एक नेटवर्क स्विचिंग बिजली की आपूर्ति की योजना। ⇡ मुख्य ट्रांसड्यूसर। कुशल कम परिष्कार स्विचिंग नियामक

मॉड्यूल 3.

अध्याय 4. कार्यात्मक नोड्स और सर्किटरी
पल्स कन्वर्टर्सआईवीईपी वोल्टेज

अक्सर, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को डिजाइन करते समय, माध्यमिक शक्ति स्रोत (एसईपी) के वजन और आकार के मापदंडों के लिए सख्त आवश्यकताएं होती हैं। इस मामले में, उच्च वोल्टेज उच्च आवृत्ति पल्स वोल्टेज कन्वर्टर्स के आधार पर आईवीईपी का उपयोग करने का एकमात्र तरीका है जो ~ 220 वी नेटवर्क से 50 हर्ट्ज या 115 वी की वर्तमान आवृत्ति और 400 हर्ट्ज की वर्तमान आवृत्ति के साथ जुड़ा हुआ है। एक समग्र कम-आवृत्ति स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग, और वोल्टेज को उच्च-आवृत्ति कनवर्टर द्वारा 20-400 kHz की आवृत्तियों में परिवर्तित किया जाता है, और छोटे आकार और गर्मी लंपटता के साथ उच्च शक्ति प्रदान कर सकता है। इस तरह की बिजली आपूर्ति में रैखिक की तुलना में बेहतर वजन और आकार की विशेषताओं के परिमाण का क्रम होता है। एक स्पंदित उच्च आवृत्ति कनवर्टर के साथ आईवीईपी इन स्रोतों द्वारा संचालित उपकरणों की कई विशेषताओं में काफी सुधार करता है। उच्च-आवृत्ति कनवर्टर के आधार पर स्पंदित PVEC के उपयोग के कारण हो सकते हैं: ~ 100-300 V के भीतर इनपुट वोल्टेज में उतार-चढ़ाव की संभावना, किसी भी आउटपुट के लिए दसियों वाट से सैकड़ों किलोवाट की शक्ति के साथ PVEC बनाने की क्षमता वोल्टेज, आईसी और अन्य आधुनिक घटकों के आधार पर किफायती उच्च तकनीक समाधानों का उदय।

मुख्य रूप से स्विचिंग बिजली आपूर्ति के उपयोग के लिए संक्रमण कई तकनीकी और आर्थिक कारकों के कारण होता है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण निम्नलिखित हैं:

· 500 वाट तक की ट्रांसफार्मर रहित बिजली आपूर्ति (यूपीएस) में नेटवर्क ट्रांसफार्मर के आधार पर बनाए गए एनालॉग्स की तुलना में काफी अधिक वजन और आकार की विशेषताएं होती हैं;

· यूपीएस के एचएफ उतार-चढ़ाव के ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग में वर्तमान घनत्व अधिक होता है, उनके निर्माण में बहुत कम अलौह धातु का उपयोग किया जाता है, जिससे उत्पादन लागत और कच्चे माल में कमी आती है;

उच्च संतृप्ति प्रेरण और उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर के कोर की सामग्री के कम विशिष्ट नुकसान आपको 80% से अधिक की कुल दक्षता के साथ यूपीएस बनाने की अनुमति देते हैं, जिसमें पारंपरिक स्रोतअप्राप्य;

आरएफ कनवर्टर के प्राथमिक सर्किट को प्रभावित करके आउटपुट सेकेंडरी वोल्टेज की रेटिंग के स्वत: समायोजन के लिए पर्याप्त अवसर।

आइए 220 वी, 50 हर्ट्ज के प्राथमिक वोल्टेज के साथ यूपीएस बनाने के लिए ब्लॉक आरेखों के कई उदाहरणों पर विचार करें।

अंजीर पर। 74, एकएक काफी पारंपरिक योजना के अनुसार बनाई गई स्विचिंग बिजली की आपूर्ति का एक ब्लॉक आरेख प्रस्तुत किया गया है।

इस बिजली आपूर्ति के सेकेंडरी सर्किट में मौजूद रेक्टिफायर, फिल्टर और स्टेबलाइजर पारंपरिक बिजली आपूर्ति में पाए जाने वाले नोड्स के आधार पर बनाए जाते हैं। इन नोड्स के नाम उनके उद्देश्य को प्रकट करते हैं और स्पष्टीकरण की आवश्यकता नहीं है। इस मामले में जिस तरह से स्टेबलाइजर (रैखिक या नाड़ी) को लागू किया जाता है, वह एक अलग कार्यात्मक इकाई के रूप में इसकी उपस्थिति की तुलना में इतना महत्वपूर्ण नहीं है। स्रोत के विभिन्न संस्करणों में माध्यमिक बिजली आपूर्ति सर्किट को एक और फिल्टर के साथ पूरक किया जा सकता है, जो स्टेबलाइजर और लोड के बीच स्थापित होता है। प्राथमिक सर्किट के मुख्य घटक हैं: एक इनपुट फिल्टर, एक मेन वोल्टेज रेक्टिफायर और एक टीवी ट्रांसफॉर्मर के साथ एक रेक्टिफाइड सप्लाई वोल्टेज का आरएफ कन्वर्टर।

एक इनपुट फिल्टर का उपयोग करने की आवश्यकता इस तथ्य के कारण है कि, सबसे पहले, इस फिल्टर को आपूर्ति वोल्टेज में तेज अल्पकालिक उछाल और आस-पास के संचालन के कारण आवेग शोर को समाप्त करना चाहिए। आवेग उपकरण(एचएफ हस्तक्षेप) या नेटवर्क से आसन्न भार को जोड़ने या डिस्कनेक्ट करने के समय होता है। दूसरे, फ़िल्टर को प्रभावी रूप से उपयोग किए गए पावर स्रोत से नेटवर्क में प्रवेश करने वाले हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से समाप्त करना चाहिए।

पर नाड़ी स्रोतबिजली की आपूर्ति (चित्र। 74, एक) स्व-दोलन प्रकार आरएफ कनवर्टर का एक झरना उपयोग किया जाता है, स्व-दोलन का तरीका केवल अपने स्वयं के तत्वों के मूल्यों के मूल्य से निर्धारित होता है और विनियमित नहीं होता है।

अंजीर में दिखाई गई योजना के अनुसार बिजली की आपूर्ति। 74, एक, इसके अतिरिक्त एक अधिभार सेंसर भी शामिल हो सकता है जो या तो स्टेबलाइजर या आरएफ कनवर्टर पर कार्य करता है, इसके संचालन को तब तक अवरुद्ध करता है जब तक कि खराबी का कारण समाप्त नहीं हो जाता।

तत्व आधार के सही चयन के साथ, इस योजना के अनुसार निर्मित स्रोत को लागू करना आसान है - यह इसका मुख्य लाभ है, हालांकि, अपेक्षाकृत कम दक्षता के कारण, इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। दक्षता में कमी विभिन्न वोल्टेज के माध्यमिक चैनलों की संख्या में वृद्धि के साथ होगी, क्योंकि उनमें से प्रत्येक को एक अलग वोल्टेज नियामक की आवश्यकता होगी। योजना का एक महत्वपूर्ण दोष बहुत हो सकता है उच्च संवेदनशीलऑटोजेनरेटर, भार के परिमाण के लिए, आईपी के शक्ति चरण के साथ संयुक्त। इसके परिवर्तन से आरएफ दोलनों में व्यवधान और इस तरह की बिजली आपूर्ति की अस्थिरता हो सकती है।

आउटपुट वोल्टेज विनियमन के इष्टतम सिद्धांतों को ध्यान में रखते हुए निर्मित नेटवर्क बिजली आपूर्ति का ब्लॉक आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 74, बी.

चित्र 74, बी

इस ब्लॉक आरेख और पिछले वाले के बीच मूलभूत अंतर द्वितीयक वोल्टेज स्टेबलाइज़र की अनुपस्थिति है। इसके अलावा, एक मापने वाला सर्किट, एक मास्टर ऑसीलेटर, एक नियंत्रण सर्किट जोड़ा गया है, और आरएफ कनवर्टर कैस्केड के कार्यों को बदल दिया गया है। पावर स्टेज कंट्रोल सर्किट से आने वाले दोलनों के पावर एम्पलीफायर के मोड में संचालित होता है। इसका भार एक आरएफ ट्रांसफार्मर है। यहां, एक आरएफ कनवर्टर को निम्नलिखित नोड्स का एक सेट कहा जा सकता है: एक मास्टर ऑसीलेटर, एक कंट्रोल सर्किट, एक आरएफ पावर एम्पलीफायर, एक आरएफ ट्रांसफॉर्मर ( टीवी) अंजीर में दिखाए गए ब्लॉक आरेख के अनुसार बनाया गया स्रोत। 74, बी, एक साथ दो कार्य करता है - रूपांतरण और वोल्टेज स्थिरीकरण। नियंत्रण सर्किट में एक पल्स-चौड़ाई न्यूनाधिक शामिल होता है और पीए के संचालन मोड को पूरी तरह से निर्धारित करता है। नियंत्रण सर्किट के आउटपुट वोल्टेज का रूप होता है आयताकार दालें. इन दालों के बीच विराम की अवधि बदलने से द्वितीयक सर्किट में ऊर्जा का प्रवाह नियंत्रित होता है। नियंत्रण सर्किट के संचालन के लिए प्रारंभिक पैरामीटर मापने वाले सर्किट से आने वाले त्रुटि संकेत हैं, जिसमें संदर्भ वोल्टेज मान की तुलना वर्तमान में लोड पर मौजूद वास्तविक से की जाती है। एक त्रुटि संकेत पर, नियंत्रण सर्किट दालों के बीच ठहराव की अवधि को उसके बढ़ने या घटने की दिशा में बदल देता है, जो नाममात्र से वास्तविक वोल्टेज मान के विचलन के परिमाण पर निर्भर करता है। विशेष रूप से, नियंत्रण सर्किट में पीए कैस्केड को अधिभार और शॉर्ट सर्किट से बचाने के लिए एक इकाई शामिल हो सकती है।

पीडब्लूएम संचरित वोल्टेज की उपस्थिति मापदंडों पर कुछ आवश्यकताओं को लागू करती है और संशोधित माध्यमिक वोल्टेज के लिए एक चौरसाई फिल्टर का निर्माण करती है। रेक्टिफायर के बाद इस फिल्टर का पहला तत्व प्रत्येक सेकेंडरी वोल्टेज चैनल में एक प्रारंभ करनेवाला होना चाहिए।

अंजीर में दिखाया गया है। 74, बीसर्किट एकल-चैनल बिजली आपूर्ति प्रणाली की एक संरचना है, जबकि वास्तविक स्रोतों में, एक नियम के रूप में, विभिन्न भार क्षमता वाले कई माध्यमिक चैनल होते हैं।

अंजीर पर। 75 स्पंदित मल्टीचैनल वोल्टेज कनवर्टर का ब्लॉक आरेख दिखाता है। ऐसे मामलों में मापने वाला सर्किट सबसे अधिक खपत वाले चैनल से जुड़ा होता है। बाकी चैनलों को चुंबकीय प्रवाह की बातचीत के आधार पर अलग-अलग स्टेबलाइजर्स या नियंत्रण विधियों का उपयोग करके स्थिर किया जाता है।

अन्य मामलों में, आउटपुट फिल्टर सर्किट का उपयोग किया जाता है, जो सभी आउटपुट चैनलों के लिए सामान्य चुंबकीय सर्किट पर बने होते हैं। गैर-मुख्य चैनलों के लिए वोल्टेज समायोजन एक छोटी सी सीमा में और अपेक्षाकृत छोटे लोड परिवर्तनों के साथ किया जा सकता है। आईपी ​​​​के कार्यान्वयन के लिए व्यावहारिक योजनाओं का वर्णन करते समय, कई चैनलों के माध्यम से एक साथ माध्यमिक वोल्टेज को स्थिर करने के मुद्दों पर अधिक विस्तार से विचार किया जाएगा।

आउटपुट रेक्टिफायर की एक विशेषता साधारण पावर डायोड का नहीं, बल्कि हाई-स्पीड शोट्की डायोड का उपयोग है, जो कि रेक्टिफाइड वोल्टेज की उच्च आवृत्ति के कारण होता है। आउटपुट फ़िल्टर आउटपुट वोल्टेज तरंग को सुचारू करता है। प्रतिक्रिया वोल्टेज की तुलना माप प्रणाली का उपयोग करते हुए संदर्भ वोल्टेज से की जाती है, और फिर अंतर संकेत को पल्स-चौड़ाई नियंत्रक (मॉड्यूलेटर) को खिलाया जाता है। पीडब्लूएम नियंत्रक के आउटपुट से उच्च आवृत्ति आयताकार दालों के रूप में वोल्टेज मिलान डिवाइस के ट्रांजिस्टर के इनपुट को खिलाया जाता है, जो उच्च आवृत्ति पावर एम्पलीफायर के संचालन को नियंत्रित करता है। PWM मॉड्यूलेटर वर्तमान में एक माइक्रोक्रिकिट पर लागू किया गया है, जो एक अतिरिक्त बिजली आपूर्ति द्वारा संचालित है। एक नियम के रूप में, नेटवर्क कन्वर्टर्स में फीडबैक सर्किट में एक गैल्वेनिक अलगाव होता है। यह आवश्यक है यदि नेटवर्क से आउटपुट वोल्टेज को अलग करना सुनिश्चित करना आवश्यक है।

वोल्टेज कनवर्टर का मुख्य नोड इसका पावर पार्ट (शक्तिशाली आउटपुट स्टेज - पावर एम्पलीफायर) है।

सभी वोल्टेज कन्वर्टर्स के आउटपुट चरणों को एक अवधि में लोड को प्रेषित दालों की संख्या के अनुसार दो बड़े वर्गों में विभाजित किया जा सकता है: एकल-चक्र और पुश-पुल। यदि एक नाड़ी संचरित होती है, तो कनवर्टर को एकल-चक्र कहा जाता है, यदि दो, तो दो-चक्र। पहले की दक्षता दूसरे की तुलना में कम है, इसलिए एकल-चक्र वाले का उपयोग आईवीईपी बनाने के लिए किया जाता है, जिसकी शक्ति 10 ... 200 डब्ल्यू से कम होती है। पुश-पुल कन्वर्टर्स आपको उच्च दक्षता के साथ उच्च आउटपुट पावर प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। सिंगल-साइकिल कन्वर्टर्स को फॉरवर्ड (डायोड के सीधे कनेक्शन के साथ) या फ्लाईबैक सर्किट (डायोड के रिवर्स कनेक्शन के साथ) के अनुसार बनाया जा सकता है। पुश-पुल कन्वर्टर्स ब्रिज, हाफ-ब्रिज या ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के मध्य बिंदु के साथ हो सकते हैं।

मैंने कहा कि मैं हॉल प्रभाव के आधार पर वर्तमान सेंसर के साथ काम करने की कहानी जारी रखूंगा। उस क्षण से काफी समय बीत चुका है, अगली कड़ी की रिलीज में देरी हुई थी, और मैं "उबाऊ सिद्धांत" लिखने का प्रशंसक नहीं हूं, इसलिए मैं एक व्यावहारिक कार्य की प्रतीक्षा कर रहा था।

लेखों की कमी का एक अन्य कारण एक "आधुनिक सफल आईटी हार्डवेयर कंपनी" में मेरा काम था, अब मैंने अंततः इसे छोड़ दिया और अंत में फ्रीलांस में चले गए, इसलिए एक लेख के लिए समय था))

मुझसे हाल ही में मेरे पुराने गुरु ने संपर्क किया था और अभी-अभी अच्छा आदमी. स्वाभाविक रूप से, मैं मदद से इनकार नहीं कर सकता था, लेकिन सब कुछ काफी सरल हो गया - मुझे एफटी-450 एचएफ ट्रांसीवर के लिए बिजली की आपूर्ति करने के लिए कहा गया, जो कि ऑपरेशन में अधिक स्थिर होगा, खासकर कम इनपुट वोल्टेज पर, मौजूदा की तुलना में मेरा मतलब है कि यह ठीक है। कृपया ध्यान दें, मैं यह नहीं कह रहा हूं कि मीन वेल एक खराब कंपनी है, बस इस मामले में लोड काफी विशिष्ट है, और इसलिए उनके उत्पाद काफी अच्छे हैं।

निदान कुछ इस प्रकार है:

- 40A का आउटपुट करंट घोषित किया जाता है, वास्तव में, 30-35A (ट्रांसमिशन में) की खपत के साथ, यूनिट सुरक्षा में चली जाती है;
- लंबे समय तक लोड के तहत एक मजबूत हीटिंग है;
- यह पूरी तरह से खराब हो जाता है जब वह देश में इसका इस्तेमाल करता है, जहां नेटवर्क में वोल्टेज 160-180V है;
- अधिकतम वोल्टेज 13.2-13.4V है, लेकिन मैं 13.8-14V को + -20% ट्विक करने की क्षमता के साथ चाहूंगा।

इस लेख की एक विशेषता यह होगी कि परियोजना इसके साथ आगे बढ़ रही है। मैं बस इसके लिए बैठ गया और इसलिए मैं आपको विकास के सभी चरणों के बारे में बता सकता हूं: तकनीकी विशिष्टताओं से लेकर तैयार प्रोटोटाइप तक। मुझे इस प्रारूप में गीक पर झपट्टा के साथ लेख नहीं मिले, आमतौर पर लोग सभी काम करने के बाद लिखते हैं और आधी छोटी चीजें भूल जाते हैं जो अक्सर मुख्य रुचि रखते हैं। मैं इस लेख को शुरुआती लोगों के लिए एक सुलभ भाषा में लिखना चाहता हूं, इसलिए स्थानीय गुरुओं को मेरी शैली के "गैर-शैक्षणिक" से संबंधित होना थोड़ा आसान होना चाहिए।

तकनीकी आवश्यकताएं

कोई भी प्रोजेक्ट हमेशा एक तकनीकी कार्य और चर्चा से शुरू होता है। हमने चर्चा पास कर ली है, टीओआर बना हुआ है। मेरा प्रोजेक्ट कमर्शियल नहीं है, लेकिन ओपन सोर्स है, इसलिए मैं खर्च नहीं करूंगा एक बड़ी संख्या कीसमय और अपने आप को तकनीकी आवश्यकताओं की सूची तक सीमित रखें।

ये किसके लिये है? जो लोग कुछ के विकास से संबंधित कंपनियों में काम करते हैं, वे मुझे समझेंगे - "तकनीकी विशिष्टताओं के बिना, परियोजना बंद नहीं होती", लेकिन औद्योगिक विकास से संबंधित लोगों के लिए, यह क्षण स्पष्ट नहीं हो सकता है। तो चलिए थोड़ा समझाते हैं...

विकास प्रक्रिया के दौरान, यदि आप तकनीकी विशिष्टताओं पर भरोसा नहीं करते हैं, तो लगभग 100% की संभावना के साथ आप प्रारंभिक वांछित परिणाम छोड़ देंगे। उदाहरण के लिए, पहले आप बिजली की आपूर्ति से 1000 वाट बिजली प्राप्त करना चाहते थे, लेकिन एक उपयुक्त ट्रांसफार्मर नहीं मिला और जो हाथ में आया उसे डाल दिया। नतीजतन, लोहे का टुकड़ा 700 वाट का हो गया, और आपने 1000 की योजना बनाई! एक शौकिया के लिए, यह घातक नहीं है, वह परिणाम प्राप्त किए बिना बस बहुत सारा पैसा और समय मार देगा। एक इंजीनियर के नियोक्ता के लिए, यह एक वित्तीय आपदा है, एक अतिदेय परियोजना है, और एक इंजीनियर के लिए यह अक्सर सड़क पर गधे में एक लात है। और ऐसी बारीकियों का समुद्र होगा, ट्रांसफार्मर के अलावा और कुछ नहीं होगा, एक सेब आपके सिर पर गिरेगा और आप किसी तरह की "रोशनी" जोड़ने का फैसला करते हैं और इसी तरह।

इससे कैसे बचें? यह इसके लिए था कि उदास सोवियत प्रतिभा के साथ आया था "गोस्ट 34. विकास स्वचालित प्रणालीनियंत्रण (एसीएस)". इस GOST के अनुसार केवल TK करना पर्याप्त है, जिसमें 30-50 पृष्ठ लगेंगे, और विचार स्तर पर आपकी परियोजना लोहे के टुकड़े के रूप में अंतिम परिणाम के अनुरूप होगी, आपको बस इसके माध्यम से जाने की आवश्यकता है अंक। यदि यह "1000 डब्ल्यू के लिए ट्रांसफार्मर" कहता है, तो आप इसे 1000 डब्ल्यू के लिए ढूंढ रहे हैं / प्राप्त कर रहे हैं, और यादृच्छिक रूप से "थोड़ा कम" नहीं लेता है। मैंने सैन्य-औद्योगिक परिसर और निजी कंपनियों दोनों में काम किया: पूर्व पर्याप्त तकनीकी विशिष्टताओं और तकनीकी आवश्यकताओं के लिए प्रार्थना करता है। परियोजनाएं जो आमतौर पर युद्ध और शांति की मात्रा की तरह दिखती हैं, इसलिए हमारे टैंक सबसे अच्छे हैं। दूसरे को "जंगल को बेवकूफ नुकसान के लिए" मार दिया जाता है, इसलिए, रूस में बाहर निकलने पर नागरिक इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद ज्यादातर मामलों में "आर्डिनो पर गुआनो" होते हैं।

और इसलिए, आउटपुट पर "कचरा" से बचने के लिए, हम तकनीकी आवश्यकताओं की एक सूची बनाएंगे जो हमारे प्रोटोटाइप में होनी चाहिए। जब तक वह उन तक नहीं पहुंच जाता, तब तक प्रोजेक्ट अधूरा माना जाता है। सब कुछ सरल सा लगता है।

एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के लिए आवश्यकताएँ:

- आउटपुट वोल्टेज 10-15 वी डीसी के भीतर समायोज्य;
- मुख्य इनपुट वोल्टेज: 160-255V एसी;
- माध्यमिक सर्किट की धारा: 40A
- एक सामान्य मोड फिल्टर की उपस्थिति;
- पावर फैक्टर करेक्टर (पीएफसी) की उपलब्धता;
- कोसाइन फी: 0.9 से कम नहीं;
- आउटपुट से इनपुट का गैल्वेनिक अलगाव;
- सेकेंडरी सर्किट में शॉर्ट सर्किट से सुरक्षा;
- वर्तमान सुरक्षा प्रतिक्रिया समय: 1 एमएस से अधिक नहीं;
- आउटपुट वोल्टेज स्थिरता: 0.1% से भी बदतर नहीं;
- डिवाइस के बिजली तत्वों का तापमान: 100% लोड पर 55 डिग्री से अधिक नहीं;
- सामान्य डिवाइस दक्षता: 90% से कम नहीं;
- तनाव और करंट के सूचक का अस्तित्व।

मैं डिज़ाइन किए गए एसएमपीएस की एक विशेषता को भी नोट करना चाहूंगा - यह पूरी तरह से अनुरूप है। यह एक महत्वपूर्ण आवश्यकता थी, क्योंकि। हाल के वर्षों में मैंने मुख्य रूप से का उपयोग करके डिजाइन किया है डीएसपीएक नियंत्रण "मस्तिष्क" के रूप में प्रोसेसर, लेकिन यह "ग्राहक" को डराता है। फिलहाल वह मुझसे 2500 किमी दूर रहता है और खराब होने की स्थिति में, मरम्मत में लंबे समय तक देरी होगी, इसलिए डिवाइस को अधिकतम रखरखाव के साथ बनाना आवश्यक है। ग्राहक एनालॉग सर्किटरी में अनुभवी व्यक्ति है और बिना किसी स्थानान्तरण के समस्याओं के मामले में मरम्मत करेगा, अधिकतम को कॉल करना होगा और समस्या पर चर्चा करनी होगी।

संक्षेप में: जब मैं एसएमपीएस का विकास, निर्माण और फिर परीक्षण करता हूं, और परीक्षणों के परिणामस्वरूप, मुझे प्रदर्शन विशेषताएं मिलती हैं जो ऊपर वर्णित लोगों के रूप में कम से कम अच्छी होती हैं, तो यह विचार करना संभव होगा कि परियोजना सफल है, ब्लॉक मालिक को दिया जा सकता है, और मैं खुद लोहे के एक और सफल टुकड़े का आनंद लूंगा। लेकिन यह सब बहुत आगे है...

कार्यात्मक आरेख

आमतौर पर मैं इस विषय पर अधिकारियों के साथ लड़ता था कि डमी के लिए कार्यात्मक आरेख और आकर्षित करने से इनकार कर दिया, लेकिन क्योंकि लेख अभी भी इलेक्ट्रॉनिक्स में शुरुआती लोगों के लिए है, और इसे सभी के पढ़ने के लिए दिलचस्प बनाने के लिए, मैं अभी भी इसे खींचूंगा और लिखूंगा कि प्रत्येक ब्लॉक क्या करता है। हाँ, और पूर्ण TK . के अभाव में यह योजनामुझे काम की प्रक्रिया में मूल विचार से विचलित नहीं होने देगा।

चित्र 1 - एसएमपीएस का कार्यात्मक आरेख

अब मैं संक्षेप में प्रत्येक ब्लॉक पर जाऊंगा, और हम इन समाधानों का अधिक विस्तार से विश्लेषण करेंगे जो पहले से ही सर्किटरी के विकास के चरण में हैं। और इसलिए मॉड्यूल स्वयं:

1) कॉमन मोड फिल्टर - यह हमारी बिजली आपूर्ति द्वारा उत्पन्न हस्तक्षेप से नेटवर्क और इससे जुड़े घरेलू उपकरणों को बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। चिंतित न हों - कोई भी स्विचिंग बिजली की आपूर्ति उन्हें पैदा करती है, इसलिए 90% SMPS में एक सामान्य मोड फ़िल्टर होता है। यह हमारे ब्लॉक को नेटवर्क से आने वाले हस्तक्षेप से भी बचाता है। मैं हाल ही में इस विषय पर किसी के स्नातक के काम में आया, वहां सब कुछ स्पष्ट रूप से समझाया गया है -। डिप्लोमा के लेखक कुरिंकोव ए.वी. हैं, जिसके लिए हम उन्हें ईमानदारी से धन्यवाद देते हैं, इस दुनिया में कम से कम एक स्नातक की डिग्री उपयोगी होगी))

2) TOP227 चिप पर "क्लासिक" स्टैंडबाय पावर, सर्किट को ऑप्टोकॉप्लर के माध्यम से नेटवर्क से गैल्वेनिक अलगाव के अतिरिक्त डेटाशीट से सीधे लिया जाएगा। आउटपुट को 15V और 1A प्रत्येक के वोल्टेज के साथ एक दूसरे से अलग किए गए 2 वाइंडिंग के रूप में कार्यान्वित किया जाएगा। एक करेक्टर के PWM कंट्रोलर को फीड करेगा, दूसरा PWM हाफ-ब्रिज कंट्रोलर को।

3) रेक्टिफायर डायोड ब्रिज पर बना होता है। प्रारंभ में, मैं एन-चैनल मोसफेट पर सिंक्रोनस का उपयोग करना चाहता था, लेकिन ऐसे वोल्टेज पर और 3-4 ए के वर्तमान में यह संसाधनों की बर्बादी होगी।

4) एक सक्रिय शक्ति सुधारक - इसके बिना, जैसे ही हम अच्छी दक्षता के बारे में बात कर रहे हैं, और कानून की आवश्यकताओं के अनुसार केकेएम का उपयोग अनिवार्य है। केकेएम वास्तव में एक साधारण बूस्टर कनवर्टर है, जो 2 समस्याओं को बंद कर देगा: कम इनपुट वोल्टेज, क्योंकि। अपने आउटपुट पर, यह लगातार 380V का उत्पादन करेगा और आपको नेटवर्क से समान रूप से बिजली लेने की अनुमति देगा। मैंने एक बहुत लोकप्रिय माइक्रोक्रिकिट का उपयोग किया, चीनी (और न केवल) इसे अंदर रखना पसंद करते हैं वेल्डिंग इन्वर्टरइसी उद्देश्य के लिए - ICE2PCS01। मैंने इसे छिपाया नहीं - मैंने इसे एक समय-परीक्षणित समाधान के रूप में लिया, मैंने इस पर एक अर्ध-स्वचालित उपकरण के लिए 6 kVA के लिए KKM को इकट्ठा किया और एक वर्ष से अधिक समय से कोई समस्या नहीं है, विश्वसनीयता मुझे आकर्षित करती है।

5) वोल्टेज कनवर्टर स्वयं टोपोलॉजी के अनुसार कार्यान्वित किया जाता है - "हाफ-ब्रिज", मैं आपको इससे परिचित होने के लिए सेमेनोव की पुस्तक "पावर इलेक्ट्रॉनिक्स: फ्रॉम सिंपल टू कॉम्प्लेक्स" के अध्याय को पढ़ने की सलाह देता हूं। हाफ-ब्रिज कंट्रोलर को त्चिकोवस्की जैसे "क्लासिक" TL494 माइक्रोक्रिकिट पर लागू किया गया है: सस्ता, कार्यात्मक, विश्वसनीय, समय-परीक्षण - और क्या आवश्यक है? जो लोग इसे पुराना मानते हैं, वे अपना ध्यान UCC38xxx श्रृंखला से टेक्सास की किसी चीज़ की ओर मोड़ सकते हैं। यह मॉड्यूल लागू करता है प्रतिपुष्टि TL431 + PC817 पर वोल्टेज, साथ ही हॉल इफेक्ट सेंसर पर वर्तमान सुरक्षा -।

6) मैं N95 सामग्री से बने एपकोस ETD44/22/15 प्रकार के कोर पर एक बिजली ट्रांसफार्मर को लागू करने की योजना बना रहा हूं। जब मैं घुमावदार डेटा और समग्र शक्ति की गणना करूंगा तो शायद मेरी पसंद और बदल जाएगी।

7) मैं एक दोहरे शोट्की डायोड और एक सिंक्रोनस रेक्टिफायर के बीच सेकेंडरी वाइंडिंग पर रेक्टिफायर के प्रकार को चुनने के बीच लंबे समय तक झिझकता रहा। आप एक दोहरी Schottky डायोड लगा सकते हैं, लेकिन यह गर्मी में P \u003d 0.6V * 40A \u003d 24 W है, लगभग 650 W की SMPS शक्ति के साथ, 4% का नुकसान होता है! एक प्रतिरोध चैनल के साथ एक सिंक्रोनस रेक्टिफायर में सबसे आम IRF3205 का उपयोग करते समय, गर्मी जारी की जाएगी पी = 0.008 ओम * 40A * 40A = 12.8W. यह पता चला है कि हम 2 बार या 2% दक्षता जीतते हैं! जब तक मैंने IR11688S पर ब्रेडबोर्ड पर एक समाधान एक साथ नहीं रखा, तब तक सब कुछ सुंदर था। चैनल पर स्थिर नुकसान में गतिशील स्विचिंग नुकसान जोड़े गए, और अंत में, यही हुआ। उच्च धाराओं के लिए फील्ड वर्कर्स की क्षमता अभी भी बड़ी है। इसका इलाज HCPL3120 जैसे ड्राइवरों के साथ किया जाता है, लेकिन यह उत्पाद की कीमत में वृद्धि और सर्किटरी की अत्यधिक जटिलता है। दरअसल, इन्हीं बातों को ध्यान में रखते हुए डबल शोट्की लगाकर चैन से सोने का फैसला किया गया।

8) आउटपुट पर एलसी सर्किट, सबसे पहले, वर्तमान लहर को कम करेगा, और दूसरी बात, यह आपको सभी हार्मोनिक्स को "कट ऑफ" करने की अनुमति देगा। बाद की समस्या अत्यंत प्रासंगिक है जब रेडियो फ़्रीक्वेंसी रेंज में काम करने वाले उपकरणों को पावर देना और हाई-फ़्रीक्वेंसी एनालॉग सर्किट को शामिल करना। हमारे मामले में, हम एक एचएफ ट्रांसीवर के बारे में बात कर रहे हैं, इसलिए यहां फिल्टर बस महत्वपूर्ण है, अन्यथा हस्तक्षेप हवा में "क्रॉल" करेगा। आदर्श रूप से, यहां आप अभी भी आउटपुट पर एक रैखिक स्टेबलाइज़र लगा सकते हैं और एमवी की इकाइयों में न्यूनतम तरंग प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन वास्तव में, ओएस की गति आपको "बॉयलर" के बिना 20-30 एमवी के भीतर वोल्टेज तरंग प्राप्त करने की अनुमति देगी, अंदर ट्रांसीवर, क्रिटिकल नोड्स उनके एलडीओ के माध्यम से संचालित होते हैं, इसलिए इसकी अतिरेक स्पष्ट है।

खैर, हम कार्यक्षमता के माध्यम से भागे और यह सिर्फ शुरुआत है)) लेकिन कुछ भी नहीं, यह और अधिक खुशी से चलेगा, क्योंकि सबसे दिलचस्प हिस्सा शुरू होता है - सब कुछ और सभी की गणना!

आधा पुल वोल्टेज कनवर्टर के लिए बिजली ट्रांसफार्मर की गणना

अब यह निर्माण और टोपोलॉजी के बारे में थोड़ा सोचने लायक है। मैं आवेदन करने की योजना बना रहा हूं एफईटी, और IGBT नहीं, इसलिए आप एक बड़ी ऑपरेटिंग आवृत्ति चुन सकते हैं, जबकि मैं 100 या 125 kHz के बारे में सोच रहा हूं, वैसे, वही आवृत्ति PFC पर होगी। आवृत्ति बढ़ाने से ट्रांसफार्मर के आयाम थोड़े कम हो जाएंगे। दूसरी ओर, मैं फ़्रीक्वेंसी को ज़्यादा नहीं बढ़ाना चाहता, क्योंकि मैं एक नियंत्रक के रूप में TL494 का उपयोग करता हूं, 150 kHz के बाद यह खुद को इतना अच्छा नहीं दिखाता है, और गतिशील नुकसान बढ़ जाएगा।

इन इनपुट के आधार पर हम अपने ट्रांसफॉर्मर की गणना करेंगे। मेरे पास स्टॉक में ETD44/22/15 के कई सेट हैं और इसलिए मैं अभी इस पर ध्यान केंद्रित कर रहा हूं, इनपुट की सूची इस प्रकार है:

1) सामग्री N95;
2) कोर टाइप ETD44/22/15;
3) ऑपरेटिंग आवृत्ति - 100 किलोहर्ट्ज़;
4) आउटपुट वोल्टेज - 15 वी;
5) आउटपुट करंट - 40A।

5 kW तक के ट्रांसफार्मर की गणना के लिए, मैं ओल्ड मैन प्रोग्राम का उपयोग करता हूं, यह सुविधाजनक है और काफी सटीक गणना करता है। 5 kW के बाद, जादू शुरू होता है, आकार को कम करने के लिए आवृत्तियों में वृद्धि होती है, और क्षेत्र और वर्तमान घनत्व ऐसे मूल्यों तक पहुंच जाते हैं कि त्वचा का प्रभाव भी मापदंडों को लगभग 2 गुना बदलने में सक्षम होता है, इसलिए उच्च शक्तियों के लिए मैं पुराने का उपयोग करता हूं -फैशन विधि "कागज पर सूत्र और पेंसिल ड्राइंग के साथ।" कार्यक्रम में अपना इनपुट डेटा दर्ज करते हुए, निम्नलिखित परिणाम प्राप्त हुआ:

चित्र 2 - अर्ध-पुल के लिए ट्रांसफार्मर की गणना का परिणाम

बाईं ओर की आकृति में, इनपुट डेटा चिह्नित है, मैंने उन्हें ऊपर वर्णित किया है। केंद्र में, जिन परिणामों में हम सबसे अधिक रुचि रखते हैं, वे बैंगनी रंग में हाइलाइट किए गए हैं, मैं उनके बारे में संक्षेप में बताऊंगा:

1) इनपुट वोल्टेज 380V डीसी है, यह स्थिर है क्योंकि आधा पुल केकेएम से खिलाया जाता है। ऐसी शक्ति कई नोड्स के डिजाइन को सरल बनाती है, क्योंकि। वर्तमान तरंग न्यूनतम है और ट्रांसफार्मर को इनपुट पर वोल्टेज नहीं खींचना पड़ता है मुख्य वोल्टेज 140 वी।

2) खपत की गई बिजली (कोर के माध्यम से पंप) 600 डब्ल्यू निकली, जो समग्र शक्ति से 2 गुना कम है (वह जिसे कोर संतृप्ति में जाने के बिना पंप कर सकता है), जिसका अर्थ है कि सब कुछ ठीक है। मुझे कार्यक्रम में N95 सामग्री नहीं मिली, लेकिन मैंने डेटाशीट में एपकोस वेबसाइट पर जासूसी की कि N87 और N95 बहुत समान परिणाम देंगे, इसे कागज के एक टुकड़े पर जाँचने पर, मुझे पता चला कि 50 W का अंतर है कुल शक्ति की एक भयानक त्रुटि नहीं है।

3) प्राथमिक वाइंडिंग पर डेटा: हम 0.8 मिमी के व्यास के साथ 21 को 2 तारों में बदल देते हैं, मुझे लगता है कि यहां सब कुछ स्पष्ट है? वर्तमान घनत्व लगभग 8A / mm2 है, जिसका अर्थ है कि वाइंडिंग ज़्यादा गरम नहीं होगी - सब कुछ ठीक है।

4) द्वितीयक वाइंडिंग पर डेटा: हम 0.8 मिमी के समान तार के साथ प्रत्येक में 2 घुमावों की 2 वाइंडिंग को हवा देते हैं, लेकिन पहले से ही 14 पर - सभी समान, वर्तमान 40A है! अगला, हम एक घुमावदार की शुरुआत और दूसरे के अंत को जोड़ते हैं, यह कैसे करना है, मैं आगे समझाऊंगा, किसी कारण से, लोग अक्सर इस बिंदु पर असेंबली के दौरान एक स्तब्ध हो जाते हैं। यहां भी कोई जादू नहीं है।

5) आउटपुट चोक का इंडक्शन क्रमशः 4.9 μH है, करंट 40A है। हमें इसकी आवश्यकता है ताकि हमारे ब्लॉक के आउटपुट पर कोई बड़ा करंट न हो, डिबगिंग की प्रक्रिया में मैं आस्टसीलस्कप पर इसके साथ और इसके बिना काम दिखाऊंगा, सब कुछ स्पष्ट हो जाएगा।

कैलकुलेशन में 5 मिनट का समय लगा, अगर किसी का सवाल है तो कमेंट में पूछें या पीएम- मैं आपको बता दूंगा। कार्यक्रम को स्वयं न देखने के लिए, मैं लिंक का उपयोग करके इसे क्लाउड से डाउनलोड करने का सुझाव देता हूं। और बूढ़े आदमी को उसके काम के लिए मेरी गहरी कृतज्ञता!

अगला तार्किक कदम अर्ध-पुल के लिए आउटपुट प्रारंभ करनेवाला की गणना करना है, जो कि 4.9 uH पर बिल्कुल एक है।

आउटपुट चोक के लिए घुमावदार मापदंडों की गणना

ट्रांसफार्मर की गणना करते समय हमें पिछले पैराग्राफ में इनपुट डेटा प्राप्त हुआ था, ये है:

1) अधिष्ठापन - 4.9 यूएच;
2) वर्तमान मूल्यांकित- 40ए;
3) थ्रॉटल के सामने का आयाम - 18V;
4) थ्रॉटल के बाद वोल्टेज - 15 वी।

हम ओल्ड मैन से प्रोग्राम का भी उपयोग करते हैं (वे सभी ऊपर दिए गए लिंक में हैं) और निम्नलिखित डेटा प्राप्त करते हैं:

चित्र 3 - आउटपुट चोक को वाइंड करने के लिए परिकलित डेटा

अब परिणामों के माध्यम से चलते हैं:

1) इनपुट डेटा के अनुसार, 2 बारीकियां हैं: आवृत्ति वही चुनी जाती है जिस पर कनवर्टर संचालित होता है, मुझे लगता है कि यह तार्किक है। दूसरा बिंदु वर्तमान घनत्व से संबंधित है, मैं तुरंत नोट करूंगा - गला घोंटना गर्म होना चाहिए! बस इतना ही हम पहले से ही निर्धारित करते हैं, मैंने 35 डिग्री का तापमान प्राप्त करने के लिए 8A / mm 2 के वर्तमान घनत्व को चुना, इसे आउटपुट (हरे रंग में चिह्नित) में देखा जा सकता है। आखिरकार, जैसा कि हमें याद है, आउटपुट पर आवश्यकताओं के अनुसार, "कोल्ड एसएमपीएस" की आवश्यकता होती है। मैं शुरुआती लोगों के लिए शायद पूरी तरह से स्पष्ट बिंदु नहीं नोट करना चाहूंगा - यदि एक बड़ा प्रवाह इसके माध्यम से बहता है, तो चोक कम गर्म हो जाएगा, यानी 40 ए के रेटेड लोड पर, चोक में न्यूनतम हीटिंग होगा। जब करंट रेटेड करंट से कम होता है, तो ऊर्जा के एक हिस्से के लिए यह काम करना शुरू कर देता है सक्रिय भार(प्रतिरोधक) और सभी अतिरिक्त ऊर्जा को गर्मी में बदल देता है;

2) अधिकतम प्रेरण, यह एक मूल्य है जिसे पार नहीं किया जाना चाहिए, अन्यथा चुंबकीय क्षेत्र कोर को संतृप्त करेगा और सब कुछ बहुत खराब होगा। यह पैरामीटर सामग्री और उसके समग्र आयामों पर निर्भर करता है। आधुनिक चूर्णित लोहे के कोर के लिए, विशिष्ट मूल्य 0.5-0.55 टी है;

3) घुमावदार डेटा: 0.8 मिमी के व्यास के साथ तार के 10 तारों की एक स्किथ के साथ 9 मोड़ घाव हैं। कार्यक्रम मोटे तौर पर यह भी बताता है कि इसमें कितनी परतें लगेंगी। मैं 9 कोर में हवा दूंगा, क्योंकि। फिर एक बड़े ब्रैड को 3 कोर के 3 "पिगटेल" में विभाजित करना और उन्हें बिना किसी समस्या के बोर्ड पर मिलाप करना सुविधाजनक होगा;

4) दरअसल, जिस अंगूठी पर मैं हवा दूंगा, उसके आयाम हैं - 40/24/14.5 मिमी, यह एक मार्जिन के साथ पर्याप्त है। सामग्री संख्या 52, मुझे लगता है कि कई लोगों ने देखा है एटीएक्स ब्लॉकपीले-नीले छल्ले, वे अक्सर समूह स्थिरीकरण चोक (डीजीएस) में उपयोग किए जाते हैं।

स्टैंडबाय बिजली आपूर्ति ट्रांसफार्मर की गणना

कार्यात्मक आरेख से पता चलता है कि मैं TOP227 पर "क्लासिक" फ्लाईबैक का उपयोग स्टैंडबाय बिजली की आपूर्ति के रूप में करना चाहता हूं, सभी पीडब्लूएम नियंत्रक, शीतलन प्रणाली के संकेत और प्रशंसक इससे संचालित होंगे। मैंने महसूस किया कि पंखे कुछ समय के बाद ही ड्यूटी रूम से संचालित होंगे, इसलिए यह क्षण आरेख पर प्रदर्शित नहीं होता है, लेकिन कुछ भी वास्तविक समय का विकास नहीं है))

आइए अपने इनपुट डेटा को थोड़ा समायोजित करें, हमें क्या चाहिए:

1) PWM के लिए आउटपुट वाइंडिंग: 15V 1A + 15V 1A;
2) सेल्फ-पावर आउटपुट वाइंडिंग: 15V 0.1A;
3) कूलिंग के लिए आउटपुट वाइंडिंग: 15V 1A।

हमें कुल बिजली के साथ बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है - 2*15W + 1.5W + 15W = 46.5W. यह TOP227 के लिए सामान्य शक्ति है, मैं इसे कई वर्षों से सभी प्रकार के बैटरी चार्जर, स्क्रूड्राइवर और अन्य कचरे के लिए 75 W तक के छोटे SMPS में उपयोग करता हूं, जो अजीब है, अभी तक कोई भी नहीं जला है।

हम ओल्ड मैन के दूसरे कार्यक्रम में जाते हैं और फ्लाईबैक के लिए ट्रांसफार्मर पर विचार करते हैं:

चित्रा 4 - स्टैंडबाय पावर ट्रांसफॉर्मर के लिए परिकलित डेटा

1) कोर का चुनाव बस उचित है - मेरे पास यह बॉक्स की मात्रा में है और यह वही 75 डब्ल्यू खींचता है)) कोर पर डेटा। यह N87 सामग्री से बना है और तथाकथित पूर्ण अंतराल के प्रत्येक आधे या 0.4 मिमी पर 0.2 मिमी का अंतर है। यह कोर सीधे चोक के लिए है, और फ्लाईबैक कन्वर्टर्स के लिए यह इंडक्शन सिर्फ एक चोक है, लेकिन मैं अभी तक जंगल में नहीं गया हूं। यदि अर्ध-पुल ट्रांसफार्मर में कोई अंतर नहीं था, तो फ्लाईबैक कनवर्टर के लिए यह अनिवार्य है, अन्यथा, किसी भी प्रारंभ करनेवाला की तरह, यह बिना अंतराल के बस संतृप्ति में चला जाएगा।

2) कुंजी 700V "ड्रेन-सोर्स" और 2.7 ओम चैनल प्रतिरोध पर डेटा TOP227 पर डेटाशीट से लिया गया है, इस नियंत्रक के पास माइक्रोक्रिकिट में ही एक पावर स्विच बनाया गया है।

3) मैंने न्यूनतम इनपुट वोल्टेज को मार्जिन - 160V के साथ थोड़ा सा लिया, ऐसा इसलिए किया जाता है ताकि अगर बिजली की आपूर्ति बंद हो जाए, तो ड्यूटी रूम और संकेत चालू रहें, वे एक आपातकालीन कम आपूर्ति वोल्टेज की रिपोर्ट करेंगे।

4) हमारी प्राथमिक वाइंडिंग में 0.335 मिमी तार के 45 मोड़ एक कोर में होते हैं। सेकेंडरी पावर वाइंडिंग में 0.335 मिमी (व्यास) के तार के साथ 4 मोड़ और 4 कोर होते हैं, स्व-आपूर्ति वाइंडिंग में समान पैरामीटर होते हैं, इसलिए सब कुछ समान होता है, केवल 1 कोर, क्योंकि वर्तमान कम परिमाण का एक क्रम है।

सक्रिय पावर करेक्टर के पावर चोक की गणना

मुझे लगता है कि इस परियोजना का सबसे दिलचस्प हिस्सा पावर फैक्टर करेक्टर है, क्योंकि। इंटरनेट पर उनके बारे में बहुत कम जानकारी है, और कम काम करने वाली और वर्णित योजनाएं भी हैं।

हम गणना के लिए एक कार्यक्रम चुनते हैं - PFC_ring (PFC बसुरमांस्क KKM में है), हम निम्नलिखित इनपुट का उपयोग करते हैं:

1) इनपुट आपूर्ति वोल्टेज - 140 - 265 वी;
2) रेटेड पावर - 600 डब्ल्यू;
3) आउटपुट वोल्टेज - 380 वी डीसी;
4) पीडब्लूएम नियंत्रक की पसंद के कारण ऑपरेटिंग आवृत्ति - 100 किलोहर्ट्ज़।

चित्र 5 - सक्रिय पीएफसी के पावर चोक की गणना

1) बाईं ओर, हमेशा की तरह, 140V . सेट करके प्रारंभिक डेटा दर्ज करें न्यूनतम सीमाहमें एक इकाई मिलती है जो 140V के मुख्य वोल्टेज के साथ काम कर सकती है, इसलिए हमें "अंतर्निहित वोल्टेज नियामक" मिलता है;

बिजली अनुभाग और नियंत्रण की सर्किटरी काफी मानक है, यदि आपके पास अचानक प्रश्न हैं, तो बेझिझक टिप्पणियों में या निजी संदेशों में पूछें। मैं जवाब देने और समझाने की पूरी कोशिश करूंगा।

स्विचिंग बिजली आपूर्ति सर्किट बोर्ड डिजाइन

इसलिए मैं उस मंच पर पहुँच गया जो कई लोगों के लिए पवित्र बना हुआ है - मुद्रित सर्किट बोर्ड का डिज़ाइन / विकास / अनुरेखण। मुझे "डिज़ाइन" शब्द क्यों पसंद है? यह इस ऑपरेशन के सार के करीब है, मेरे लिए बोर्ड की "वायरिंग" हमेशा एक रचनात्मक प्रक्रिया होती है, जैसे कोई कलाकार चित्र बनाता है, और अन्य देशों के लोगों के लिए यह समझना आसान होगा कि आप क्या कर रहे हैं।

बोर्ड डिजाइन प्रक्रिया में स्वयं कोई नुकसान नहीं होता है, वे उस उपकरण में निहित होते हैं जिसके लिए इसका इरादा है। वास्तव में, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स एक ही माइक्रोवेव एनालॉग या हाई-स्पीड डिजिटल डेटा बसों की पृष्ठभूमि के खिलाफ कुछ जंगली नियमों और आवश्यकताओं को सामने नहीं रखता है।

मैं विशेष रूप से पावर सर्किटरी से संबंधित बुनियादी आवश्यकताओं और नियमों की सूची दूंगा, यह 99% शौकिया डिजाइनों के कार्यान्वयन की अनुमति देगा। मैं बारीकियों और "चाल" के बारे में बात नहीं करूंगा - सभी को अपने स्वयं के धक्कों को भरना होगा, अनुभव प्राप्त करना होगा और पहले से ही इसके साथ काम करना होगा। और इसलिए हम गए:

मुद्रित कंडक्टरों में वर्तमान घनत्व के बारे में थोड़ा

अक्सर लोग इस पैरामीटर के बारे में नहीं सोचते हैं और मैंने देखा है कि 0.6 मिमी कंडक्टर के साथ बिजली का हिस्सा कहाँ बनाया जाता है, जिसमें 80% बोर्ड क्षेत्र बस खाली होता है। ऐसा क्यों करना मेरे लिए एक रहस्य है।

तो क्या वर्तमान घनत्व को ध्यान में रखा जा सकता है? एक साधारण तार के लिए, मानक आंकड़ा 10A / mm 2 है, यह सीमा तार के ठंडा होने से जुड़ी है। आप स्किप भी कर सकते हैं अधिक वर्तमानलेकिन उससे पहले इसे लिक्विड नाइट्रोजन में डुबो दें। फ्लैट कंडक्टर, जैसे मुद्रित सर्किट बोर्ड पर, उदाहरण के लिए, एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है, उन्हें ठंडा करना आसान होता है, जिसका अर्थ है कि आप उच्च वर्तमान घनत्व का खर्च उठा सकते हैं। निष्क्रिय या वायु शीतलन के साथ सामान्य परिस्थितियों के लिए, 35-50 ए / मिमी 2 को ध्यान में रखना प्रथागत है, जहां 35 निष्क्रिय शीतलन के लिए है, 50 कृत्रिम वायु परिसंचरण (मेरा मामला) की उपस्थिति में है। एक और आंकड़ा है - 125 ए/मिमी 2, यह वास्तव में एक बड़ा आंकड़ा है, सभी सुपरकंडक्टर्स इसे बर्दाश्त नहीं कर सकते हैं, लेकिन यह केवल विसर्जन तरल शीतलन के साथ प्राप्त किया जा सकता है।

इंजीनियरिंग संचार और सर्वर डिजाइन में लगी एक कंपनी के साथ काम करते समय मुझे बाद का सामना करना पड़ा, और डिजाइन मेरे बहुत गिर गया। मदरबोर्ड, अर्थात् बहु-चरण बिजली की आपूर्ति और स्विचिंग वाला हिस्सा। जब मैंने 125 ए / मिमी 2 की वर्तमान घनत्व देखी तो मुझे बहुत आश्चर्य हुआ, लेकिन उन्होंने मुझे समझाया और स्टैंड पर इस संभावना को दिखाया - तब मुझे एहसास हुआ कि सर्वर के साथ पूरे रैक तेल के विशाल पूल में क्यों डूबे हुए हैं)))

मेरे लोहे के टुकड़े में, सब कुछ सरल है, 50 ए / मिमी 2 का आंकड़ा अपने लिए काफी पर्याप्त है, 35 माइक्रोन की तांबे की मोटाई के साथ, बहुभुज बिना किसी समस्या के वांछित क्रॉस सेक्शन प्रदान करेंगे। बाकी के लिए था सामान्य विकासऔर मुद्दे की समझ।

2) कंडक्टरों की लंबाई - इस पैराग्राफ में 0.1 मिमी की सटीकता के साथ लाइनों को बराबर करने की आवश्यकता नहीं है, जैसा कि किया जाता है, उदाहरण के लिए, जब डीडीआर 3 डेटा बस को "वायरिंग" किया जाता है। यद्यपि यह अभी भी अत्यधिक वांछनीय है कि सिग्नल लाइनों की लंबाई लगभग लंबाई के बराबर हो। लंबाई का + -30% पर्याप्त होगा, मुख्य बात यह है कि एचआईएन को लिन से 10 गुना लंबा नहीं बनाना है। यह आवश्यक है ताकि संकेतों के अग्रभाग एक-दूसरे के सापेक्ष शिफ्ट न हों, क्योंकि केवल सौ किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर भी 5-10 बार का अंतर चाबियों में करंट पैदा कर सकता है। यह "मृत समय" के एक छोटे मूल्य के साथ विशेष रूप से सच है, यहां तक ​​कि TL494 के लिए 3% पर भी यह सच है;

3) कंडक्टरों के बीच का अंतर - रिसाव धाराओं को कम करना आवश्यक है, विशेष रूप से उन कंडक्टरों के लिए जहां आरएफ सिग्नल (पीडब्लूएम) प्रवाहित होता है, क्योंकि कंडक्टरों में क्षेत्र मजबूत होता है और त्वचा के प्रभाव के कारण आरएफ सिग्नल बच जाता है। दोनों कंडक्टर की सतह पर और उसकी सीमा से परे। आमतौर पर 2-3 मिमी का अंतर पर्याप्त होता है;

4) गैल्वेनिक आइसोलेशन गैप - यह बोर्ड के गैल्वेनिकली आइसोलेटेड सेक्शन के बीच का गैप है, आमतौर पर ब्रेकडाउन की आवश्यकता लगभग 5 kV होती है। 1 मिमी हवा के माध्यम से तोड़ने के लिए, लगभग 1-1.2 केवी की आवश्यकता होती है, लेकिन हमारे साथ न केवल हवा के माध्यम से, बल्कि टेक्स्टोलाइट और मास्क के माध्यम से भी टूटना संभव है। कारखाने में विद्युत परीक्षण से गुजरने वाली सामग्रियों का उपयोग किया जाता है और आप चैन की नींद सो सकते हैं। इसलिए, मुख्य समस्या हवा है और उपरोक्त स्थितियों से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि लगभग 5-6 मिमी निकासी पर्याप्त होगी। मूल रूप से, ट्रांसफॉर्मर के तहत बहुभुजों का विभाजन, क्योंकि। यह बिजली उत्पन्न करनेवाली अलगाव का मुख्य साधन है।

अब सीधे बोर्ड के डिजाइन पर चलते हैं, मैं इस लेख में सुपर विस्तार से बात नहीं करूंगा, और सामान्य तौर पर इच्छा के पाठ की पूरी किताब लिखना ज्यादा नहीं है। यदि लोगों का एक बड़ा समूह है जो इसे चाहते हैं (मैं अंत में एक सर्वेक्षण करूंगा), तो मैं इस डिवाइस के "वायरिंग" पर वीडियो शूट करूंगा, यह तेज और अधिक जानकारीपूर्ण दोनों होगा।

मुद्रित सर्किट बोर्ड बनाने के चरण:

1) पहला कदम डिवाइस के अनुमानित आयामों को निर्धारित करना है। यदि आपके पास एक तैयार मामला है, तो आपको इसमें पदचिह्न को मापना चाहिए और इसे बोर्ड के आयामों में शुरू करना चाहिए। मैं एल्यूमीनियम या पीतल से ऑर्डर करने के लिए एक केस बनाने की योजना बना रहा हूं, इसलिए मैं गुणवत्ता और प्रदर्शन विशेषताओं को खोए बिना सबसे कॉम्पैक्ट डिवाइस बनाने की कोशिश करूंगा।

चित्र 9 - हम भविष्य के बोर्ड के लिए एक रिक्त स्थान बनाते हैं

याद रखें - बोर्ड के आयाम 1 मिमी के गुणक होने चाहिए! या कम से कम 0.5 मिमी, अन्यथा आप अभी भी लेनिन के मेरे वसीयतनामा को याद रखेंगे, जब आप सब कुछ पैनलों में इकट्ठा करते हैं और उत्पादन के लिए एक रिक्त बनाते हैं, और डिजाइनर जो आपके बोर्ड के अनुसार मामला बनाएंगे, वे आपको शाप देंगे। जब तक बिल्कुल आवश्यक न हो, "208.625 मिमी" आयामों के साथ एक बोर्ड न बनाएं!
पी.एस. धन्यवाद टीओवी। लुनकोव इस तथ्य के लिए कि उन्होंने मुझे इस उज्ज्वल विचार से अवगत कराया))

यहां मैंने 4 ऑपरेशन किए:

ए) मैंने स्वयं बोर्ड को 250x150 मिमी के समग्र आयामों के साथ बनाया है। हालांकि यह एक अनुमानित आकार है, तो मुझे लगता है कि यह काफी कम हो जाएगा;
b) कोनों को गोल किया, क्योंकि वितरण और असेंबली की प्रक्रिया में, तेज वाले मारे जाएंगे और झुर्रीदार होंगे + बोर्ड अच्छा दिखता है;
सी) मानक फास्टनरों और रैक के लिए 3 मिमी के छेद व्यास के साथ, बढ़ते हुए छेद, धातुकृत नहीं;
डी) "एनपीटीएच" वर्ग बनाया, जिसमें मैंने सभी गैर-प्लेटेड छेदों को परिभाषित किया और इसके लिए एक नियम बनाया, जिससे अन्य सभी घटकों और वर्ग घटकों के बीच 0.4 मिमी का अंतर पैदा हुआ। यह मानक सटीकता वर्ग (चौथे) के लिए "रेज़ोनिट" की तकनीकी आवश्यकता है।

चित्र 10 - नॉन-प्लेटेड होल के लिए एक नियम बनाना

2) अगला कदम घटकों की व्यवस्था करना है, सभी आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, यह पहले से ही अंतिम संस्करण के बहुत करीब होना चाहिए, क्योंकि बड़ा हिस्सा अब बोर्ड के अंतिम आयामों और उसके फॉर्म फैक्टर द्वारा निर्धारित किया जाएगा।

चित्र 11 - घटकों का प्राथमिक स्थान पूरा किया गया

मैंने मुख्य घटकों को स्थापित किया है, वे सबसे अधिक संभावना नहीं चलेंगे, और इसलिए बोर्ड के समग्र आयाम अंत में निर्धारित किए जाते हैं - 220 x 150 मिमी। बोर्ड पर खाली जगह एक कारण, नियंत्रण मॉड्यूल और अन्य छोटे के लिए छोड़ी गई है एसएमडी घटक. बोर्ड की लागत और स्थापना में आसानी को कम करने के लिए, सभी घटक क्रमशः केवल शीर्ष परत पर होंगे, और केवल एक सिल्क-स्क्रीन प्रिंटिंग परत है।

चित्र 13 - घटकों को रखने के बाद बोर्ड का 3डी दृश्य

3) अब, स्थान और समग्र संरचना निर्धारित करने के बाद, हम शेष घटकों को व्यवस्थित करते हैं और बोर्ड को "विभाजित" करते हैं। बोर्ड का डिज़ाइन दो तरीकों से किया जा सकता है: मैन्युअल रूप से और एक ऑटोराउटर की मदद से, पहले कुछ दर्जन नियमों के साथ अपने कार्यों का वर्णन किया है। दोनों तरीके अच्छे हैं, लेकिन मैं इस बोर्ड को अपने हाथों से करूंगा, क्योंकि। कुछ घटक हैं और यहां लाइन संरेखण और सिग्नल अखंडता के लिए कोई विशेष आवश्यकता नहीं है और न ही होनी चाहिए। यह निश्चित रूप से तेज़ होगा, बहुत सारे घटक (500 से आगे) होने पर ऑटोराउटिंग अच्छा होता है और सर्किट का मुख्य भाग डिजिटल होता है। हालांकि अगर कोई दिलचस्पी लेता है, तो मैं आपको दिखा सकता हूं कि 2 मिनट में बोर्डों को स्वचालित रूप से "नस्ल" कैसे करें। सच है, उससे पहले पूरे दिन नियम लिखना जरूरी होगा, हे।

तापमान और एक कप चाय के साथ 3-4 घंटे के "जादू टोना" (आधे बार मैंने लापता मॉडल को आकर्षित किया) के बाद, मैंने आखिरकार बोर्ड को अलग कर दिया। मैंने जगह बचाने के बारे में सोचा भी नहीं था, कई लोग कहेंगे कि आयामों को 20-30% तक कम किया जा सकता है और वे सही होंगे। मेरे पास एक टुकड़ा प्रति है और अपना समय बर्बाद कर रहा है, जो स्पष्ट रूप से दो-परत बोर्ड के लिए 1 डीएम 2 से अधिक महंगा है, बस एक दया थी। वैसे, बोर्ड की कीमत के बारे में - रेज़ोनिट पर ऑर्डर करते समय, एक मानक वर्ग के दो-परत बोर्ड के 1 डीएम 2 की लागत लगभग 180-200 रूबल है, इसलिए जब तक आपके पास बैच नहीं है, तब तक आप यहां बहुत बचत नहीं कर सकते हैं 500+ टुकड़ों में से। इसके आधार पर, मैं सलाह दे सकता हूं - क्षेत्र में कमी के साथ विकृत न करें, यदि कक्षा 4 और आयामों के लिए कोई आवश्यकता नहीं है। और यहाँ आउटपुट है:

चित्र 14 - के लिए बोर्ड डिजाइन आवेग ब्लॉकभोजन

भविष्य में, मैं इस उपकरण के लिए एक केस डिजाइन करूंगा और मुझे इसके पूर्ण आयामों को जानने की जरूरत है, साथ ही मामले के अंदर इसे "कोशिश" करने में सक्षम होना चाहिए ताकि अंतिम चरण में यह बाहर न निकले, उदाहरण के लिए , कि मुख्य बोर्ड मामले या संकेत पर कनेक्टर्स के साथ हस्तक्षेप करता है। ऐसा करने के लिए, मैं हमेशा सभी घटकों को एक 3D रूप में खींचने का प्रयास करता हूं, आउटपुट यह परिणाम है और मेरे लिए .step प्रारूप में एक फ़ाइल है ऑटोडेस्क आविष्कारक:

चित्र 15 - परिणामी डिवाइस का 3डी दृश्य

चित्र 16 - डिवाइस का 3डी दृश्य (शीर्ष दृश्य)

अब दस्तावेज तैयार है। अब घटकों को ऑर्डर करने के लिए फाइलों का आवश्यक पैकेज तैयार करना आवश्यक है, मेरे पास पहले से ही Altium में पंजीकृत सभी सेटिंग्स हैं, इसलिए सब कुछ एक बटन के साथ उतार दिया गया है। हमें Gerber फ़ाइलों और एक NC ड्रिल फ़ाइल की आवश्यकता है, पहला परतों के बारे में जानकारी संग्रहीत करता है, दूसरा ड्रिलिंग निर्देशांक संग्रहीत करता है। आप प्रोजेक्ट में आलेख के अंत में दस्तावेज़ अपलोड करने के लिए फ़ाइल देख सकते हैं, यह सब कुछ इस तरह दिखता है:

चित्र 17 - एक आदेश के लिए एक दस्तावेज़ीकरण पैकेज का गठन प्रिंटेड सर्किट बोर्ड्स

फाइलें तैयार होने के बाद, आप बोर्ड ऑर्डर कर सकते हैं। मैं विशिष्ट निर्माताओं की सिफारिश नहीं करूंगा, निश्चित रूप से प्रोटोटाइप के लिए बेहतर और सस्ते हैं। मैं रेज़ोनिट में 2,4,6 परतों के मानक वर्ग के सभी बोर्डों को एक ही स्थान पर 5 वीं कक्षा के 2 और 4-परत बोर्डों का आदेश देता हूं। कक्षा 5 के बोर्ड, जहां 6-24 परतें चीन में हैं (उदाहरण के लिए, पीसीबीवे), लेकिन 24 या अधिक परतों वाले एचडीआई और कक्षा 5 के बोर्ड पहले से ही केवल ताइवान में हैं, वही, चीन में गुणवत्ता अभी भी लचर है, और जहां मूल्य टैग लंगड़ा नहीं है, पहले से ही इतना सुखद नहीं है। यह सब प्रोटोटाइप के बारे में है!

अपने विश्वासों के बाद, मैं रेज़ोनिट जाता हूं, ओह, उन्होंने कितनी नसें फँसाईं और उन्होंने खून पी लिया ... मैं अपने व्यक्तिगत खाते के माध्यम से आदेश बनाता हूं, शुल्क के बारे में डेटा दर्ज करता हूं, फाइलें अपलोड करता हूं और भेजता हूं। व्यक्तिगत क्षेत्रमैं उन्हें पसंद करता हूं, वैसे, वह तुरंत कीमत पर विचार करता है और आप इसे मापदंडों को बदलकर हासिल कर सकते हैं बेहतर कीमतगुणवत्ता हानि के बिना।

उदाहरण के लिए, अब मैं 35 माइक्रोन तांबे के साथ 2 मिमी पीसीबी पर एक बोर्ड चाहता था, लेकिन यह पता चला कि यह विकल्प 1.5 मिमी पीसीबी और 35 माइक्रोन के विकल्प की तुलना में 2.5 गुना अधिक महंगा है - इसलिए मैंने बाद वाले को चुना। बोर्ड की कठोरता को बढ़ाने के लिए, मैंने रैक के लिए अतिरिक्त छेद जोड़े - समस्या हल हो गई है, कीमत अनुकूलित है। वैसे, अगर बोर्ड एक श्रृंखला में चला गया, तो कहीं 100 टुकड़ों पर यह अंतर 2.5 गुना गायब हो जाएगा और कीमतें बराबर हो जाएंगी, क्योंकि तब हमारे लिए एक गैर-मानक शीट खरीदी गई थी और बिना अवशेषों के खर्च की गई थी।

चित्र 18 - बोर्डों की लागत की गणना का अंतिम दृश्य

अंतिम लागत निर्धारित की जाती है: 3618 रूबल. इनमें से 2100 तैयारी है, यह प्रति परियोजना केवल एक बार भुगतान किया जाता है, आदेश के बाद के सभी दोहराव इसके बिना जाते हैं और केवल क्षेत्र के लिए भुगतान करते हैं। इस मामले में, 3.3 डीएम 2 के क्षेत्र के साथ एक बोर्ड के लिए 759 रूबल, बड़ी श्रृंखला, कम लागत, हालांकि अब यह 230 रूबल / डीएम 2 है, जो काफी स्वीकार्य है। बेशक, तत्काल उत्पादन करना संभव था, लेकिन मैं अक्सर आदेश देता हूं, मैं एक प्रबंधक के साथ काम करता हूं और लड़की हमेशा ऑर्डर को तेजी से आगे बढ़ाने की कोशिश करती है यदि उत्पादन लोड नहीं होता है - परिणामस्वरूप, "छोटी श्रृंखला" विकल्प के साथ, इसमें 5-6 दिन लगते हैं, केवल विनम्रता से संवाद करने के लिए और लोगों के प्रति असभ्य न होने के लिए पर्याप्त है। और मुझे जल्दी करने की कोई जगह नहीं है, इसलिए मैंने लगभग 40% बचाने का फैसला किया, जो कम से कम अच्छा है।

उपसंहार

खैर, मैं लेख के तार्किक निष्कर्ष पर आया हूं - उत्पादन में सर्किटरी, बोर्ड डिजाइन और ऑर्डरिंग बोर्ड प्राप्त करना। कुल मिलाकर 2 भाग होंगे, पहला आपके सामने है, और दूसरे में मैं आपको बताऊंगा कि मैंने डिवाइस को कैसे स्थापित, इकट्ठा और डिबग किया।

जैसा कि वादा किया गया था, मैं परियोजना के स्रोत कोड और गतिविधि के अन्य उत्पादों को साझा करता हूं:

1) Altium Designer 16 में परियोजना स्रोत - ;
2) मुद्रित सर्किट बोर्डों को ऑर्डर करने के लिए फ़ाइलें - . अचानक आप दोहराना और आदेश देना चाहते हैं, उदाहरण के लिए, चीन में, यह संग्रह पर्याप्त से अधिक है;
3) पीडीएफ में डिवाइस आरेख -। उन लोगों के लिए जो अपने फोन पर या परिचित (उच्च गुणवत्ता) के लिए Altium स्थापित करने में समय बर्बाद नहीं करना चाहते हैं;
4) फिर से, उन लोगों के लिए जो भारी सॉफ्टवेयर स्थापित नहीं करना चाहते हैं, लेकिन लोहे के टुकड़े को मोड़ना दिलचस्प है, मैं पीडीएफ में एक 3 डी मॉडल पोस्ट करता हूं -। इसे देखने के लिए, आपको फ़ाइल को डाउनलोड करना होगा, जब आप इसे ऊपरी दाएं कोने में खोलते हैं, तो "दस्तावेज़ पर केवल एक बार भरोसा करें" पर क्लिक करें, फिर हम फ़ाइल के केंद्र में पोक करते हैं और सफेद स्क्रीन एक मॉडल में बदल जाती है।

मैं पाठकों की राय भी पूछना चाहता हूं ... अब बोर्डों का आदेश दिया गया है, घटक भी हैं - वास्तव में 2 सप्ताह हैं, किस बारे में लेख लिखना है? इस तरह के "म्यूटेंट" के अलावा, कभी-कभी आप कुछ लघु, लेकिन उपयोगी बनाना चाहते हैं, मैंने चुनावों में कई विकल्प प्रस्तुत किए हैं, या अपने स्वयं के विकल्प की पेशकश करते हैं, शायद एक व्यक्तिगत संदेश में, ताकि टिप्पणियों को अव्यवस्थित न करें .

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