スイッチング電源（UPS）とは何か、それがどのように機能するか、そしてこのデバイスを家庭でどのように作るかを検討することをお勧めします。

UPSに関する一般情報

UPSは整流するデバイスです 主電源電圧、次に10 kHzを超える周波数のパルスを生成し、特別なパルストランスに供給します。

UPSは、効率的に変換するためのスイッチングレギュレータを含む電子コンバータです。 電気エネルギーパルス幅変調器（PWM）。 他の電源と同様に、UPSは電圧を変換しながら主電源から負荷に電力を転送します。

スキーム-スイッチング電源

理想的には、スイッチング電源は電力を消費しません。 対照的に、線形電源は、出力電圧を調整することにより、エネルギーを継続的に消費します。 p-n接合トランジスタ。 この上 高効率変換は、リニア電源に対するスイッチング電源の重要な利点です。 さらに、単純なスイッチング電源は、リニアレギュレータを備えたトランスよりもはるかにコンパクトですが、同時に効率が低下することはありません。

写真-ネットワークスイッチング電源

インパルスブロック電源装置は、サイズと重量が小さく、同様の効率であるため、線形電源装置の代わりに使用されます。

ビデオ：簡単な電源の作り方（スイッチ）

動作原理

単純なスイッチング電源の動作原理をサイクルで考えてみましょう。

UPSにAC入力電圧がある場合、たとえば、コンピューター、PC、ラップトップの場合、最初のステップは、入力AC電圧をDCに変換することです。 入力計算された入力電圧を備えた電源 直流この手順は必要ありません。 コンピュータ電源などの一部の電源では、手動または自動スイッチを追加することにより、整流回路を電圧ダブラのように構成できます。 この機能により、電源は通常115Vまたは230Vを供給する主電源から動作できます。

整流器は、調整されていないAC電圧をDCに平滑化し、DCはストレージコンデンサフィルターに送られます。 この回路の電源（整流器）から引き出された電流は、AC電圧のピークの周りで短いパルスに変換されます。

これらの信号は、力率を低下させるかなりの高周波エネルギーを持っています パルストランス、そのため、その寸法を縮小することが可能です。 この現象を修正するために、多くの新しいUPSは、特殊なPFC回路を使用して、入力電流をAC入力電圧の正弦波形状に強制的に従わせ、力率を修正します。 アクティブPFCを使用するスイッチング電源は、CCTVカメラ、コンピューターなどに搭載されており、AC約100ボルトから250Vまでの入力電圧をサポートします。

スイッチングフライバック電源は、AC電圧入力用に設計されており、原則として、DC電源からも機能します。 定圧ブリッジまたはハーフブリッジ整流器を変更せずに通過します。 電源が115V用に設計されていて、電圧セレクターがない場合は、163 V DC（115×√2）が必要です。

しかし、このタイプの使用は、整流器に悪影響を与える可能性があります。 全負荷用に整流器のダイオードの半分を使用します。 これにより、整流器のコンポーネントの1つが過熱し、耐久性が大幅に低下する可能性があります。 一方、電源に115 / 230V入力電圧モードスイッチ（AT-ATXコンピューター電源Panasonic、Samsung、Vbulletin DVDドライブ）がある場合は、スイッチを230に設定し、必要な325VDCの電圧を受け取る必要があります。 （230×√2）。

このタイプの電源のダイオードは、その特性においてバイポーラ電圧ダブラを繰り返すため、交流電圧を完全に整流します。 このような単純なブロックの唯一の欠点は、その脆弱性です。

主電源電圧が整流された後、それはインバーターに行きます。

スイッチング電源インバーターは、出力変換エネルギーが非常に小さい電圧スイッチを介して直流を交流に変換します。変圧器の巻線は数十または数百キロヘルツの周波数で数十回転します。 ULF。 周波数は通常、人間が聞こえないように20kHzより上で選択されます。 スイッチングは、主要なMOSFETトランジスタで多段PWM信号の形で行われます。 MOSFETは、オン抵抗が低く、電流容量が大きいタイプのデバイスです。

写真-スイッチング電源の動作原理

主電源の場合のように、出力を入力から分離する必要がある場合は、反転させます 交流電流高周波トランスの一次巻線に電力を供給するために使用されます。 トランスはすでに二次巻線の電圧を必要なレベルまで上げたり下げたりしています。 ブロック図では、これはトランスの出力で見ることができます。

写真-電源の概略図

10ボルトを超える出力電圧の場合、シリコンダイオードが使用されます。 もっとで 低い電圧、ショットキーダイオードは一般的に整流素子として使用されます。 彼らは持っている 利点:

1. シリコンダイオードよりも回復時間が速い（高周波での低損失動作を可能にする）。
2. 電流が流れる間の低電圧降下。 さらに低い出力電圧の場合、小型UPSは同期整流器としてトランジスタを使用します。この場合、AC電圧の主な整流はトランジスタで行われます。

次に、インダクタとコンデンサで構成されるフィルタを使用して平滑化が実行されます。 より高いスイッチング周波数では、より低い静電容量とインダクタンスを持つコンポーネントが必要です。

写真-ミニチュアインパルスブロック

より単純な非絶縁型スイッチング電源には、トランスの代わりにチョークが含まれています。 このタイプには、ステップアップコンバーターとステップダウンコンバーターが含まれます。 これらは、1つのチョークと1つのアクティブスイッチを使用する、1つの入力と1つの出力を持つ最も単純なクラスに属しています。

自分の手で電源を作る方法

家庭用のポータブルTVやタブレットコンピュータ用に、中電力または低電力のスイッチング電源を自分の手で組み立てることができます。

ステップバイステップの説明デスクトップに適したミニチュアユニバーサル自家製UPSの作り方 LEDランプ、受信機、音楽プレーヤー：

1. 選択する 充電器、バッテリーを充電するのに十分な電流を供給することができます。 複雑なシステムを作成している場合は、大型SUVを実行するように設計されたコンバーターを確認してください。

写真-単純なUPSのスキーム

住宅用の太陽光発電と大規模システム用のインバーターを確認してください。 充電器の接点が負荷に電力を供給するための電力を供給できることを確認してください。

1. ディープサイクル電池を選択してください。 車のバッテリーは使用しないでください。 ジェルを使用する場合または メンテナンスフリーのバッテリーその後、システムは正しく動作します。 複数のディープサイクルバッテリーで構成される大規模なシステムの場合は、AGMまたはウェットバッテリーのみを選択する必要があります。

水素を放出するためにバッテリーがベントされていることを確認してください。 ウェットバッテリーを購入する場合は、デバイスが電荷密度の均等化をサポートしていることを確認してください。 鉛蓄電池は、6ボルトと12ボルトの定格で販売されています。 電圧を上げるにはそれらを直列に接続するか、アンペア時の容量を増やすには並列に接続する必要があります。

写真-バッテリー付き電源

充電コントローラーの有無にかかわらず、電源を切り替えるためのバッテリーの計算：

12ボルト=2x6V-2つの6ボルト電池を直列に接続する必要があります。

24ボルト=直列の4x6Vまたは2x12Vバッテリー。

混ぜないでください 他の種類電池。 既存のキットに新しいバッテリーを追加すると、一次充電を減らすのに役立ちます。

1. インバータを選択してください。 シングルストロークまたは2ストロークのブーストインバーターを購入する必要があります。 ワット単位のインバーター電力は、 定格電流負荷。 インバーターは、12、24、36、48から最大96ボルトの入力電圧に使用できます。 特に大規模なシステムでは、電圧が高いほど優れています。 12ボルトが最も一般的ですが、2400ワットを超える電力を使用するシステムでは、いかなる状況でも12ボルトを考慮すべきではありません。

1. ケーブルを使用して、インバーター、バッテリー、その他のデバイスを接続します。部品を接続するには、接点を引っ張らないように細いワイヤーを使用する必要があります。必ずマルチメーターで接続を確認してください。

1. ワイヤーに極性をマークした後、しっかりと取り付けます 電力ケーブルバッテリーと充電コントローラーに、これははんだごてを使用して行うことができます。 マルチメータを使用して、すべての配線接続を確認します。

1. 充電システムを準備します。 充電器を主電源に接続し、電源を入れます。

1. 次に、スイッチング電源システムを調整する必要があります。インバーターのチェック方法を検討してください。 デバイスが充電器とは別に配置されている場合は、デバイスを取り付けて接続します。 ケーブルをバッテリーに接続し、極性をマークします。 インバータの電源を入れ、さまざまなAC負荷で機器の読み取り値を確認します。

パルスユニットの誤動作の主な兆候：

1. 火;
2. 火花。

インバータを計画と同じ負荷で一晩放置し、バッテリーを一晩充電します。 朝、バッテリーは完全に充電されているはずです。

自家製のスイッチング電源は、既製のものから、自動制御（調整）を備えたIR2151、TL431、UC3842シリーズのPWMチップに最も簡単に作り直すことができ、その回路はこの作業に最適です。

主な条件は、保護を使用することです。 手袋、ゴーグル、保護マスクを着用する必要があります。

もちろん、DVDプレーヤーや照明ランプを操作するための安価な中国のデバイスを購入することができます。 ただし、フィールドワークの場合は、IR2153、TL494チップで12 Vスイッチング電源（PCの場合）を購入することをお勧めします。その価格は非常に許容範囲内であり、操作スキームは普遍的です。 あなたはあなたの街のどんな電気店でもデバイスを見つけることができます。

モデルAPC、Logicpower、Cyber​​Power、FSP、Dyno、Eaton、Robiton、PSU、PSS、TOP、Samsungなどの企業のマイクロ回路のモデルにも注意してください。 定期的に機器の定期修理を実施してください。ボードは6か月ごとにチェックする必要があります。

21世紀の庭では、スイッチング電源に置き換えられたため、変圧器の電源はますます少なくなっています。それ以外の場合は、変圧器なしとも呼ばれます。 なぜ失敗したのですか？ 第一に、スイッチング電源ははるかにコンパクトで軽量で安価に製造できます。 これに加えて、インパルスブロックの効率は最大80％に達する可能性があります。

この記事のフレームワークでは、さまざまな回路ソリューションを使用したスイッチング電源の最も興味深い回路について検討します。 しかし、最初に、それがどのように機能するかを見てみましょう。 スイッチング電源。 （UPS）

ほとんどすべての現在のパルスソース スイッチング電源同じ典型的なスキームに従って、デザインと動作がわずかに異なります。

スイッチング電源装置

UPSの主要コンポーネントとブロックの構成は次のとおりです。

主電源整流器、一般的なバージョンは次のもので構成されます。入力チョーク、干渉からの離調およびコンデンサからの静電気の分離を提供する電気機械式フィルタ、ダイオードブリッジ、および主電源ヒューズ。
フィルタータンク;
キーモードで動作するパワートランジスタ。
マスターオシレーター;
オプトカプラー;
図式 フィードバック、通常はトランジスタ上に構築されます。
整流ダイオードまたはダイオードブリッジ出力回路。
出力電圧制御回路
フィルター容器;
電力チョーク、ネットワークでの電圧補正とその診断の機能を実行します

例 プリント回路基板電子部品を簡単に指定した一般的なスイッチング電源を次の図に示します。

スイッチング電源はどのように機能しますか？

UPSは、インバータ回路のコンポーネント間の相互作用の原理を適用することにより、安定した電圧を生成します。 220ボルトの交流主電源電圧は、ワイヤを介して整流器に送られます。 その振幅は、最大300ボルトのピークに耐えることができるコンデンサを使用して容量性フィルタによって平滑化され、ノイズ抑制フィルタによって分離されます。

ダイオードブリッジは、それを通過する交流電圧を整流し、トランジスタに実装された回路によって変換されます。 さらに、高周波の矩形パルスは、与えられたデューティサイクルに従います。 それらは変換することができます：

出力回路の供給ネットワークからガルバニック絶縁されています。
デカップリングなし。

最初のケースでは、RFパルスはガルバニック絶縁を提供するパルストランスに送られます。 高周波により、トランスの優れた効率が得られ、磁気回路の寸法が小さくなり、その結果、最終的なデバイスの重量が減少します。

このようなUPS回路では、相互接続された3つのチェーンが機能します。 電源スイッチのトランジスタカスケード。 パルストランス

電源スイッチのカスケードは通常、強力なフィールド、バイポーラ、またはトランジスタで構成されています。 後者の場合、原則として、他の低電力トランジスタまたはIC（ドライバ）上に別の制御システムが作成されています。 電源キーは次の方法で実装できます さまざまなスキーム：ハーフブリッジ; 舗装; または中点。

その巻線のパルストランスは、アルシファーまたはフェライトで作られた磁気回路の周りに配置されています。 それらは、最大数百kHzの繰り返しレートでRFパルスを送信することができます。 彼らの仕事は通常、スタビライザー、フィルター、ダイオード、その他の要素のチェーンによって補完されます。

ガルバニック絶縁のないUPSでは、高周波絶縁トランスは使用されず、信号はローパスフィルターに直接送られます。

UPSの出力電圧の安定化の特徴

すべてのUPSには、出力パラメータを使用して負帰還（NFB）を実装する無線コンポーネントが組み込まれています。 そのため、浮動負荷時や電源変動時の出力電圧安定性に優れています。 FOSを実装する方法は、UPSの操作に使用される回路によって異なります。 これは、次の費用でガルバニック絶縁で動作するUPSに実装できます。

RFトランスの巻線の1つに対する出力電圧の中間効果。
オプトカプラーの使用。

どちらのバージョンでも、これらの信号はPWMコントローラーの出力に適用されるパルスのデューティサイクルを制御します。 ガルバニック絶縁のない回路を使用する場合、OOSは通常、抵抗分割器を接続することによって作成されます。

内部構成でHV-2405Eチップに回路が実装されている単純なスイッチング電源には、予備が含まれています スイッチングレギュレータ電圧および出力リニアレギュレータ。

スイッチング電源が供給できる電流の量は、静電容量C1によって異なります。 コンデンサC2は、過渡現象を安定させるためにマイクロ回路をアクティブ化するための時間遅延を与えます。 容量C3は、整流された出力電圧のリップルを低減するために使用されます。

サーミスタR1は、コンデンサC1の充電電流による故障からマイクロ回路を保護します。 回路は小型サーミスタブランドMZ21-N151RMを使用しました。

18 Vの出力電圧を得るには、抵抗R1は13kΩ、15 V〜10kΩ、12 V〜6.8kΩ、および9V〜3.9kΩである必要があります。

マイクロアセンブリIR2153は、電界効果トランジスタとIGBTトランジスタを制御するためのユニバーサルドライバです。 これは、電子バラスト回路で使用するために特別に開発されました。 省エネランプそのため、電源を設計する際の機能はわずかに制限されます。 マイクロサーキットを使用すると、それに基づいてシンプルで 信頼できる情報源栄養。

分圧器は、無極性の紙コンデンサC1と電解コンデンサC2およびC3で組み立てられ、合計100マイクロファラッドの無極性アームを作成します。

ダイオードの回路に関連して残っている2つは、コンデンサ回路に分極しています。 無線部品の表示定格では、短絡電流は約0.6Aになり、負荷がない場合の静電容量C4の端子の電圧は約27Vになります。

コンバータトランスT2の一次巻線は、トランジスタVT1、VT2と静電容量C9、C10によって形成されるブリッジの対角線に接続されています。 トランジスタのベース回路は、変圧器Ｔ１の第２および第３の巻線から給電され、その一次巻線は、マイクロ回路ＤＤ１、ＤＤ２上に構築されたシェーパーからステップ電圧が供給される。

シェーパーのマスターオシレーターは、インバーターDD1.1、DD1.2で作成され、120kHzの周波数で発振を生成します。 トリガーDD2.1（周波数60 kHz）およびDD2.2（周波数30 kHz）の出力からのパルスは、要素DD1.3およびDD1.4の入力に送られ、すでにそれらの出力でデューティーのあるパルスシーケンスになります。 4のサイクルが生成されます。

変圧器T1は、このステップ電圧をキーモードで動作しているトランジスタVT1、VT2のベースに供給し、それらを1つずつ開きます。

K142シリーズの電圧安定器には2つの出力電圧源があります。 整流された電圧がフィルターの入力でパルス化されるので、小容量の酸化物コンデンサーK52-1が取り付けられ、与えられた変換周波数でうまく機能します。

スイッチング電源回路は、両面ホイルグラスファイバー製のプリント回路基板上に組み立てられています。 無線部品の側面から見ると、ホイルは保存されており、一般的なワイヤーです。

トランジスタは、40 x22mmのラジエーターに取り付けられています。

スキームは使用します 恒久的な抵抗 C2-1（R7）およびMT、トリマ抵抗SP3-196（R9）、容量KTP-2a（C1、C2）、K50-27（C4、C5）、K52-1（C7、C11、C16、C20）、 K73-17オン 定格電圧 400（C3）および250 V（C9、C10）、KM-5（C6、C14）およびKM-6（その他）。 インダクタL1、L2、L4-DM-2.5L3-DM-0.4。

最初のトランスは、2000NMフェライト製のK10X6X5リング磁気コア上に組み立てられています。 その一次巻線は、180ターンのPELSHO 0.1、2、および3線で構成され、それぞれに18ターンのPELSHO0.27があります。 2番目のトランスK28X16X9の磁気回路はフェライトグレード2000NMで作られています。 その一次巻線は、PELSHO 0.27ワイヤの105ターン、14および8ターンの巻線2および4で構成されています。 取付線断面積0.07mmのMGTF、 3回目直径1mmのPEV-2の2X7ターンから。

設計の基本は、IR2151チップ上のハーフブリッジドライバです。 ジェネレーターからの信号は、強力なカスケードで増幅されます 電界効果トランジスタ。 47k抵抗は、2ワット以上の電力である必要があります。 ダイオードFR107はFR207などに置き換えることができます。 電解コンデンサは、リップルを滑らかにし、ネットワーク干渉のレベルを下げるために必要です。それらの静電容量は22〜470マイクロファラッドです。 3アンペアのヒューズ。 パルストランスを使用すると、12または2ボルトのバイポーラ電圧を取得できるため、出力で5、10、12、および24ボルトを取得できます。

このようなPSUを使用すると、強力なULFに電力を供給したり、TDAシリーズの12ボルトのアンプに適合させたりすることができます。 PSUに電圧レギュレータが追加されている場合は、本格的なスイッチングラボ電源を組み立てることができます。

整流器は、超高速の4〜10アンペアのダイオードで組み立てるのが最適です。同じものから借りることができます。 コンピューターブロック栄養。 この電源は、充電器としても使用できます 車の電池、出力電流が10アンペア以上であるため。

Rus 26のような当時人気のあった電話があったことを覚えておいてください。それぞれに、最大0.5Aの負荷電流で出力に+5Vと+8Vの2つの安定した電圧を持つ悪くないネットワークアダプターが付属していました。多くの自家製アマチュア無線家と今日に電力を供給するために使用されます。

このPSUのスキームを検討してください。

トグルスイッチSA1の閉じた接点を通る220Vの主電源電圧と保護抵抗R1は、変圧器T1の一次巻線に接続されます。 二次巻線から、ショットキーダイオードVD1〜VD4で、整流器によって整流された11VACに減少します。 このようなダイオードを使用すると、整流器の電力損失が約1 V減少し、フィルタコンデンサC7の両端の電圧が上昇します。

スイッチング電源には、2つのリニアスタビライザーDA1とDA2が含まれています。 1つ目は+5Vの安定した出力電圧を生成し、2つ目は+8Vを生成します。

SB1トグルスイッチを使用すると、+5Vまたは+8Vの電圧を選択できます。この場合、トグルスイッチが「+5 V」の位置にある場合、「+ 8」の場合、HL2LEDが点灯します。 V」の位置、次にHL3。

便宜上、「+ 5V」チャネル出力にUSBソケットを追加し、それを使用して電源が供給されるデバイスをセットアップできます。

詳細な手順古い電子バラストに基づいたさまざまな容量の自家製スイッチング電源の製造用 蛍光灯。 電子バラストはほぼ既製のスイッチング電源ですが、絶縁トランスと整流器がありません。

標準のアナログに対するUPSの利点

同じ出力電力の電源装置の設計を比較する場合、UPSには次の利点があります。

UPSの軽量化と寸法の削減は、巨大なラジエーターに配置され、線形モードで動作する制御システムを備えた強力で重い電力変圧器による低周波エネルギー変換から、スイッチング変換技術への移行によって説明できます。 処理される信号の周波数が高くなると、フィルターのコンデンサーの静電容量が減少し、その結果、フィルターの寸法が減少します。 また、整流回路を簡素化します。
効率の向上-低周波変圧器では、電磁変換中の熱放散により、損失のかなりの割合が発生します。 UPSでは、カスケードスイッチング中の過渡時に最大のエネルギー損失が発生します。 そして残りの時間、キートランジスタは厳密に安定した状態にあります：開いているか閉じているか。 同時に、すべての条件が最小限の損失で作成され、効率は最大90〜98％に達する可能性があります。
より低いコストで;
供給電圧の拡張範囲-パルス技術により、さまざまな振幅と周波数の電源からPSUに電力を供給することができます。 これにより、さまざまな電気規格で範囲が拡大します。
内蔵の保護。 小型の半導体モジュールを使用することにより、UPS設計に保護を統合して、短絡電流（短絡）の発生、デバイスの出力での負荷の切断、およびその他の緊急事態を制御することができます。

UPSの短所

高周波干渉は、HFパルスを変換する原理で動作するため、宇宙に放送されるあらゆる設計で干渉を生成します。 これにより、さまざまな方法による抑制に関連する追加の要件が作成されます。

場合によっては、ノイズ抑制が効果的でないことがあります。これにより、特定のタイプの高精度デジタル機器にUPSを使用することができなくなります。

UPSの電力制限には​​、負荷の増加だけでなく、負荷の減少でも機能するという禁忌があります。 出力回路の電流が臨界値を超えて急激に低下した場合、起動回路が故障するか、UPSが歪んだ特性の電圧を生成する可能性があります。

多くのアマチュア無線家は、それがどのように機能し、スイッチング電源がどのようなメカニズムに基づいているかに興味を持っています。 BBKDV811XDVDプレーヤーのブロックの例を詳しく見てみましょう。 このブロックが選択されたのは、ここの回路のすべてのコンポーネントが自由で、透明で、接着剤で満たされていないためです。 これは、初心者が自分の仕事の原則を理解するのに大いに役立ちます。 比較のために、典型的なラップトップの電源。 ここに何があるのか​​、どこにあるのかをすぐに理解することは困難です。
すべてのポイントを明確に説明するために、概略図を作成します。 各要素について、なぜここにあるのか、どのような機能を実行するのかをできるだけ簡単に説明します。

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検討 一般原理電源の操作。
手始めに、線形。

その中で、主電源電圧が変圧器に供給され、それが変圧器を下げ、その後、整流器、フィルター、および安定器があります。 このようなブロックのトランスは大きく、実験室の電源やオーディオアンプで最もよく使用されます。

次に、電源を切り替えます。 220ボルトが整流された後、定電圧がより高い周波数のパルスに変換され、高周波変圧器に供給されます。 電圧は出力巻線から除去され、整流されます。 次に、フィードバック回路を介してパルス整形器に供給され、パルスの持続時間またはデューティサイクルを調整することによって安定した出力電圧を維持します。 整流されたものは、安定した値を得るためにフィルタリングされます。
回路説明
端子-主電源220ボルトとネットワークボタン、そしてヒューズが見えます。 ヒューズを流れる電流が公称しきい値を超えると、ヒューズが焼損し、ネットワークで電源ユニットが開きます。 次に、ネットワークフィルターが表示されます。

これは、2つのコンデンサとEMCチョークで構成されています。
このフィルターの典型的なスキームを見てみましょう。 ほとんどがこのフィルターを備えています。 最新のデバイス。 これは、2つのXコンデンサとEMCチョークで構成されています。 これらは、メインフィルタアプリケーション用に特別に設計されたコンデンサです。 それらは数キロボルトまでの電圧サージに耐え、不燃性の材料でできています。 位相とニュートラルの間で発生する逆位相干渉の場合、これは最短ルートです。つまり、ネットワーク干渉が電源に入ることができず、したがって、ネットワークへの電源のノイズが発生しません。
EMI抑制チョークに関しては、多くの種類がありますが、一般的に、これらはコイルが巻かれています フェライト磁心。 干渉は、互いに補償し合うさまざまな兆候の流れを引き起こします。 コモンモード干渉についてさらに追加する価値があります-位相とケースの間、またはニュートラルとケースの間。 このような干渉を補償するために、いわゆるYコンデンサがよく使用されます。 燃え尽き症候群の場合、彼らは間違いなく開いています。 また、サージにも耐えます。 このようなコンデンサのペアは、ネットワークのワイヤとケースの間に接続されています。 そして、ケースは順番にアースに接続されます。

コンセントにアースがない場合、デバイスケースはごくわずかな電流で約110ボルトを噛みます。 この電源は、これらのコンデンサのシートを提供します。

しかし、メーカーは接地せずに主線を引き出しました。 したがって、この場合、これらのコンデンサには意味がありません。 後 ネットワークフィルター 4つのダイオード1n4007で作られたダイオードブリッジがあります。整流された電圧がコンデンサに印加されます。 それはその形を滑らかにします。 この場合のコンデンサは22マイクロファラッド、400ボルトです。 コンデンサの両端の電圧は約290〜300ボルトである必要があります。 次に、それを高周波パルス列に変換する必要があります。 まず、それがどのようなマイクロサーキットであるかを見てみましょう。 dh321をマークします。 そのようなコンバーターが一般的にどのように配置されているかを考えてください。

オンライン計算機：http：//cxem.net/calc/divider_calc.php

スイッチング電源に関する質問：http：//forum.cxem.net/index.php？showtopic = 1480

電源は常にあらゆる電子機器の重要な要素です。 これらのデバイスは、受信機だけでなくアンプにも使用されます。 主な機能電源装置は、ネットワークからの制限電圧の低下と見なされます。 最初のモデルは、ACコイルが発明されて初めて登場しました。

さらに、電源の開発は、デバイス回路へのトランスの導入によって影響を受けました。 パルスモデルの特徴は、整流器を使用していることです。 したがって、ネットワークの電圧安定化は、コンバータが使用される従来のデバイスとはわずかに異なる方法で実行されます。

電源装置

ラジオ受信機で使用されている従来の電源を考えると、それは周波数トランス、トランジスタ、そしていくつかのダイオードで構成されています。 さらに、回路にチョークがあります。 コンデンサはさまざまな容量で取り付けられており、パラメータが大きく異なる可能性があります。 整流器は、原則としてコンデンサタイプで使用されます。 それらは高電圧のカテゴリーに属します。

現代のブロックの操作

最初に、電圧はブリッジ整流器に供給されます。 この段階で、ピーク電流リミッタがアクティブになります。 これは、電源のヒューズが切れないようにするために必要です。 さらに、電流は特別なフィルターを通過して回路を通過し、そこで変換されます。 抵抗器を充電するには、いくつかのコンデンサが必要です。 ノードは、ダイオードが故障した後にのみ起動します。 次に、トランジスタは電源でロック解除されます。 これにより、自励発振を大幅に低減することができます。

電圧が発生すると、回路内のダイオードがアクティブになります。 それらは陰極によって相互接続されています。 システムの負電位により、ダイオードをロックすることができます。 整流器の始動の促進は、トランジスタがオフになった後に実行されます。 さらに、電流制限が提供されます。 トランジスタの飽和を防ぐために2つのヒューズがあります。 それらは故障の後でのみ回路で働きます。 フィードバックを開始するには、変圧器が必要です。 電源のパルスダイオードから給電されます。 出力では、交流電流がコンデンサを通過します。

実験室ブロックの特徴

このタイプの動作原理は、アクティブ電流変換に基づいています。 標準回路にはブリッジ整流器が1つあります。 すべての干渉を除去するために、回路の最初と最後にフィルターが使用されます。 コンデンサパルスは通常通りです。 トランジスタの飽和は徐々に起こり、これはダイオードにプラスの影響を与えます。 多くのモデルで電圧調整が提供されています。 保護システムは、短絡からブロックを保護するように設計されています。 それらのケーブルは通常、非モジュラーシリーズで使用されます。 この場合、モデルの電力は最大500ワットに達する可能性があります。

システムの電源コネクタは、ほとんどの場合ATX 20タイプで取り付けられています。ユニットを冷却するために、ケースにファンが取り付けられています。 この場合、ブレードの回転速度を調整する必要があります。 実験室タイプのユニットは、23 Aのレベルで最大負荷に耐えることができなければなりません。同時に、抵抗パラメータは平均して約3オームに維持されます。 スイッチングラボ電源の限界周波数は5Hzです。

デバイスを修復する方法は？

ほとんどの場合、電源はヒューズの溶断が原因で問題が発生します。 それらはコンデンサの隣にあります。 保護カバーを取り外して、スイッチング電源の修理を開始します。 次に、マイクロ回路の完全性を調べることが重要です。 欠陥が見られない場合は、テスターで確認できます。 ヒューズを取り外すには、最初にコンデンサを外す必要があります。 その後、問題なく削除できます。

このデバイスの整合性を確認するには、そのベースを検査します。 下部の切れたヒューズには、モジュールの損傷を示すダークスポットがあります。 この要素を交換するには、そのマーキングに注意を払う必要があります。 その後、ラジオ電器店で同様の商品を購入できます。 ヒューズは、凝縮液が固定された後にのみ取り付けられます。 電源のもう1つの一般的な問題は、変圧器の誤動作であると考えられています。 コイルが取り付けられた箱です。

デバイスの電圧が非常に大きい場合、それらは耐えられません。 その結果、巻線の完全性が損なわれます。 このような故障でスイッチング電源を修理することは不可能です。 この場合、ヒューズのような変圧器は交換することしかできません。

ネットワーク電源

ネットワークタイプのスイッチング電源の動作原理は、干渉の振幅の低周波低減に基づいています。 これは、高電圧ダイオードを使用しているためです。 したがって、制限周波数を制御する方が効率的です。 さらに、トランジスタが使用されていることに注意する必要があります ミディアムパワー。 ヒューズの負荷は最小限です。

標準回路の抵抗器はめったに使用されません。 これは主に、コンデンサが電流の変換に関与できるという事実によるものです。 このタイプの電源の主な問題は電磁界です。 コンデンサを低静電容量で使用すると、トランスが危険にさらされます。 この場合、デバイスの電力に十分注意する必要があります。 ネットワークスイッチング電源にはピーク電流リミッタがあり、整流器のすぐ上にあります。 彼らの主な仕事は、振幅を安定させるために動作周波数を制御することです。

このシステムのダイオードは、ヒューズの機能を部分的に実行します。 整流器の駆動にはトランジスタのみが使用されます。 次に、フィルターをアクティブにするためにロックプロセスが必要です。 コンデンサは、システムの分離タイプでも使用できます。 この場合、変圧器の始動ははるかに速くなります。

マイクロ回路の応用

電源のマイクロ回路はさまざまな方法で使用されます。 この状況では、アクティブな要素の数に大きく依存します。 3つ以上のダイオードを使用する場合は、ボードを入力および出力フィルター用に設計する必要があります。 変圧器もさまざまな容量で製造されており、サイズもかなり異なります。

自分でマイクロ回路のはんだ付けを行うことができます。 この場合、デバイスの電力を考慮して、抵抗の制限抵抗を計算する必要があります。 調整可能なモデルを作成するために、特別なブロックが使用されます。 このタイプのシステムは複線で作られています。 ボード内のリップルははるかに速くなります。

安定化電源の利点

レギュレータを備えたスイッチング電源の動作原理は、特別なコントローラを使用することです。 チェーン内のこの要素は変更される可能性があります スループットトランジスタ。 したがって、入力と出力の制限周波数は大幅に異なります。 スイッチング電源はさまざまな方法で構成できます。 電圧調整は、変圧器の種類を考慮して行われます。 従来のクーラーを使用してデバイスを冷却します。 これらのデバイスの問題は通常、過電流です。 それを解決するために、保護フィルターが使用されます。

デバイスの電力は、平均して約300ワット変動します。 システム内のケーブルは、非モジュラーでのみ使用されます。 したがって、短絡を回避することができます。 接続装置用の電源コネクタは通常、ATX14シリーズに取り付けられています。標準モデルには2つの出力があります。 整流器は高電圧で使用されます。 それらは3オームのレベルで抵抗に耐えることができます。 次に、最大負荷インパルス 調整可能なブロック最大12Aを受け入れます。

12ボルトブロックの操作

パルスには2つのダイオードが含まれています。 この場合、フィルターは小容量で取り付けられます。 この場合、脈動プロセスは非常に遅いです。 平均周波数は2Hz前後で変動します。 多くのモデルの効率は78％を超えません。 これらのブロックは、コンパクトさも異なります。 これは変圧器が設置されているためです 低電力。 彼らは冷蔵を必要としません。

12Vスイッチング電源回路は、さらにP23とマークされた抵抗の使用を意味します。 それらは2オームの抵抗にしか耐えることができませんが、この電力はデバイスには十分です。 ランプには12Vスイッチング電源が最もよく使用されます。

TVボックスはどのように機能しますか？

このタイプのスイッチング電源の動作原理は、フィルムフィルターの使用です。 これらのデバイスは、さまざまな振幅の干渉に対処できます。 チョーク巻線は合成です。 したがって、重要なノードの保護は高品質で提供されます。 電源装置のすべてのガスケットは、すべての面で絶縁されています。

次に、変圧器には冷却用の独立したクーラーがあります。 使いやすさのために、通常はサイレントインストールされます。 これらのデバイスの温度制限は、最大60度まで耐えることができます。 TVのスイッチング電源は、33Hzの動作周波数をサポートしています。 氷点下の温度では、これらのデバイスも使用できますが、この状況の多くは、使用する凝縮液の種類と磁気回路の断面積に依存します。

24ボルト用のデバイスのモデル

24ボルトのモデルでは、低周波整流器が使用されます。 干渉にうまく対処できるのは2つのダイオードだけです。 このようなデバイスの効率は最大60％に達する可能性があります。 電源装置にレギュレーターが取り付けられることはめったにありません。 モデルの動作周波数は、平均で23Hzを超えません。 抵抗抵抗器は2オームにしか耐えられません。 モデルのトランジスタには、PR2のマークが付いています。

電圧を安定させるために回路に抵抗は使用されていません。 フィルタスイッチング電源24Vはコンデンサタイプです。 場合によっては、分裂する種を見つけることができます。 それらは、電流の制限周波数を制限するために必要です。 整流器をすばやく始動するためにダイオードが使用されることはめったにありません。 デバイスの負電位は、カソードを使用して除去されます。 出力では、整流器をロックすることで電流が安定します。

DA1図の電源

このタイプの電源装置は、重い負荷に耐えることができるという点で他のデバイスとは異なります。 標準回路にはコンデンサが1つだけあります。 電源の通常の動作には、レギュレータが使用されます。 コントローラは抵抗器のすぐ隣に設置されています。 回路内のダイオードは3つ以下で見つけることができます。

直接逆変換プロセスは、ダイオードで始まります。 ロック解除メカニズムを開始するために、システムに特別なスロットルが用意されています。 振幅の大きい波はコンデンサで減衰します。 通常、分離型として設置されます。 標準回路のヒューズはまれです。 これは、変圧器の限界温度が50度を超えないという事実によって正当化されます。 したがって、バラストチョークはそれ自体でそのタスクに対処します。

DA2チップを搭載したデバイスのモデル

このタイプのスイッチング電源のチップは、他のデバイスの中でも、抵抗の増加によって区別されます。 主に計測器に使用されます。 例として、変動を示すオシロスコープがあります。 電圧の安定化は彼にとって非常に重要です。 その結果、機器の読み取り値がより正確になります。

多くのモデルにはレギュレーターが装備されていません。 フィルタは主に両面です。 回路の出力には、通常のトランジスタが搭載されています。 これらすべてにより、30 Aのレベルでの最大負荷に耐えることができます。次に、制限周波数インジケーターは約23Hzにあります。

DA3チップがインストールされているブロック

このマイクロサーキットにより、レギュレーターだけでなく、ネットワークの変動を監視するコントローラーも設置できます。 デバイスの抵抗トランジスタは、約3オームに耐えることができます。 強力なスイッチング電源DA3は4Aの負荷に対応します。 ファンを接続して整流器を冷却できます。 その結果、デバイスは任意の温度で使用できます。 もう1つの利点は、3つのフィルターが存在することです。

それらのうちの2つは、コンデンサの下の入力に取り付けられています。 1つの分離タイプのフィルターが出力で利用可能であり、抵抗から来る電圧を安定させます。 標準回路のダイオードは2つしか見つかりません。 ただし、多くはメーカーに依存するため、これを考慮に入れる必要があります。 このタイプの電源の主な問題は、低周波干渉に対処できないことです。 結果として、それらをにインストールします 計測器実用的ではありません。

VD1ダイオードブロックはどのように機能しますか？

これらのブロックは、最大3つのデバイスをサポートするように設計されています。 それらのレギュレーターは3方向です。 通信用ケーブルは非モジュラーのみで取り付けられています。 したがって、現在の変換は高速です。 多くのモデルの整流器がKKT2シリーズにインストールされています。

それらは、コンデンサから巻線にエネルギーを伝達できるという点で異なります。 その結果、フィルターからの負荷が部分的に除去されます。 このようなデバイスのパフォーマンスは非常に高いです。 50度を超える温度でも使用できます。

このIIPとは何ですか？

スイッチング電源（英語のスイッチング電源）は何度も議論や論争の対象となり、その設計と構造はアマチュア無線界でいくつかの困難を引き起こします。 ますます、 インパルスデバイス電源は、従来の変圧器ユニットに比べて否定できない多くの利点があるため、家庭用無線マスターの注目を集めています。 しかし、多くのアマチュア無線家、特に初心者は、現代の電子製品で広く使用されているにもかかわらず、あえて収集することはありません。

これには多くの理由があります。 動作原理の誤解からパルス二次電源の回路の複雑さまで。 単に必要な放射性元素ベースを見つけることができない人もいます。 しかし、経験豊富な無線エンジニアは、消費者向けコンパクト電子機器の重い全体的な電源トランスを長い間放棄してきました。

しかし、家庭用の変圧器電源の使用が何らかの理由で正当化される場合、たとえば、車内、道路上、野外などで。 変圧器は完全に役に立たない。

ここで、パルス電圧コンバータが役に立ちます。 彼らは文字通りDCガルバニ電池の任意のバッテリーまたはバッテリーから電気を引き出し、それを数ワットから数キロワットの最大電力で目的の電圧に変換することができます。

同意します。交通手段で旅行しているときに、近くに充電器を接続して使用済みのデジタルカメラのバッテリーを充電するためのコンセントがない場合は、 携帯電話、デジタルビデオカメラ、プレーヤーなど。 など。これは、少なくとも、多くの不便をもたらします。 そして、あなたが好きなものをデジタルでキャプチャし、すぐにあなたの電話を使って親戚や友人に送ることがすでに何回可能でしたか。

そして、必要なのは、手のひらに収まるプリント回路基板にスイッチング電圧変換器の簡単な回路をはんだ付けし、 単三電池。 幸せになるために必要なのはそれだけです！

UPSをテーマにした文学教育プログラム

しかし、夢中にならないように、記事の本質に直接行きましょう。 家庭でのスイッチング電源の設計の理論的および実際的な側面については、すでに何度も話しました。たとえば、スイッチングコンバータ、自動車用電圧コンバータ、および 変圧器を計算するための概説された方法、パワーエレクトロニクスに関する共有された有用な文献、例えば、パワートランスの計算など、初心者の電子技術者だけでなく読むために推奨されます。 そして、1000 VAコンバーターのスキームの記事では、全体として、展開された回路の変更について論争していると言うかもしれません。

さて、今日はアマチュア無線家の一人からの質問に答えます。

しかし、UMZCH-4 x TDA7293に電力を供給するためのピンの4つのトリプレットに対して+/-25-30ボルト（バイポーラ）に電力を供給するものはありますか？ 550-600ワットの電力で...主電源（〜220V）からの電源供給用。

この機会に、彼らはスイッチング電源の開発のための一般的な理論的原理を示すために別の記事を公開することさえ決定しました。

提示された資料は、パルス二次電源ユニットの設計と回路の特定の問題に焦点を当てており、アマチュア無線家に計算のアルゴリズム全体を示すことを目的としています。 必要に応じて、すべての技術、設計、回路の追加およびソリューションは、コメントで以下に掲載されます。 関心のあるすべての電子技術者と経験豊富な無線技術者は、スイッチング電源の議論に参加するよう求められます。

多分始めましょう...

したがって、最初に、スイッチング電源に含まれるメインモジュールの概要を一般的に説明しましょう。 通常のバージョンでは、スイッチング電源は条件付きで3つの機能部分に分割できます。 これ：

1. PWM（PWM）コントローラー。これに基づいてマスターオシレーターが組み立てられます。通常、周波数は約30〜60kHzです。

2.パワースイッチのカスケード。その役割は、強力なバイポーラ、電界効果、またはIGBT（絶縁ゲートバイポーラ）トランジスタによって実行できます。 このパワーステージには、統合ドライバまたは低電力トランジスタのこれらの同じキー用の追加の制御回路が含まれる場合があります。 電源スイッチのスイッチング方式も重要です。ブリッジ（フルブリッジ）、ハーフブリッジ（ハーフブリッジ）、またはミッドポイント（プッシュプール）。

3.一次巻線と二次巻線を備えたパルストランス。したがって、整流ダイオード、フィルター、スタビライザーなど。 出口で; 通常、フェライトまたはアルシファーがコアとして選択されます。 一般に、高周波（場合によっては100 kHzを超える）で動作できる磁性材料。

実際、スイッチング電源を組み立てるのに必要なのはそれだけです。 写真では、UPSの主要部分が強調表示されています。 わかりやすくするために、これらのモジュール以降を選択します 電気 回路図 スイッチング電源。 例えば：

ちなみに、ここでは中点とスキームに従ってパワーステージを接続しています。

今、モジュール式に、将来のデバイスのための回路ソリューションを開発します。

まず、マスターオシレーターを定義しましょう。 より正確に言えば、 PWMコントローラー。 現在、ご存知のように、その数は膨大です。 ここで、おそらく、主な選択基準は、問題の入手可能性と価格です。 つまり、パルス幅変調を備えたジェネレータは必要ありません。 動作原理は、一言で言えば、「信号がある/ない」ということです。 コントローラの出力では、いずれかのユニット（ 上級）またはゼロ（低レベル）。

これに応じて、出力トランジスタは開閉し、パルストランスのコイルに電圧を供給するかどうかを決定します。 さらに、このようなスイッチングは高周波で発生します（前述のように、通常、周波数は30〜60 kHzです）。

周波数は、設計者のニーズに応じて調整され、PWMコントローラを接続するための外部回路があります。これは、原則として、抵抗とコンデンサで構成されています。 私は最近、PWMをソースとして使用するというアイデアに出くわしました COMポートコンピューター。 まあ...私たちの将来の電源のために PWMコントローラーK1156EU2を取ります。 しかし、これは必須ではありません。 あなたはほとんどすべてを取ることができます 2ストロークコントローラ。 たとえば、最も一般的なTL494の1つです。 それに基づくマスター発振回路を示します。 一般に、他のマイクロ回路の一般的なスイッチング回路は、 技術文書その上（データシート）。

電源のパルス周波数の計算

K1156EU2コントローラは、制御回路として使用するように設計されています パルスソース最大1MHzの周波数で動作する二次電源。 その高速性のために、マイクロ回路は幅広い用途を見出し、それ自体が十分に証明されています。 コントローラの国内バージョンがない場合は、UC1825、UC2825、UC3825などの類似体に置き換えることができます。 コントローラのハーフブリッジ出力段は、高出力MOSFETのゲートなどの大きな容量性負荷を処理し、シンク電流とシンク電流の両方を切り替えるように設計されています。 K1156EU2ピンの説明は次のとおりです。

パルスの周波数は、マイクロ回路の5番目と6番目のピンの抵抗とコンデンサの値に依存することにも注意してください。 さらに、コンデンサの静電容量は、パルス間の一時停止（いわゆるデッドタイム）の原因となります。 そしてこれは、電流の流れを避けるために出力キーを同時に閉じることの提供に直接影響します。 この質問は、特にハイパワーに関連しています。 抵抗器の抵抗は3〜100 kOhmの範囲から選択され、静電容量は0.47〜100nFです。 これらの無線コンポーネントを選択するためのノモグラムを下の図に示します。

したがって、15 nF（0.015uFまたは15,000pF）のコンデンサは、1.5 µs以下のデッドタイムを提供するために必要です（パワーステージでMOSFETを流れる電流の可能性を減らすため）。 次に、左のチャートを見てください。 頻度については追加となります。 この段階では、公称値として60kHzを使用します。 したがって、マスターオシレータの抵抗は公称値？3kOhmで必要です。 トリマーを4.7kOhmに置きます。 それらは周波数をわずかに増加させることができ、それによって電源全体の電力を増加させます。

2つ以上のPWMコントローラーの同期

K1156EU2の重要な機能はそれらの共有です。 それらの。 1つのジェネレーターがマスターになり、もう1つがスレーブになります。 このための機能4クロックピンがあります。 その結果、2つの同期動作するPWMジェネレーターを取得できます。 この方法には多くの用途があります。 発電機は同期して動作するため、各発電機には、電源スイッチとパルストランスを備えた個別の出力段を搭載できます。 この場合、全体の電力が小さいトランスを使用できます。 したがって、4つのUMZCHに対して少なくとも600 Wのスイッチング電源の合計電力が必要な場合は、2つのUMZCHが接続された2つの300W変圧器を使用できます。 したがって、パワーステージのトランジスタから負荷の一部を取り除くことができます。 巻線、より小さなコアも必要です。 この点で、将来のUPS用の無線コンポーネントの購入を節約することもできます。 2つのPWMコントローラー（マスターとスレーブ）の同期スキームは次のようになります。

ただし、一般的な教育目的では、K1156EU2を単一の（通常の）バージョンに含めることに限定しています。 私たちの目標は、一般的な開発スキルを提供することです。 また、特定の回路を使用することの合理性、技術的な解決策は、スイッチング電源を使用する目的によって異なります。

将来の二次電源ユニットの最初の機能モジュールを見つけました。 図1に示すように、最終的にK1156EU2の発電機の回路図バージョンを受け入れます。必要に応じて、最終設計段階で部品の金種を修正できます。これは、実際には、発生器。

電源装置の電源キーの選択

ここで、K1156EU2またはTL494PWMコントローラーまたはその他のICが制御するものについて説明します。 電源キーとして使用します MOSFETトランジスタ最も効果的なものとして。 バイポーラのものに関しては、それらの重大な欠点は、飽和モードでのコレクタの残留電圧の増加、ベース回路の高い制御電力、および ビッグタイム吸収。 これはすべて、キーの効率を大幅に低下させることにつながります。 また、IGBTまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタは高価すぎて、あまり一般的ではありません。 したがって、選択はMOSFETに依存します。

MOSFETの選択の境界を定義しましょう。 条件により、220ボルトの電源から600ワットのスイッチング電源が必要です。 これは、整流ダイオードとフィルターコンデンサの後で、220ボルトの交流が300〜310ボルトの直流に変換されることを意味します。 これは220Vの公称電圧です。しかし、主電源には175ボルトと250ボルトがあります。 回路の電流は、公称I = P/UまたはI=600 W / 300（310）V = 1.94...2アンペアに等しくなります。

未来 パルスコンバータ 2ストロークタイプになります、 なぜなら シングルサイクルのものは、最大100ワットの電力で十分に証明されています。 プッシュプルスイッチング電源のパワーステージをオンにする方式は、既存の3つの方式から選択されます。 これは、言われたように、ブリッジ（フルブリッジ）、ハーフブリッジ（ハーフブリッジ）、または中間点（プッシュプル）です。 後者の回路は、最大100ボルトの入力電圧と最大500ワットの電力で最も効率的です。 原則としてプッシュプルスイッチング方式も使用できますが、繰り返しません。 それはまさに「1000VAコンバータ回路」の記事で論争の的となっています。 ハーフブリッジおよびブリッジ回路は、より高い入力電圧（および310 V）で効果的に使用され、最初のケースでは最大1 kW、2番目のケースでは1kW以上の電力で使用されます。 私たちに合う ハーフブリッジパワーステージをオンにします。

60kHz程度のパワートランジスタのスイッチング周波数を採用しています。 周波数ドリフトの可能性があるため、65kHzまで上昇する可能性があります。 もちろん、周波数を100kHz以上に上げることもできます。 ただし、パルストランスのコアとして使用される多くの磁性材料は、そのような周波数で動作することができません。 また、周波数を上げる場合は高周波整流器が必要です 強力なダイオード。 しかし、それらは安くはなく、多くの人にとってアクセスが困難です。 さらに、全波整流器の後、周波数は2倍になります。 そのため、最適な周波数として60kHzに制限します。

次に、トランジスタ接合部での電圧降下を考慮して、パルストランスの一次巻線の公称電圧の振幅を決定しましょう。 U = 310/2 – u、ここでuはMOSFET接合間の電圧降下です。 トランジスタをまだ選択していないため、平均u = 0.7 Vを使用します。したがって、U =（310/2）-0.7 =154.3Vです。ネットワークの電圧が175ボルトに低下したときの最小振幅はこれ以上なくなります。 123 Vを超え、250Vに上げたときの最大値は176V以上です。MISトランジスタを選択するには、最大許容電流（600/123 \ u003d 4.8 A）と電圧（176 V）から進めます。 計算によると、ドレイン-ソース間電圧が200ボルトで、接合部を流れる最大許容電流が6アンペア以上のMOSFETが必要です。 これらの条件は、たとえば、IRF630、2SK1117、2SK1917、IRF740、IRFP460、IRF830などによって満たされます。ここでも、可用性とコストから進めます。 この例では、IRFP460を見てみましょう。 電源キーを取り出しました。

ブリッジ回路で400ボルトの逆電圧と2アンペア（600 /（175 V * 2個）\ u003d 1.71 A）の電流強度を考慮して、スイッチング電源の入力に整流器ブリッジダイオードを選択します。 。 ダイオードブリッジタイプKBU810を採用しています。 ネットワーク整流回路は次のようになります。

抵抗R1とR2はバラスト抵抗であり、安全のために高電圧コンデンサを放電するために使用されます。

パルストランスの計算と巻線

次に、パルストランスを計算します。

トランスの計算は、スイッチング電源の計算全体の中で最も複雑で重要かつ「微妙な」部分です。 これを行うには、コンピュータプログラムを使用するのが最も効果的です。その中で最も人気のあるものは、アマチュア無線のWebサイトからダウンロードできます。 変圧器を計算するためのプログラムへのリンクとその詳細な説明も上記の記事にあります。

したがって、初期データとして、247〜355 Vの供給電圧範囲（175〜250 Vの主電源電圧偏差）、少なくとも600ワットの電力、0.1〜0.2の有効な磁気回路誘導があります。 T、コアとして使用した場合の磁気回路の実効磁気透過性、M2500NMS1K65x40x9ブランドのフェライトリングは1800...2000です。 上記は、設計ツールのパルストランス4.0.0.0および同様のプログラムでパルストランスを計算するための実際の主電源電圧です（記事を参照）。 しかし、私がアドバイスしたように、プログラムを一度に複合施設に適用する方が良いでしょう。 したがって、パルストランスの一次巻線に直接電圧を表示する必要がある場合もあります。 パルスユニットに電力を供給するためのネットワーク整流器の回路を提供しました。 ご覧のとおり、主電源電圧は分圧器を使用してバイポーラ+/- 154.3 Vに変換されます。公称電圧は、主電源電圧220 Vで示されます。したがって、主電源電圧偏差は175 ...250Vです。一次巻線では、247 ... 355ボルト（整流器ダイオードやフィルターコンデンサーの後など）、および247 / 2-0.7 ... 355/2-0.7以内で変動します。 122.8...176.8ボルト。 気をつけて！

プログラムの助けを借りて、必要なパルストランスの主な特性を決定することは難しくないと思います。 私たちが取ったリングK65x40x9には、次のものがあります。 効率は約98％。 一次巻線の巻数は約55で、直径は1.2mmです。 +/-30Vの電圧に対する各二次巻線の巻数は10+10で、直径1.5mmのワイヤの中央からタップします。 トランスを巻くためのすべてのデータを知っています。 結果として 自己製造あなたはこのようなものを手に入れるべきです、あるいはもっと良いかもしれません（リングの周りにもっと均等に巻線を配置する方が良いです）：

開発の回路部分に直接進みます。

UPSの電気回路図の設計

2つの強力なMOSFETIRFP460で構成される、電源端子ステージのハーフブリッジ接続を備えたプッシュプル電源を使用することはすでに決定しています。 K1156EU2RチップがPWMコントローラーとして選択されました。 今、私たちは3つの機能モジュールすべてを組み合わせるという課題に直面しています。それぞれに独自の機能モジュールがあります。 電子回路。 車輪の再発明の代わりに、既存の標準を変更できます 配線図私たちが選んだコントローラーですでにUPSを設計しています。 最終的に、このバージョンのスイッチング電源回路を入手しました。

ご覧のとおり、上記の3つのモジュールすべてが含まれています。

さらに、リレーと制限抵抗R1（タイプC5-16MBまたはC5-5V）の助けを借りて入力に実装されています スムーズなスタート突然の電流サージを避けるため。 リレーは、抵抗R19を選択することで、12ボルトと24ボルトの両方の電圧に印加できます。 バリスタRU1は、入力回路を過度の振幅のパルスから保護します。 コンデンサC1〜C4と2巻線インダクタL1は、コンバータによって生成された高周波リップルが電源ネットワークに侵入するのを防ぐネットワークノイズ抑制フィルタを形成します。 L1は、アルシファーTCH60、TCHK55、またはフェライトタイプ2000NMで作られたSh7x7磁気コアに、ウィンドウが直径0.5mmのワイヤで満たされるまで巻かれます。 インダクタ巻線には同じ巻数が含まれています。 磁気回路タイプK24x14x7を使用できます。 次に、風50が2本のワイヤーに変わります。

トリマ抵抗R16とコンデンサC12が変換周波数を決定します。 トランスT2の自己誘導のEMFを低減するために、ダンパーダイオードVD7とVD8がトランジスタのチャネルと並列に接続されています。 ショットキーダイオードVD2とVD3は、スイッチングトランジスタとDA2チップの出力を逆電圧パルスから保護します。

変流器T1が巻かれている フェライトリング K10×6x3グレード4000NMまたはK12×8x3グレード2000NM。 一次巻線には、直径0.5mmのワイヤまたはPVC絶縁の取り付けワイヤが1ターン含まれています。 二次巻線は、直径0.06〜0.12mmのPELSHOワイヤの中央からタップで100ターンです。 巻線は、たとえばニスを塗った布で絶縁する必要があります。 電流はトランスT1の一次巻線を流れます。 抵抗器R12を通る二次巻線の電圧は、DA2マイクロ回路の出力である電流コンパレータ9の入力に供給されます。 この入力の電圧がコンパレータのしきい値（1ボルト）を超えると、励起パルスの生成が終了します。 保護トリップ電流は、トランスT1の2次巻線の巻数、コンデンサC8の容量、および抵抗R8、R9（チューニング）、R12の抵抗に依存します。

ネットワークに接続された瞬間からインバーターが励起されるまで、K1156EU2Rマイクロ回路は、抵抗R2（抵抗を下げる必要がある場合があります）のパラメトリック電圧レギュレーターと、VD5ダイオードを介したツェナーダイオードVD4によって電力が供給されます。 このモードでは、マイクロ回路は2mA以下の電流を消費します。 インバーターが励起された後、PWMコントローラーは補助整流器VD13-VD16に給電し、そこからの電圧はKR142EN8Vマイクロ回路（または15ボルトの安定化電圧の場合はその他）によって安定化されます。 ダイオードVD5とVD18は、K1156EU2Rチップの2つの電源の相互影響を排除します。

オプトカプラーU1は、フィードバック回路のガルバニック絶縁を提供します。 スイッチング電源の出力電圧を安定させるためにOS回路が必要です。 公称値を超えると、VD17ツェナーダイオードとフォトカプラの発光ダイオードを流れる電流が急激に増加します。 その結果、フォトカプラのフォトトランジスタが開きます。 電圧フィードバックコンパレータの入力の電圧が増加します（マイクロ回路の1レッグ）。 ジェネレータの出力でのパルスの持続時間は減少します。 これにより、出力電圧が公称レベルまで低下します。

スイッチング電源回路の動作原理を明確にする必要があります。 次に、PCBレイアウトの設計と無線コンポーネントの取り付けに関するヒントに移りましょう。

結論として、次のような悪い現象にいくつかの言葉を与える価値があります 表皮効果。 その結果、高周波交流電流は、導体を流れるときに、断面全体に均一に分布するのではなく、主に表面層に分布します。 これは、高出力のパルストランスに不幸な結果をもたらす可能性があります。 したがって、トランスの電源巻線は、1本の大断面線ではなく巻くことをお勧めします。 それからの利益はありませんが、より小さな直径のいくつかのワイヤーから織られた「ピグテール」です。 それは一種であることがわかります リッツ線。 したがって、巻線の品質係数を改善し、パルストランスの効率と品質を向上させます。 一次巻線がどのように巻かれているかに注意してください。

写真には、それぞれ15本のワイヤーが付いた8本のピグテールがあります。 しっかりしているようですね。

エピローグ

これで、結局のところ、短い記事からはほど遠い、 最も重要な瞬間 SMPSを作成することを決定したすべてのアマチュア無線家が間違いなく遭遇するパルス電源ユニットの設計。 アクションのアルゴリズム全体をできるだけ明確に説明するようにしました。 注目に値する点をより詳細に検討します。 コメントに追加のヒントやコツを投稿してください。