement des alimentations linéaires, car elles ont une taille et un poids plus petits avec une efficacité similaire.

Vidéo : comment faire une alimentation simple (commutée)

Principe de fonctionnement

Considérons en cycles le principe de fonctionnement d'une simple alimentation à découpage.

Si l'onduleur a une tension d'entrée CA, par exemple, dans un ordinateur, un PC, un ordinateur portable, la première étape consiste à convertir la tension CA entrante en CC. Alimentation avec tension d'entrée calculée en entrée courant continu ne nécessite pas cette étape. Dans certaines alimentations, telles que les alimentations d'ordinateurs, le circuit redresseur peut être configuré comme un doubleur de tension en ajoutant un interrupteur manuel ou automatique. Cette fonctionnalité permet aux alimentations de fonctionner à partir d'une alimentation secteur qui fournit normalement 115V ou 230V.

Le redresseur lisse la tension alternative non régulée en courant continu, qui est ensuite envoyé à un filtre à condensateur de stockage. Le courant tiré de l'alimentation de ce circuit (le redresseur) est converti en impulsions courtes autour des pics de tension alternative.

Ces signaux ont une énergie haute fréquence importante qui réduit le facteur de puissance transformateur d'impulsions, grâce à quoi il est possible de réduire ses dimensions. Pour corriger ce phénomène, de nombreux onduleurs plus récents utilisent un circuit PFC spécial pour forcer le courant d'entrée à suivre la forme sinusoïdale de la tension d'entrée CA et pour la correction du facteur de puissance. Les alimentations à découpage qui utilisent Active PFC se trouvent dans les caméras CCTV, les ordinateurs, etc. et prennent en charge des tensions d'entrée de ~ 100 Volts AC à 250 V.

L'alimentation à découpage flyback est conçue pour une entrée de tension alternative, en règle générale, elle peut également fonctionner à partir d'une source CC, car pression constante passera par un pont ou un demi-pont redresseur sans changement. Si l'alimentation est conçue pour 115 V et n'a pas de sélecteur de tension, alors 163 V DC (115 × √2) est nécessaire.

Mais ce type d'utilisation peut être préjudiciable au redresseur car il il utilisera la moitié des diodes du redresseur à pleine charge. Cela peut entraîner une surchauffe de l'un des composants du redresseur, ce qui réduit considérablement sa durabilité. D'autre part, si l'alimentation a un commutateur de mode de tension d'entrée 115/230V (alimentation d'ordinateur AT-ATX Panasonic, Samsung, lecteur de DVD Vbulletin), le commutateur doit être réglé sur 230 et recevoir la tension requise de 325 VDC (230 ×√2).

Les diodes de ce type d'alimentation redresseront parfaitement la tension alternative, car elles, dans leurs caractéristiques, répètent le doubleur de tension bipolaire. Le seul inconvénient d'un bloc aussi simple est sa fragilité.

Une fois la tension secteur redressée, elle passe à l'onduleur.

L'onduleur d'alimentation à découpage convertit le courant continu en courant alternatif en le faisant passer à travers un interrupteur de tension, dont l'énergie de transformation de sortie est très faible, avec plusieurs dizaines de tours de l'enroulement du transformateur à une fréquence de dizaines ou de centaines de kilohertz, il fonctionne comme un ULF. La fréquence est généralement choisie au-dessus de 20 kHz pour la rendre inaudible pour l'homme. La commutation s'effectue sous la forme d'un signal PWM à plusieurs étages sur des transistors MOSFET clés. Les MOSFET sont un type de dispositif avec une faible résistance à l'état passant et une capacité de transport de courant élevée.

Photo - Le principe de fonctionnement d'une alimentation à découpage

Si les sorties doivent être isolées de l'entrée, comme c'est généralement le cas avec les alimentations secteur, inversées courant alternatif utilisé pour alimenter l'enroulement primaire d'un transformateur haute fréquence. Le transformateur augmente ou abaisse déjà la tension sur l'enroulement secondaire au niveau requis. Dans le schéma fonctionnel, cela peut être vu à la sortie du transformateur.

Photo - Schéma de principe de l'alimentation

Pour les tensions de sortie supérieures à dix volts, des diodes au silicium sont utilisées. Avec plus basse tension, les diodes Schottky sont couramment utilisées comme éléments redresseurs ; ils ont Avantages:

1. Temps de récupération plus rapide que les diodes au silicium (permet un fonctionnement à faible perte à haute fréquence) ;
2. Faible chute de tension lors du passage du courant. Pour des tensions de sortie encore plus faibles, les petits onduleurs utilisent des transistors comme redresseurs synchrones, auquel cas le redressement principal de la tension alternative se produit dans le transistor.

Puis le lissage est effectué à l'aide d'un filtre constitué d'une inductance et d'un condensateur. À des fréquences de commutation plus élevées, des composants avec une capacité et une inductance plus faibles sont nécessaires.

Photo - Bloc d'impulsion miniature

Une alimentation à découpage non isolée plus simple contient une self au lieu d'un transformateur. Ce type comprend des convertisseurs élévateurs et abaisseurs. Ils appartiennent à la classe la plus simple avec une entrée et une sortie, qui utilisent une self et un interrupteur actif.

Comment faire une alimentation de vos propres mains

Vous pouvez assembler de vos propres mains une alimentation à découpage de moyenne ou faible puissance pour un téléviseur portable ou une tablette à la maison.

Descriptif étape par étape comment fabriquer un onduleur maison universel miniature adapté à un ordinateur de bureau lampe à LED, récepteur, lecteur de musique :

1. Sélectionner Chargeur, qui peut fournir suffisamment de courant pour charger la batterie. Découvrez les convertisseurs conçus pour faire fonctionner de gros VUS si vous créez un système complexe.

Photo - Schéma d'un onduleur simple

Vérifiez les alimentations solaires pour les maisons et les onduleurs pour les grands systèmes. Assurez-vous que les contacts du chargeur sont capables de fournir de l'énergie pour alimenter votre charge.

1. Choisissez des batteries à cycle profond. N'utilisez pas de batterie de voiture. Si vous utilisez du gel ou batteries sans entretien alors le système fonctionnera correctement. Pour les grands systèmes composés de plusieurs batteries à cycle profond, seules les batteries AGM ou humides doivent être sélectionnées.

Assurez-vous que les batteries sont ventilées pour libérer de l'hydrogène. Si vous achetez des batteries humides, assurez-vous que l'appareil prend en charge l'égalisation de la densité de charge. Les batteries au plomb sont vendues en 6 et 12 volts. Vous devrez les connecter en série pour augmenter la tension, ou en parallèle pour augmenter la capacité en ampères-heures.

Photo - Alimentation avec piles

Calcul des batteries pour les alimentations à découpage avec et sans régulateur de charge :

12 volts = 2x6V - vous avez besoin de deux batteries 6 volts connectées en série ;

24 volts = batteries 4x6V ou 2x12V en série.

Ne mélangez pas différents types piles. De nouvelles batteries ajoutées à un kit existant aideront à réduire la charge principale.

1. Sélectionnez un onduleur. Vous devez acheter un onduleur boost à un ou deux temps. La puissance de l'onduleur en watts doit être de 3 à 7 fois celle de courant nominal charges. Les onduleurs sont disponibles pour des tensions d'entrée de 12, 24, 36, 48 et jusqu'à 96 volts. Plus la tension est élevée, mieux c'est, en particulier pour les grands systèmes. Le 12 volts est le plus courant, mais en aucun cas le 12 volts ne doit être envisagé pour un système de plus de 2400 watts de puissance.

1. À l'aide de câbles, connectez l'onduleur, la batterie et d'autres appareils. Pour connecter les pièces, vous devez prendre des fils légers afin qu'ils ne tirent pas sur les contacts. Assurez-vous de vérifier la connexion avec un multimètre.

1. Après avoir marqué la polarité sur les fils, fixez solidement câble d'alimentationà la batterie et au contrôleur de charge, cela peut être fait à l'aide d'un fer à souder. Utilisez un multimètre pour vérifier toutes les connexions de fil.

1. Préparez le système de charge. Connectez le chargeur au secteur et allumez-le.

1. Maintenant, vous devez régler le système d'alimentation à découpage, réfléchissez à la façon de vérifier l'onduleur. Fixez et connectez l'appareil s'il est situé séparément du chargeur. Connectez les câbles aux batteries en respectant la polarité. Allumez l'onduleur et vérifiez les lectures de l'instrument avec différentes charges CA.

Les principaux signes d'un dysfonctionnement de l'unité d'impulsion:

1. Feu;
2. Étincelles.

Laissez l'onduleur pendant la nuit avec la même charge que prévu et chargez la batterie pendant la nuit. Le matin, la batterie doit être complètement chargée.

Les alimentations à découpage faites maison sont les plus faciles à refaire à partir de celles prêtes à l'emploi, à une puce PWM de la série IR2151, TL431, UC3842 avec contrôle automatique (réglage), leur circuit est idéal pour ce travail.

La condition principale est de travailler avec protection! Vous devez porter des gants, des lunettes, des masques de protection.

Bien sûr, vous pouvez acheter un appareil chinois bon marché pour faire fonctionner un lecteur DVD ou une lampe d'éclairage. Mais pour le travail sur le terrain, il est préférable d'acheter une alimentation à découpage 12 V (comme pour un PC) sur les puces IR2153, TL494, son prix est tout à fait acceptable et le schéma de fonctionnement est universel. Vous pouvez trouver l'appareil dans n'importe quel magasin d'électricité de votre ville.

Faites également attention aux modèles sur microcircuits de sociétés telles que: modèle APC, Logicpower, CyberPower, FSP, Dyno, Eaton, Robiton, PSU, PSS, TOP, Samsung. Effectuez régulièrement les réparations programmées de l'équipement, les cartes doivent être vérifiées tous les six mois.

Dans le chantier du 21e siècle, il y a de moins en moins d'alimentations à transformateur, car elles ont été remplacées par des alimentations à découpage, sinon on les appelle aussi sans transformateur. Pourquoi a-t-il échoué ? Premièrement, les alimentations à découpage sont beaucoup plus compactes, plus légères et moins chères à fabriquer. De plus, l'efficacité des blocs d'impulsions peut atteindre jusqu'à 80 %.

Dans le cadre de notre article, nous examinerons les circuits les plus intéressants d'alimentations à découpage utilisant diverses solutions de circuit. Mais d'abord, regardons comment cela fonctionne. changer de source d'alimentation. (UPS)

Presque toutes les sources pulsées de courant changer de source d'alimentation diffèrent légèrement dans la conception et le travail selon le même schéma typique.

Dispositif d'alimentation à découpage

La composition des principaux composants et blocs de l'onduleur comprend :

redresseur secteur, la version typique se compose de : inductances d'entrée, un filtre électromécanique qui assure le désaccord des interférences et le découplage de l'électricité statique des condensateurs, un pont de diodes et un fusible secteur ;
réservoir de filtre ;
transistor de puissance fonctionnant en mode clé ;
oscillateur maître ;
optocoupleurs;
schème retour d'information, généralement construit sur des transistors ;
diodes redresseuses ou circuit de sortie à pont de diodes ;
Circuits de contrôle de tension de sortie
contenants filtrants;
selfs de puissance, effectuer la fonction de correction de tension et son diagnostic dans le réseau

Exemple circuit imprimé une alimentation à découpage typique avec une brève désignation des composants électroniques est illustrée dans la figure ci-dessous :

Comment fonctionne une alimentation à découpage ?

L'UPS produit une tension stabilisée en appliquant les principes d'interaction entre les composants du circuit onduleur. La tension secteur alternative de 220 volts passe par les fils jusqu'au redresseur. Son amplitude est lissée par un filtre capacitif grâce à l'utilisation de condensateurs pouvant supporter des pics jusqu'à 300 volts, et séparés par un filtre antibruit.

Le pont de diodes redresse la tension alternative qui le traverse, qui est ensuite convertie par un circuit réalisé sur des transistors. En outre, des impulsions rectangulaires à haute fréquence suivent avec un rapport cyclique donné. Ils peuvent être convertis :

avec isolation galvanique du réseau d'alimentation des circuits de sortie ;
sans découplage.

Dans le premier cas, les impulsions RF vont à un transformateur d'impulsions qui assure une isolation galvanique. Du fait de la haute fréquence, un excellent rendement du transformateur est obtenu, les dimensions du circuit magnétique sont réduites, et, par conséquent, le poids du dispositif final.

Dans de tels circuits UPS, trois chaînes interconnectées fonctionnent : contrôleur PWM ; cascade de transistors de commutateurs de puissance ; transformateur d'impulsions

La cascade d'interrupteurs de puissance est généralement constituée de puissants champs, bipolaires ou transistors. Pour ces derniers, en règle générale, un système de contrôle séparé a été créé sur d'autres transistors ou circuits intégrés de faible puissance (pilotes). Les touches d'alimentation peuvent être implémentées par divers régimes: demi-pont ; trottoir; ou milieu.

Le transformateur d'impulsions de ses enroulements est placé autour du circuit magnétique en alsifer ou en ferrite. Ils sont capables de transmettre des impulsions RF avec des taux de répétition allant jusqu'à des centaines de kHz. Leur travail est généralement complété par des chaînes de stabilisateurs, filtres, diodes et autres éléments.

Dans un onduleur sans isolation galvanique, un transformateur d'isolement haute fréquence n'est pas utilisé et le signal va directement au filtre passe-bas.

Caractéristiques de stabilisation de la tension de sortie dans l'onduleur

Tous les onduleurs intègrent des composants radio qui implémentent une rétroaction négative (NFB) avec des paramètres de sortie. Par conséquent, ils ont une excellente stabilisation de la tension de sortie lors de charges flottantes et de fluctuations d'alimentation. Les méthodes de mise en œuvre du FOS dépendent du circuit utilisé pour faire fonctionner l'onduleur. Il peut être mis en œuvre dans des ASI fonctionnant avec une isolation galvanique aux frais suivants :

Effet intermédiaire de la tension de sortie sur l'un des enroulements du transformateur RF ;
Utilisation d'optocoupleur.

Dans les deux versions, ces signaux contrôlent le rapport cyclique des impulsions appliquées à la sortie du contrôleur PWM. Lors de l'utilisation d'un circuit sans isolation galvanique, l'OOS est généralement créé en connectant un diviseur résistif.

Une simple alimentation à découpage dont le circuit est implémenté sur la puce HV-2405E dans sa composition interne contient un préliminaire régulateur à découpage régulateur linéaire de tension et de sortie.

La quantité de courant qu'une alimentation à découpage est capable de délivrer dépend de la capacité C1. Le condensateur C2 donne une temporisation à l'activation du microcircuit pour stabiliser les transitoires. La capacité C3 est utilisée pour réduire l'ondulation de la tension de sortie redressée.

La thermistance R1 protège le microcircuit du claquage par le courant de charge du condensateur C1. Le circuit utilisait une marque de thermistance de petite taille MZ21-N151RM.

Pour obtenir une tension de sortie de 18 V, la résistance R1 doit être de 13 kΩ, pour 15 V - 10 kΩ, pour 12 V - 6,8 kΩ et pour 9 V - 3,9 kΩ.

Le microassemblage IR2153 est un pilote universel pour le contrôle des transistors à effet de champ et IGBT. Il a été développé spécifiquement pour être utilisé dans les circuits de ballast électronique. lampes à économie d'énergie, sa fonctionnalité lors de la conception d'une alimentation est donc légèrement limitée. Le microcircuit vous permet de créer sur sa base un simple et source fiable la nutrition.

Le diviseur de tension est assemblé sur un condensateur papier non polaire C1 et des condensateurs électrolytiques C2 et C3, qui créent un épaulement non polaire d'une capacité totale de 100 microfarads.

Deux gauches par rapport au circuit de la diode sont polarisantes vers le circuit du condensateur. Avec les valeurs nominales indiquées des composants radio, le courant de court-circuit sera d'environ 0,6 A et la tension aux bornes de la capacité C4 en l'absence de charge est d'environ 27 V.

L'enroulement primaire du transformateur convertisseur T2 est relié à la diagonale du pont formé par les transistors VT1, VT2 et les capacités C9, C10. Les circuits de base des transistors sont alimentés par les deuxième et troisième enroulements du transformateur T1, dont l'enroulement primaire est alimenté par une tension d'échelon à partir d'un conformateur construit sur des microcircuits DD1, DD2.

L'oscillateur maître du shaper est réalisé sur les onduleurs DD1.1, DD1.2 et génère des oscillations avec une fréquence de 120 kHz. Les impulsions des sorties des déclencheurs DD2.1 avec une fréquence de 60 kHz et DD2.2 avec une fréquence de 30 kHz vont aux entrées des éléments DD1.3 et DD1.4, et déjà à leurs sorties des séquences d'impulsions avec un devoir cycle de 4 sont générés.

Le transformateur T1 délivre cette tension de marche à la base des transistors VT1, VT2 fonctionnant en mode clé et les ouvre un à un.

Deux sources de tension de sortie sont réalisées sur des stabilisateurs de tension de la série K142. La tension redressée étant pulsée aux entrées des filtres, des condensateurs à oxyde K52-1 de petite capacité sont installés, qui fonctionnent bien à une fréquence de conversion donnée.

Le circuit d'alimentation à découpage est assemblé sur une carte de circuit imprimé en fibre de verre double face. Du côté des composants radio, la feuille est conservée et est un fil commun.

Les transistors sont montés sur un radiateur mesurant 40 par 22 mm.

Le régime utilise résistances permanentes C2-1 (R7) et MT, résistance ajustable SP3-196 (R9), capacités KTP-2a (C1, C2), K50-27 (C4, C5), K52-1 (C7, C11, C16, C20), K73-17 sur Tension nominale 400 (C3) et 250 V (C9, C10), KM-5 (C6, C14) et KM-6 (autres). Inducteurs L1, L2, L4 - DM-2.5 L3 - DM-0.4.

Le premier transformateur est monté sur un noyau magnétique annulaire K 10X6X5 en ferrite 2000NM. Son enroulement primaire est constitué de 180 spires de PELSHO 0,1, 2 et 3 fils et chacun comporte 18 spires de PELSHO 0,27. Le circuit magnétique du second transformateur K28X16X9 est en ferrite grade 2000NM. Son enroulement primaire est constitué de 105 spires de fil PELSHO 0,27, les enroulements 2 et 4 de 14 et 8 spires fil de montage MGTF de section 0,07 mm, 3ème enroulementà partir de 2X7 spires de PEV-2 d'un diamètre de 1 mm.

La base de la conception est un pilote en demi-pont sur la puce IR2151. Le signal du générateur est amplifié en cascade sur de puissants transistors à effet de champ. La résistance 47k doit être d'une puissance de 2 watts ou plus. La diode FR107 peut être remplacée par FR207, etc. Les condensateurs électrolytiques sont nécessaires pour lisser les ondulations et réduire le niveau d'interférence du réseau, leur capacité est de 22 à 470 microfarads. Fusible 3 ampères. Le transformateur d'impulsions vous permet d'obtenir une tension bipolaire de 12 ou 2 volts, vous pouvez donc obtenir 5, 10, 12 et 24 volts en sortie.

Avec un tel bloc d'alimentation, vous pouvez alimenter un ULF puissant ou l'adapter à un amplificateur 12 volts de la série TDA. Si le bloc d'alimentation est complété par un régulateur de tension, vous pouvez assembler une alimentation de laboratoire à découpage à part entière.

Le redresseur est mieux assemblé sur des diodes ultra-rapides de 4 à 10 ampères; ils peuvent être empruntés au même bloc informatique la nutrition. Cette alimentation peut également servir de chargeur pour batterie de voiture, car le courant de sortie est supérieur à 10 ampères.

Rappelez-vous qu'il y avait de tels téléphones populaires à l'époque comme Rus 26. Chacun d'eux était livré avec un adaptateur réseau pas mal qui avait deux tensions stabilisées + 5V et +8 V à la sortie avec un courant de charge allant jusqu'à 0,5 A; il peut être utilisé pour alimenter de nombreux produits maison de radio amateur et aujourd'hui.

Considérez le schéma de ce bloc d'alimentation:

La tension secteur de 220 V via les contacts fermés de l'interrupteur à bascule SA1 et la résistance de protection R1 va à l'enroulement primaire du transformateur T1. A partir de l'enroulement secondaire, il est réduit à 11 V AC, redressé par un redresseur, sur des diodes Schottky VD1 - VD4. L'utilisation de telles diodes réduit la perte de puissance sur le redresseur d'environ 1 V et augmente la tension aux bornes du condensateur de filtrage C7.

L'alimentation à découpage contient deux stabilisateurs linéaires DA1 et DA2. Le premier produit une tension de sortie stabilisée de +5 V, et le second +8 V.

Avec l'interrupteur à bascule SB1, vous pouvez sélectionner la tension de +5 V ou + 8 V. Dans ce cas, si l'interrupteur à bascule est en position « +5 V », la LED HL2 s'allume, si en position « +8 position V", puis HL3.

Pour plus de commodité, vous pouvez ajouter une prise USB à la sortie du canal "+5 V" et l'utiliser pour configurer des appareils alimentés par.

Instructions détaillées pour la fabrication d'alimentations à découpage artisanales de différentes capacités basées sur le ballast électronique de l'ancien Lampe fluorescente. Un ballast électronique est une alimentation à découpage presque prête à l'emploi, mais il lui manque un transformateur d'isolement et un redresseur.

Avantages de l'onduleur par rapport à l'analogique standard

Lorsque l'on compare les conceptions d'alimentation avec la même puissance de sortie, les onduleurs présentent les avantages suivants :

La réduction du poids et des dimensions de l'onduleur s'explique par le passage de la conversion d'énergie basse fréquence par des transformateurs de puissance puissants et lourds avec des systèmes de contrôle situés sur d'énormes radiateurs et fonctionnant en mode linéaire, à des technologies de conversion de commutation. Du fait de l'augmentation de la fréquence du signal traité, la capacité des condensateurs des filtres diminue et, par conséquent, leurs dimensions. Cela simplifie également le circuit de redressement.
Efficacité accrue - Dans les transformateurs basse fréquence, une part importante des pertes se produit en raison de la dissipation thermique lors des transformations électromagnétiques. Dans un onduleur, les pertes d'énergie maximales se produisent pendant les transitoires lors de la commutation en cascade. Et le reste du temps, les transistors clés sont dans un état strictement stable : ouvert ou fermé. Dans le même temps, toutes les conditions sont créées pour un minimum de pertes, tandis que l'efficacité peut atteindre jusqu'à 90-98%.
moindre coût;
Gamme étendue de tensions d'alimentation - les technologies d'impulsion vous permettent d'alimenter le bloc d'alimentation à partir de sources d'amplitudes et de fréquences différentes. Cela élargit le champ d'application avec différentes normes électriques.
Protection intégrée. Grâce à l'utilisation de modules semi-conducteurs de petite taille, il est possible d'intégrer une protection dans la conception de l'onduleur qui contrôle l'apparition de courants de court-circuit (courts-circuits), la déconnexion des charges à la sortie de l'appareil et d'autres urgences.

Inconvénients de l'ASI

Interférences haute fréquence, puisqu'elles fonctionnent sur le principe de la conversion des impulsions HF, elles génèrent des interférences dans toute conception diffusée dans l'espace. Cela crée une exigence supplémentaire associée à leur suppression par diverses méthodes.

Dans certains cas, la suppression du bruit peut être inefficace, ce qui exclut l'utilisation de l'onduleur pour certains types d'équipements numériques de précision.

Les limitations de puissance de l'onduleur ont une contre-indication à travailler non seulement à des charges accrues, mais également à des charges réduites. Si le circuit de sortie présente une forte chute de courant au-delà de la valeur critique, le circuit de démarrage peut tomber en panne ou l'onduleur produira une tension aux propriétés déformées.

De nombreux radioamateurs s'intéressent à son fonctionnement et aux mécanismes sur lesquels repose une alimentation à découpage. Examinons de plus près l'exemple d'un bloc d'un lecteur DVD BBK DV811X. Ce bloc a été choisi car tous les composants du circuit ici sont libres, clairs et non remplis de colle. Cela aidera grandement les débutants à comprendre le principe de leur travail. A titre de comparaison, une alimentation typique pour ordinateur portable. Il est difficile de comprendre immédiatement ce qui est ici et où.
Pour une explication claire de tous les points, nous allons construire un schéma de principe. Nous vous expliquerons le plus simplement possible chaque élément, pourquoi il se trouve ici et quelle fonction il remplit.

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Envisager principes généraux fonctionnement des alimentations.
Pour commencer, linéaire.

Dans celui-ci, la tension secteur est fournie au transformateur, qui l'abaisse, après quoi il y a un redresseur, un filtre et un stabilisateur. Les transformateurs de ces blocs sont volumineux et sont le plus souvent utilisés dans les alimentations de laboratoire et les amplificateurs audio.

Maintenant, commutez les alimentations. 220 volts sont redressés, après quoi la tension constante est convertie en impulsions de fréquence plus élevée, qui sont transmises à un transformateur haute fréquence. La tension est retirée des enroulements de sortie et redressée. Ensuite, il est acheminé à travers le circuit de rétroaction vers le formateur d'impulsions pour maintenir une tension de sortie stable en ajustant la durée ou le rapport cyclique des impulsions. Le redressé est filtré pour obtenir une valeur stable.
Explication du circuit
Bornes - alimentation secteur 220 volts et un bouton réseau, et on voit un fusible. Lorsque le courant traversant le fusible dépasse son seuil nominal, il grille, ouvrant le bloc d'alimentation avec le réseau. Ensuite, nous voyons le filtre réseau.

Il se compose de deux condensateurs et d'une self CEM.
Regardons le schéma typique de ce filtre. La plupart sont équipés de ce filtre. appareils modernes. Il se compose de 2 condensateurs X et d'une self CEM. Ce sont des condensateurs spécialement conçus pour les applications de filtrage secteur. Ils supportent des surtensions jusqu'à plusieurs kilovolts et sont constitués de matériaux incombustibles. Pour les interférences anti-phase qui se produisent entre la phase et le neutre, il s'agit du chemin le plus court, ce qui signifie qu'elles ne permettent pas aux interférences du réseau d'entrer dans l'alimentation et, par conséquent, au bruit de l'alimentation sur le réseau.
En ce qui concerne les selfs de suppression EMI, il existe de nombreux types, mais en général, ce sont des bobines enroulées sur noyau de ferrite. Les interférences induisent un courant de signes différents, se compensant. Il vaut la peine d'en dire plus sur les interférences de mode commun - entre la phase et le boîtier ou entre le neutre et le boîtier. Pour compenser de telles interférences, des condensateurs dits en Y sont souvent utilisés. En cas de burn-out, ils seront assurément ouverts. Ils résistent également aux surtensions. Une paire de tels condensateurs est connectée entre les fils du réseau et le boîtier. Et le boîtier, à son tour, est relié à la terre.

S'il n'y a pas de terre dans votre prise, le boîtier de l'appareil mordra environ 110 volts avec très peu de courant. Cette alimentation fournit des sièges pour ces condensateurs.

Mais le fabricant a sorti le fil d'alimentation sans mise à la terre. Par conséquent, ces condensateurs n'ont aucun intérêt dans ce cas. Après filtre réseau il y a un pont de diodes réalisé sur 4 diodes 1n 4007. La tension redressée est appliquée au condensateur. Il lisse sa forme. Le condensateur dans ce cas est de 22 microfarads, 400 volts. La tension aux bornes du condensateur doit être d'environ 290-300 volts. Maintenant, nous devons le convertir en un train d'impulsions à haute fréquence. Voyons d'abord de quel type de microcircuit il s'agit. Marquage dh321. Considérez comment ces convertisseurs sont généralement disposés.

Calculatrice en ligne : http://cxem.net/calc/divider_calc.php

Questions sur l'alimentation à découpage : http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=1480

Les alimentations ont toujours été des éléments importants de tout appareil électronique. Ces appareils sont utilisés dans les amplificateurs, ainsi que dans les récepteurs. fonction principale les alimentations sont considérées comme une diminution de la tension limite qui provient du réseau. Les premiers modèles ne sont apparus qu'après l'invention de la bobine AC.

De plus, le développement des alimentations a été influencé par l'introduction de transformateurs dans le circuit de l'appareil. Une caractéristique des modèles à impulsions est qu'ils utilisent des redresseurs. Ainsi, la stabilisation de la tension dans le réseau est réalisée d'une manière légèrement différente de celle des dispositifs conventionnels où un convertisseur est utilisé.

Dispositif d'alimentation

Si nous considérons une alimentation conventionnelle utilisée dans les récepteurs radio, elle se compose d'un transformateur de fréquence, d'un transistor et également de plusieurs diodes. De plus, il y a un starter dans le circuit. Les condensateurs sont installés avec différentes capacités et leurs paramètres peuvent varier considérablement. Les redresseurs sont utilisés, en règle générale, de type condensateur. Ils appartiennent à la catégorie des hautes tensions.

Fonctionnement des blocs modernes

Initialement, la tension est fournie au pont redresseur. A ce stade, le limiteur de courant de crête est activé. Cela est nécessaire pour que le fusible de l'alimentation ne brûle pas. De plus, le courant traverse le circuit à travers des filtres spéciaux, où il est converti. Plusieurs condensateurs sont nécessaires pour charger les résistances. Le nœud ne démarre qu'après la panne du dinistor. Ensuite, le transistor est déverrouillé dans l'alimentation. Cela permet de réduire considérablement les auto-oscillations.

Lorsque la génération de tension se produit, les diodes du circuit sont activées. Ils sont interconnectés au moyen de cathodes. Le potentiel négatif dans le système permet de verrouiller le dinistor. La facilitation du démarrage du redresseur est effectuée après la mise hors tension du transistor. De plus, une limitation de courant est fournie. Il y a deux fusibles pour éviter la saturation des transistors. Ils ne fonctionnent dans le circuit qu'après une panne. Pour démarrer la rétroaction, un transformateur est nécessaire. Il est alimenté par des diodes à impulsions dans l'alimentation. En sortie, le courant alternatif traverse des condensateurs.

Caractéristiques des blocs de laboratoire

Le principe de fonctionnement de ce type est basé sur une conversion de courant active. Il y a un pont redresseur dans le circuit standard. Afin d'éliminer toutes les interférences, des filtres sont utilisés au début, ainsi qu'à la fin du circuit. L'impulsion des condensateurs a l'habituel. La saturation des transistors se produit progressivement, ce qui affecte positivement les diodes. La régulation de tension dans de nombreux modèles est fournie. Le système de protection est conçu pour préserver les blocs des courts-circuits. Les câbles pour eux sont généralement utilisés en série non modulaire. Dans ce cas, la puissance du modèle peut atteindre jusqu'à 500 watts.

Les connecteurs d'alimentation du système sont le plus souvent installés de type ATX 20. Pour refroidir l'appareil, un ventilateur est monté dans le boîtier. La vitesse de rotation des pales doit être réglée dans ce cas. L'unité de type laboratoire doit pouvoir supporter la charge maximale à un niveau de 23 A. Parallèlement, le paramètre de résistance est maintenu en moyenne autour de 3 ohms. La fréquence limite de l'alimentation de laboratoire à découpage est de 5 Hz.

Comment réparer des appareils ?

Le plus souvent, les alimentations souffrent de fusibles grillés. Ils sont situés à côté des condensateurs. Commencez à réparer les alimentations à découpage en retirant le capot de protection. Ensuite, il est important d'examiner l'intégrité du microcircuit. Si des défauts ne sont pas visibles dessus, il peut être vérifié avec un testeur. Pour retirer les fusibles, vous devez d'abord déconnecter les condensateurs. Après cela, ils peuvent être retirés sans problème.

Pour vérifier l'intégrité de cet appareil, inspectez sa base. Les fusibles grillés en bas ont une tache sombre, ce qui indique des dommages au module. Pour remplacer cet élément, vous devez faire attention à son marquage. Ensuite, dans le magasin d'électronique radio, vous pouvez acheter un produit similaire. Le fusible n'est installé qu'après la fixation des condensats. Un autre problème courant dans les alimentations est considéré comme un dysfonctionnement des transformateurs. Ce sont des boîtes dans lesquelles sont installées des résistances.

Lorsque la tension sur l'appareil est très élevée, ils ne résistent pas. En conséquence, l'intégrité de l'enroulement est rompue. Il est impossible de réparer les alimentations à découpage avec une telle panne. Dans ce cas, le transformateur, comme le fusible, ne peut être remplacé.

Alimentations réseau

Le principe de fonctionnement des alimentations à découpage de type réseau repose sur une réduction basse fréquence de l'amplitude des perturbations. Cela est dû à l'utilisation de diodes haute tension. Ainsi, il est plus efficace de contrôler la fréquence limite. De plus, il convient de noter que les transistors sont utilisés puissance moyenne. La charge sur les fusibles est minimale.

Les résistances du circuit standard sont utilisées assez rarement. Ceci est dû en grande partie au fait que le condensateur est capable de participer à la conversion du courant. Le principal problème de ce type d'alimentation est le champ électromagnétique. Si des condensateurs sont utilisés avec une faible capacité, le transformateur est en danger. Dans ce cas, vous devez faire très attention à la puissance de l'appareil. L'alimentation à découpage du réseau a des limiteurs de courant de crête, et ils sont situés immédiatement au-dessus des redresseurs. Leur tâche principale est de contrôler la fréquence de fonctionnement pour stabiliser l'amplitude.

Les diodes de ce système remplissent partiellement les fonctions de fusibles. Seuls des transistors sont utilisés pour piloter le redresseur. Le processus de verrouillage, à son tour, est nécessaire pour activer les filtres. Les condensateurs peuvent également être utilisés dans le type de séparation dans le système. Dans ce cas, le démarrage du transformateur sera beaucoup plus rapide.

Application de microcircuits

Les microcircuits dans les alimentations sont utilisés de diverses manières. Dans cette situation, beaucoup dépend du nombre d'éléments actifs. Si plus de deux diodes sont utilisées, la carte doit être conçue pour les filtres d'entrée et de sortie. Les transformateurs sont également produits dans différentes capacités et leur taille diffère beaucoup.

Vous pouvez souder vous-même des microcircuits. Dans ce cas, vous devez calculer la résistance limite des résistances en tenant compte de la puissance de l'appareil. Pour créer un modèle ajustable, des blocs spéciaux sont utilisés. Ce type de système est réalisé avec des voies doubles. L'ondulation à l'intérieur du tableau sera beaucoup plus rapide.

Avantages des alimentations régulées

Le principe de fonctionnement des alimentations à découpage avec régulateurs consiste à utiliser un contrôleur spécial. Cet élément de la chaîne peut changer débit transistors. Ainsi, la fréquence limite à l'entrée et à la sortie est sensiblement différente. Vous pouvez configurer l'alimentation à découpage de différentes manières. La régulation de tension est effectuée en tenant compte du type de transformateur. Pour refroidir l'appareil à l'aide de refroidisseurs conventionnels. Le problème avec ces appareils est généralement un courant excessif. Afin de le résoudre, des filtres de protection sont utilisés.

La puissance des appareils oscille en moyenne autour de 300 watts. Les câbles du système sont utilisés uniquement non modulaires. Ainsi, les courts-circuits peuvent être évités. Les connecteurs d'alimentation pour connecter des appareils sont généralement installés dans la série ATX 14. Le modèle standard a deux sorties. Les redresseurs sont utilisés avec une haute tension. Ils sont capables de supporter une résistance au niveau de 3 ohms. À son tour, l'impulsion de charge maximale bloc réglable accepte jusqu'à 12 A.

Fonctionnement des blocs 12 volts

Pulse comprend deux diodes. Dans ce cas, les filtres sont installés avec une petite capacité. Dans ce cas, le processus de pulsation est extrêmement lent. La fréquence moyenne oscille autour de 2 Hz. L'efficacité de nombreux modèles ne dépasse pas 78%. Ces blocs se différencient également par leur compacité. Cela est dû au fait que les transformateurs sont installés batterie faible. Ils n'ont pas besoin de réfrigération.

Le circuit d'alimentation à découpage 12V implique en outre l'utilisation de résistances repérées P23. Ils ne peuvent supporter que 2 ohms de résistance, mais cette puissance est suffisante pour un appareil. Une alimentation à découpage 12V est utilisée le plus souvent pour les lampes.

Comment fonctionne la box TV ?

Le principe de fonctionnement des alimentations à découpage de ce type est l'utilisation de filtres à film. Ces appareils sont capables de faire face à des interférences de différentes amplitudes. Le bobinage du starter est synthétique. Ainsi, la protection des nœuds importants est assurée avec une haute qualité. Tous les joints de l'alimentation électrique sont isolés de tous les côtés.

Le transformateur, à son tour, dispose d'un refroidisseur séparé pour le refroidissement. Pour plus de facilité d'utilisation, il est généralement installé en mode silencieux. La limite de température de ces appareils peut supporter jusqu'à 60 degrés. L'alimentation à découpage des téléviseurs prend en charge la fréquence de fonctionnement à 33 Hz. À des températures inférieures à zéro, ces appareils peuvent également être utilisés, mais cela dépend beaucoup du type de condensats utilisés et de la section du circuit magnétique.

Modèles d'appareils pour 24 volts

Dans les modèles pour 24 volts, des redresseurs basse fréquence sont utilisés. Seules deux diodes peuvent faire face avec succès aux interférences. L'efficacité de tels appareils peut atteindre jusqu'à 60%. Les régulateurs sur les alimentations sont installés assez rarement. La fréquence de fonctionnement des modèles ne dépasse pas 23 Hz en moyenne. Les résistances résistives ne peuvent supporter que 2 ohms. Les transistors des modèles sont installés avec le marquage PR2.

Les résistances ne sont pas utilisées dans le circuit pour stabiliser la tension. Les filtres d'alimentation à découpage 24V sont de type condensateur. Dans certains cas, vous pouvez trouver des espèces en division. Ils sont nécessaires pour limiter la fréquence limite du courant. Les dinistors sont rarement utilisés pour démarrer rapidement un redresseur. Le potentiel négatif de l'appareil est supprimé à l'aide de la cathode. En sortie, le courant est stabilisé en verrouillant le redresseur.

Alimentation sur le schéma DA1

Les alimentations de ce type diffèrent des autres appareils en ce qu'elles sont capables de supporter de lourdes charges. Il n'y a qu'un seul condensateur dans le circuit standard. Pour le fonctionnement normal de l'alimentation, le régulateur est utilisé. Le contrôleur est installé directement à côté de la résistance. Les diodes dans le circuit ne peuvent pas être trouvées plus de trois.

Le processus de conversion directement inverse commence dans le dinistor. Pour démarrer le mécanisme de déverrouillage, un accélérateur spécial est fourni dans le système. Les ondes de grande amplitude sont amorties au niveau du condensateur. Il est généralement installé en tant que type de séparation. Les fusibles dans le circuit standard sont rares. Cela se justifie par le fait que la température limite dans le transformateur ne dépasse pas 50 degrés. Ainsi, le starter de ballast s'acquitte seul de ses tâches.

Modèles d'appareils avec puces DA2

Les puces d'alimentations à découpage de ce type, entre autres dispositifs, se distinguent par une résistance accrue. Ils sont principalement utilisés pour les instruments de mesure. Un exemple est un oscilloscope qui montre des fluctuations. La stabilisation de la tension est très importante pour lui. En conséquence, les lectures de l'instrument seront plus précises.

De nombreux modèles ne sont pas équipés de régulateurs. Les filtres sont pour la plupart à double face. A la sortie du circuit, des transistors sont installés ordinairement. Tout cela permet de supporter la charge maximale au niveau de 30 A. À son tour, l'indicateur de fréquence limite se situe autour de 23 Hz.

Blocs avec puces DA3 installées

Ce microcircuit vous permet d'installer non seulement un régulateur, mais également un contrôleur qui surveille les fluctuations du réseau. Les transistors de résistance de l'appareil sont capables de supporter environ 3 ohms. Une puissante alimentation à découpage DA3 supporte une charge de 4 A. Vous pouvez connecter des ventilateurs pour refroidir les redresseurs. En conséquence, les appareils peuvent être utilisés à n'importe quelle température. Un autre avantage est la présence de trois filtres.

Deux d'entre eux sont installés à l'entrée sous les condensateurs. Un filtre de type séparation est disponible en sortie et stabilise la tension provenant de la résistance. Les diodes dans le circuit standard ne peuvent pas être trouvées plus de deux. Cependant, tout dépend du fabricant, et cela doit être pris en compte. Le principal problème de ce type d'alimentation est qu'elles ne sont pas capables de faire face aux interférences à basse fréquence. Par conséquent, installez-les sur instruments de mesure pas pratique.

Comment fonctionne le bloc de diodes VD1 ?

Ces blocs sont conçus pour prendre en charge jusqu'à trois appareils. Les régulateurs en eux sont à trois voies. Les câbles de communication sont installés uniquement non modulaires. Ainsi, la conversion actuelle est rapide. Les redresseurs de nombreux modèles sont installés dans la série KKT2.

Ils diffèrent en ce qu'ils sont capables de transférer l'énergie du condensateur à l'enroulement. En conséquence, la charge des filtres est partiellement supprimée. Les performances de tels appareils sont assez élevées. À des températures supérieures à 50 degrés, ils peuvent également être utilisés.

Qu'est-ce que ce PII ?

Les alimentations à découpage (en anglais Switching Power Supply) font encore et encore l'objet de discussions, de différends, et leur conception et leur construction causent quelques difficultés dans les milieux radioamateurs. De plus en plus, à appareils à impulsion Les alimentations attirent l'attention des maîtres radio domestiques, car elles présentent un certain nombre d'avantages indéniables par rapport aux transformateurs traditionnels. Cependant, de nombreux radioamateurs, notamment débutants, n'osent pas les collectionner, malgré leur utilisation généralisée dans la production électronique moderne.

Les raisons à cela sont nombreuses. D'une incompréhension des principes de fonctionnement à la complexité des circuits des alimentations secondaires pulsées. Certains ne peuvent tout simplement pas trouver la base de radioélément requise. Mais les ingénieurs radio expérimentés ont depuis longtemps abandonné les transformateurs de puissance globaux lourds dans l'électronique compacte grand public.

Mais si l'utilisation d'alimentations à transformateur pour la maison est en quelque sorte justifiée, alors, par exemple, dans une voiture, sur la route, sur le terrain, etc. Le transformateur est complètement inutile.

C'est là que les convertisseurs de tension à impulsions viennent à la rescousse. Ils sont capables de tirer littéralement de l'électricité de n'importe quelle batterie ou batterie de cellules galvaniques à courant continu et de la convertir à la tension souhaitée avec une puissance maximale de plusieurs watts à plusieurs kilowatts.

D'accord, lorsque vous voyagez par n'importe quel moyen de transport, et qu'il n'y a pas de prise à proximité pour y brancher un chargeur afin de recharger une batterie d'appareil photo numérique déchargée, téléphone portable, caméra vidéo numérique, lecteur et plus encore. etc. Cela, au moins, offre beaucoup d'inconvénients. Et combien de fois il était déjà possible de capturer numériquement quelque chose que vous aimiez et de l'envoyer immédiatement à des parents et amis à l'aide de votre téléphone.

Et tout ce qu'il faut, c'est souder un simple circuit d'un convertisseur de tension à découpage sur une carte de circuit imprimé pouvant tenir dans la paume de la main, et prendre une paire de Piles AA. C'est tout ce dont vous avez besoin pour être heureux !

Programme éducatif littéraire sur le thème de l'UPS

Cependant, ne nous emballons pas, mais allons directement à l'essentiel de l'article. Nous avons déjà parlé plus d'une fois des aspects théoriques et pratiques de la conception d'alimentations à découpage à la maison, par exemple, Convertisseur de commutation, Convertisseur de tension automobile et; méthodes décrites pour le calcul des transformateurs, partage de la littérature utile sur l'électronique de puissance, recommandée pour la lecture non seulement pour les ingénieurs en électronique débutants, par exemple, Calcul d'un transformateur de puissance ; et dans l'article Schéma d'un convertisseur 1000 VA, tout un différend, pourrait-on dire, sur la modification du circuit s'est déroulé.

Eh bien, aujourd'hui, nous allons répondre à la question posée par l'un des radioamateurs :

mais y a-t-il quelque chose à alimenter +/-25 - 30 volts (bipolaire) pour 4 triplets de broches pour alimenter l'UMZCH - 4 x TDA7293 ? Avec une puissance de 550-600 watts ... pour une alimentation par le secteur (~ 220V).

A cette occasion, ils ont même décidé de publier un article séparé afin de montrer les principes théoriques généraux du développement des alimentations à découpage.

Le matériel présenté, axé sur certains problèmes de conception et de circuiterie des blocs d'alimentation secondaires pulsés, est destiné à montrer aux radioamateurs l'algorithme complet pour leur calcul. Tous les ajouts et solutions techniques, de conception, de circuit, si nécessaire, seront publiés ci-dessous dans les commentaires. Tous les ingénieurs électroniciens et ingénieurs radio expérimentés intéressés sont invités à participer à la discussion sur les alimentations à découpage.

Commençons peut-être...

Donc, pour commencer, décrivons en termes généraux quels sont les principaux modules de toute alimentation à découpage. Dans une version typique, une alimentation à découpage peut être conditionnellement divisée en trois parties fonctionnelles. Ce:

1. Contrôleur PWM (PWM), sur la base duquel un oscillateur maître est assemblé, généralement avec une fréquence d'environ 30 ... 60 kHz;

2. une cascade d'interrupteurs de puissance, dont le rôle peut être assuré par de puissants transistors bipolaires, à effet de champ ou IGBT (bipolaire à grille isolée) ; cet étage de puissance peut comporter un circuit de commande supplémentaire de ces mêmes touches sur des drivers intégrés ou des transistors de faible puissance ; le schéma de commutation des interrupteurs de puissance est également important: pont (pont complet), demi-pont (demi-pont) ou avec un point médian (push-pool);

3. transformateur d'impulsions avec enroulement(s) primaire(s) et secondaire(s) et, en conséquence, diodes redresseuses, filtres, stabilisateurs, etc. à la sortie ; la ferrite ou l'alsifer est généralement choisie comme noyau; en général, les matériaux magnétiques capables de fonctionner à des fréquences élevées (dans certains cas supérieures à 100 kHz).

C'est en fait tout ce qui est nécessaire pour assembler une alimentation à découpage. sur la photo, les principales parties de l'onduleur sont mises en évidence. Pour plus de clarté, nous sélectionnons ces modules et sur électrique schéma toute alimentation à découpage. Par exemple:

À propos, ici, l'étage de puissance est connecté selon le schéma avec un point médian.

Maintenant, de manière modulaire, nous allons développer une solution de circuit pour le futur appareil.

Commençons par définir l'oscillateur maître. Pour être plus précis, avec Contrôleur PWM. Actuellement, comme vous le savez, il y en a un très grand nombre. Ici, peut-être, les principaux critères de sélection sont la disponibilité et le prix du numéro. Nous n'avons besoin d'aucun générateur, à savoir avec modulation de largeur d'impulsion. Le principe de fonctionnement, si en un mot, alors "il y a / n'y a pas de signal". A la sortie du régulateur, soit l'unité ( haut niveau) ou zéro (niveau bas).

Conformément à cela, les transistors de sortie sont ouverts ou fermés, fournissent ou non une tension à la bobine du transformateur d'impulsions. De plus, une telle commutation se produit avec une fréquence élevée (comme mentionné précédemment, la fréquence est généralement de 30 ... 60 kHz).

La fréquence est ajustée en fonction des besoins du concepteur avec un circuit externe pour lier le contrôleur PWM, qui, en règle générale, se compose de résistances et de condensateurs. J'ai même récemment eu l'idée d'utiliser PWM comme source Port COM l'ordinateur. Ah bon... Pour notre future alimentation électrique prendre le contrôleur PWM K1156EU2. Mais ce n'est pas essentiel. Vous pouvez prendre presque n'importe deux temps manette. Par exemple, l'un des TL494 les plus courants. Le circuit de l'oscillateur maître basé sur celui-ci est illustré. En général, un circuit de commutation typique pour tout autre microcircuit peut être trouvé dans documentation technique dessus (fiche technique).

Calcul de la fréquence d'impulsion de l'alimentation

Le contrôleur K1156EU2 est conçu pour être utilisé comme circuit de contrôle sources pulsées alimentation secondaire, fonctionnant à une fréquence allant jusqu'à 1 MHz. En raison de sa vitesse élevée, le microcircuit a trouvé une large application et a fait ses preuves. En l'absence de version domestique du contrôleur, il peut être remplacé par des analogues tels que UC1825, UC2825, UC3825. Les étages de sortie en demi-pont du contrôleur sont conçus pour gérer de grandes charges capacitives, telles que les grilles de MOSFET haute puissance, et commuter à la fois le courant d'absorption et d'absorption. La description des broches K1156EU2 est la suivante :

Il convient également de noter que la fréquence des impulsions dépend des valeurs de la résistance et du condensateur aux broches 5 et 6 du microcircuit. De plus, la capacité du condensateur est responsable de la pause (appelée temps mort) entre les impulsions. Et cela affecte directement la fourniture d'une fermeture simultanée des touches de sortie afin d'éviter les courants traversants. La question est particulièrement pertinente aux hautes puissances. La résistance de la résistance est choisie dans la plage de 3 ... 100 kOhm, la capacité est de 0,47 ... 100 nF. Les nomogrammes pour la sélection de ces composants radio sont présentés ci-dessous dans la figure :

Ainsi, un condensateur de 15 nF (0,015 µF ou 15 000 pF) est nécessaire pour fournir un temps mort de ? 1,5 µs (pour réduire le risque de courants traversant le MOSFET dans l'étage de puissance). Regardez maintenant le tableau de gauche. A propos de la fréquence sera supplémentaire. A ce stade, nous prendrons 60 kHz comme valeur nominale. La résistance de notre oscillateur maître est donc nécessaire avec une valeur nominale de ? 3 kOhm. Nous avons mis un potentiomètre à 4,7 kOhm. Ils peuvent légèrement augmenter la fréquence, augmentant ainsi la puissance de l'alimentation dans son ensemble.

Synchronisation de deux ou plusieurs contrôleurs PWM

Une fonction importante de K1156EU2 est leur partage. Ceux. un générateur sera le maître et l'autre l'esclave. Il y a une broche d'horloge de fonction 4 pour cela. En conséquence, vous pouvez obtenir deux générateurs PWM fonctionnant de manière synchrone. Il existe de nombreuses applications pour cette méthode. Étant donné que les générateurs fonctionneront de manière synchrone, chacun d'eux peut être chargé avec un étage de sortie séparé avec des interrupteurs de puissance et un transformateur d'impulsions. Dans ce cas, des transformateurs de puissance globale plus faible peuvent être utilisés. Donc, si nous avons besoin d'une puissance totale d'une alimentation à découpage d'au moins 600 W pour 4 UMZCH, nous pouvons utiliser deux transformateurs de 300 W avec deux UMZCH connectés. En conséquence, nous pourrons supprimer une partie de la charge des transistors de l'étage de puissance, fil de bobinage, nous avons également besoin d'un noyau plus petit. À cet égard, vous pouvez même économiser sur l'achat de composants radio pour le futur onduleur. Le schéma de synchronisation pour deux contrôleurs PWM (maître et esclave) ressemble à ceci :

Cependant, à des fins pédagogiques générales, nous nous limitons à inclure K1156EU2 dans une seule version (typique), car notre objectif est de vous donner des compétences générales de développement. Et la rationalité de l'utilisation d'un circuit particulier, la solution technique dépendra du but de l'utilisation d'une alimentation à découpage.

Nous avons imaginé le premier module fonctionnel du futur bloc d'alimentation secondaire. Nous acceptons finalement la version schématique du générateur sur K1156EU2, comme le montre la figure 1. Si nécessaire, au stade de la conception finale, les dénominations des pièces peuvent être corrigées, ce qui, en fait, n'affectera pas le circuit fonctionnel du Générateur.

Sélection des touches d'alimentation pour l'alimentation

Maintenant, à propos de ce que le contrôleur PWM K1156EU2 ou TL494 ou tout autre circuit intégré contrôlera. Nous utiliserons comme touches d'alimentation Transistors MOSFET comme le plus efficace. Quant aux bipolaires, leurs inconvénients importants sont l'augmentation de la tension résiduelle sur le collecteur en mode saturation, la puissance de commande élevée dans le circuit de base et temps fort résorption. Tout cela conduit à une diminution significative de l'efficacité des touches. Et les transistors IGBT ou bipolaires à grille isolée sont trop chers et peu courants. Le choix tombe donc sur MOSFET.

Définissons les limites de la sélection des MOSFET. Par condition, nous avons besoin d'une alimentation à découpage de 600 watts à partir d'une alimentation de 220 volts. Cela signifie qu'après les diodes de redressement et le condensateur de filtrage, 220 volts de courant alternatif sont convertis en 300 ... 310 volts de courant continu. C'est à une tension nominale de 220 V. Mais dans le secteur, il peut y avoir 175 et 250 volts. Le courant dans le circuit sera nominalement égal à I = P / U ou I = 600 W / 300 (310) V = 1,94 ... 2 ampères.

Avenir convertisseur d'impulsions sera un type à deux temps, car ceux à cycle unique ont fait leurs preuves à des puissances allant jusqu'à 100 watts. Le schéma d'activation de l'étage de puissance d'une alimentation à découpage push-pull est sélectionné parmi trois schémas existants. Ceci, comme on l'a dit, est pont (plein pont), demi-pont (demi-pont) ou avec un point médian (push-pull). Ce dernier circuit est le plus efficace avec une tension d'entrée allant jusqu'à 100 volts et une puissance allant jusqu'à 500 watts. En principe, un schéma de commutation push-pull peut également être utilisé, mais nous ne le répéterons pas, car. c'est précisément le sujet du litige dans l'article "1000 VA Converter Circuit". Les circuits en demi-pont et en pont sont effectivement utilisés à une tension d'entrée plus élevée (et nous avons 310 V) et avec des puissances allant jusqu'à 1 kW dans le premier cas et supérieures à 1 kW dans le second cas. nous convient demi-pont allumer l'étage de puissance.

On prend la fréquence de découpage des transistors de puissance de l'ordre de 60 kHz. En raison d'une éventuelle dérive de fréquence, elle peut monter jusqu'à 65 kHz. Vous pouvez, bien sûr, augmenter la fréquence à 100 kHz, voire plus. Cependant, de nombreux matériaux magnétiques utilisés comme noyaux dans les transformateurs d'impulsions ne sont pas capables de fonctionner à de telles fréquences. De plus, lors de l'augmentation de la fréquence, nous avons besoin de redresseurs haute fréquence diodes puissantes. Mais ils ne sont pas bon marché et pour beaucoup sont difficiles d'accès. De plus, après un redresseur double alternance, la fréquence est doublée. Nous nous limiterons donc à une fréquence de 60 kHz, comme la plus optimale.

Déterminons maintenant l'amplitude de la tension nominale sur l'enroulement primaire du transformateur d'impulsions, en tenant compte de la chute de tension à la jonction du transistor. U=310/2 – u, où u est la chute de tension aux bornes de la jonction MOSFET. Comme nous n'avons pas encore choisi de transistors, nous prendrons une moyenne de u = 0,7 V. D'où U = (310/2) -0,7 = 154,3 V. L'amplitude minimale lorsque la tension dans le réseau chute à 175 volts ne sera plus supérieur à 123 V, et le maximum lors de l'augmentation à 250 V n'est pas inférieur à 176 V. Pour sélectionner les transistors MIS, nous partons du courant maximal admissible (600/123 \u003d 4,8 A) et de la tension (176 V). Selon les calculs, nous avons besoin d'un MOSFET avec une tension drain-source de 200 volts et un courant maximal admissible à travers la jonction d'au moins 6 ampères. Ces conditions sont remplies, par exemple, par IRF630, 2SK1117, 2SK1917, IRF740, IRFP460, IRF830, etc. Là encore, nous partons de la disponibilité et du coût. Pour notre exemple, prenons l'IRFP460. Touches d'alimentation ramassées.

Nous sélectionnons les diodes du pont redresseur à l'entrée de l'alimentation à découpage en tenant compte de la tension inverse de 400 volts et de l'intensité du courant de 2 ampères (600 / (175 V * 2 pcs.) \u003d 1,71 A) avec un circuit en pont . Nous prenons un pont de diodes de type KBU810. Le circuit redresseur réseau ressemblera à ceci :

Les résistances R1 et R2 sont des résistances de ballast et sont utilisées pour décharger les condensateurs haute tension à des fins de sécurité.

Calcul et enroulement d'un transformateur d'impulsions

Nous allons maintenant calculer le transformateur d'impulsions.

Le calcul du transformateur est la partie la plus complexe, la plus importante et la plus "subtile" de l'ensemble du calcul de l'alimentation à découpage. Pour ce faire, il est plus efficace d'utiliser des programmes informatiques, dont les plus populaires peuvent être téléchargés sur notre site Web de radio amateur. Les liens vers les programmes de calcul du transformateur et leur description détaillée se trouvent également dans les articles ci-dessus.

Ainsi, nous avons comme données initiales une plage de tension d'alimentation de 247 ... 355 V (avec un écart de tension réseau de 175 ... 250 V), une puissance d'au moins 600 watts, une induction de circuit magnétique efficace de 0,1 à 0,2 T, une perméabilité magnétique effective du magnétique lorsqu'il est utilisé comme noyau, un anneau de ferrite de la marque M2500NMS1 K65x40x9 est de 1800 ... 2000. Ci-dessus, la tension secteur réelle pour le calcul d'un transformateur d'impulsions dans les outils de conception des transformateurs d'impulsions 4.0.0.0 et des programmes similaires (voir articles). Cependant, comme je l'ai conseillé, il est préférable d'appliquer les programmes à la fois dans un complexe. En conséquence, dans certains cas, il est nécessaire d'indiquer la tension directement sur l'enroulement primaire du transformateur d'impulsions. nous avons donné un circuit d'un redresseur de réseau pour alimenter une unité pulsée. Comme vous pouvez le voir, la tension secteur y est convertie en bipolaire +/-154,3 V à l'aide d'un diviseur.La tension nominale est indiquée à la tension secteur de 220 V. En conséquence, avec un écart de tension secteur de 175 ... 250 V sur l'enroulement primaire, il fluctuera entre 247 ... 355 volts (tels qu'après les diodes de redressement et les condensateurs de filtrage) et 247/2-0,7 ... 355/2-0,7, c'est-à-dire 122,8 ... 176,8 volts. Faire attention!

Nous pensons qu'avec l'aide de programmes, il ne sera pas difficile de déterminer les principales caractéristiques du transformateur d'impulsions requis. Pour la bague K65x40x9 que nous avons prise, nous avons ce qui suit. Efficacité d'environ 98 % ; le nombre de spires de l'enroulement primaire est d'environ 55 avec un diamètre de 1,2 mm ; le nombre de spires de chaque enroulement secondaire pour une tension de +/-30 V est de 10 + 10 avec une prise du milieu du fil d'un diamètre de 1,5 mm. Nous connaissons toutes les données pour enrouler le transformateur. Par conséquent auto-fabrication vous devriez obtenir quelque chose comme ça, ou peut-être mieux (il est préférable de placer les enroulements plus uniformément autour de l'anneau) :

Nous passons directement à la partie circuits du développement.

Conception d'un schéma de circuit électrique d'un onduleur

Nous avons déjà déterminé que nous aurons une alimentation push-pull avec une commutation en demi-pont de l'étage de borne de puissance, composée de deux puissants MOSFET IRFP460. La puce K1156EU2R a été choisie comme contrôleur PWM. Nous sommes maintenant confrontés à la tâche de combiner les trois modules fonctionnels, chacun ayant son propre circuit électrique. Au lieu de réinventer la roue, vous pouvez modifier la norme existante schéma de câblage UPS déjà conçu sur le contrôleur de notre choix. En fin de compte, nous avons obtenu cette version du circuit d'alimentation à découpage :

Comme vous pouvez le voir, il comprend les trois modules décrits ci-dessus.

De plus, à l'aide d'un relais et d'une résistance de limitation R1 (type C5-16MB ou C5-5V) à l'entrée est mis en œuvre démarrage en douceur pour éviter les surtensions soudaines. Le relais peut être utilisé à la fois pour 12 et 24 volts avec la sélection de la résistance R19. La varistance RU1 protège le circuit d'entrée des impulsions d'amplitude excessive. Les condensateurs C1-C4 et une inductance à deux enroulements L1 forment un filtre de suppression du bruit du réseau qui empêche la pénétration des ondulations haute fréquence créées par le convertisseur dans le réseau d'alimentation. L1 est enroulé jusqu'à ce que la fenêtre soit remplie d'un fil de diamètre 0,5 mm sur un circuit magnétique Sh7x7 en alsifer TCH60, TCHK55 ou ferrite type 2000NM. Les enroulements de l'inducteur contiennent un nombre égal de tours. Vous pouvez utiliser un circuit magnétique de type K24x14x7. Ensuite, enroulez 50 tours en 2 fils.

La résistance ajustable R16 et le condensateur C12 déterminent la fréquence de conversion. Pour réduire la FEM de l'auto-induction du transformateur T2, les diodes d'amortissement VD7 et VD8 sont connectées en parallèle avec les canaux des transistors. Les diodes Schottky VD2 et VD3 protègent les transistors de commutation et les sorties de la puce DA2 des impulsions de tension inverses.

Le transformateur de courant T1 est enroulé sur anneau de ferrite K10×6x3 grade 4000NM ou K12×8x3 grade 2000NM. L'enroulement primaire contient 1 tour d'un fil d'un diamètre de 0,5 mm ou un fil de montage en isolation PVC. L'enroulement secondaire est de 100 tours avec une prise du milieu du fil PELSHO d'un diamètre de 0,06 ... 0,12 mm. Les enroulements doivent être isolés, par exemple avec un tissu verni. Le courant circule dans l'enroulement primaire du transformateur T1. La tension de l'enroulement secondaire à travers la résistance R12 est envoyée à l'entrée du comparateur de courant 9, la sortie du microcircuit DA2. Au moment où la tension sur cette entrée dépasse le seuil du comparateur (1 volt), la génération des impulsions d'excitation sera terminée. Le courant de déclenchement de la protection dépend du nombre de tours de l'enroulement secondaire du transformateur T1, de la capacité du condensateur C8 et de la résistance des résistances R8, R9 (accord), R12.

A partir du moment où elle est connectée au réseau jusqu'à ce que l'onduleur soit excité, la puce K1156EU2R est alimentée par un régulateur de tension paramétrique sur la résistance R2 (dont la résistance peut devoir être abaissée) et la diode Zener VD4 via la diode VD5. Dans ce mode, le microcircuit consomme un courant ne dépassant pas 2 mA. Une fois l'onduleur excité, le contrôleur PWM alimente le redresseur auxiliaire VD13-VD16, dont la tension est stabilisée par le microcircuit KR142EN8V (ou tout autre pour une tension de stabilisation de 15 volts). Les diodes VD5 et VD18 excluent l'influence mutuelle de deux alimentations de la puce K1156EU2R.

L'optocoupleur U1 assure l'isolation galvanique du circuit de rétroaction. Le circuit OS est nécessaire pour stabiliser la tension de sortie de l'alimentation à découpage. S'il dépasse la valeur nominale, le courant traversant la diode zener VD17 et la diode émettrice de l'optocoupleur augmentera fortement. En conséquence, le phototransistor de l'optocoupleur s'ouvre. La tension à l'entrée du comparateur de rétroaction de tension augmente (1 branche du microcircuit). La durée des impulsions en sortie du générateur est réduite. Cela conduit à une diminution de la tension de sortie au niveau nominal.

Le principe de fonctionnement du circuit d'alimentation à découpage doit être clair. Passons maintenant aux conseils pour concevoir la disposition du circuit imprimé et monter les composants radio.

En conclusion, il vaut la peine de dire quelques mots sur un phénomène aussi néfaste que effet sur la peau. En conséquence, le courant alternatif haute fréquence, lorsqu'il traverse le conducteur, n'est pas réparti uniformément sur la section transversale, mais principalement dans la couche de surface. Cela peut avoir des conséquences fâcheuses pour notre transformateur d'impulsions à haute puissance. Par conséquent, il est recommandé de ne pas enrouler les enroulements de puissance du transformateur avec un seul fil de grande section, car. il n'y aura aucun avantage, mais une «queue de cochon» tissée à partir de plusieurs fils de plus petit diamètre. Il s'avère une sorte fil de litz. Ainsi, nous améliorerons le facteur de qualité des enroulements, augmenterons l'efficacité et la qualité du transformateur d'impulsions. Faites attention à la façon dont l'enroulement primaire est bobiné :

Sur la photo, il y a 8 pigtails avec 15 fils chacun. Ça a l'air solide non ?

Épilogue

Dans cet article, loin d'être court, les moments les plus importants concevoir des blocs d'alimentation pulsés, que tout radioamateur qui décide de créer un SMPS rencontrera certainement. Nous avons essayé de décrire l'ensemble de l'algorithme d'actions aussi clairement que possible. Considéré plus en détail les points sur lesquels il convient de se concentrer. S'il vous plaît poster des trucs et astuces supplémentaires dans les commentaires.