Jak vyrobit spínací zdroj vlastníma rukama. Spínací laboratorní zdroj pro TL494 DIY spínaný zdroj pro 30 voltů

DIY napájecí zdroj 0-30 V

Existuje tolik zajímavých rádiových zařízení shromážděných radioamatéry, ale základ, bez kterého nebude fungovat téměř žádný obvod - pohonná jednotka. .Často se člověk prostě nedostane k sestavení slušného napájecího zdroje. Průmysl samozřejmě vyrábí dostatek kvalitních a výkonných stabilizátorů napětí a proudu, ale ne všude se prodávají a ne každý má možnost si je koupit. Jednodušší je pájení sami.

Schéma napájení:


Navržené zapojení jednoduchého (pouze 3 tranzistorového) zdroje se s podobnými příznivě srovnává v přesnosti udržení výstupního napětí - využívá kompenzační stabilizaci, spolehlivost rozběhu, široký rozsah nastavení a levné, nedostatkové díly.


Po správné montáži funguje okamžitě, jen vybereme zenerovu diodu podle požadované hodnoty maximálního výstupního napětí napájecího zdroje.

Tělo vyrábíme z toho, co je po ruce. Klasickou možností je kovová krabička od ATX zdroje počítače. Určitě jich má každý hodně, protože občas vyhoří a koupit nové je jednodušší než je opravovat.

Do skříně se perfektně vejde 100wattový transformátor a zbyde místo na desku s díly.

Můžete nechat chladič - nebude to zbytečné. A aby nešuměl, napájíme jej jednoduše přes proud omezující rezistor, který si experimentálně vyberete.

U předního panelu jsem nešetřil a koupil plastovou krabičku - je velmi vhodné v ní vytvořit otvory a obdélníková okna pro indikátory a ovládací prvky.

Vezmeme ukazatel ampérmetru - aby byly proudové rázy jasně viditelné, a vložíme digitální voltmetr - je to pohodlnější a krásnější!

Po sestavení regulovaného zdroje zkontrolujeme jeho činnost - na spodní (minimální) poloze regulátoru by měl dávat téměř úplnou nulu a na horní do 30V. Po připojení zátěže půl ampéru se podíváme na úbytek výstupního napětí. Mělo by být také minimální.

Obecně platí, že přes veškerou zdánlivou jednoduchost je tento zdroj svými parametry pravděpodobně jeden z nejlepších. V případě potřeby k němu můžete přidat ochrannou jednotku - pár tranzistorů navíc.

Nebo vytvořte vinutí, můžete sestavit napájecí zdroj spínacího typu vlastníma rukama, což vyžaduje transformátor pouze s několika otáčkami.

V tomto případě je zapotřebí malý počet dílů a práce může být dokončena za 1 hodinu. V v tomto případě, základem pro napájení je čip IR2151.

Pro práci budete potřebovat následující materiály a díly:

  1. PTC termistor jakýkoliv typ.
  2. Pár kondenzátorů, které se volí s výpočtem 1 μF. při 1 W. Při tvorbě návrhu vybíráme kondenzátory tak, aby odebíraly 220W.
  3. Sestava diod"vertikální" typ.
  4. Řidiči typ IR2152, IR2153, IR2153D.
  5. Tranzistory s efektem pole typ IRF740, IRF840. Můžete si vybrat jiné, pokud mají dobrý indikátor odporu.
  6. Transformátor lze převzít ze starých jednotek počítačového systému.
  7. Diody, instalovaný na vývodu, se doporučuje odebrat z rodiny HER.

Kromě toho budete potřebovat následující nástroje:

  1. Páječka a spotřební materiál.
  2. Šroubovák a kleště.
  3. Pinzeta.

Nezapomeňte také na potřebu dobrého osvětlení na pracovišti.

Návod krok za krokem


 Kruhový diagram
strukturální schéma

Montáž se provádí podle nakresleného schématu zapojení. Mikroobvod byl vybrán podle charakteristik obvodu.

Montáž se provádí následovně:

  1. U vchodu nainstalujte termistor PTC a diodové můstky.
  2. Pak, je nainstalován pár kondenzátorů.
  3. Řidiči nutné k regulaci činnosti hradel tranzistorů s efektem pole. Pokud mají ovladače na konci označení D index, není třeba instalovat FR107.
  4. Tranzistory s efektem pole namontován bez zkratování přírub. Při montáži na radiátor použijte speciální izolační těsnění a podložky.
  5. Transformátory instalované se zkratovanými vodiči.
  6. Výstupem jsou diody.

Všechny prvky jsou osazeny na určená místa na desce a na rubové straně připájeny.

Zkouška

Pro správnou montáž napájecího zdroje je třeba dávat pozor na instalaci polárních prvků a také při práci se síťovým napětím. Po odpojení jednotky od zdroje napájení by v obvodu nemělo zůstat žádné nebezpečné napětí. Při správné montáži není nutné žádné další seřizování.

Správnou funkci napájecího zdroje můžete zkontrolovat následovně:

  1. Zařadíme do okruhu, na výstupu žárovky např. 12 voltů. Při prvním krátkodobém spuštění by kontrolka měla svítit. Kromě toho byste měli věnovat pozornost skutečnosti, že všechny prvky by se neměly zahřívat. Pokud se něco zahřeje, znamená to, že obvod je nesprávně sestaven.
  2. Při druhém startu Aktuální hodnotu měříme pomocí testeru. Nechte jednotku běžet dostatečně dlouhou dobu, aby se zajistilo, že v ní nejsou žádná topná tělesa.

Kromě toho by bylo užitečné zkontrolovat všechny prvky pomocí testeru na přítomnost vysokého proudu po vypnutí napájení.

  1. Jak bylo dříve uvedeno, provoz spínaného zdroje je založen na zpětná vazba. Uvažovaný obvod nevyžaduje speciální organizaci zpětné vazby a různé výkonové filtry.
  2. Zvláštní pozornost by měla být věnována výběru tranzistorů s efektem pole. V tomto případě se doporučují IR FET, protože jsou známé svým tepelným rozlišením. Podle výrobce mohou stabilně fungovat až do 150 stupňů Celsia. V tomto okruhu se však příliš nezahřívají, což lze nazvat velmi důležitou vlastností.
  3. Pokud se tranzistory neustále zahřívají, mělo by být nainstalováno aktivní chlazení. Zpravidla je reprezentován vějířem.

Výhody a nevýhody


Pulzní měnič má následující výhody:

  1. Vysoké hodnocení stabilizační koeficient umožňuje zajistit podmínky napájení, které nepoškodí citlivou elektroniku.
  2. Zvažované návrhy mají vysokou účinnost. Moderní možnosti exekuce mají tento ukazatel na 98 %. Je to dáno tím, že ztráty jsou sníženy na minimum, o čemž svědčí nízké zahřívání bloku.
  3. Velký rozsah vstupního napětí- jedna z vlastností, díky které se takový design rozšířil. Účinnost přitom nezávisí na indikátorech vstupního proudu. Právě odolnost vůči indikátoru aktuálního napětí umožňuje prodloužit životnost elektroniky, protože skoky v indikátoru napětí jsou v domácí napájecí síti běžným jevem.
  4. Vstupní frekvence ovlivňuje činnost pouze vstupních prvků konstrukce.
  5. Malé rozměry a hmotnost, jsou také zodpovědné za jejich popularitu díky šíření přenosných a přenosných zařízení. Koneckonců, při použití lineárního bloku se hmotnost a rozměry několikrát zvyšují.
  6. Organizace dálkového ovládání.
  7. Nižší cena.

Existují také nevýhody:

  1. Dostupnost pulzní rušení.
  2. Nutnost zařazení do obvodu kompenzátorů účiníku.
  3. Složitost samoregulace.
  4. Menší spolehlivost kvůli složitosti řetězce.
  5. Těžké následky když jeden nebo více prvků obvodu selže.

Při vytváření takového návrhu sami byste měli vzít v úvahu, že chyby mohou vést k selhání elektrického spotřebiče. Proto je nutné zajistit ochranu v systému.

Design a provozní vlastnosti


Při zvažování provozních vlastností pulzní jednotky lze poznamenat následující:

  1. Nejprve Vstupní napětí je usměrněno.
  2. Usměrněné napětí v závislosti na účelu a vlastnostech celé struktury je přesměrován ve formě obdélníkového impulsu vysoká frekvence a je přiváděn do instalovaného transformátoru nebo filtru pracujícího na nízkých frekvencích.
  3. Transformátory mají malé rozměry a hmotnost při použití pulzní jednotky, protože zvýšení frekvence umožňuje zvýšit efektivitu jejich provozu a také snížit tloušťku jádra. Kromě toho lze při výrobě jádra použít feromagnetický materiál. Při nízké frekvenci lze použít pouze elektroocel.
  4. Stabilizace napětí vzniká prostřednictvím negativní zpětné vazby. Díky použití tato metoda, napětí dodávané spotřebiteli zůstává nezměněno, navzdory kolísání vstupního napětí a generované zátěže.

Zpětnou vazbu lze organizovat následovně:

  1. S galvanickou izolací, je použit výstup vinutí optočlenu nebo transformátoru.
  2. Pokud nepotřebujete vytvořit křižovatku, je použit odporový dělič napětí.

Pomocí podobných metod je výstupní napětí udržováno s požadovanými parametry.

Standardní spínané zdroje, které lze využít např. pro regulaci výstupního napětí při napájení , se skládá z následujících prvků:

  1. Vstupní část, vysoké napětí. Obvykle je reprezentován pulzním generátorem. Šířka pulzu je hlavním indikátorem, který ovlivňuje výstupní proud: čím širší indikátor, tím větší napětí a naopak. Pulzní transformátor stojí v sekci mezi vstupní a výstupní částí a odděluje impuls.
  2. Na výstupní části je PTC termistor. Je vyroben z polovodiče a má kladný teplotní koeficient. Tato funkce znamená, že když se teplota prvku zvýší nad určitou hodnotu, indikátor odporu výrazně stoupne. Používá se jako klíčový bezpečnostní mechanismus.
  3. Nízkonapěťová část. Puls je odstraněn z nízkonapěťového vinutí, usměrnění probíhá pomocí diody a kondenzátor funguje jako filtrační prvek. Sestava diod může usměrňovat proud až 10A. Je třeba vzít v úvahu, že kondenzátory mohou být navrženy pro různé zatížení. Kondenzátor odstraňuje zbývající pulzní špičky.
  4. Řidiči potlačují odpor, který vzniká v silovém obvodu. Během provozu řidiči střídavě otevírají brány instalovaných tranzistorů. Práce probíhá s určitou frekvencí
  5. Tranzistory s efektem pole vybráno s ohledem na indikátory odporu a maximální napětí při otevření. Na minimální hodnota, odpor výrazně zvyšuje účinnost a snižuje zahřívání během provozu.
  6. Standardní transformátor pro downgrade.

S ohledem na zvolený obvod můžete začít vytvářet napájecí zdroj daného typu.

Ve většině moderních elektronická zařízení Analogové (transformátorové) zdroje se prakticky nepoužívají, nahrazují je pulzní měniče napětí. Abychom pochopili, proč se to stalo, je nutné vzít v úvahu konstrukční vlastnosti a také silné a slabé stránky těchto zařízení. Řekneme si také o účelu hlavních komponent pulzních zdrojů a poskytneme jednoduchý příklad implementace, kterou lze sestavit vlastníma rukama.

Konstrukční vlastnosti a princip fungování

Z několika metod převodu napětí na výkonové elektronické součástky lze identifikovat dva nejrozšířenější:

  1. Analogový, jehož hlavním prvkem je snižující transformátor, kromě své hlavní funkce poskytuje také galvanické oddělení.
  2. Princip impulsu.

Podívejme se, jak se tyto dvě možnosti liší.

PSU na bázi výkonového transformátoru

Podívejme se na zjednodušené blokové schéma tohoto zařízení. Jak je patrné z obrázku, na vstupu je instalován snižovací transformátor, s jeho pomocí se převádí amplituda napájecího napětí např. z 220 V dostaneme 15 V. Dalším blokem je usměrňovač, jeho úkolem je převést sinusový proud na pulzní (harmonická je zobrazena nad symbolickým obrázkem). K tomuto účelu slouží usměrňovací polovodičové prvky (diody) propojené můstkovým obvodem. Princip jejich fungování najdete na našem webu.

Další blok plní dvě funkce: vyhlazuje napětí (k tomu je použit kondenzátor odpovídající kapacity) a stabilizuje ho. Ten je nezbytný, aby napětí „nekleslo“ při zvýšení zátěže.

Dané blokové schéma je ve zdroji zpravidla značně zjednodušeno tohoto typu Je zde vstupní filtr a ochranné obvody, ale to není důležité pro vysvětlení činnosti zařízení.

Všechny nevýhody výše uvedené možnosti přímo nebo nepřímo souvisí s hlavním konstrukčním prvkem - transformátorem. Za prvé, jeho hmotnost a rozměry omezují miniaturizaci. Abychom nebyli neopodstatnění, použijeme jako příklad snižovací transformátor 220/12 V o jmenovitém výkonu 250 W. Hmotnost takové jednotky je asi 4 kilogramy, rozměry 125x124x89 mm. Dokážete si představit, kolik by na základě toho vážila nabíječka notebooku.


Za druhé, cena takových zařízení je někdy mnohonásobně vyšší než celkové náklady na ostatní komponenty.

Pulzní zařízení

Jak je patrné z blokového schématu na obrázku 3, princip činnosti těchto zařízení se výrazně liší od analogových převodníků, především v nepřítomnosti vstupního snižovacího transformátoru.


 Obrázek 3 Strukturální schéma spínaný zdroj

Podívejme se na operační algoritmus takového zdroje:

  • Napájení je napájeno síťovým filtrem, jehož úkolem je minimalizovat rušení sítě, jak příchozí, tak odchozí, vznikající provozem.
  • Dále se uvede do provozu jednotka pro převod sinusového napětí na pulzní konstantní napětí a vyhlazovací filtr.
  • V další fázi je k procesu připojen invertor, jehož úkolem je vytváření pravoúhlých vysokofrekvenčních signálů. Zpětná vazba do měniče se provádí přes řídicí jednotku.
  • Dalším blokem je IT, je nutný pro automatický režim generátoru, napájení obvodu, ochrany, ovládání regulátoru a také zátěže. Kromě toho úkol IT zahrnuje zajištění galvanického oddělení mezi vysokonapěťovými a nízkonapěťovými obvody.

Na rozdíl od step-down transformátoru je jádro tohoto zařízení vyrobeno z ferimagnetických materiálů, což přispívá ke spolehlivému přenosu RF signálů, které mohou být v rozsahu 20-100 kHz. Charakteristickým rysem IT je, že při jeho připojení je rozhodující zahrnutí začátku a konce vinutí. Malé rozměry tohoto zařízení umožňují vyrábět miniaturní zařízení, příkladem je elektronický svazek (předřadník) LED nebo energeticky úsporné žárovky.


  • Dále přichází do činnosti výstupní usměrňovač, protože pracuje s vysokofrekvenčním napětím, proces vyžaduje vysokorychlostní polovodičové prvky, proto se pro tento účel používají Schottkyho diody.
  • V konečné fázi se na výhodném filtru provede vyhlazení, po kterém se na zátěž přivede napětí.

Nyní, jak jsme slíbili, se podívejme na princip fungování hlavního prvku tohoto zařízení - měniče.

Jak funguje střídač?

RF modulaci lze provést třemi způsoby:

  • pulzní frekvence;
  • fázový puls;
  • šířka pulzu.

V praxi se používá poslední možnost. Je to dáno jednak jednoduchostí implementace a jednak tím, že PWM má na rozdíl od ostatních dvou modulačních metod konstantní komunikační frekvenci. Níže je zobrazeno blokové schéma popisující činnost regulátoru.


Provozní algoritmus zařízení je následující:

Generátor referenční frekvence generuje řadu obdélníkových signálů, jejichž frekvence odpovídá referenční frekvenci. Na základě tohoto signálu se vytvoří pilový zub U P, který je přiveden na vstup komparátoru K PWM. Signál UUS přicházející z řídicího zesilovače je přiveden na druhý vstup tohoto zařízení. Signál generovaný tímto zesilovačem odpovídá proporcionálnímu rozdílu mezi U P (referenční napětí) a U RS (řídící signál z obvodu zpětné vazby). To znamená, že řídicí signál UUS je ve skutečnosti nepřizpůsobivé napětí s úrovní, která závisí jak na proudu na zátěži, tak na napětí na ní (U OUT).

Tato metoda implementace umožňuje uspořádat uzavřený obvod, který umožňuje řídit výstupní napětí, to znamená, že ve skutečnosti mluvíme o lineárně diskrétní funkční jednotce. Na jeho výstupu jsou generovány pulsy, jejichž trvání závisí na rozdílu mezi referenčním a řídicím signálem. Na jeho základě je vytvořeno napětí pro ovládání klíčového tranzistoru měniče.

Proces stabilizace výstupního napětí se provádí sledováním jeho úrovně, při jeho změně se úměrně mění napětí řídicího signálu U PC, což vede ke zvýšení nebo snížení doby mezi impulsy.

V důsledku toho se mění výkon sekundárních obvodů, což zajišťuje stabilizaci výstupního napětí.

Pro zajištění bezpečnosti je nutné galvanické oddělení mezi napájecím zdrojem a zpětnou vazbou. K tomuto účelu se zpravidla používají optočleny.



Silné a slabé stránky pulzních zdrojů

Pokud porovnáme analogová a pulzní zařízení stejného výkonu, budou mít tato zařízení následující výhody:

  • Malé rozměry a hmotnost díky absenci nízkofrekvenčního snižovacího transformátoru a regulačních prvků, které vyžadují odvod tepla pomocí velkých radiátorů. Díky použití technologie konverze vysokofrekvenčního signálu je možné snížit kapacitu kondenzátorů použitých ve filtrech, což umožňuje instalaci menších prvků.
  • Vyšší účinnost, protože hlavní ztráty jsou způsobeny pouze přechodnými procesy, zatímco v analogových obvodech se při elektromagnetické přeměně neustále ztrácí mnoho energie. Výsledek hovoří sám za sebe, zvýšení účinnosti na 95–98 %.
  • Nižší cena díky použití méně výkonných polovodičových prvků.
  • Širší rozsah vstupního napětí. Tento typ zařízení je nenáročný na frekvenci a amplitudu, proto je povoleno připojení k sítím různých standardů.
  • Dostupnost spolehlivé ochrany proti zkratu, přetížení a dalším nouzovým situacím.

Nevýhody pulzní technologie zahrnují:

Přítomnost vysokofrekvenčního rušení je důsledkem provozu vysokofrekvenčního měniče. Tento faktor vyžaduje instalaci filtru, který potlačuje rušení. Bohužel jeho provoz není vždy efektivní, což ukládá určitá omezení pro použití zařízení tohoto typu ve vysoce přesných zařízeních.

Zvláštní požadavky na zatížení, nemělo by se snižovat ani zvyšovat. Jakmile úroveň proudu překročí horní nebo dolní práh, začnou se charakteristiky výstupního napětí výrazně lišit od standardních. Výrobci (dokonce i nedávno čínští) zpravidla takové situace zajišťují a instalují do svých produktů vhodnou ochranu.

Rozsah použití

Téměř veškerá moderní elektronika je napájena z bloků tohoto typu, například:



Sestavení spínaného zdroje vlastníma rukama

Uvažujme obvod jednoduchého napájecího zdroje, kde se uplatňuje výše popsaný princip činnosti.


Označení:

  • Rezistory: R1 – 100 Ohm, R2 – od 150 kOhm do 300 kOhm (volitelné), R3 – 1 kOhm.
  • Kapacity: C1 a C2 - 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 - 0,22 µF x 400 V, C5 - 6800 -15000 pF (volitelné), 012 µF, C6 - 10 µF, C7 x – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
  • Diody: VD1-4 - KD258V, VD5 a VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
  • Tranzistor VT1 – KT872A.
  • Stabilizátor napětí D1 - mikroobvod KR142 s indexem EH5 - EH8 (v závislosti na požadovaném výstupním napětí).
  • Transformátor T1 - je použito feritové jádro tvaru w o rozměrech 5x5. Primární vinutí je navinuto 600 závity drátu Ø 0,1 mm, sekundární (piny 3-4) obsahuje 44 závitů Ø 0,25 mm a poslední vinutí obsahuje 5 závitů Ø 0,1 mm.
  • Pojistka FU1 – 0,25A.

Nastavení spočívá ve výběru hodnot R2 a C5, které zajistí buzení generátoru na vstupní napětí 185-240 V.

Vyrobit si zdroj vlastníma rukama má smysl nejen pro nadšené radioamatéry. Domácí napájecí zdroj (PSU) vytvoří pohodlí a ušetří značné množství v následujících případech:

  • K napájení nízkonapěťového elektrického nářadí, k úspoře drahých zdrojů baterie(baterie);
  • Pro elektrifikaci prostor, které jsou zvláště nebezpečné z hlediska stupně úrazu elektrickým proudem: sklepy, garáže, kůlny atd. Při napájení střídavým proudem může jeho velké množství v nízkonapěťové elektroinstalaci rušit domácí spotřebiče a elektroniku;
  • V designu a kreativitě pro přesné, bezpečné a bezodpadové řezání pěnového plastu, pěnové pryže, nízkotavitelných plastů s vyhřívaným nichromem;
  • V designu osvětlení - použití speciálních napájecích zdrojů prodlouží životnost LED pásek a získat stabilitu světelné efekty. Napájení podvodních iluminátorů atd. z domácí elektrické sítě je obecně nepřijatelné;
  • Pro nabíjení telefonů, smartphonů, tabletů, notebooků mimo stabilní zdroje energie;
  • Pro elektroakupunkturu;
  • A mnoho dalších účelů přímo nesouvisejících s elektronikou.

Přijatelná zjednodušení

Profesionální napájecí zdroje jsou určeny pro napájení jakéhokoli druhu zátěže, vč. reaktivní. Mezi možné spotřebitele patří přesné vybavení. Pro-BP musí udržovat stanovené napětí s nejvyšší přesností po neomezeně dlouhou dobu a jeho konstrukce, ochrana a automatizace musí umožňovat provoz například nekvalifikovanému personálu ve ztížených podmínkách. biologové k napájení svých přístrojů ve skleníku nebo na expedici.

Amatérský laboratorní zdroj je zbaven těchto omezení, a proto jej lze výrazně zjednodušit při zachování ukazatelů kvality dostatečných pro osobní použití. Dále, prostřednictvím také jednoduchých vylepšení, je možné z něj získat speciální napájecí zdroj. Co teď budeme dělat?

Zkratky

  1. KZ – zkrat.
  2. XX – volnoběžné otáčky, tzn. náhlé odpojení zátěže (spotřebiče) nebo přerušení jejího obvodu.
  3. VS – koeficient stabilizace napětí. Je rovna poměru změny vstupního napětí (v % nebo krát) ke stejnému výstupnímu napětí při konstantním odběru proudu. Např. Síťové napětí kleslo úplně, z 245 na 185V. V porovnání s normou 220 V to bude 27 %. Pokud je VS zdroje 100, výstupní napětí se změní o 0,27 %, což při své hodnotě 12V způsobí drift 0,033V. Pro amatérskou praxi více než přijatelné.
  4. IPN je zdrojem nestabilizovaného primárního napětí. Může to být železný transformátor s usměrňovačem nebo pulzní střídač síťového napětí (VIN).
  5. IIN - pracují na vyšší frekvenci (8-100 kHz), což umožňuje použití lehkých kompaktních feritových transformátorů s vinutím několika až několika desítek závitů, ale nejsou bez nevýhod, viz níže.
  6. RE – regulační prvek stabilizátoru napětí (SV). Udržuje výstup na zadané hodnotě.
  7. ION – zdroj referenčního napětí. Nastavuje svou referenční hodnotu, podle které spolu se zpětnovazebními signály OS ovlivňuje řídicí zařízení řídicí jednotky RE.
  8. SNN – kontinuální stabilizátor napětí; prostě „analogový“.
  9. ISN – pulzní stabilizátor napětí.
  10. UPS je spínaný zdroj.

Poznámka: SNN i ISN mohou pracovat jak z průmyslového frekvenčního zdroje s transformátorem na železe, tak z elektrického zdroje.

O zdrojích napájení počítače

UPS jsou kompaktní a ekonomické. A ve spíži má mnoho lidí zdroj ze starého počítače, který se povaluje, zastaralý, ale docela provozuschopný. Je tedy možné uzpůsobit spínaný zdroj z počítače pro amatérské/pracovní účely? Počítačová UPS je bohužel poměrně vysoce specializované zařízení a možnosti jeho použití doma/v práci jsou velmi omezené:

Pro běžného amatéra je možná vhodné používat UPS předělanou z počítačové pouze k napájení elektrického nářadí; o tom viz níže. Druhý případ je, pokud se amatér zabývá opravou PC a/nebo tvorbou logických obvodů. Ale pak už ví, jak k tomu přizpůsobit napájení z počítače:

  1. Zatížte hlavní kanály +5V a +12V (červené a žluté vodiče) nichromovými spirálami na 10-15% jmenovitého zatížení;
  2. Zelený vodič měkkého startu (nízkonapěťové tlačítko na předním panelu systémové jednotky) pc na je zkratován na společný, tzn. na kterémkoli z černých vodičů;
  3. Zapínání/vypínání se provádí mechanicky pomocí páčkového spínače na zadním panelu napájecího zdroje;
  4. S mechanickými (železnými) I/O „ve službě“, tzn. nezávislý USB napájení+5V porty se také vypnou.

Jít do práce!

Vzhledem k nedostatkům UPS a jejich základní a obvodové složitosti se na závěr podíváme jen na pár z nich, ale jednoduchých a užitečných, a povíme si o způsobu opravy IPS. Hlavní část materiálu je věnována SNN a IPN s průmyslovými frekvenčními transformátory. Umožňují osobě, která právě vzala do ruky páječku, postavit napájecí zdroj velmi Vysoká kvalita. A mít to na farmě, bude snazší zvládnout „jemné“ techniky.

IPN

Nejprve se podívejme na IPN. Pulzní si necháme podrobněji až na část o opravách, ale s těmi „železnými“ mají něco společného: výkonový transformátor, usměrňovač a filtr pro potlačení zvlnění. Společně je lze realizovat různými způsoby v závislosti na účelu napájení.

Poz. 1 na Obr. 1 – půlvlnný (1P) usměrňovač. Úbytek napětí na diodě je nejmenší, cca. 2B. Ale pulzace usměrněného napětí je s frekvencí 50 Hz a je „roztrhaná“, tzn. s intervaly mezi impulsy, takže kondenzátor pulzačního filtru Sf by měl mít kapacitu 4-6krát větší než v jiných obvodech. Využití výkonového transformátoru Tr pro napájení je 50 %, protože Je usměrněna pouze 1 půlvlna. Ze stejného důvodu dochází v magnetickém obvodu Tr k nerovnováze magnetického toku a síť to „nevidí“ jako aktivní zátěž, ale jako indukčnost. Proto se 1P usměrňovače používají pouze pro malý výkon a tam, kde není jiná cesta, např. v IIN na blokovacích generátorech a s tlumicí diodou, viz níže.

Poznámka: proč 2V, a ne 0,7V, při kterém se otevírá p-n přechod v křemíku? Důvodem je proud, který je popsán níže.

Poz. 2 – 2-půlvlna se středem (2PS). Ztráty diod jsou stejné jako dříve. pouzdro. Zvlnění je 100 Hz spojité, takže je potřeba co nejmenší Sf. Použití Tr – 100% Nevýhoda – dvojnásobná spotřeba mědi na sekundárním vinutí. V době, kdy se vyráběly usměrňovače pomocí kenotronových výbojek, to nevadilo, ale nyní je to rozhodující. Proto se 2PS používají v nízkonapěťových usměrňovačích, hlavně na vyšších frekvencích se Schottkyho diodami v UPS, ale 2PS nemají žádná zásadní omezení výkonu.

Poz. 3 – 2-půlvlnný most, 2RM. Ztráty na diodách jsou dvojnásobné oproti poz. 1 a 2. Zbytek je stejný jako 2PS, ale sekundární měď je potřeba téměř o polovinu méně. Téměř - protože je třeba navinout několik závitů, aby se kompenzovaly ztráty na dvojici „extra“ diod. Nejčastěji se používá obvod pro napětí od 12V.

Poz. 3 – bipolární. „Most“ je znázorněn konvenčně, jak je obvyklé v schémata zapojení(zvykněte si na to!) a otočený o 90 stupňů proti směru hodinových ručiček, ale ve skutečnosti se jedná o pár 2PS zapojených v opačných polaritách, jak je jasně vidět na obr. 6. Spotřeba mědi je stejná jako 2PS, ztráty diod jsou stejné jako 2PM, zbytek je stejný jako u obou. Je určen především k napájení analogových zařízení, která vyžadují symetrii napětí: Hi-Fi UMZCH, DAC/ADC atd.

Poz. 4 – bipolární podle schématu paralelního zdvojení. Poskytuje zvýšenou symetrii napětí bez dalších opatření, protože asymetrie sekundárního vinutí je vyloučena. Při použití Tr 100% se vlní 100 Hz, ale trhá se, takže Sf potřebuje dvojnásobnou kapacitu. Ztráty na diodách jsou přibližně 2,7V vzájemnou výměnou průchozích proudů viz dále a při výkonu nad 15-20W prudce rostou. Jsou stavěny především jako nízkopříkonové pomocné pro nezávislé napájení operačních zesilovačů (op-ampů) a dalších nízkopříkonových, ale na kvalitu napájení náročných analogových součástek.

Jak vybrat transformátor?

U UPS je celý obvod nejčastěji jasně vázán na standardní velikost (přesněji na objem a průřezovou plochu Sc) transformátoru/transformátorů, protože použití jemných procesů ve feritu umožňuje zjednodušit obvod a zároveň jej učinit spolehlivějším. Zde „nějak svým vlastním způsobem“ spočívá v přísném dodržování doporučení vývojáře.

Transformátor na bázi železa je vybrán s ohledem na vlastnosti SNN nebo je zohledněn při jeho výpočtu. Úbytek napětí na RE Ure by neměl být menší než 3V, jinak VS prudce klesne. Jak se Ure zvyšuje, VS se mírně zvyšuje, ale rozptýlený výkon RE roste mnohem rychleji. Ure se tedy odebírá při 4-6 V. K tomu připočteme 2(4) V ztrát na diodách a úbytek napětí na sekundárním vinutí Tr U2; pro výkonový rozsah 30-100W a napětí 12-60V to vezmeme na 2,5V. U2 nevzniká primárně ne ohmickým odporem vinutí (ten je u výkonných transformátorů obecně zanedbatelný), ale ztrátami v důsledku magnetizačního obrácení jádra a vytvořením rozptylového pole. Jednoduše řečeno, část energie sítě, „pumpovaná“ primárním vinutím do magnetického obvodu, se vypařuje do vnějšího prostoru, což bere v úvahu hodnota U2.

Počítali jsme tedy například pro můstkový usměrňovač 4 + 4 + 2,5 = 10,5 V navíc. Přičteme jej k požadovanému výstupnímu napětí napájecího zdroje; nechť je to 12V a vydělíme 1,414, dostaneme 22,5/1,414 = 15,9 nebo 16V, to bude nejmenší přípustné napětí sekundární vinutí. Pokud je TP tovární výroby, bereme 18V ze standardního rozsahu.

Nyní přichází na řadu sekundární proud, který se přirozeně rovná maximálnímu zatěžovacímu proudu. Řekněme, že potřebujeme 3A; vynásobte 18V, bude to 54W. Získali jsme celkový výkon Tr, Pg a jmenovitý výkon P zjistíme vydělením Pg účinností Tr η, která závisí na Pg:

  • do 10W, η = 0,6.
  • 10-20 W, η = 0,7.
  • 20-40 W, η = 0,75.
  • 40-60 W, η = 0,8.
  • 60-80 W, η = 0,85.
  • 80-120 W, η = 0,9.
  • od 120 W, η = 0,95.

V našem případě bude P = 54/0,8 = 67,5 W, ale taková standardní hodnota neexistuje, takže budete muset vzít 80 W. Aby na výstupu bylo 12Vx3A = 36W. Parní lokomotiva a to je vše. Je čas naučit se vypočítat a natočit „transy“ sami. Kromě toho byly v SSSR vyvinuty metody pro výpočet transformátorů na železe, které umožňují bez ztráty spolehlivosti vytlačit 600 W z jádra, které je při výpočtu podle amatérských rádiových referenčních knih schopno vyrobit pouze 250 W. W. "Iron Trance" není tak hloupý, jak se zdá.

SNN

Usměrněné napětí je potřeba stabilizovat a nejčastěji regulovat. Pokud je zátěž výkonnější než 30-40 W, je nutná i ochrana proti zkratu, jinak může porucha zdroje způsobit výpadek sítě. SNN to všechno dělá společně.

Jednoduchá reference

Pro začátečníka je lepší nepouštět se hned do vysokého výkonu, ale vyrobit si jednoduché, vysoce stabilní 12V ELV pro testování podle zapojení na Obr. 2. Lze jej pak použít jako zdroj referenčního napětí (jeho přesnou hodnotu nastavuje R5), pro kontrolu zařízení nebo jako kvalitní ELV ION. Maximální zatěžovací proud tohoto obvodu je pouze 40 mA, ale VSC na předpotopním GT403 a stejně starém K140UD1 je více než 1000 a při výměně VT1 za středně výkonný křemíkový a DA1 na kterémkoli z moderních operačních zesilovačů překročí 2000 a dokonce 2500. Zvýší se také zatěžovací proud na 150 -200 mA, což se již hodí.

0-30

Dalším stupněm je napájecí zdroj s regulací napětí. Předchozí byl proveden podle t. zv. kompenzační srovnávací obvod, ale je obtížné převést jeden na vysoký proud. Vyrobíme nový SNN založený na emitorovém sledovači (EF), ve kterém jsou RE a CU spojeny pouze v jednom tranzistoru. KSN bude někde kolem 80-150, ale pro amatéra to bude stačit. Ale SNN na ED umožňuje bez zvláštních triků získat výstupní proud až 10A nebo více, tolik, kolik dá Tr a vydrží RE.

Obvod jednoduchého zdroje 0-30V je znázorněn na poz. 1 Obr. 3. IPN pro něj je hotové trafo např. TPP nebo TS na 40-60W se sekundárním vinutím na 2x24V. Usměrňovač typu 2PS s diodami dimenzovanými na 3-5A nebo více (KD202, KD213, D242 atd.). VT1 je instalován na radiátoru o ploše 50 metrů čtverečních nebo více. cm; Starý PC procesor bude fungovat velmi dobře. Za takových podmínek se tento ELV nebojí zkratu, zahřejí se pouze VT1 a Tr, takže k ochraně stačí 0,5A pojistka v primárním obvodu vinutí Tr.

Poz. Obrázek 2 ukazuje, jak pohodlné je napájení na elektrickém zdroji pro amatéra: existuje napájecí obvod 5A s nastavením od 12 do 36 V. Tento zdroj může dodávat 10A do zátěže, pokud je k dispozici zdroj 400W 36V . Jeho první funkcí je integrovaný SNN K142EN8 (nejlépe s indexem B) působí v nezvyklé roli jako řídicí jednotka: k vlastnímu 12V výstupu je částečně nebo úplně přidáno všech 24V, napětí z ION na R1, R2, VD5 , VD6. Kondenzátory C2 a C3 zabraňují buzení na HF DA1 pracujícím v neobvyklém režimu.

Dalším bodem je zařízení na ochranu proti zkratu (PD) na R3, VT2, R4. Pokud úbytek napětí na R4 překročí přibližně 0,7 V, VT2 se otevře, uzavře základní obvod VT1 ke společnému vodiči, sepne a odpojí zátěž od napětí. R3 je potřeba, aby extra proud nepoškodil DA1 při spuštění ultrazvuku. Není třeba zvyšovat jeho nominální hodnotu, protože když se spustí ultrazvuk, musíte VT1 bezpečně uzamknout.

A poslední věcí je zdánlivě nadměrná kapacita výstupního filtračního kondenzátoru C4. V tomto případě je to bezpečné, protože Maximální kolektorový proud VT1 25A zajišťuje jeho nabití při zapnutí. Ale tento ELV dokáže dodat proud až 30A do zátěže během 50-70 ms, takže tento jednoduchý napájecí zdroj je vhodný pro napájení nízkonapěťového elektrického nářadí: jeho startovací proud tuto hodnotu nepřekračuje. Stačí si vyrobit (alespoň z plexiskla) kontaktní špalík s kabelem, nasadit patu madla a nechat „Akumycha“ odpočinout a šetřit prostředky, než odjedete.

O chlazení

Řekněme, že v tomto obvodu je výstup 12V s maximem 5A. To je jen průměrný výkon skládačky, ale na rozdíl od vrtačky nebo šroubováku to trvá neustále. U C1 se drží na cca 45V, tzn. na RE VT1 zůstává někde kolem 33V při proudu 5A. Ztrátový výkon je více než 150 W, dokonce více než 160, pokud uvážíte, že VD1-VD4 je také potřeba chladit. Z toho je zřejmé, že každý výkonný regulovatelný zdroj musí být vybaven velmi účinným systémem chlazení.

Žebrový/jehlový radiátor využívající přirozenou konvekci problém neřeší: výpočty ukazují, že je zapotřebí rozptylová plocha 2000 m2. viz a tloušťka tělesa chladiče (deska, ze které vybíhají žebra nebo jehly) je od 16 mm. Vlastnit tolik hliníku ve tvarovaném výrobku bylo a zůstává pro amatéra snem v křišťálovém zámku. Nevhodný není ani chladič CPU s prouděním vzduchu, ten je dimenzován na menší výkon.

Jednou z možností pro domácího řemeslníka je hliníkový plech o tloušťce 6 mm a rozměrech 150 x 250 mm s otvory o zvětšujícím se průměru vyvrtanými podél poloměrů z místa instalace chlazeného prvku v šachovnicovém vzoru. Bude sloužit zadní stěna Pouzdro PSU, jako na Obr. 4.

Nezbytnou podmínkou účinnosti takového chladiče je slabé, ale nepřetržité proudění vzduchu skrz perforace z vnějšku dovnitř. Chcete-li to provést, nainstalujte do krytu (nejlépe nahoře) odtahový ventilátor s nízkým výkonem. Vhodný je například počítač o průměru 76 mm a více. přidat. HDD chladič nebo grafická karta. Připojuje se na piny 2 a 8 DA1, je tam vždy 12V.

Poznámka: Ve skutečnosti je radikálním způsobem, jak tento problém překonat, sekundární vinutí Tr s odbočkami pro 18, 27 a 36V. Primární napětí se spíná v závislosti na používaném nástroji.

A ještě UPS

Popsaný napájecí zdroj pro dílnu je dobrý a velmi spolehlivý, ale je těžké jej nosit s sebou na cesty. Zde se vejde zdroj napájení počítače: elektrické nářadí je necitlivé na většinu svých nedostatků. Některé úpravy se nejčastěji týkají instalace výstupního (nejblíže zátěži) elektrolytického kondenzátoru s velkou kapacitou pro výše popsaný účel. Receptů na přeměnu počítačových zdrojů pro elektrické nářadí (hlavně šroubováky, které nejsou příliš výkonné, ale velmi užitečné) je v RuNet spousta, jeden ze způsobů je ukázán na videu níže, pro 12V nástroj.

Video: 12V napájení z počítače

S 18V nástroji je to ještě jednodušší: při stejném výkonu spotřebují méně proudu. Zde se může hodit mnohem dostupnější zapalovací zařízení (předřadník) z 40W nebo více úsporné žárovky; dá se v případě špatné baterie úplně umístit a venku zůstane jen kabel se zástrčkou. Jak vyrobit zdroj pro 18V šroubovák z balastu od spálené hospodyně, viz následující video.

Video: 18V zdroj pro šroubovák

Vysoká třída

Ale vraťme se k SNN na ES; jejich schopnosti nejsou zdaleka vyčerpány. Na Obr. 5 – bipolární výkonný zdroj s regulací 0-30 V, vhodný pro Hi-Fi audio zařízení a další náročné spotřebitele. Výstupní napětí se nastavuje pomocí jednoho knoflíku (R8) a symetrie kanálů je udržována automaticky při jakékoli hodnotě napětí a libovolném zátěžovém proudu. Pedantovi-formalistovi může při pohledu na tento obvod zešedivět před očima, ale autorovi takový zdroj funguje správně už asi 30 let.

Hlavním kamenem úrazu při jeho vzniku bylo δr = δu/δi, kde δu a δi jsou malé okamžité přírůstky napětí, respektive proudu. Pro vývoj a nastavení vysoce kvalitního zařízení je nutné, aby δr nepřesáhlo 0,05-0,07 Ohm. Jednoduše, δr určuje schopnost napájecího zdroje okamžitě reagovat na skoky ve spotřebě proudu.

Pro SNN na EP je δr rovno ION, tzn. zenerova dioda děleno koeficientem přenosu proudu β RE. Ale u výkonných tranzistorů β výrazně klesá při velkém kolektorovém proudu a δr zenerovy diody se pohybuje od několika do desítek ohmů. Zde, abychom kompenzovali pokles napětí na RE a snížili teplotní drift výstupního napětí, museli jsme z nich sestavit celý řetězec na polovinu s diodami: VD8-VD10. Proto je referenční napětí z ION odstraněno přes další ED na VT1, jeho β se vynásobí β RE.

Dalším rysem této konstrukce je ochrana proti zkratu. Nejjednodušší z nich, popsaný výše, se žádným způsobem nehodí do bipolárního obvodu, takže problém ochrany je vyřešen podle zásady „neexistuje žádný trik proti šrotu“: neexistuje žádný ochranný modul jako takový, ale existuje redundance v parametry výkonných prvků - KT825 a KT827 při 25A a KD2997A při 30A. T2 není schopen poskytnout takový proud a zatímco se zahřeje, FU1 a/nebo FU2 bude mít čas vyhořet.

Poznámka: U miniaturních žárovek není nutné označovat přepálené pojistky. Je to tak, že v té době byly LED diody stále poměrně vzácné a ve skrýši bylo několik hrstek SMOKů.

Zbývá chránit RE před nadbytečnými vybíjecími proudy pulzačního filtru C3, C4 během zkratu. K tomu jsou připojeny přes omezovací odpory s nízkým odporem. V tomto případě se mohou v obvodu objevit pulsace s periodou rovnou časové konstantě R(3,4)C(3,4). Brání jim C5, C6 menší kapacity. Jejich extra proudy již nejsou pro RE nebezpečné: náboj se vybíjí rychleji, než se krystaly výkonného KT825/827 zahřívají.

Výstupní symetrii zajišťuje operační zesilovač DA1. RE záporného kanálu VT2 je otevřen proudem přes R6. Jakmile mínus výstupu překročí plus v absolutní hodnotě, mírně se otevře VT3, což zavře VT2 a absolutní hodnoty výstupních napětí se budou rovnat. Provozní kontrola nad symetrií výstupu se provádí pomocí úchylkoměru s nulou uprostřed stupnice P1 (ve vložce - jeho vzhled), a v případě potřeby seřízení - R11.

Poslední zajímavostí je výstupní filtr C9-C12, L1, L2. Tato konstrukce je nezbytná k pohlcení případného vysokofrekvenčního rušení ze zátěže, aby se vám nelámal mozek: prototyp je zabugovaný nebo se napájecí zdroj „viklaje“. U samotných elektrolytických kondenzátorů, shuntovaných keramikou, zde není úplná jistota, velká vlastní indukčnost „elektrolytů“ ruší. A tlumivky L1, L2 rozdělují „návrat“ zátěže napříč spektrem a každému jejich vlastní.

Tento napájecí zdroj, na rozdíl od předchozích, vyžaduje určité úpravy:

  1. Připojte zátěž 1-2 A při 30V;
  2. R8 je nastaven na maximum, v nejvyšší poloze podle schématu;
  3. Pomocí referenčního voltmetru (nyní bude stačit jakýkoli digitální multimetr) a R11 jsou napětí kanálu nastavena tak, aby byla stejná v absolutní hodnotě. Možná, pokud operační zesilovač nemá schopnost vyvážení, budete muset vybrat R10 nebo R12;
  4. Trimrem R14 nastavte P1 přesně na nulu.

O opravě napájecího zdroje

Napájecí zdroje selžou častěji než jiná elektronická zařízení: dostanou první ránu přepětí v síti a také hodně získají ze zátěže. I když si nehodláte vyrábět vlastní zdroj, UPS lze kromě počítače najít v mikrovlnné troubě, pračce a dalších domácích spotřebičích. Schopnost diagnostikovat napájecí zdroj a znalost základů elektrické bezpečnosti umožní, pokud ne opravit poruchu sami, pak kvalifikovaně vyjednávat o ceně s opraváři. Podívejme se proto, jak je diagnostikován a opraven napájecí zdroj, zejména s IIN, protože více než 80 % selhání tvoří jejich podíl.

Sytost a průvan

Nejprve o některých efektech, bez pochopení kterých nelze s UPS pracovat. Prvním z nich je saturace feromagnetik. Nejsou schopny absorbovat energii vyšší než určitou hodnotu v závislosti na vlastnostech materiálu. Hobbyři se se saturací na železe setkávají jen zřídka, lze jej zmagnetizovat na několik Tesla (Tesla, jednotka měření magnetické indukce). Při výpočtu železných transformátorů se bere indukce 0,7-1,7 Tesla. Ferity vydrží pouze 0,15-0,35 T, jejich hysterezní smyčka je „pravoúhlejší“ a pracují při vyšší frekvence, takže jejich pravděpodobnost „skoku do nasycení“ je řádově vyšší.

Pokud je magnetický obvod nasycený, indukce v něm již neroste a EMF sekundárních vinutí mizí, i když se primární již roztavilo (pamatujete na školní fyziku?). Nyní vypněte primární proud. Magnetické pole v měkkých magnetických materiálech (tvrdé magnetické materiály jsou permanentní magnety) nemůže existovat stacionárně, jako elektrický náboj nebo voda v nádrži. Začne se ztrácet, indukce klesne a ve všech vinutích se indukuje EMF opačné polarity vzhledem k původní polaritě. Tento efekt je v IIN poměrně široce používán.

Na rozdíl od saturace je průchozí proud in polovodičová zařízení(prostě průvan) je rozhodně škodlivý jev. Vzniká v důsledku tvorby/resorpce vesmírných nábojů v oblastech p a n; pro bipolární tranzistory - hlavně v bázi. Tranzistory s efektem pole a Schottkyho diody jsou prakticky bez průvanu.

Například, když je na diodu přivedeno/odstraněno napětí, vede proud v obou směrech, dokud se náboje neshromáždí/nerozpustí. Proto je úbytek napětí na diodách v usměrňovačích více než 0,7V: v okamžiku sepnutí má část náboje filtračního kondenzátoru čas protéct vinutím. V paralelním zdvojovacím usměrňovači proudí tah oběma diodami najednou.

Průvan tranzistorů způsobí napěťový ráz na kolektoru, který může poškodit zařízení nebo, pokud je připojena zátěž, poškodit jej nadměrným proudem. Ale i bez toho tranzistorový tah zvyšuje dynamické energetické ztráty, jako je tah diod, a snižuje účinnost zařízení. Výkonné tranzistory s efektem pole k němu téměř nejsou náchylné, protože nehromadí náboj v základně díky své absenci, a proto přepínají velmi rychle a plynule. „Téměř“, protože jejich obvody zdroj-brána jsou chráněny před zpětným napětím Schottkyho diodami, které jsou mírně, ale průchozí.

Typy TIN

UPS sleduje jejich původ k blokovacímu generátoru, pos. 1 na Obr. 6. Po zapnutí je Uin VT1 mírně otevřen proudem přes Rb, proud protéká vinutím Wk. Nemůže okamžitě narůst na limit (znovu si vzpomeňte na školní fyziku), v základně Wb a zátěžovém vinutí Wn se indukuje emf. Od Wb přes Sb vynutí odblokování VT1. Přes Wn zatím neteče žádný proud a VD1 se nerozběhne.

Když je magnetický obvod nasycen, proudy ve Wb a Wn se zastaví. Poté vlivem disipace (resorpce) energie klesne indukce, ve vinutí se indukuje EMF opačné polarity a zpětné napětí Wb okamžitě uzamkne (zablokuje) VT1, čímž jej ochrání před přehřátím a tepelným průrazem. Proto se takové schéma nazývá blokovací generátor nebo jednoduše blokování. Rk a Sk odříznou HF rušení, kterých blokování produkuje více než dost. Nyní lze z Wn odebrat nějaký užitečný výkon, ale pouze přes usměrňovač 1P. Tato fáze pokračuje až do úplného nabití Sat nebo do vyčerpání uložené magnetické energie.

Tento výkon je však malý, do 10W. Pokud se pokusíte vzít více, VT1 vyhoří silným průvanem, než se uzamkne. Vzhledem k tomu, že Tp je nasycený, účinnost blokování není dobrá: více než polovina energie uložené v magnetickém obvodu odlétá do teplých jiných světů. Je pravda, že díky stejné saturaci blokování do určité míry stabilizuje trvání a amplitudu svých pulzů a jeho obvod je velmi jednoduchý. Proto se v levných nabíječkách telefonů často používají čísla TIN založená na blokování.

Poznámka: hodnota Sb do značné míry, ale ne úplně, jak píší v amatérských příručkách, určuje periodu opakování pulzu. Hodnota jeho kapacity musí být vázána na vlastnosti a rozměry magnetického obvodu a otáčky tranzistoru.

Blokování ve své době dalo vzniknout řádkovým televizorům s katodovými trubicemi (CRT) a zrodilo INN s tlumicí diodou, pos. 2. Zde řídicí jednotka na základě signálů z Wb a obvodu zpětné vazby DSP násilně otevře/zablokuje VT1 před nasycením Tr. Když je VT1 uzamčen, je zpětný proud Wk uzavřen stejnou tlumicí diodou VD1. Toto je pracovní fáze: již větší než při blokování se část energie odebírá do zátěže. Je to velké, protože když je úplně nasycené, veškerá energie navíc odletí pryč, ale tady toho navíc není dost. Tímto způsobem je možné odebírat výkon až několik desítek wattů. Protože však řídicí zařízení nemůže pracovat, dokud se Tr neblíží saturaci, tranzistor stále silně prosvítá, dynamické ztráty jsou velké a účinnost obvodu ponechává mnohem více požadovaných.

IIN s tlumičem je stále naživu v televizích a CRT displejích, protože v nich jsou IIN a výstup horizontálního skenování kombinovány: výkonový tranzistor a Tr jsou společné. To výrazně snižuje výrobní náklady. Ale upřímně řečeno, IIN s tlumičem je zásadně zakrnělý: tranzistor a transformátor jsou nuceny neustále pracovat na pokraji selhání. Inženýři, kterým se podařilo dovést tento obvod k přijatelné spolehlivosti, si zaslouží nejhlubší respekt, ale důrazně se nedoporučuje strkat tam páječku s výjimkou profesionálů, kteří prošli odborným školením a mají patřičné zkušenosti.

Nejpoužívanější je push-pull INN se samostatným zpětnovazebním transformátorem, protože má nejlepší ukazatele kvality a spolehlivost. Z hlediska VF rušení ale také strašně hřeší ve srovnání s „analogovými“ zdroji (s transformátory na hardwaru a SNN). V současnosti toto schéma existuje v mnoha modifikacích; výkonné bipolární tranzistory jsou v něm téměř zcela nahrazeny polními řízenými speciálními zařízeními. IC, ale princip fungování zůstává nezměněn. Je znázorněno původním schématem, poz. 3.

Omezovací zařízení (LD) omezuje nabíjecí proud kondenzátorů vstupního filtru Sfvkh1(2). Jejich velká velikost je nepostradatelnou podmínkou pro provoz zařízení, protože Během jednoho provozního cyklu se z nich odebere malý zlomek uložené energie. Zhruba řečeno, hrají roli vodní nádrže nebo vzduchového přijímače. Při „krátkém nabíjení“ může nabíjecí proud překročit 100 A po dobu až 100 ms. K vyrovnání napětí filtru je potřeba Rc1 a Rc2 s odporem řádově MOhm, protože sebemenší nerovnováha jeho ramen je nepřijatelná.

Když jsou Sfvkh1(2) nabité, ultrazvukové spouštěcí zařízení generuje spouštěcí impuls, který otevře jedno z ramen (na kterém nezáleží) invertoru VT1 VT2. Vinutím Wk velkého výkonového transformátoru Tr2 protéká proud a magnetická energie z jeho jádra přes vinutí Wn se téměř úplně spotřebuje na usměrnění a na zátěž.

Malá část energie Tr2, určená hodnotou Rogr, je odebírána z vinutí Woc1 a přiváděna do vinutí Woc2 malého základního zpětnovazebního transformátoru Tr1. Rychle se nasytí, otevřené rameno se zavře a vlivem rozptylu v Tr2 se otevře dříve zavřené, jak je popsáno u blokování, a cyklus se opakuje.

Push-pull IIN jsou v podstatě 2 blokátory, které se navzájem „tlačí“. Vzhledem k tomu, že výkonný Tr2 není saturován, tah VT1 VT2 je malý, zcela se „potopí“ do magnetického obvodu Tr2 a nakonec jde do zátěže. Proto lze postavit dvoutaktní IPP s výkonem až několik kW.

Horší je, když skončí v režimu XX. Pak se během půlcyklu Tr2 stihne nasytit a silný průvan spálí VT1 i VT2 najednou. Nyní jsou však v prodeji výkonové ferity pro indukci až do 0,6 Tesla, ale jsou drahé a degradují náhodným převrácením magnetizace. Ferity s kapacitou více než 1 Tesla jsou vyvíjeny, ale aby IIN dosáhly „železné“ spolehlivosti, je potřeba alespoň 2,5 Tesla.

Diagnostická technika

Při odstraňování problémů s „analogovým“ napájecím zdrojem, pokud je „hloupě tichý“, nejprve zkontrolujte pojistky, poté ochranu, RE a ION, pokud má tranzistory. Zvoní normálně - postupujeme prvek po prvku, jak je popsáno níže.

V IIN, pokud se „rozběhne“ a okamžitě „zasekne“, nejprve zkontrolují řídicí jednotku. Proud v něm je omezen výkonným nízkoodporovým rezistorem, který je pak odváděn optotyristorem. Pokud je „rezistor“ zjevně spálený, vyměňte jej a optočlen. Ostatní prvky ovládacího zařízení selžou velmi zřídka.

Pokud je IIN „tichý, jako ryba na ledu“, diagnóza také začíná OU (možná „rezik“ úplně vyhořel). Pak - ultrazvuk. Levné modely používají tranzistory v režimu lavinového rozpadu, což zdaleka není příliš spolehlivé.

Další fází v jakémkoliv napájecím zdroji jsou elektrolyty. Zlomení pouzdra a únik elektrolytu nejsou zdaleka tak časté, jak píší na RuNetu, ale ke ztrátě kapacity dochází mnohem častěji než k selhání aktivních prvků. Elektrolytické kondenzátory se kontrolují multimetrem schopným měřit kapacitu. Pod jmenovitou hodnotu o 20% nebo více - spouštíme „mrtvé“ do kalu a nainstalujeme nový, dobrý.

Pak - aktivní prvky. Asi víte, jak vytáčet diody a tranzistory. Ale jsou tu 2 triky. První je, že pokud tester s 12V baterií zavolá Schottkyho diodu nebo zenerovu diodu, zařízení může vykazovat poruchu, ačkoli dioda je docela dobrá. Tyto komponenty je lepší volat pomocí ukazovacího zařízení s 1,5-3 V baterií.

Druhým jsou mocní terénní pracovníci. Nahoře (všimli jste si?) je řečeno, že jejich I-Z jsou chráněny diodami. Proto se zdá, že výkonné tranzistory s efektem pole zní jako použitelné bipolární tranzistory, i když jsou nepoužitelné, pokud je kanál „vypálený“ (degradovaný) ne úplně.

Jediným způsobem, který máte doma, je nahradit je známými dobrými, obojí najednou. Pokud v obvodu zůstane spálený, okamžitě s sebou stáhne nový pracovní. Elektroničtí inženýři žertují, že výkonní pracovníci v terénu nemohou žít jeden bez druhého. Další prof. vtip – „náhradní gay pár“. To znamená, že tranzistory ramen IIN musí být striktně stejného typu.

Nakonec filmové a keramické kondenzátory. Vyznačují se vnitřními poruchami (nalezené stejným testerem, který kontroluje „klimatizace“) a únikem nebo poruchou pod napětím. Abyste je „chytili“, musíte sestavit jednoduchý obvod podle obr. 7. Postupné testování elektrických kondenzátorů na průraz a únik se provádí následovně:

  • Na testeru bez připojování nastavíme nejmenší limit pro měření stejnosměrného napětí (nejčastěji 0,2V nebo 200mV), detekujeme a zaznamenáme vlastní chybu zařízení;
  • Zapneme mez měření 20V;
  • Podezřelý kondenzátor připojíme na body 3-4, tester na 5-6 a na 1-2 přivedeme konstantní napětí 24-48 V;
  • Přepněte limity napětí multimetru dolů na nejnižší;
  • Pokud na jakémkoli testeru ukazuje něco jiného než 0000,00 (přinejmenším - něco jiného než vlastní chybu), testovaný kondenzátor není vhodný.

Zde končí metodická část diagnostiky a začíná část kreativní, kde veškeré návody vycházejí z vašich vlastních znalostí, zkušeností a úvah.

Pár impulsů

UPS jsou zvláštním artiklem díky své složitosti a rozmanitosti obvodů. Zde nejprve zvážíme několik vzorků využívajících modulaci šířky pulzu (PWM), která nám umožňuje získat nejlepší kvalita UPS. V RuNet je spousta PWM obvodů, ale PWM není tak děsivé, jak se říká...

Pro světelný design

LED pásek jednoduše rozsvítíte z libovolného výše popsaného zdroje, kromě toho na Obr. 1, nastavení požadovaného napětí. SNN s poz. 1 Obr. 3, je snadné vyrobit 3 z nich, pro kanály R, G a B. Ale trvanlivost a stabilita svitu LED nezávisí na napětí, které je na ně aplikováno, ale na proudu, který jimi protéká. Proto by dobrý napájecí zdroj pro LED pásek měl obsahovat stabilizátor zátěžového proudu; z technického hlediska - stabilní zdroj proudu (IST).

Jedno ze schémat stabilizace proudu světelného pásu, které mohou opakovat i amatéři, je na Obr. 8. Je namontován na integrovaném časovači 555 (domácí analog - K1006VI1). Poskytuje stabilní páskový proud z napájecího napětí 9-15 V. Velikost stabilního proudu je určena vzorcem I = 1/(2R6); v tomto případě - 0,7A. Výkonný tranzistor VT3 je nutně tranzistor s efektem pole, z průvanu se kvůli základnímu náboji jednoduše nevytvoří bipolární PWM. Induktor L1 je navinut na feritovém kroužku 2000NM K20x4x6 s 5xPE 0,2 mm svazkem. Počet závitů – 50. Diody VD1, VD2 – libovolné křemíkové RF (KD104, KD106); VT1 a VT2 – KT3107 nebo analogy. S KT361 atd. Rozsahy ovládání vstupního napětí a jasu se sníží.

Obvod funguje takto: nejprve se přes obvod R1VD1 nabije časově nastavitelná kapacita C1 a přes VD2R3VT2 se vybije, rozpojená, tzn. v saturačním režimu přes R1R5. Časovač generuje sekvenci impulsů s maximální frekvencí; přesněji - s minimálním pracovním cyklem. Spínač VT3 bez setrvačnosti generuje silné impulsy a jeho svazek VD3C4C3L1 je vyhlazuje, aby stejnosměrný proud.

Poznámka: Pracovní cyklus série impulsů je poměr doby jejich opakování k době trvání impulsu. Pokud je například doba trvání impulsu 10 μs a interval mezi nimi je 100 μs, pak bude pracovní cyklus 11.

Proud v zátěži se zvyšuje a úbytek napětí na R6 otevírá VT1, tzn. převede jej z vypínacího (uzamykacího) režimu do aktivního (posilujícího) režimu. Tím se vytvoří svodový obvod pro základnu VT2 R2VT1+Upit a VT2 také přejde do aktivního režimu. Snižuje se vybíjecí proud C1, prodlužuje se doba vybíjení, zvyšuje se pracovní cyklus řady a průměrná hodnota proudu klesá na normu specifikovanou R6. To je podstata PWM. Při minimálním proudu, tzn. při maximálním pracovním cyklu se C1 vybije přes obvod vnitřního časového spínače VD2-R4.

V původním designu není poskytována schopnost rychle upravit proud a podle toho jas záře; Neexistují žádné potenciometry 0,68 ohmů. Nejjednodušší způsob nastavení jasu je připojením, po nastavení, 3,3-10 kOhm potenciometru R* do mezery mezi R3 a emitorem VT2, zvýrazněné hnědou barvou. Pohybem jeho motoru dolů po okruhu zvýšíme dobu vybíjení C4, pracovní cyklus a snížíme proud. Další metodou je obejít základnu VT2 zapnutím potenciometru přibližně 1 MOhm v bodech aab (zvýrazněných červeně), což je méně výhodné, protože úprava bude hlubší, ale hrubší a ostřejší.

Bohužel k nastavení tohoto užitečného nejen pro IST světelné pásky potřebujete osciloskop:

  1. Minimální +Upit je dodáván do obvodu.
  2. Volbou R1 (impuls) a R3 (pauza) dosáhneme pracovního cyklu 2, tzn. Doba trvání pulsu se musí rovnat trvání pauzy. Nemůžete dát pracovní cyklus menší než 2!
  3. Podávejte maximálně + Upit.
  4. Volbou R4 je dosaženo jmenovité hodnoty stabilního proudu.

Pro nabíjení

Na Obr. 9 – schéma nejjednoduššího ISN s PWM, vhodné pro nabíjení telefonu, smartphonu, tabletu (notebooku, bohužel, nebude fungovat) z domácí výroby solární baterie, větrný generátor, motocykl popř autobaterie, magneto svítilny štěnice a další nízkoenergetické nestabilní náhodné zdroje energie. Rozsah vstupního napětí viz schéma, není tam žádná chyba. Toto ISN je skutečně schopné produkovat výstupní napětí větší než vstupní. Stejně jako v předchozím je zde vliv změny polarity výstupu vzhledem ke vstupu, což je obecně proprietární vlastnost obvodů PWM. Doufejme, že po pozorném přečtení toho předchozího sami pochopíte práci tohoto maličkého drobečka.

Mimochodem o nabíjení a nabíjení

Nabíjení baterií je velmi složitý a choulostivý fyzikálně chemický proces, jehož porušením se několikanásobně až desetinásobně sníží jejich životnost, tzn. počet cyklů nabíjení-vybíjení. Nabíječka musí na základě velmi malých změn napětí baterie spočítat, jaké množství energie bylo přijato a podle toho regulovat nabíjecí proud podle určitého zákona. Proto Nabíječka není v žádném případě napájecí zdroj a z běžných napájecích zdrojů lze nabíjet pouze baterie v zařízeních s vestavěným regulátorem nabíjení: telefony, chytré telefony, tablety, některé modely digitálních fotoaparátů. A nabíjení, což je nabíječka, je předmětem samostatné diskuse.

    Question-remont.ru řekl:

    Z usměrňovače bude nějaké jiskření, ale asi to není nic velkého. Pointou je tzv. diferenční výstupní impedance napájecího zdroje. U alkalických baterií je to asi mOhm (miliohmy), u kyselinových je to ještě méně. Trans s kobylkou bez vyhlazení má desetiny a setiny ohmu, tedy cca. 100-10x více. A startovací proud stejnosměrného kartáčovaného motoru může být 6-7krát nebo dokonce 20krát větší než provozní proud. Ten váš je s největší pravděpodobností blíže tomu druhému – rychle akcelerující motory jsou kompaktnější a ekonomičtější a velká přetížitelnost baterie vám umožní dát motoru tolik proudu, kolik zvládne.pro zrychlení. Trans s usměrňovačem neposkytne tolik okamžitého proudu a motor zrychluje pomaleji, než na co byl navržen, a s velkým prokluzem kotvy. Z toho, z velkého skluzu, vzniká jiskra, která pak zůstává v provozu díky samoindukci ve vinutí.

    Co zde mohu doporučit? Za prvé: podívejte se blíže – jak to jiskří? Je potřeba to hlídat v provozu, v zátěži, tzn. při řezání.

    Pokud na určitých místech pod kartáči tančí jiskry, je to v pořádku. Moje výkonná vrtačka Konakovo se od narození tolik třpytí a proboha. Za 24 let jsem jednou vyměnil kartáče, umyl je alkoholem a vyleštil komutátor - to je vše. Pokud jste připojili 18V nástroj k 24V výstupu, pak je mírné jiskření normální. Rozviňte vinutí nebo uhaste přebytečné napětí něčím jako svařovacím reostatem (odpor přibližně 0,2 Ohm pro ztrátový výkon 200 W nebo více), aby motor pracoval při jmenovitém napětí a s největší pravděpodobností jiskra odešla pryč. Pokud jste to připojili na 12 V doufajíce, že po usměrnění to bude 18, tak marně - usměrněné napětí při zátěži výrazně klesá. A komutátorovému elektromotoru je mimochodem jedno, zda je napájen stejnosměrným nebo střídavým proudem.

    Konkrétně: vezměte 3-5 m ocelového drátu o průměru 2,5-3 mm. Stočíme do spirály o průměru 100-200 mm tak, aby se závity vzájemně nedotýkaly. Umístěte na ohnivzdornou dielektrickou podložku. Konce drátu očistěte do lesku a složte je do „uší“. Nejlepší je okamžitě namazat grafitovým mazivem, aby se zabránilo oxidaci. Tento reostat je připojen k přerušení jednoho z vodičů vedoucích k přístroji. Je samozřejmé, že kontakty by měly být šrouby, pevně utažené, s podložkami. Celý obvod připojte na výstup 24V bez usměrnění. Jiskra je pryč, ale výkon na hřídeli také klesl - je třeba snížit reostat, jeden z kontaktů je třeba přepnout o 1-2 otáčky blíže k druhému. Stále to jiskří, ale méně - reostat je příliš malý, je třeba přidat další otáčky. Je lepší okamžitě udělat reostat zjevně velký, aby nedošlo k našroubování dalších sekcí. Horší je, když je oheň podél celé linie kontaktu mezi kartáči a komutátorem nebo stopou jisker za nimi. Pak usměrňovač potřebuje někde anti-aliasingový filtr, podle vašich údajů, od 100 000 µF. Není to levné potěšení. „Filtr“ bude v tomto případě zásobník energie pro zrychlení motoru. Ale nemusí to pomoci, pokud celkový výkon transformátoru nestačí. Účinnost kartáčovaných stejnosměrných motorů je cca. 0,55-0,65, tzn. trans je potřeba od 800-900W. To znamená, že pokud je filtr nainstalovaný, ale stále jiskří ohněm pod celým kartáčem (samozřejmě pod oběma), pak transformátor není na tento úkol. Ano, pokud instalujete filtr, pak musí být diody můstku dimenzovány na trojnásobek provozního proudu, jinak mohou při připojení k síti vyletět z rázu nabíjecího proudu. A poté lze nástroj spustit 5-10 sekund po připojení k síti, aby se „banky“ měly čas „napumpovat“.

    A nejhorší je, pokud ocásky jisker ze štětců dosáhnou nebo téměř dosáhnou na protější štětec. Tomu se říká všestranná palba. Velmi rychle vypálí kolektor až do úplného zničení. Kruhový požár může mít několik důvodů. Ve vašem případě je nejpravděpodobnější, že byl motor zapnutý na 12 V s usměrněním. Potom je při proudu 30 A elektrický výkon v obvodu 360 W. Kotva klouže o více než 30 stupňů na otáčku, a to je nutně nepřetržitý všestranný požár. Je také možné, že kotva motoru je navinuta jednoduchou (nikoli dvojitou) vlnou. Takové elektromotory jsou lepší při překonávání okamžitých přetížení, ale mají startovací proud - matko, nebojte se. Přesněji to v nepřítomnosti říci nemohu a nemá to smysl – sotva bychom zde mohli něco opravit vlastníma rukama. Pak bude pravděpodobně levnější a jednodušší najít a koupit nové baterie. Nejprve ale zkuste zapnout motor na trochu vyšší napětí přes reostat (viz výše). Téměř vždy je tímto způsobem možné sestřelit nepřetržitou všestrannou palbu za cenu malého (až 10-15%) snížení výkonu na hřídeli.