Fonte de alimentação chaveada 12 V 10 A. Como fazer uma fonte chaveada com as próprias mãos? Pontos fortes e fracos das fontes pulsadas

A fonte de alimentação contém um pequeno número de componentes. Um transformador abaixador padrão de uma fonte de alimentação de computador é usado como transformador de pulso.
Na entrada há um termistor NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo) - um resistor semicondutor com coeficiente de temperatura positivo, que aumenta drasticamente sua resistência quando uma determinada temperatura característica TRef é excedida. Protege os interruptores de energia no momento da ligação enquanto os capacitores estão sendo carregados.
Ponte de diodos na entrada para retificação da tensão da rede para uma corrente de 10A.
Um par de capacitores na entrada é obtido à taxa de 1 microfarad por 1 W. No nosso caso, os capacitores vão “puxar” uma carga de 220W.
Driver IR2151 - para controle de portas de transistores de efeito de campo operando em tensões de até 600V. Possível substituição para IR2152, IR2153. Se o nome contiver o índice “D”, por exemplo IR2153D, então o diodo FR107 no chicote do driver não será necessário. O driver abre alternadamente as portas dos transistores de efeito de campo com uma frequência definida pelos elementos nas pernas Rt e Ct.
Os transistores de efeito de campo são preferencialmente usados ​​​​da IR (International Rectifier). Selecione uma tensão de pelo menos 400 V e com resistência mínima de abertura. Quanto menor for a resistência, menor será o aquecimento e maior será a eficiência. Podemos recomendar IRF740, IRF840, etc. Atenção! Não provoque curto-circuito nos flanges dos transistores de efeito de campo; Ao instalar em um radiador, use juntas isolantes e arruelas de bucha.
Um transformador abaixador padrão de uma fonte de alimentação de computador. Via de regra, a pinagem corresponde à mostrada no diagrama. Transformadores caseiros enrolados em tori de ferrite também funcionam neste circuito. Os transformadores caseiros são calculados para uma frequência de conversão de 100 kHz e metade da tensão retificada (310/2 = 155V). Os enrolamentos secundários podem ser projetados para uma tensão diferente.

Diodos de saída com tempo de recuperação não superior a 100 ns. Esses requisitos são atendidos por diodos da família HER (High Efficiency Rectifier). Não deve ser confundido com diodos Schottky.
A capacidade de saída é uma capacidade tampão. Não abuse e instale uma capacitância superior a 10.000 microfarads.
Como qualquer dispositivo, esta fonte de alimentação requer montagem cuidadosa e cuidadosa, instalação correta de elementos polares e cuidado ao trabalhar com tensão de rede.
Uma fonte de alimentação montada corretamente não requer configuração ou ajuste. A fonte de alimentação não deve ser ligada sem carga.

Opção de fonte de alimentação com transformador de saída em núcleo em anel.

Eu decidi coletar isso bloco de pulso e fonte de alimentação com um transformador de saída em um núcleo em anel. Acontece que a frequência de conversão com R2 10 kOhm e C5 1000 pF não é 100 kHz, mas 70 kHz. É determinado pela fórmula:

Como núcleo, usei o núcleo magnético doméstico disponível M2000NM 45x28x12. O cálculo foi realizado no programa ExcellentIT

Durante a configuração, liguei uma lâmpada incandescente de 60W em vez de um fusível, para que em caso de erros de instalação não “queimasse” a fonte de alimentação. Se a lâmpada acender durante o processo de configuração, significa que há um curto-circuito em algum lugar; se piscar, o transformador de saída provavelmente foi projetado incorretamente; A fonte de alimentação funcionou imediatamente, os cálculos estavam corretos. A única coisa é que o resistor de extinção R1 estava esquentando. Tive que aumentar sua potência para 5 W. Também é aconselhável instalar diodos mais potentes e com curto tempo de recuperação.

Como reparar e modificar uma fonte de alimentação chaveada de 12 volts de fabricação chinesa

Quero começar dizendo que cheguei em minhas mãos com várias fontes de alimentação 220/12 V queimadas e já “consertadas” por alguém. Todas as unidades eram do mesmo tipo - HF55W-S-12, portanto, tendo entrado. o nome no mecanismo de busca, esperava encontrar um circuito. Mas além das fotos de aparência, parâmetros e preços deles, não encontrei nada. Portanto, eu mesmo tive que desenhar o circuito da placa. O diagrama foi desenhado não para estudar o princípio de funcionamento da fonte de alimentação, mas apenas para fins de reparo. Portanto o retificador da rede não está desenhado, também não vi o transformador de pulso e não sei onde é feito o tap (início-fim) no 2º enrolamento do transformador. Além disso, C14 -62 Ohm não deve ser considerado um erro de digitação - há marcações na placa para um capacitor eletrolítico (+ é mostrado no diagrama), mas em todos os lugares em seu lugar havia resistores com valor nominal de 62 Ohm.

Ao reparar tais dispositivos, eles precisam ser conectados através de uma lâmpada (lâmpada incandescente de 100-200 W, em série com a carga), para que em caso de curto-circuito na carga, o transistor de saída não falhe e o as trilhas no quadro não queimam. E sua família se sentirá mais segura se as luzes do apartamento não se apagarem repentinamente.
O principal mau funcionamento é a quebra do Q1 (FJP5027 - 3 A, 800 V, 15 MHz) e, como consequência, a quebra dos resistores R9, R8 e a falha do Q2 (2SC2655 50 V\2 A 100 MHz). Eles estão destacados em cores no diagrama. Q1 pode ser substituído por qualquer transistor adequado para corrente e tensão. Eu instalei MAS11, BU508. Se a potência de carga não ultrapassar 20 W, você pode até instalar o J1003, que pode ser encontrado na placa de uma lâmpada economizadora queimada. Um bloco estava faltando completamente VD-01 (diodo Schottky STPR1020CT -140 V\2x10 A), instalei MBR2545CT (45 V\30 A), o que é típico, ele não aquece com uma carga de 1,8 A ( usamos uma lâmpada de carro 21 W\12 V). E em um minuto de operação (sem radiador), o diodo original esquenta tanto que é impossível tocá-lo com a mão. Verifiquei a corrente consumida pelo aparelho (com lâmpada de 21 W) com o diodo original e com o MBR2545CT - a corrente (consumida da rede, tenho tensão de 230 V) caiu de 0,115 A para 0,11 A. A potência diminuiu 1,15 W, acredito que foi exatamente isso que foi dissipado no diodo original.
Não havia nada para substituir o Q2, então encontrei o transistor C945 em mãos. Tive que “alimentá-lo” com um circuito com transistor KT837 (Figura 2). A corrente permaneceu sob controle e ao comparar a corrente com o circuito nativo no 2SC2655, houve uma redução uniforme no consumo de energia com a mesma carga a 1 W.

Como resultado, com uma carga de 21 W e ao operar por 5 minutos, o transistor de saída e o diodo retificador (sem radiador) aquecem até 40 graus (ligeiramente quentes). Na versão original, após um minuto de operação sem radiador, eles não podiam ser tocados. O próximo passo para aumentar a confiabilidade dos blocos feitos de acordo com este esquema é substituir o capacitor eletrolítico C12 (propenso a secar o eletrólito ao longo do tempo) por um convencional não polar e não eletrolítico. O mesmo valor nominal de 0,47 µF e uma tensão de pelo menos 50 V.
Com essas características da fonte de alimentação, agora você pode conectar com segurança Tiras de LED, sem medo de que a eficiência do fornecimento de energia agrave o efeito econômico da iluminação LED.

Instalado em muitos aparelhos elétricos. Seu elemento principal é considerado um indutor. Seus parâmetros podem variar bastante, principalmente devido à tensão limite na rede.

Além disso, a potência do próprio dispositivo deve ser levada em consideração. Fazer uma fonte de alimentação simples em casa é bastante fácil. Porém, neste caso é necessário saber calcular o índice de modulação em frequência. Para isso, são levados em consideração o vetor de interrupção da rede e o parâmetro de integração.

Como fazer um bloco para computador?

Para montar fontes chaveadas com suas próprias mãos para computadores, você precisará de indutores de média potência. A mudança de frequência neste caso dependerá inteiramente do tipo de capacitores utilizados. Além disso, antes de iniciar o trabalho, deve-se calcular o índice de modulação. É importante levar em consideração a tensão limite do sistema.

Se o parâmetro de modulação estiver em torno de 80%, então capacitores podem ser usados ​​com capacitância inferior a 4 pF. No entanto, deve-se tomar cuidado para garantir a presença de transistores potentes. O principal problema com essas unidades é o superaquecimento do enrolamento da bobina. Neste caso, uma pessoa pode observar uma leve fumaça. O reparo de uma fonte de alimentação chaveada, neste caso, deve começar desconectando primeiro todos os capacitores. Depois disso, os contatos devem ser cuidadosamente limpos. Se o problema persistir, o indutor deverá ser completamente substituído.

Modelo 3V

Você pode fazer fontes de alimentação chaveadas de 3 V com suas próprias mãos usando indutores convencionais da série PP202. Seus indicadores de condutividade estão em nível médio. Nesta situação, o parâmetro de modulação no sistema não deve ultrapassar 70%. Caso contrário, o usuário poderá encontrar uma mudança de frequência que ocorrerá no bloco.

Além disso, é importante selecionar capacitores com capacidade de pelo menos 5 pF. O princípio de funcionamento de uma fonte chaveada deste tipo é baseado na mudança de fase. Nesse caso, os especialistas costumam instalar conversores adicionais. Tudo isso é necessário para garantir que a frequência intermediária seja a mais baixa possível. Os coolers raramente são montados em blocos desse tipo.

Dispositivo 5V

Para fazer a comutação de fontes de alimentação com suas próprias mãos, você deve selecionar um retificador com base na potência do aparelho elétrico. Capacitores neste caso são usados ​​com capacidade de até 6 pF. Neste caso, os transistores são instalados adicionalmente no dispositivo em pares. Isso é necessário para levar o indicador de modulação a pelo menos 80%.

Tudo isso também aumentará o parâmetro de indutância. Os problemas com essas unidades estão mais frequentemente associados ao superaquecimento dos capacitores. Neste caso, não há tensão especial aplicada à bobina. O reparo de uma fonte de alimentação chaveada, neste caso, deve começar como padrão - descarnando os contatos. Só depois disso é instalado um conversor mais potente.

O que você precisa para uma unidade de 12V?

O circuito padrão de uma fonte de alimentação chaveada deste tipo inclui um indutor, capacitores e um retificador junto com filtros. O parâmetro de modulação neste caso depende significativamente da frequência limite. Além disso, é importante considerar a velocidade do processador integrado. Os transistores para um bloco deste tipo são selecionados principalmente como tipo de campo.

Os capacitores só são necessários com capacitância de 5 pF. Tudo isso acabará por reduzir significativamente o risco de aumento térmico no sistema. Os indutores são instalados, via de regra, de média potência. Neste caso, os enrolamentos para eles devem ser de cobre. A fonte de alimentação chaveada de 12 V é regulada por meio de controladores especiais. Porém, muito nesta situação depende do tipo de aparelho elétrico.

Blocos com filtros MM1

O circuito de uma fonte chaveada com filtros desta série inclui, além de um indutor, um retificador, um capacitor e um resistor junto com um conversor. O uso de filtros no dispositivo pode reduzir significativamente o risco de aumento térmico. Neste caso, a sensibilidade do modelo aumenta. O coeficiente de modulação neste caso depende diretamente da interrupção do sinal.

Para aumentar a tensão limite, os especialistas recomendam o uso de resistores apenas do tipo campo. Neste caso, a capacitância do capacitor deve ser de pelo menos 4 ohms. O principal problema com tais dispositivos é considerado um aumento na resistência negativa. Como resultado, todos os resistores da placa queimam rapidamente. O reparo da unidade em tal situação deve começar com a substituição do enrolamento externo do indutor. Além disso, você deve verificar a polaridade dos resistores. Em alguns casos, um aumento na resistência negativa num circuito está associado a um aumento na faixa de frequência. Neste caso, é mais aconselhável instalar um conversor mais potente.

Como montar um bloco com retificador?

Para fazer a comutação de fontes de alimentação com suas próprias mãos com um retificador, você precisará de transistores do tipo fechado. Neste caso, pelo menos quatro unidades de capacitores devem ser fornecidas no sistema. Sua capacitância mínima deve estar no nível de 5 pF. O princípio de funcionamento de uma fonte chaveada deste tipo é baseado na mudança de fase da corrente. Este processo ocorre diretamente às custas do conversor. Filtros para esses modelos raramente são instalados. Isto se deve em grande parte ao fato de que a tensão limite aumenta significativamente como resultado de seu uso.

Modelos com filtros anti-aliasing

O circuito de uma fonte chaveada de 12 V com filtros de suavização fornece capacitores com capacidade de pelo menos 4 pF. Devido a isso, o indicador de modulação deve estar no nível de 70%. Para estabilizar o processo de conversão, muitos usam apenas resistores do tipo fechado. A largura de banda deles é bem pequena, mas eles resolvem o problema. O princípio de uma fonte de alimentação chaveada é baseado na mudança de fase do dispositivo. Seus filtros são geralmente instalados imediatamente próximos à bobina.

Blocos de alta estabilização

Você pode fazer um bloco deste tipo usando apenas um indutor alto poder. Neste caso, deve haver pelo menos cinco capacitores no sistema. Você também deve calcular antecipadamente o número de resistores necessários. Se o conversor for usado em um bloco de baixa frequência, apenas dois resistores precisarão ser usados. Caso contrário, também são instalados na tomada. Uma grande variedade de filtros é usada para esses sistemas.

Nesta situação, depende muito do índice de modulação. O principal problema com tais sistemas é o superaquecimento dos resistores. Isso acontece devido a um aumento acentuado na tensão limite. Neste caso, o conversor também falha. O reparo da unidade em tal situação também deve começar com a limpeza dos contatos. Somente depois disso você poderá verificar o nível de resistência negativa. Se este parâmetro exceder 5 Ohms, será necessário substituir completamente todos os capacitores do dispositivo.

Modelos com capacitores de PC

Fazer blocos com capacitores desta série é bastante simples. Os resistores para eles são usados ​​​​apenas do tipo fechado. Neste caso, os análogos de campo reduzirão significativamente o parâmetro de modulação para 50%. Indutores com capacitores são usados ​​para potência média. A interrupção do sinal, neste caso, depende diretamente da taxa de aumento da tensão limite. Conversores em dispositivos raramente são usados. Neste caso, a integração ocorre alterando a posição do resistor.

Dispositivos com capacitores CX

Blocos deste tipo só podem ser feitos com resistores do tipo fechado. Neles podem ser instalados indutores de potência variável. Neste caso, o parâmetro de modulação depende unicamente da tensão limite. Se considerarmos modelos para TVs, então é melhor fazer uma unidade com um sistema de filtragem. Neste caso, a interferência de baixa frequência será filtrada imediatamente na entrada. Deve haver pelo menos cinco capacitores no dispositivo. Sua capacidade média deve ser de 5 pF.

Se você instalá-los diretamente ao lado do indutor, é melhor usar um capacitor multicamadas adicional. Neste caso, os controladores são instalados apenas do tipo rotativo. Neste caso, o ajuste da fonte de alimentação chaveada ocorrerá de forma bastante suave.

Como fazer um bloco com estrangulamento de sinase?

O circuito de uma fonte de alimentação chaveada de 12 V com indutância de modo comum inclui uma bobina, um capacitor e um conversor. O último elemento é selecionado com base no nível de resistência negativa do circuito. Também é importante calcular antecipadamente o parâmetro de frequência limite. Em média, deve ser de pelo menos 45 Hz. Devido a isso, a estabilidade do sistema aumentará significativamente. A operação de uma fonte chaveada deste tipo é baseada em uma mudança de fase devido ao aumento da modulação.

Blocos usando capacitores cerâmicos

Fazer uma fonte de alimentação chaveada poderosa com capacitores cerâmicos é bastante difícil devido à alta resistência do circuito. Como resultado, é difícil encontrar tais modificações hoje. Via de regra, eles são usados ​​​​ocasionalmente em vários equipamentos de áudio. Os resistores, neste caso, são adequados apenas para o tipo de campo. Você também deve selecionar um conversor de alta qualidade com antecedência. O enrolamento deve ser apenas de cobre.

Neste caso, as voltas devem ser direcionadas tanto de cima para baixo quanto de baixo para cima. A interrupção do sinal neste caso depende diretamente da velocidade do processo de conversão. Se a temperatura no sistema aumentar muito rapidamente, são os capacitores que sofrem primeiro. Nesse caso, a fumaça aparece com bastante frequência no tabuleiro. Neste caso, o reparo da unidade deve começar com a substituição dos capacitores. Depois disso, a tensão limite no enrolamento externo do indutor é verificada. O trabalho deve ser finalizado com a limpeza dos contatos.

Modelos com capacitores em forma de lágrima

O princípio de funcionamento de blocos com capacitores em forma de gota geralmente é a mudança de fase. Neste caso, o conversor desempenha um papel fundamental no processo. Para operação estável do sistema, o parâmetro de resistência negativa deve ser de pelo menos 5 ohms. Caso contrário, os capacitores estarão sobrecarregados. Neste caso, você pode usar qualquer indutor. Neste caso, o parâmetro de modulação deve ficar em torno de 70%. Os resistores para tais blocos são usados ​​​​apenas os vetoriais. Sua taxa de fluxo atual é bastante alta. Ao mesmo tempo, são baratos no mercado.

Aplicação de varistores

Varistores são usados ​​​​muito raramente em unidades de baixa potência. Ao mesmo tempo, podem aumentar significativamente a estabilidade do dispositivo. Esses elementos geralmente são instalados próximos ao indutor. A velocidade do processo de integração neste caso depende diretamente dos tipos de capacitores. Se forem utilizados com limite de capacitância de 5 pF, o fator de modulação ficará no nível de 60%.

A interrupção do sinal neste caso pode ocorrer devido a falhas no conversor. O reparo da unidade deve começar com uma inspeção do estado dos contatos. Somente depois disso é verificada a integridade do enrolamento do indutor. Uma grande variedade de controladores é adequada para esses blocos. As opções de botão devem ser consideradas por último. A regulação do bloco dependerá em grande parte da condutividade dos contatos.

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CONVERSÃO DE ELETRICIDADE

Antes de começarmos a descrever o princípio de funcionamento da comutação de fontes de alimentação, devemos relembrar alguns detalhes do curso de física geral, nomeadamente o que é a eletricidade, o que é um campo magnético e como eles dependem um do outro.
Não iremos muito fundo e também ficaremos calados sobre os motivos da ocorrência de eletricidade em vários objetos - para isso basta redigitar estupidamente 1/4 do curso de física, por isso esperamos que o leitor saiba o que é eletricidade não das inscrições nas placas “NÃO INTERMEMBRE - VAI MATAR”!". Porém, primeiro, vamos lembrar como é, isso é eletricidade, ou melhor, voltagem.

Bem, agora, puramente teoricamente, vamos supor que a nossa carga seja um condutor, ou seja, o pedaço de arame mais comum. O que acontece quando a corrente flui através dele é claramente mostrado na figura a seguir:

Se tudo estiver claro com o condutor e o campo magnético ao seu redor, então vamos dobrar o condutor não em um anel, mas em vários anéis para que nosso indutor fique mais ativo e vejamos o que acontece a seguir.

Neste exato momento, faz sentido tomar chá e deixar seu cérebro absorver o que você acabou de aprender. Se o cérebro não estiver cansado ou se esta informação já for conhecida, procure mais

Transistores bipolares, transistores de efeito de campo (MOSFETs) e IGBTs são usados ​​como transistores de potência em fontes chaveadas. Somente o fabricante do dispositivo decide qual transistor de potência usar, pois ambos têm suas vantagens e desvantagens. No entanto, seria injusto não notar que os transistores bipolares praticamente não são utilizados em fontes de alimentação potentes. Os transistores MOSFET são melhor usados ​​em frequências de conversão de 30 kHz a 100 kHz, mas os IGBTs “gostam de frequências mais baixas - é melhor não usar acima de 30 kHz.
Os transistores bipolares são bons porque fecham muito rapidamente, já que a corrente do coletor depende da corrente de base, mas no estado aberto eles têm uma resistência bastante alta, o que significa que haverá uma queda de tensão bastante grande entre eles, o que definitivamente leva a aquecimento desnecessário do próprio transistor.
Os de campo possuem uma resistência ativa muito pequena quando abertos, o que não causa muita geração de calor. No entanto, quanto mais potente for o transistor, maior será a capacitância de sua porta, e correntes bastante grandes serão necessárias para carregá-lo e descarregá-lo. Essa dependência da capacitância da porta na potência do transistor é causada pelo fato de que os transistores de efeito de campo usados ​​​​para fontes de alimentação são fabricados com tecnologia MOSFET, cuja essência é o uso de conexão paralela de vários transistores de efeito de campo com um portão isolado e feito em um chip. E quanto mais potente o transistor, maior o número de transistores paralelos usados ​​e as capacitâncias de porta são somadas.
Uma tentativa de encontrar um compromisso são os transistores fabricados com tecnologia IGBT, por serem elementos compostos. Há rumores de que eles surgiram puramente por acidente, ao tentar repetir o MOSFET, mas em vez de transistores de efeito de campo, eles acabaram não sendo exatamente de efeito de campo e nem exatamente bipolares. O eletrodo de controle é a porta de um transistor de efeito de campo de baixa potência embutido, que, com seu dreno fonte, já controla a corrente de base de potentes transistores bipolares conectados em paralelo e feitos em um cristal de um determinado transistor. Isto resulta em uma capacitância de porta bastante pequena e não em uma resistência ativa muito alta no estado aberto.
Não existem tantos circuitos básicos para conectar a parte de alimentação:
UNIDADES DE ENERGIA AUTOGERADORAS. É usada uma conexão positiva, geralmente indutiva. A simplicidade de tais fontes de alimentação impõe algumas restrições a elas - tais fontes de alimentação “adoram” uma carga constante e imutável, uma vez que a carga afeta os parâmetros de feedback. Essas fontes vêm nos tipos de ciclo único e push-pull.
FONTE DE ALIMENTAÇÃO DE PULSO DE EXCITAÇÃO FORÇADA. Essas fontes de alimentação também são divididas em ciclo único e push-pull. Os primeiros, embora sejam mais fiéis às variações de carga, ainda não mantêm de forma muito consistente a reserva de marcha necessária. E o equipamento de áudio tem uma variação bastante grande no consumo - no modo de pausa, o amplificador consome unidades de watts (corrente quiescente estágio final) e nos picos do sinal de áudio o consumo pode chegar a dezenas ou até centenas de watts.
Assim, a única opção mais aceitável para uma fonte de alimentação chaveada para equipamentos de áudio é o uso de circuitos push-pull com excitação forçada. Além disso, não se esqueça que durante a conversão de alta frequência é necessário prestar mais atenção à filtragem da tensão secundária, uma vez que o aparecimento de ruído da fonte de alimentação na faixa de áudio anulará todos os esforços para fabricar uma fonte de alimentação chaveada para um amplificador de potência . Pela mesma razão, a frequência de conversão é afastada ainda mais da faixa de áudio. A frequência de conversão mais popular costumava ser em torno de 40 kHz, mas a base de elementos moderna permite a conversão em frequências muito mais altas - até 100 kHz.
Existem dois tipos básicos dados de fontes pulsadas - estabilizados e não estabilizados.
Fontes de alimentação estabilizadas usam modulação por largura de pulso, cuja essência é moldar a tensão de saída ajustando a duração da tensão fornecida ao enrolamento primário, e a compensação pela ausência de pulsos é realizada por circuitos LC conectados na alimentação secundária saída. A grande vantagem das fontes estabilizadas é a estabilidade da tensão de saída, que independe da tensão de entrada da rede 220 V ou do consumo de energia.
Os não estabilizados simplesmente controlam a parte de potência com frequência e duração de pulso constantes e diferem de um transformador convencional apenas no tamanho e nas capacitâncias muito menores dos capacitores de alimentação secundária. A tensão de saída depende diretamente da rede 220 V, e tem uma ligeira dependência do consumo de energia (em modo inativo a tensão é um pouco superior à calculada).
Os circuitos de energia mais populares para fontes chaveadas são:
Com ponto médio(EMPURRAR PUXAR). Geralmente são utilizados em fontes de alimentação de baixa tensão, pois apresentam algumas peculiaridades nos requisitos da base do elemento. A faixa de potência é bastante grande.
Meias pontes. O circuito mais popular em fontes de alimentação comutadas em rede. Faixa de potência de até 3000 W. Um aumento adicional de potência é possível, mas o custo atinge o nível da versão em ponte, por isso é um tanto antieconômico.
Pavimentos. Este esquema não é econômico em baixas potências, pois contém o dobro do número de interruptores de potência. Portanto, é mais frequentemente usado em potências acima de 2.000 W. As potências máximas estão dentro de 10.000 W. Este circuito é básico na fabricação de máquinas de solda.
Vamos dar uma olhada mais de perto em quem é quem e como eles funcionam.

COM PONTO MÉDIO

Como foi mostrado, este projeto de circuito de alimentação não é recomendado para uso na criação de fontes de alimentação de rede, mas NÃO RECOMENDADO não significa que NÃO é possível. É simplesmente necessário ter uma abordagem mais cuidadosa na seleção da base do elemento e na fabricação do transformador de potência, bem como levar em consideração tensões bastante elevadas no layout da placa de circuito impresso.
Este estágio de potência ganhou popularidade máxima em equipamentos de áudio automotivo, bem como em fontes Fonte de energia ininterrupta. Contudo, neste campo, este circuito sofre de alguns inconvenientes, nomeadamente a limitação da potência máxima. E a questão não está na base do elemento - hoje os transistores MOSFET com valores de corrente de fonte de drenagem instantânea de 50-100 A não estão em falta. A questão está na potência geral do próprio transformador, ou melhor, na potência geral do próprio transformador. o enrolamento primário.
O problema é... Porém, para maior persuasão, utilizaremos um programa para cálculo dos dados dos enrolamentos dos transformadores de alta frequência.
Vamos pegar 5 anéis de tamanho padrão K45x28x8 com permeabilidade M2000HM1-A, definir uma frequência de conversão de 54 kHz e um enrolamento primário de 24 V (dois semi-enrolamentos de 12 V cada). pode desenvolver uma potência de 658 W, mas o enrolamento primário deve conter 5 voltas, ou seja, 2,5 voltas por meio enrolamento. De alguma forma, não é natural o suficiente... No entanto, se você aumentar a frequência de conversão para 88 kHz, obterá apenas 2 (!) Voltas por meio enrolamento, embora a potência pareça muito tentadora - 1000 W.
Parece que você pode aceitar esses resultados e distribuir 2 voltas uniformemente por todo o anel também, se você se esforçar, você consegue, mas a qualidade da ferrite deixa muito a desejar, e o M2000HM1-A nas frequências acima de 60 kHz já esquenta bastante, bom em 90 kHz já é necessário soprar.
Então, diga o que você disser, acaba sendo um círculo vicioso - ao aumentar as dimensões para obter mais potência, reduzimos muito o número de voltas do enrolamento primário, ao aumentar a frequência, reduzimos novamente o número de voltas do enrolamento primário; enrolamento primário, mas além disso obtemos calor extra.
É por esta razão que conversores duplos são usados ​​para obter potências acima de 600 W - um módulo de controle emite pulsos de controle para dois módulos de potência idênticos contendo dois transformadores de potência. As tensões de saída de ambos os transformadores são somadas. É desta forma que a fonte de alimentação para amplificadores automotivos produzidos em fábrica para serviços pesados ​​​​é organizada e cerca de 500 a 700 W e nada mais são removidos de um módulo de potência. Existem várias maneiras de somar:
- somatório da tensão alternada. A corrente é fornecida de forma síncrona aos enrolamentos primários dos transformadores, portanto as tensões de saída são síncronas e podem ser conectadas em série. Não é recomendado conectar os enrolamentos secundários de dois transformadores em paralelo - uma pequena diferença no enrolamento ou na qualidade da ferrita leva a grandes perdas e confiabilidade reduzida.
- somatório após retificadores, ou seja, Voltagem de corrente contínua. A melhor opção é que um módulo de potência produza tensão positiva para o amplificador de potência e o segundo - negativo.
- geração de alimentação para amplificadores com alimentação de dois níveis adicionando duas tensões bipolares idênticas.

MEIA PONTE

O circuito de meia ponte tem muitas vantagens - é simples, portanto confiável, fácil de replicar, não contém peças escassas e pode ser implementado em transistores bipolares e de ponto oco. Os transistores IGBT também funcionam perfeitamente nele. No entanto, ela tem um ponto fraco. Estes são capacitores de passagem. O fato é que em altas potências uma corrente bastante grande flui através deles e a qualidade da fonte de alimentação chaveada finalizada depende diretamente da qualidade deste componente específico.
Mas o problema é que os capacitores estão em constante recarga, portanto devem ter uma resistência mínima da PLACA TERMINAL, pois com uma resistência alta será gerado bastante calor nesta área e no final o terminal simplesmente queimará . Portanto, é necessário usar capacitores de filme como capacitores de passagem, e a capacitância de um capacitor pode atingir uma capacidade de 4,7 μF em casos extremos, se um capacitor for usado - um circuito com um capacitor também é bastante usado, de acordo ao princípio do estágio de saída UMZCH com fonte de alimentação unipolar. Se dois capacitores de 4,7 μF forem usados ​​(seu ponto de conexão está conectado ao enrolamento do transformador e os condutores livres são conectados aos barramentos de potência positivo e negativo), então esta configuração é bastante adequada para alimentar amplificadores de potência - a capacitância total para a alternância a conversão de tensão aumenta e acaba sendo igual a 4,7 μF + 4,7 μF = 9,4 μF. No entanto, esta opção não foi projetada para uso contínuo de longo prazo com carga máxima - é necessário dividir a capacitância total em vários capacitores.
Caso seja necessário obter grandes capacitâncias (baixa frequência de conversão), é melhor utilizar vários capacitores de menor capacidade (por exemplo, 5 peças de 1 μF conectadas em paralelo). No entanto um grande número de capacitores conectados em paralelo aumentam significativamente as dimensões do dispositivo, e o custo total de todas as guirlandas de capacitores não é pequeno. Portanto, se você precisar de mais potência, faz sentido usar um circuito em ponte.
Para a versão meia ponte, potências acima de 3.000 W não são desejáveis ​​- placas com capacitores de passagem serão muito volumosas. Usar capacitores eletrolíticos como capacitores de passagem faz sentido, mas apenas em potências de até 1000 W, uma vez que em altas frequências os eletrólitos não são eficazes e começam a aquecer. Os capacitores de papel como capacitores de passagem mostraram ter um desempenho muito bom, mas suas dimensões...
Para maior clareza, fornecemos uma tabela da dependência da reatância do capacitor em frequência e capacitância (Ohm):

Capacidade do capacitor	Frequência de conversão

Por precaução, lembramos que ao utilizar dois capacitores (um para mais e outro para menos), a capacitância final será igual à soma das capacitâncias desses capacitores. A resistência resultante não gera calor, pois é reativa, mas pode afetar a eficiência da fonte de alimentação em cargas máximas - a tensão de saída começará a diminuir, apesar de a potência geral do transformador de potência ser suficiente.

PONTE

O circuito em ponte é adequado para qualquer potência, mas é mais eficaz em altas potências (para fontes de alimentação de rede, esta potência é de 2.000 W). O circuito contém dois pares de transistores de potência controlados de forma síncrona, mas a necessidade de isolamento galvânico dos emissores do par superior apresenta alguns inconvenientes. No entanto, este problema é completamente solucionável ao usar transformadores de controle ou microcircuitos especializados, por exemplo, para transistores de efeito de campo, você pode usar totalmente o IR2110 - um desenvolvimento especializado da International Rectifier.

No entanto, a parte de potência não tem sentido se não for controlada pelo módulo de controle.
Existem alguns microcircuitos especializados capazes de controlar a parte de alimentação das fontes chaveadas, mas o desenvolvimento de maior sucesso nesta área é o TL494, que surgiu no século passado, mas mesmo assim não perdeu sua relevância, pois contém TODOS os componentes necessários para controlar a parte de alimentação das fontes chaveadas. A popularidade deste microcircuito é evidenciada principalmente pelo seu lançamento por vários grandes fabricantes de componentes eletrônicos.
Consideremos o princípio de funcionamento deste microcircuito, que pode ser chamado de controlador com total responsabilidade, pois possui TODOS os componentes necessários.

PARTE II

O que exatamente é o método PWM de regulação de tensão?
O método é baseado na mesma inércia da indutância, ou seja, sua incapacidade de passar corrente instantaneamente. Portanto, ajustando a duração dos pulsos, você pode alterar a tensão constante final. Além disso, para chavear fontes de alimentação é melhor fazer isso nos circuitos primários e assim economizar dinheiro na criação de uma fonte de alimentação, já que esta fonte desempenhará duas funções ao mesmo tempo:
- conversão de tensão;
- estabilização da tensão de saída.
Além disso, muito menos calor será gerado neste caso em comparação com um estabilizador linear instalado na saída de uma fonte de alimentação chaveada não estabilizada.
Para maior clareza, você deve olhar a figura abaixo:

A figura mostra um circuito equivalente de um estabilizador de pulso no qual o gerador de pulso retangular V1 atua como uma chave de alimentação e R1 atua como uma carga. Como pode ser visto na figura, com uma amplitude fixa dos pulsos de saída de 50 V, alterando a duração dos pulsos é possível variar a tensão fornecida à carga dentro de uma ampla faixa, e com perdas térmicas muito pequenas, dependendo apenas dos parâmetros do interruptor de alimentação utilizado.

Descobrimos os princípios de funcionamento da unidade de potência, bem como os controles. Resta apenas conectar os dois nós e obter uma fonte de alimentação chaveada pronta.
A capacidade de carga do controlador TL494 não é muito grande, embora seja suficiente para controlar um par de transistores de potência do tipo IRFZ44. Porém, para transistores mais potentes, já são necessários amplificadores de corrente, capazes de desenvolver a corrente necessária nos eletrodos de controle dos transistores de potência. Como estamos tentando reduzir o tamanho da fonte de alimentação e nos afastar da faixa de áudio, os transistores de efeito de campo feitos com a tecnologia MOSFET serão usados ​​de maneira ideal como transistores de potência.

Variantes de estruturas na fabricação de MOSFETs.

Por um lado, grandes correntes não são necessárias para controlar um transistor de efeito de campo - elas são abertas pela tensão. Porém, nesse barril de mel há uma mosca na sopa, neste caso, que reside no fato de que embora a porta possua uma enorme resistência ativa que não consome corrente para controlar o transistor, a porta possui uma capacitância. E para sua carga e descarga são justamente grandes correntes que são necessárias, pois em altas frequências de conversão a reatância já está reduzida a limites que não podem ser ignorados. E quanto maior a potência do transistor MOSFET de potência, maior será a capacitância de sua porta.
Por exemplo, vamos pegar o IRF740 (400 V, 10A), que possui uma capacitância de porta de 1400 pF e o IRFP460 (500 V, 20 A), que possui uma capacitância de porta de 4200 pF. Como a tensão da primeira e da segunda porta não deve ser superior a ± 20 V, tomaremos uma tensão de 15 V como pulsos de controle e veremos no simulador o que acontece na frequência do gerador de 100 kHz nos resistores R1 e R2, que são conectados em série com os capacitores de 1400 pF e 4200 pF.

Bancada de teste.

Quando a corrente flui através de uma carga ativa, uma queda de tensão é formada através dela, e a partir desse valor pode-se julgar os valores instantâneos da corrente que flui.

Queda através do resistor R1.

Como pode ser visto na figura, imediatamente quando aparece um pulso de controle no resistor R1, cai aproximadamente 10,7 V. Com uma resistência de 10 Ohms, isso significa que o valor da corrente instantânea atinge 1. A (!). Assim que o pulso termina no resistor R1, os mesmos 10,7 V caem, portanto, para descarregar o capacitor C1 é necessária uma corrente de cerca de 1 A.
Para carregar e descarregar uma capacitância de 4.200 pF através de um resistor de 10 ohms, são necessários 1,3 A, já que cai 13,4 V no resistor de 10 ohms.

A conclusão sugere-se - para carregar e descarregar capacitâncias de porta, é necessário que o capacete que opera as portas dos transistores de potência possa suportar correntes bastante grandes, apesar do consumo total ser bastante pequeno.
Para limitar os valores de corrente instantânea nas portas dos transistores de efeito de campo, geralmente são usados ​​​​resistores limitadores de corrente de 33 a 100 Ohms. Uma diminuição excessiva desses resistores aumenta o valor instantâneo das correntes que fluem, e um aumento aumenta a duração da operação do transistor de potência no modo linear, o que leva ao aquecimento irracional deste último.
Muitas vezes é usado um circuito composto por um resistor e um diodo conectados em paralelo. Este truque é usado principalmente para aliviar o estágio de controle durante o carregamento e acelerar a descarga da capacitância do portão.

Fragmento de um conversor de ciclo único.

Desta forma, não se consegue um aparecimento instantâneo de corrente no enrolamento do transformador de potência, mas um tanto linear. Embora isto aumente a temperatura do estágio de potência, reduz significativamente os surtos de autoindução que inevitavelmente aparecem quando uma tensão retangular é aplicada ao enrolamento do transformador.

Autoindutância na operação de um conversor single-ended
(linha vermelha - tensão no enrolamento do transformador, azul - tensão de alimentação, verde - pulsos de controle).

Então resolvemos a parte teórica e podemos tirar algumas conclusões:
Para criar uma fonte de alimentação chaveada, você precisa de um transformador cujo núcleo seja feito de ferrite;
Para estabilizar a tensão de saída de uma fonte de alimentação chaveada, é necessário um método PWM, que o controlador TL494 pode controlar com bastante sucesso;
A seção de potência com ponto médio é mais conveniente para fontes de alimentação chaveadas de baixa tensão;
A parte de potência do circuito de meia ponte é conveniente para potências baixas e médias, e seus parâmetros e confiabilidade dependem em grande parte da quantidade e qualidade dos capacitores de passagem;
A seção de potência tipo ponte é mais vantajosa para altas potências;
Ao utilizar MOSFETs na parte de potência, não se esqueça da capacitância da porta e calcule os elementos de controle dos transistores de potência ajustados para esta capacitância;

Depois de classificarmos os componentes individuais, passamos para a versão final da fonte de alimentação chaveada. Como o algoritmo e o circuito de todas as fontes de meia ponte são quase os mesmos, para explicar qual elemento é necessário para quê, analisaremos o mais popular, com potência de 400 W, com duas tensões de saída bipolares.

Resta observar alguns novos recursos:
Os resistores R23, R25, R33, R34 servem para criar um filtro RC, o que é altamente desejável quando se utilizam capacitores eletrolíticos na saída de fontes pulsadas. Idealmente, é claro, é melhor usar filtros LC, mas como os “consumidores” não são muito poderosos, você pode conviver completamente com um filtro RC. A resistência desses resistores pode ser usada de 15 a 47 Ohms. R23 é melhor com potência de 1 W, o restante com 0,5 W é suficiente.
C25 e R28 - amortecedores que reduzem as emissões de autoindução no enrolamento de um transformador de potência. Eles são mais eficazes em capacitâncias acima de 1000 pF, mas neste caso é gerado muito calor no resistor. Necessário no caso em que não há bobinas após os diodos retificadores da fonte de alimentação secundária (a grande maioria dos equipamentos de fábrica). Se forem usados ​​estranguladores, a eficácia dos amortecedores não é tão perceptível. Portanto, raramente as instalamos e as fontes de alimentação não funcionam pior por causa disso.
Se alguns valores de elementos diferirem na placa e no diagrama de circuito, esses valores não são críticos - você pode usar ambos.
Se houver elementos na placa que não estejam no diagrama de circuito (geralmente são capacitores de fonte de alimentação), você não poderá instalá-los, embora seja melhor com eles. Se você decidir instalar, poderá usar não capacitores eletrolíticos de 0,1...0,47 μF, mas capacitores eletrolíticos da mesma capacidade daqueles que estão conectados em paralelo a eles.
Na placa OPÇÃO 2 Perto dos radiadores existe uma parte retangular que é perfurada em todo o perímetro e nela estão instalados botões de controle da fonte de alimentação (liga-desliga). A necessidade deste furo se deve ao fato da ventoinha de 80 mm não caber na altura para fixá-la no radiador. Portanto, o ventilador é instalado abaixo da base da placa de circuito impresso.

INSTRUÇÕES DE AUTOMONTAGEM
FONTE DE ALIMENTAÇÃO DE PULSO ESTABILIZADA

Para começar, você deve ler atentamente diagrama de circuito, entretanto, isso sempre deve ser feito antes de iniciar a montagem. Este conversor de tensão opera em um circuito de meia ponte. Como ele difere dos outros é descrito em detalhes.

O diagrama de circuito é empacotado no WinRAR da versão antiga e é executado em uma página WORD-2000, portanto não deverá haver problemas com a impressão desta página. Aqui vamos analisá-lo em fragmentos, pois queremos manter a alta legibilidade do diagrama, mas ele não cabe totalmente na tela do monitor. Por precaução, você pode usar este desenho para apresentar a imagem como um todo, mas é melhor imprimi-la...
A Figura 1 mostra um filtro e um retificador de tensão de rede. O filtro é projetado principalmente para evitar a penetração de ruído de impulso do conversor na rede. Completo em Base LC. Um núcleo de ferrite de qualquer formato é usado como indutância (é melhor não precisar de hastes - há um grande fundo delas) com um único enrolamento enrolado. As dimensões do núcleo dependem da potência da fonte de energia, pois quanto mais potente for a fonte, mais interferência ela criará e melhor será o filtro necessário.

Imagem 1.

As dimensões aproximadas dos núcleos, dependendo da potência da fonte de energia, estão resumidas na Tabela 1. O enrolamento é enrolado até que o núcleo seja preenchido, o(s) diâmetro(s) do fio devem ser selecionados na proporção de 4-5 A/mm quadrado.

				tabela 1
ALIMENTAÇÃO DE ALIMENTAÇÃO		NÚCLEO DO ANEL		NÚCLEO EM FORMA DE W
		Diâmetro de 22 a 30 com espessura de 6-8 mm		Largura de 24 a 30 com espessura de 6 a 8 mm
		Diâmetro de 32 a 40 com espessura de 8 a 10 mm		Largura de 30 a 40 com espessura de 8 a 10 mm
		Diâmetro de 40 a 45 com espessura de 8-10 mm		Largura de 40 a 45 com espessura de 8 a 10 mm
		Diâmetro de 40 a 45 com espessura de 10-12 mm		Largura de 40 a 45 com espessura de 10-12 mm
		Diâmetro de 40 a 45 com espessura de 12-16 mm		Largura de 40 a 45 com espessura de 12 a 16 mm
		Diâmetro de 40 a 45 com espessura de 16-20 mm		Largura de 40 a 45 com espessura de 16 a 20 mm

Aqui devemos explicar um pouco o porquê do(s) diâmetro(s) e o que é 4-5 A/mm².
Esta categoria de fontes de alimentação pertence às de alta frequência. Agora recordemos o curso de física, nomeadamente o local onde se diz que nas altas frequências a corrente flui não através de toda a secção transversal do condutor, mas ao longo da sua superfície. E quanto maior a frequência, maior parte da seção transversal do condutor permanece sem utilização. Por esta razão, em dispositivos pulsados ​​​​de alta frequência, os enrolamentos são feitos em feixes, ou seja, Vários condutores mais finos são retirados e dobrados juntos. Em seguida, o feixe resultante é torcido levemente ao longo do eixo para que os condutores individuais não fiquem salientes em direções diferentes durante o enrolamento, e os enrolamentos são enrolados com este feixe.
4-5 A/mm kV significa que a tensão no condutor pode atingir quatro a cinco Amperes por milímetro quadrado. Este parâmetro é responsável pelo aquecimento do condutor devido à queda de tensão no mesmo, pois o condutor possui resistência, embora não grande. Na tecnologia de pulso, os produtos de enrolamento (indutâncias, transformadores) têm dimensões relativamente pequenas, portanto serão bem resfriados, de modo que a tensão pode ser usada exatamente 4-5 A/mm². Mas para transformadores tradicionais feitos em ferro, este parâmetro não deve exceder 2,5-3 A/mm². A placa de diâmetro ajudará você a calcular quantos fios e qual seção transversal. Além disso, a placa lhe dirá qual potência pode ser obtida usando um determinado número de fios do fio disponível, se você usá-lo como enrolamento primário de um transformador de potência. Abra o sinal.
A capacitância do capacitor C4 deve ser de pelo menos 0,1 µF, se for utilizado. Tensão 400-630 V. Formulação se for usado Não é usado em vão - o filtro principal é o indutor L1, e sua indutância é bastante grande e a probabilidade de penetração de interferência de RF é reduzida a valores quase zero.
A ponte de diodo VD é usada para retificar a tensão alternada da rede. Um conjunto do tipo RS (terminais finais) é usado como ponte de diodos. Para uma potência de 400 W, pode-se usar RS607, RS807, RS1007 (em 700 V, 6, 8 e 10 A, respectivamente), pois as dimensões de instalação dessas pontes de diodos são as mesmas.
Os capacitores C7, C8, C11 e C12 são necessários para reduzir o ruído de impulso criado pelos diodos à medida que a tensão alternada se aproxima de zero. A capacitância desses capacitores é de 10 nF a 47 nF, a tensão não é inferior a 630 V. Porém, após realizar diversas medições, constatou-se que L1 lida bem com essa interferência, e para eliminar influência nos circuitos primários, capacitor C17 é suficiente. Além disso, as capacitâncias dos capacitores C26 e C27 também contribuem - para a tensão primária são dois capacitores ligados em série. Como suas classificações são iguais, a capacitância final é dividida por 2 e essa capacitância não serve apenas para operar o transformador de potência, mas também suprime o ruído de impulso na fonte de alimentação primária. Com base nisso, recusamos o uso de C7, C8, C11 e C12, mas se alguém realmente quiser instalá-los, então há espaço suficiente na placa, nas laterais dos trilhos.
O próximo fragmento do circuito são os limitadores de corrente em R8 e R11 (Figura 2). Esses resistores são necessários para reduzir a corrente de carga dos capacitores eletrolíticos C15 e C16. Esta medida é necessária porque no momento de ligar é necessária uma corrente muito grande. Nem o fusível nem a ponte de diodos VD são capazes de suportar um surto de corrente tão poderoso, mesmo que por um curto período de tempo, embora a indutância L1 limite o valor máximo da corrente que flui, neste caso isso não é suficiente. Portanto, resistores limitadores de corrente são usados. A potência do resistor de 2 W foi escolhida não tanto por causa do calor gerado, mas por causa da camada resistiva bastante ampla que pode suportar brevemente uma corrente de 5 a 10 A. Para fontes de alimentação com potência de até 600 W, você pode usar resistores com potência de 1 W, ou usar um resistor com potência de 2 W, você só precisa atender à condição - a resistência total deste circuito não deve ser inferior a 150 Ohms e não deve ser superior a 480 Ohms. Se a resistência for muito baixa, a chance de destruição da camada resistiva aumenta, se for muito alta, o tempo de carregamento de C15, C16 aumenta e a tensão neles não terá tempo de se aproximar do valor máximo antes que o relé K1 funcione e os contatos deste relé terão que comutar muita corrente. Se resistores de fio enrolado forem usados ​​em vez de resistores MLT, a resistência total pode ser reduzida para 47...68 Ohms.
A capacidade dos capacitores C15 e C16 também é selecionada dependendo da potência da fonte. Você pode calcular a capacidade necessária usando uma fórmula simples: POR UM WATT DE POTÊNCIA DE SAÍDA, É NECESSÁRIO 1 μF DE CAPACITORES DE FILTRO DE POTÊNCIA PRIMÁRIA. Se você tiver dúvidas sobre suas habilidades matemáticas, pode usar a tabela, na qual basta colocar a potência da fonte que vai fazer e ver quantos e que tipo de capacitores você precisa. Observe que a placa foi projetada para instalação de capacitores eletrolíticos de rede com diâmetro de 30 mm.

Figura 3

A Figura 3 mostra resistores de extinção cujo objetivo principal é formar a tensão de partida. A potência não é inferior a 2 W, são instalados na placa aos pares, um acima do outro. Resistência de 43 kOhm a 75 kOhm. É MUITO desejável que TODOS os resistores tenham o mesmo valor - neste caso o calor é distribuído uniformemente. Para potências baixas, utiliza-se um pequeno relé de baixo consumo, para que você possa conviver com 2 ou três resistores de têmpera. Eles são instalados na placa um acima do outro.

Figura 4

Figura 4 - estabilizador de alimentação do módulo de controle - em qualquer caso existe um estabilizador intergaral em +15V. É necessário um radiador. Tamanho... Normalmente basta um radiador do penúltimo estágio dos amplificadores domésticos. Você pode pedir algo em oficinas de TV - as placas de TV geralmente têm de 2 a 3 radiadores adequados. O segundo é utilizado para resfriar o transistor VT4, que controla a velocidade do ventilador (Figura 5 e 6). Os capacitores C1 e C3 também podem ser usados ​​em 470 uF a 50 V, mas tal substituição só é adequada para fontes de alimentação que utilizam um determinado tipo de relé, em que a resistência da bobina é bastante elevada. Em fontes mais potentes, um relé mais potente é usado e a redução da capacitância de C1 e C3 é altamente indesejável.

Figura 5

Figura 6

Transistor VT4 - IRF640. Pode ser substituído por IRF510, IRF520, IRF530, IRF610, IRF620, IRF630, IRF720, IRF730, IRF740, etc. O principal é que deve estar na caixa TO-220, ter tensão máxima de pelo menos 40 V e um corrente máxima de pelo menos 1 A.
O transistor VT1 é quase qualquer transistor direto com corrente máxima superior a 1 A, preferencialmente com baixa tensão de saturação. Os transistores nos pacotes TO-126 e TO-220 funcionam igualmente bem, então você pode escolher muitas substituições. Se você aparafusar um radiador pequeno, até mesmo um KT816 será bastante adequado (Figura 7).

Figura 7

Relé K1 - TRA2 D-12VDC-S-Z ou TRA3 L-12VDC-S-2Z. Na verdade, é o relé mais comum com enrolamento de 12 V e grupo de contatos capaz de comutar 5 A ou mais. Você pode usar relés usados ​​​​em algumas TVs para ligar o loop de desmagnetização, apenas lembre-se que o grupo de contatos nesses relés possui uma pinagem diferente e mesmo que seja instalado na placa sem problemas, você deve verificar quais pinos estão fechados quando tensão é aplicada à bobina. TRA2 difere do TRA3 porque TRA2 possui um grupo de contatos capaz de comutar correntes de até 16 A, e TRA3 possui 2 grupos de contatos de 5 A cada.
Aliás, a placa de circuito impresso é oferecida em duas versões, ou seja, com e sem relé. Na versão sem relé não é utilizado o sistema de soft start da tensão primária, portanto esta opção é adequada para uma fonte de alimentação com potência não superior a 400 W, pois não é altamente recomendável ligar um “direto ”capacitância de mais de 470 μF sem limitação de corrente. Além disso, uma ponte com corrente máxima de 10 A DEVE ser usada como ponte de diodo VD, ou seja, RS1007. Pois bem, a função do relé na versão sem soft start é desempenhada pelo LED. A função de espera é mantida.
Os botões SA2 e SA3 (presume-se que SA1 seja um botão liga / desliga) são botões de qualquer tipo sem travamento, para os quais você pode fazer uma placa de circuito impresso separada ou fixá-los de outra forma conveniente. Deve ser lembrado que os contatos dos botões são conectados galvanicamente à rede de 220 V, portanto, é necessário excluir a possibilidade de tocá-los durante a operação da fonte de alimentação.
Existem alguns análogos do controlador TL494, você pode usar qualquer um, mas lembre-se de que diferentes fabricantes podem ter algumas diferenças nos parâmetros. Por exemplo, ao substituir um fabricante por outro, a frequência de conversão pode mudar, mas não muito, mas a tensão de saída pode mudar em até 15%.
O IR2110, em princípio, não é um driver com defeito e não possui muitos análogos - IR2113, mas o IR2113 possui um número maior de opções de gabinete, portanto, tome cuidado - é necessário um gabinete DIP-14.
Na hora de montar uma placa, em vez de microcircuitos, é melhor usar conectores para microcircuitos (soquetes), de preferência conectores de pinça, mas os comuns também são possíveis. Esta medida evitará alguns mal-entendidos, pois existem muitos defeitos tanto entre o TL494 (sem pulsos de saída, embora o gerador de clock esteja funcionando) quanto entre o IR2110 (sem pulsos de controle para o transistor superior), portanto os termos da garantia devem ser acordado com o vendedor dos chips.

Figura 8

A Figura 8 mostra a seção de potência. É melhor usar diodos rápidos VD4...VD5, por exemplo SF16, mas na ausência deles, HER108 também é bastante adequado. C20 e C21 - a capacitância total é de pelo menos 1 µF, então você pode usar 2 capacitores de 0,47 µF cada. A tensão é de pelo menos 50 V, idealmente um capacitor de filme de 1 µF 63 V (em caso de quebra dos transistores de potência, o capacitor de filme permanece intacto, mas a cerâmica multicamadas morre). Para fontes de alimentação de até 600 W, a resistência dos resistores R24 e R25 pode ser de 22 a 47 Ohms, já que as capacitâncias de porta dos transistores de potência não são muito grandes.
Os transistores de potência podem ser qualquer um dos listados na Tabela 2 (invólucro TO-220 ou TO-220R).

					mesa 2
Nome	Capacidade do portão, pkF	Tensão máxima, EM	Corrente máxima, A	Poder Térmico, C	Resistência, Ohm
Se a potência térmica não ultrapassar 40 W, então o corpo do transistor é totalmente plástico e é necessário um dissipador de calor maior para não levar a temperatura do cristal a um valor crítico. A tensão da porta para todos não é superior a ±20 V

Tiristores VS1 e VS, em princípio, a marca não importa, o principal é que a corrente máxima deve ser de no mínimo 0,5 A e a carcaça deve ser TO-92. Usamos MCR100-8 ou MCR22-8.
É aconselhável escolher diodos para alimentação de baixa corrente (Figura 9) com curto tempo de recuperação. Diodos da série HER, por exemplo HER108, são bastante adequados, mas outros podem ser usados, por exemplo SF16, MUR120, UF4007. Os resistores R33 e R34 são de 0,5 W, resistência de 15 a 47 Ohms, com R33 = R34. O enrolamento de serviço operando em VD9-VD10 deve ser projetado para tensão estabilizada de 20 V. Na tabela de cálculo do enrolamento está marcado em vermelho.

Figura 9

Os diodos retificadores de potência podem ser usados ​​nos pacotes TO-220 e TO-247. Em ambas as versões da placa de circuito impresso, presume-se que os diodos serão instalados uns sobre os outros e conectados à placa por condutores (Figura 10). Claro, ao instalar diodos você deve usar pasta térmica e espaçadores isolantes (mica).

Figura 10

É aconselhável utilizar diodos com curto tempo de recuperação como diodos retificadores, pois disso depende o aquecimento dos diodos em marcha lenta (a capacitância interna dos diodos é afetada e eles simplesmente aquecem sozinhos, mesmo sem carga). A lista de opções está resumida na Tabela 3

			Tabela 3
Nome	Tensão máxima EM	Corrente máxima A	Tempo de recuperação nanoseg

O transformador de corrente desempenha duas funções - é utilizado justamente como transformador de corrente e como indutância conectada em série com o enrolamento primário do transformador de potência, o que permite reduzir um pouco a velocidade de aparecimento da corrente no enrolamento primário, que leva a uma redução nas emissões de autoindução (Figura 11).

Figura 11

Não existem fórmulas rígidas para o cálculo deste transformador, mas é altamente recomendável cumprir algumas restrições:

PARA POTÊNCIAS DE 200 A 500 W - ANEL COM DIÂMETRO 12...18 MM PARA POTÊNCIAS DE 400 A 800 W - ANEL COM DIÂMETRO 18...26 MM PARA POTÊNCIAS DE 800 A 1800 W - ANEL COM DIÂMETRO 22...32 MM PARA POTÊNCIAS DE 1500 A 3000 W - ANEL COM DIÂMETRO 32...48 MM

ANÉIS DE FERRITE, PERMEABILIDADE 2000, ESPESSURA 6...12 MM

NÚMERO DE VOLTAS DO ENROLAMENTO PRIMÁRIO:
3 VOLTAS PARA MÁS CONDIÇÕES DE REFRIGERAÇÃO E 5 VOLTAS SE O VENTILADOR SOPRO DIRETAMENTE NA PLACA
NÚMERO DE VOLTAS DE ENROLAMENTO SECUNDÁRIO:
12...14 PARA O PRIMÁRIO DE 3 TURNOS E 20...22 PARA O PRIMÁRIO DE 5 TURNOS

É MUITO MAIS CONVENIENTE ENROLAR O TRANSFORMADOR SECIONALMENTE - O ENROLAMENTO PRIMÁRIO NÃO SE INTERALA COM O ENROLAMENTO SECUNDÁRIO. NESTE CASO, NÃO É DIFÍCIL REBOBINAR A VOLTA PARA O ENROLAMENTO PRIMÁRIO. NO FINAL, COM CARGA DE 60% DO MÁXIMO, O TERMINAL SUPERIOR DO R27 DEVE SER CERCA DE 12...15 V
O enrolamento primário do transformador é enrolado com o mesmo enrolamento do enrolamento primário do transformador de potência TV2, o secundário com um fio duplo com diâmetro de 0,15...0,3 mm.

Para fabricar um transformador de potência para uma fonte de alimentação de pulso, você deve usar um programa para calcular transformadores de pulso. O desenho do núcleo não é de fundamental importância - pode ser toroidal ou em forma de W. As placas de circuito impresso permitem usar ambos sem problemas. Se a capacidade total do meio em forma de W não for suficiente, ele também pode ser dobrado em um saco como se fossem anéis (Figura 12).

Figura 12

Você pode obter ferritas em forma de W em oficinas de TV - não com frequência, mas os transformadores de potência nas TVs falham. A maneira mais fácil de encontrar fontes de alimentação é em TVs domésticas do 3º...5º. Não se esqueça que se for necessário um transformador de dois ou três meios, então TODOS os meios devem ser da mesma marca, ou seja, Para desmontagem é necessário utilizar transformadores do mesmo tipo.
Se o transformador de potência for feito de 2.000 anéis, você poderá usar a Tabela 4.

IMPLEMENTAÇÃO	REAL TAMANHO	PARÂMETRO	FREQUÊNCIA DE CONVERSÃO
			MAIS É POSSÍVEL		ÓTIMO			TEMPERATURA ELEVADA
1 ANEL K40x25x11		POTÊNCIA GERAL
		VOLTAS POR PRIMEIRO ENROLAMENTO
2 ANÉIS K40x25x11		POTÊNCIA GERAL
		VOLTAS POR PRIMEIRO ENROLAMENTO
1 ANEL K45x28x8		POTÊNCIA GERAL
		VOLTAS POR PRIMEIRO ENROLAMENTO
2 ANÉIS K45x28x8		POTÊNCIA GERAL
		VOLTAS POR PRIMEIRO ENROLAMENTO
3 ANÉIS K45x28x8		POTÊNCIA GERAL
		VOLTAS POR PRIMEIRO ENROLAMENTO
4 ANÉIS A K45x28x8		POTÊNCIA GERAL
		VOLTAS POR PRIMEIRO ENROLAMENTO
O NÚMERO DE VOLTAS DO ENROLAMENTO SECUNDÁRIO É CALCULADO ATRAVÉS DA PROPORÇÃO, CONSIDERANDO QUE A TENSÃO NO ENROLAMENTO PRIMÁRIO É DE 155 V OU UTILIZANDO A TABELA ( MUDE APENAS CÉLULAS AMARELAS)

Observe que a estabilização da tensão é realizada usando PWM, portanto a tensão calculada de saída dos enrolamentos secundários deve ser pelo menos 30% maior do que o necessário. Parâmetros ideais são obtidos quando tensão de projetoé 50...60% a mais do que precisa ser estabilizado. Por exemplo, você precisa de uma fonte com tensão de saída de 50 V, portanto o enrolamento secundário do transformador de potência deve ser projetado para uma tensão de saída de 75...80 V. Este coeficiente é levado em consideração na tabela de cálculo do enrolamento secundário .
A dependência da frequência de conversão nas classificações C5 e R5 é mostrada no gráfico:

Não é recomendado usar uma resistência R5 suficientemente grande - um campo magnético muito grande não está longe e é possível interferência. Portanto, vamos nos concentrar na classificação “média” do R5 de 10 kOhm. Com esta resistência do resistor de ajuste de frequência, são obtidas as seguintes frequências de conversão:

Parâmetros obtidos deste fabricante			Frequência de conversão

(!) Aqui devemos dizer algumas palavras sobre o enrolamento do transformador. Muitas vezes há indignações, dizem quando autoprodução a fonte não fornece a potência necessária ou os transistores de potência ficam muito quentes mesmo sem carga.
Falando francamente, também encontramos esse problema usando 2.000 anéis, mas foi mais fácil para nós - a presença de equipamentos de medição possibilitou descobrir o motivo de tais incidentes, e isso acabou sendo bastante esperado - a permeabilidade magnética da ferrita não corresponde às marcações. Ou seja, nos transformadores “fracos” tivemos que desenrolar o enrolamento primário, ao contrário, nos “transistores de potência de aquecimento” tivemos que desenrolá-lo.
Um pouco depois paramos de usar anéis, mas a ferrita que usamos não estava nem um pouco mascarada, então tomamos medidas radicais. Um transformador com o número calculado de voltas do enrolamento primário é conectado à placa montada e depurada e a frequência de conversão é alterada usando um trimmer instalado na placa (um trimmer de 22 kOhm é instalado em vez de R5). No momento de ligar, a frequência de conversão é ajustada dentro de 110 kHz e começa a diminuir girando o controle deslizante do resistor trimmer. Desta forma, é determinada a frequência na qual o núcleo começa a entrar na saturação, ou seja, quando os transistores de potência começam a aquecer sem carga. Se a frequência cair abaixo de 60 kHz, o enrolamento primário será desenrolado, mas se a temperatura começar a subir 80 kHz, o enrolamento primário será desenrolado. Desta forma, é determinado o número de voltas para este núcleo específico, e só depois disso o enrolamento secundário é enrolado usando a placa sugerida acima, e o número de voltas do primário para um determinado meio é indicado nas embalagens.
Se a qualidade do seu núcleo estiver em dúvida, então é melhor fazer uma placa, testar sua funcionalidade e só então fazer um transformador de potência usando o método descrito acima.

Acelerador de estabilização de grupo. Em alguns lugares, havia até a sugestão de que ele simplesmente não conseguia trabalhar, já que uma tensão constante fluía através dele. Por um lado, tais julgamentos estão corretos - a tensão tem de fato a mesma polaridade, o que significa que pode ser reconhecida como constante. Porém, o autor de tal julgamento não levou em consideração o fato de que a tensão, embora constante, é pulsante e durante a operação neste nó não há apenas um processo (fluxo de corrente), mas muitos, já que o indutor contém não um enrolamento, mas pelo menos dois (se a tensão de saída precisar ser bipolar) ou 4 enrolamentos se forem necessárias duas tensões bipolares (Figura 13).

Figura 13

Você pode fazer um estrangulamento em um anel ou em ferrite em forma de W. É claro que as dimensões dependem da potência. Para potências de até 400-500 W, um meio de proteção contra surtos para TVs com diagonal de 54 cm e superior é suficiente (Figura 14). O design principal não é importante

Figura 14

Ele é enrolado da mesma forma que um transformador de potência - a partir de vários condutores finos torcidos em um feixe ou colados em uma fita a uma taxa de 4-5 A/mm². Teoricamente, quanto mais voltas, melhor, então o enrolamento é colocado até que a janela seja preenchida, e imediatamente em 2 (se for necessária uma fonte bipolar) ou 4 fios (se for necessária uma fonte com duas tensões bipolares).
Após os capacitores de suavização, existem bobinas de saída. Não há requisitos especiais para eles, as dimensões... As placas são projetadas para instalação de núcleos de filtros de energia da rede de TV. Enrole até que a janela esteja cheia, seção transversal na proporção de 4-5 A/mm² (Figura 15).

Figura 15

A fita foi mencionada acima como um enrolamento. Aqui devemos entrar em um pouco mais de detalhes.
O que é melhor? Arnês ou fita? Ambos os métodos têm suas vantagens e desvantagens. A maneira mais fácil de fazer um feixe é esticar o número necessário de fios e depois torcê-los em um feixe usando uma furadeira. Porém, este método aumenta o comprimento total dos condutores devido à torção interna, e também não permite atingir campo magnético idêntico em todos os condutores do feixe, e isso, embora não seja grande, ainda representa uma perda de calor.
A confecção da fita é mais trabalhosa e um pouco mais cara, pois a quantidade necessária de condutores é esticada e depois, com cola de poliuretano (TOP-TOP, SPECIALIST, MOMENT-CRYSTAL) colada em uma fita. A cola é aplicada no fio em pequenas porções - 15...20 cm de comprimento do condutor e depois segura o feixe entre os dedos, como se estivesse esfregando, certificando-se de que os fios se encaixem na fita, semelhante aos feixes de fita usado para conectar unidades de disco à placa-mãe de computadores IBM. Após a colagem da cola, uma nova porção é aplicada em 15...20 cm do comprimento dos fios e novamente alisada com os dedos até obter uma fita. E assim sucessivamente ao longo de todo o comprimento do condutor (Figura 16).

Figura 16

Depois que a cola secar completamente, a fita é enrolada no núcleo, e o enrolamento com um grande número de voltas (geralmente uma seção transversal menor) é enrolado primeiro, e os enrolamentos de corrente mais alta são enrolados no topo. Após o enrolamento da primeira camada, é necessário “colocar” a fita dentro do anel por meio de uma estaca cônica recortada em madeira. O diâmetro máximo do pino é igual ao diâmetro interno do anel utilizado e o mínimo é 8…10 mm. O comprimento do cone deve ser de no mínimo 20 cm e a variação do diâmetro deve ser uniforme. Depois de enrolar a primeira camada, o anel é simplesmente colocado no pino e pressionado com força para que o anel fique firmemente preso no pino. Em seguida, o anel é removido, virado e colocado de volta no pino com a mesma força. A cavilha deve ser macia o suficiente para não danificar o isolamento do fio enrolado, portanto a madeira dura não é adequada para este fim. Desta forma, os condutores são colocados estritamente de acordo com o formato do diâmetro interno do núcleo. Após o enrolamento da próxima camada, o fio é novamente “colocado” com uma estaca, e isso é feito após o enrolamento de cada camada seguinte.
Depois de enrolar todos os enrolamentos (lembrando de usar isolamento entre enrolamentos), é aconselhável aquecer o transformador a 80...90°C por 30-40 minutos (você pode usar um forno a gás ou elétrico na cozinha, mas deve não superaqueça). A esta temperatura, a cola de poliuretano torna-se elástica e adquire novamente propriedades adesivas colando não só os condutores localizados paralelamente à própria fita, mas também aqueles localizados no topo, ou seja, as camadas dos enrolamentos são coladas entre si, o que confere rigidez mecânica aos enrolamentos e elimina quaisquer efeitos sonoros, cujo aparecimento às vezes ocorre quando os condutores de um transformador de potência estão mal amarrados (Figura 17).

Figura 17

A vantagem desse enrolamento é que ele obtém um campo magnético idêntico em todos os fios do chicote da fita, pois geometricamente eles estão localizados iguais em relação ao campo magnético. Tal condutor de tira é muito mais fácil de distribuir uniformemente ao longo de todo o perímetro do núcleo, o que é muito importante mesmo para transformadores padrão, e para transformadores de pulso é uma condição OBRIGATÓRIA. Usando fita adesiva, você pode obter um enrolamento bastante denso e aumentar o acesso do ar de resfriamento às voltas localizadas diretamente dentro do enrolamento. Para isso, basta dividir a quantidade de fios necessários por dois e fazer duas tiras idênticas que serão enroladas uma na outra. Isso aumentará a espessura do enrolamento, mas haverá uma grande distância entre as voltas da fita, proporcionando acesso de ar ao interior do transformador.
É melhor usar filme fluoroplástico como isolamento intercamada - é muito elástico, o que compensa a tensão de uma borda que ocorre ao enrolar em um anel, tem uma tensão de ruptura bastante alta, não é sensível a temperaturas de até 200°C e é muito fino, ou seja, não ocupará muito espaço na janela principal. Mas nem sempre está disponível. Fita de vinil pode ser usada, mas é sensível a temperaturas acima de 80°C. A fita isolante à base de tecido é resistente a temperaturas, mas possui baixa tensão de ruptura, portanto, ao utilizá-la é necessário enrolar pelo menos 2 camadas.
Qualquer que seja o condutor e em qualquer sequência em que você enrola as bobinas e o transformador de potência, você deve se lembrar do comprimento dos cabos
Se as bobinas e o transformador de potência forem feitos com anéis de ferrite, não se esqueça que antes do enrolamento as bordas do anel de ferrite devem ser arredondadas, pois são bastante afiadas, e o material de ferrite é bastante durável e pode danificar o isolamento do fio de enrolamento. Após o processamento, a ferrita é envolvida com fita fluoroplástica ou fita de tecido e o primeiro enrolamento é enrolado.
Para identidade completa de enrolamentos idênticos, os enrolamentos são enrolados em dois fios ao mesmo tempo (ou seja, dois feixes ao mesmo tempo), que após o enrolamento são conectados e o início de um enrolamento é conectado ao final do outro.
Após enrolar o transformador, é necessário retirar o verniz isolante dos fios. Esse é o momento mais desagradável, pois exige MUITO trabalho.
Em primeiro lugar, é necessário fixar os terminais no próprio transformador e evitar que os fios individuais do seu chicote sejam arrancados sob esforços mecânicos. Se o arnês for de fita, ou seja, colado e aquecido após o enrolamento, basta enrolar várias voltas nas torneiras com o mesmo fio de enrolamento diretamente ao lado do corpo do transformador. Se for usado um chicote torcido, ele deverá ser torcido adicionalmente na base do terminal e também preso enrolando várias voltas de fio. Em seguida, os cabos são queimados com um queimador de gás de uma só vez ou limpos um por um com um cortador de papelaria. Se o verniz tiver sido recozido, após o resfriamento os fios são protegidos com lixa e torcidos.
Após retirar o verniz, descascar e torcer o terminal, é necessário protegê-lo da oxidação, ou seja, casaco com fluxo de colofónia. Em seguida, o transformador é instalado na placa, todos os terminais, exceto o terminal do enrolamento primário conectado aos transistores de potência, são inseridos nos orifícios correspondentes, por precaução, os enrolamentos devem ser “anelados”. Atenção especial deve ser dada ao faseamento dos enrolamentos, ou seja, para conformidade do início do enrolamento com o diagrama de circuito. Após os cabos do transformador serem inseridos nos orifícios, eles devem ser encurtados de modo que haja 3...4 mm da extremidade do cabo até a placa de circuito impresso. Em seguida, o fio torcido é “destorcido” e o fluxo ATIVO é colocado no local da soldagem, ou seja, Este é ácido clorídrico extinto; uma gota é colocada na ponta de um fósforo e transferida para o local de soldagem. Ou adiciona-se ácido acetilsalicílico cristalino (aspirina) à glicerina até obter uma consistência de mingau (ambos podem ser adquiridos na farmácia, na receita). Depois disso, o fio é soldado à placa de circuito impresso, aquecendo-a completamente e garantindo que a solda seja distribuída uniformemente em TODOS os condutores do fio. Em seguida, o chumbo é encurtado de acordo com a altura de soldagem e a placa é cuidadosamente lavada com álcool (mínimo 90%), ou gasolina purificada, ou uma mistura de gasolina e solvente 647 (1:1).

PRIMEIRA LIGA
A ativação e verificação da funcionalidade são realizadas em várias etapas para evitar problemas que certamente surgirão se houver um erro de instalação.
1. Para testar este projeto, você precisará de uma fonte de alimentação separada com tensão bipolar de ±15...20 V e potência de 15...20 W. A primeira comutação é feita conectando o TERMINAL MENOS da fonte de alimentação adicional ao barramento de alimentação primário negativo do conversor, e o COMUM é conectado ao terminal positivo do capacitor C1 (Figura 18). Desta forma, a alimentação do módulo de controle é simulada e seu funcionamento é verificado sem unidade de potência. Aqui é aconselhável usar um osciloscópio e um frequencímetro, mas se não estiverem disponíveis, pode-se usar um multímetro, de preferência um comparador (os digitais não respondem adequadamente às tensões pulsantes).

Figura 18

Nos pinos 9 e 10 do controlador TL494, um dispositivo ponteiro conectado para medir a tensão DC deve mostrar quase metade da tensão de alimentação, o que indica que há pulsos retangulares no microcircuito
O relé K1 também deve funcionar
2. Se o módulo estiver funcionando normalmente, você deverá verificar a seção de alimentação, mas novamente não de alta voltagem, mas usando uma fonte de alimentação adicional (Figura 19).

Figura 19

Com esta sequência de verificação é muito difícil queimar alguma coisa mesmo com erros graves de instalação (curto-circuito entre os trilhos da placa, falha na soldagem dos elementos), pois a potência da unidade adicional não será suficiente. Após ligar, é verificada a presença da tensão de saída do conversor - claro, será significativamente menor que a calculada (ao usar uma fonte adicional de ±15V, as tensões de saída serão subestimadas em cerca de 10 vezes, pois o primário a fonte de alimentação não é 310 V e sim 30 V), porém, a presença de tensões de saída indica que não há erros na parte de alimentação e você pode passar para a parte perdida da verificação.
3. O primeiro acendimento da rede deve ser feito com limitação de corrente, que pode ser uma lâmpada incandescente normal de 40-60 W, que é conectada no lugar de um fusível. Os radiadores já devem estar instalados. Assim, em caso de consumo excessivo por qualquer motivo, a lâmpada acenderá e a probabilidade de falha será minimizada. Se tudo estiver normal, ajuste a tensão de saída com resistores R26 e verifique a capacidade de carga da fonte conectando a mesma lâmpada incandescente à saída. A lâmpada acesa em vez do fusível deve acender (o brilho depende da tensão de saída, ou seja, de quanta energia a fonte irá fornecer. A tensão de saída é regulada pelo resistor R26, mas pode ser necessário selecionar R36.
4. A funcionalidade é verificada com o fusível colocado. Como carga, você pode usar uma espiral de nicromo para fogões elétricos com potência de 2 a 3 kW. Dois pedaços de fio são soldados à saída da fonte de alimentação, primeiro ao ombro a partir do qual a tensão de saída é controlada. Um fio é parafusado na extremidade da espiral e um crocodilo é instalado no segundo. Agora, reinstalando o “crocodilo” ao longo do comprimento da espiral, você pode alterar rapidamente a resistência da carga (Figura 20).

Figura 20

Seria uma boa ideia fazer “estrias” na espiral em locais com certa resistência, por exemplo a cada 5 ohms. Conectando aos “suspensórios” saber-se-á antecipadamente qual é a carga e qual é a potência de saída no momento. Bem, a potência pode ser calculada usando a lei de Ohm (usada na placa).
Tudo isso é necessário para ajustar o limite de proteção contra sobrecarga, que deve funcionar de forma estável quando a potência real exceder a calculada em 10-15%. Também é verificado o quão estável a fonte de energia mantém a carga.

Se a fonte de alimentação não fornecer a potência calculada, algum tipo de erro ocorreu durante a fabricação do transformador - veja acima como calcular as voltas de um núcleo real.
Resta estudar cuidadosamente como fazer uma placa de circuito impresso, e isso é E você pode começar a montar. Os desenhos necessários da placa de circuito impresso com a fonte original em formato LAY estão em

Primeiro
número

Segundo
número

Terceiro
número

Muitos
telefone

Tolerância
+/- %

Prata

-

-

-

10^-2

10

Dourado

-

-

-

10^-1

5

Preto

-

0

-

1

-

Marrom

1

1

1

10

1

Vermelho

2

2

2

10^2

2

Laranja

3

3

3

10^3

-

Amarelo

4

4

4

10^4

-

Verde

5

5

5

10^5

0,5

Azul

6

6

6

10^6

0,25

Tolet

7

7

7

10^7

0,1

Cinza

8

8

8

10^8

Em nosso artigo vamos considerar o mais esquemas interessantes comutação de fontes de alimentação usando várias soluções de circuito. Mas primeiro, vejamos o princípio de funcionamento. trocando a fonte energética. (UPS)

Quase todas as fontes de alimentação chaveadas existentes hoje diferem ligeiramente em design e operam de acordo com o mesmo esquema típico.

Trocando dispositivo de fonte de alimentação

Os principais componentes e unidades do UPS incluem:

retificador de rede, uma versão típica consiste em: bobinas de entrada, filtro eletromecânico que fornece rejeição de ruído e isolamento estático dos capacitores, ponte de diodos e fusível de rede;
recipiente de filtro;
transistor de potência operando em modo de comutação;
oscilador mestre;
optoacopladores;
circuito de realimentação, geralmente construído em transistores;
diodos retificadores ou ponte de diodos do circuito de saída;
Circuitos de controle de tensão de saída
recipientes de filtro;
bobinas de energia desempenham a função de correção de tensão e diagnóstico na rede

Um exemplo de placa de circuito impresso de uma fonte chaveada típica com uma breve designação de componentes radioeletrônicos é mostrado na figura abaixo:

Como funciona uma fonte de alimentação chaveada?

O UPS produz tensão estabilizada aplicando os princípios de interação entre os componentes do circuito inversor. A tensão alternada da rede de 220 volts passa pelos fios até o dispositivo retificador. Sua amplitude é suavizada por um filtro capacitivo através do uso de capacitores que suportam picos de até 300 volts, e é separada por um filtro de supressão de ruído.

A ponte de diodos retifica a tensão alternada que passa por ela, que é então convertida por um circuito implementado em transistores. Em seguida, pulsos retangulares de alta frequência seguem com um determinado ciclo de trabalho. Eles podem ser transformados:

com isolamento galvânico da rede de alimentação dos circuitos de saída;
sem dissociação.

No primeiro caso, os pulsos de RF viajam para um transformador de pulso, que fornece isolamento galvânico. Devido à alta frequência, obtém-se excelente eficiência do transformador, as dimensões do circuito magnético são reduzidas e, portanto, o peso do dispositivo final.

Nesses esquemas UPS, operam três circuitos interconectados: controlador PWM; cascata de transistores de interruptores de potência; transformador de pulso

Uma cascata de interruptores de energia geralmente consiste em poderosos transistores bipolares ou de efeito de campo. Para este último, via de regra, um sistema de controle separado é criado usando outros transistores ou CIs (drivers) de baixa potência. Os interruptores de potência podem ser implementados em vários esquemas: meia ponte; pavimento; ou com um ponto médio.

O transformador de pulso tem seus enrolamentos colocados em torno de um núcleo magnético feito de alsifer ou ferrita. Eles são capazes de transmitir pulsos de RF com taxas de repetição de até centenas de kHz. Seu trabalho costuma ser complementado por circuitos de estabilizadores, filtros, diodos e outros elementos.

Em um UPS sem isolamento galvânico, não é usado um transformador de isolamento de alta frequência e o sinal vai diretamente para um filtro passa-baixa.

Recursos de estabilização da tensão de saída no UPS

Todos os UPSs contêm componentes de rádio que implementam feedback negativo (NFB) com parâmetros de saída. Portanto, eles possuem excelente estabilização da tensão de saída durante cargas flutuantes e flutuações na fonte de alimentação. Os métodos para implementar OOS dependem do circuito usado para operar o UPS. Pode ser implementado em UPSs operando com isolação galvânica com os seguintes custos:

Efeito intermediário da tensão de saída em um dos enrolamentos do transformador de alta frequência;
Usando um optoacoplador.

Em ambas as versões, esses sinais controlam o ciclo de trabalho dos pulsos fornecidos à saída do controlador PWM. Ao usar um circuito sem isolamento galvânico, o OOS geralmente é criado conectando um divisor resistivo.

Uma fonte de alimentação chaveada simples cujo circuito é implementado no microcircuito HV-2405E contém em sua composição interna um regulador de tensão de chaveamento preliminar e um estabilizador linear de saída.

A quantidade de corrente que uma fonte de alimentação chaveada é capaz de fornecer depende da capacitância C1. O capacitor C2 fornece um atraso de tempo para a ativação do microcircuito para estabilizar processos transitórios. A capacitância C3 é usada para reduzir a ondulação da tensão de saída retificada.

O termistor R1 protege o microcircuito contra quebra pela corrente de carga do capacitor C1. Um termistor de pequeno porte da marca MZ21-N151RM foi usado no circuito.

Para obter uma tensão de saída de 18 V, o resistor R1 deve ser de 13 kOhm, para 15 V - 10 kOhm, para 12 V - 6,8 kOhm e para 9 V - 3,9 kOhm.

O microconjunto IR2153 é um driver universal para controlar transistores de efeito de campo e IGBT. Foi desenvolvido especificamente para uso em circuitos de reatores eletrônicos para lâmpadas economizadoras de energia, portanto sua funcionalidade ao projetar uma fonte de alimentação é um pouco limitada. O microcircuito permite criar uma fonte de energia simples e confiável com base nele.

O divisor de tensão é montado em um capacitor de papel apolar C1 e em capacitores eletrolíticos C2 e S3, que criam um braço apolar com capacidade total de 100 microfarads.

Os dois diodos à esquerda em relação ao circuito estão polarizando para o circuito do capacitor. Com as classificações indicadas dos componentes de rádio, a corrente de curto-circuito será de cerca de 0,6A, e a tensão nos terminais do capacitor C4 quando não há carga será de aproximadamente 27 V.

O enrolamento primário do transformador T2 do conversor é conectado à diagonal da ponte formada pelos transistores VT1, VT2 e pelos capacitores C9, C10. Os circuitos básicos dos transistores são alimentados pelo segundo e terceiro enrolamentos do transformador T1, cujo enrolamento primário recebe tensão de passo de um driver construído nos microcircuitos DD1, DD2.

O oscilador mestre do shaper é feito nos inversores DD1.1, DD1.2 e gera oscilações com frequência de 120 kHz. Pulsos das saídas dos gatilhos DD2.1 com frequência de 60 kHz e DD2.2 com frequência de 30 kHz vão para as entradas dos elementos DD1.3 e DD1.4, e são geradas sequências de pulsos com ciclo de trabalho de 4 em suas saídas.

O transformador T1 fornece esta tensão de passo à base dos transistores VT1, VT2 operando em modo chave e os abre um por um.

Duas fontes de tensão de saída são feitas usando estabilizadores de tensão da série K142. Como a tensão retificada é pulsada, nas entradas dos filtros são instalados capacitores de óxido K52-1 de pequena capacidade, que funcionam bem nesta frequência de conversão.

O circuito da fonte de alimentação chaveada é montado em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro dupla-face. Do lado dos componentes do rádio, a folha é preservada e serve como fio comum.

Os transistores são instalados em um radiador medindo 40 por 22 mm.

O circuito usa resistências constantes C2-1 (R7) e MT, resistor de corte SP3-196 (R9), capacitâncias KTP-2a (C1, C2), K50-27 (C4, C5), K52-1 (C7, C11, C16, C20), K73-17 para tensão nominal 400 (C3) e 250 V (C9, C10), KM-5 (C6, C14) e KM-6 (outros). Indutâncias L1, L2, L4 - DM-2,5 L3 - DM-0,4.

O primeiro transformador é montado em um núcleo magnético de anel K 10X6X5 feito de ferrite 2000NM. Seu enrolamento primário consiste em 180 voltas de PELSHO 0,1, 2 e 3 enrolamentos, cada um com 18 voltas de PELSHO 0,27. O núcleo magnético do segundo transformador K28X16X9 é feito de ferrite grau 2000NM. Seu enrolamento primário é composto por 105 voltas de fio PELSHO 0,27, enrolamentos 2 e 4 de 14 e 8 voltas de fio de montagem MGTF com seção transversal de 0,07 mm, o 3º enrolamento de 2X7 voltas de PEV-2 com diâmetro de 1 mm .

A base do design é um driver de meia ponte no chip IR2151. O sinal do gerador é amplificado por uma cascata de poderosos transistores de efeito de campo. O resistor de 47k deve ter potência de pelo menos 2 watts. O diodo FR107 pode ser substituído por FR207, etc. Capacitores eletrolíticos são necessários para suavizar as ondulações e reduzir o nível de ruído da rede; sua capacitância varia de 22 a 470 microfarads; Fusível de 3 amperes. O transformador de pulso permite obter uma tensão bipolar de 12 ou 2 volts, portanto a saída pode ser de 5, 10, 12 e 24 volts.

Esta fonte de alimentação pode alimentar ULFs potentes ou adaptá-la a um amplificador de 12 volts da série TDA. Se a fonte de alimentação for complementada com um regulador de tensão, você poderá montar uma fonte de alimentação de laboratório chaveada completa.

O retificador é melhor montado usando diodos ultrarrápidos de 4 a 10 amperes; eles podem ser emprestados da mesma fonte de alimentação do computador. Esta fonte de alimentação também pode ser usada como carregador para uma bateria de carro, já que a corrente de saída é superior a 10 amperes.

Lembre-se, havia telefones como o Rus 26 que eram tão populares em sua época. Cada um deles vinha com um bom adaptador de rede que tinha duas tensões de saída estabilizadas +5V e +8V com uma corrente de carga de até 0,5 A; para alimentar muitos produtos caseiros de rádio amador e hoje.

Vejamos o diagrama desta fonte de alimentação:

A tensão de rede de 220 V passa pelos contatos fechados da chave seletora SA1 e pela resistência de proteção R1 até o enrolamento primário do transformador T1. Do enrolamento secundário é reduzido para 11 V CA, retificado por um retificador usando diodos Schottky VD1 - VD4. O uso de tais diodos reduz as perdas de potência no retificador em aproximadamente 1 V e aumenta a tensão no capacitor de filtro C7.

A fonte de alimentação chaveada contém dois estabilizadores lineares DA1 e DA2. O primeiro produz uma tensão de saída estabilizada de +5 V e o segundo +8 V.

Usando a chave seletora SB1, você pode selecionar a tensão +5 V ou + 8 V. Neste caso, se a chave seletora estiver na posição “+5 V”, o LED HL2 acende, se estiver na posição “+8 V” posição, depois HL3.

Para maior comodidade, você pode adicionar um soquete USB à saída do canal “+5 V” e usá-lo para configurar dispositivos alimentados por.

instruções detalhadas para a fabricação de fontes chaveadas caseiras de diversas potências baseadas no reator eletrônico da antiga lâmpada fluorescente. O reator eletrônico é uma fonte de alimentação chaveada quase pronta, mas carece de transformador de isolamento e retificador.

Vantagens do UPS em relação aos analógicos padrão

Ao comparar projetos de fontes de alimentação com as mesmas classificações de potência de saída, os UPSs têm as seguintes vantagens:

O peso e as dimensões reduzidos do UPS podem ser explicados pela transição da conversão de energia LF para energia potente e pesada transformadores de potência desde sistemas de controle localizados em enormes radiadores e operando em modo linear até tecnologias de conversão de pulso. Devido ao aumento da frequência do sinal processado, a capacitância dos capacitores do filtro e, consequentemente, suas dimensões diminuem. O circuito de retificação também é simplificado.
Maior eficiência - Em transformadores de baixa frequência, uma proporção significativa de perdas surge devido à dissipação de calor durante as transformações eletromagnéticas. Num UPS, as perdas máximas de energia ocorrem durante processos transitórios durante a comutação de cascatas. E no resto do tempo, os transistores principais estão em um estado estritamente estável: abertos ou fechados. Neste caso, estão criadas todas as condições para um mínimo de perdas, enquanto a eficiência pode atingir 90-98%.
Custo mais baixo;
Faixa estendida de tensões de alimentação - as tecnologias de pulso permitem que a fonte de alimentação seja alimentada por fontes com diferentes amplitudes e frequências. Isto expande o escopo de aplicação com diferentes padrões elétricos.
Proteção integrada. Graças ao uso de módulos semicondutores de pequeno porte, é possível incorporar no projeto do UPS uma proteção que controla a ocorrência de correntes de curto-circuito (curtos-circuitos), desconexão de cargas na saída do dispositivo e outras situações de emergência.

Desvantagens do UPS

Interferências de alta frequência, por funcionarem segundo o princípio da conversão de pulsos HF, em qualquer projeto geram interferência que é transmitida ao espaço. Isto cria um requisito adicional associado à sua supressão por vários métodos.

Em alguns casos, a supressão de ruído pode ser ineficaz, o que impede a utilização de uma UPS para certos tipos de equipamento digital de precisão.

As limitações de energia do UPS são uma contra-indicação para operação não apenas com cargas altas, mas também com cargas baixas. Se houver uma queda acentuada na corrente no circuito de saída além de um valor crítico, o circuito de inicialização poderá funcionar mal ou o UPS começará a produzir tensão com propriedades distorcidas.

 

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