Ako vyrobiť spínaný zdroj vlastnými rukami. Spínací laboratórny napájací zdroj pre TL494 svojpomocne spínaný zdroj pre 30 voltov

DIY 0-30 V napájací zdroj

Existuje toľko zaujímavých rádiových zariadení zozbieraných rádioamatérmi, ale základ, bez ktorého nebude fungovať takmer žiadny obvod, je pohonná jednotka. .Často sa človek jednoducho nedostane k zostaveniu poriadneho napájacieho zdroja. Samozrejme, priemysel vyrába dostatok kvalitných a výkonných stabilizátorov napätia a prúdu, no nie všade sa predávajú a nie každý má možnosť si ich kúpiť. Je ľahšie to spájkovať sami.

Schéma napájania:

Navrhovaný obvod jednoduchého (iba 3 tranzistorového) zdroja sa priaznivo porovnáva s podobnými v presnosti udržiavania výstupného napätia - využíva kompenzačnú stabilizáciu, spoľahlivosť spúšťania, široký rozsah nastavenia a lacné, nedostatkové diely.

Po správnom zložení funguje okamžite, len vyberieme zenerovu diódu podľa požadovanej hodnoty maximálneho výstupného napätia zdroja.

Telo vyrábame z toho, čo je po ruke. Klasickou možnosťou je kovová krabica od zdroja počítača ATX. Každý ich má určite veľa, lebo občas vyhoria a kúpa nového je jednoduchšia ako oprava.

Do skrinky sa perfektne zmestí 100-wattový transformátor a je tu miesto aj pre dosku s dielmi.

Môžete nechať chladič - nebude to zbytočné. A aby nešumil, jednoducho ho napájame cez odpor obmedzujúci prúd, ktorý si experimentálne vyberiete.

Na prednom paneli som nešetril a kúpil som si plastovú škatuľu - je veľmi vhodné urobiť do nej otvory a obdĺžnikové okná pre indikátory a ovládacie prvky.

Vezmeme ukazovateľ ampérmetra - aby boli prúdové rázy jasne viditeľné, a umiestnime digitálny voltmeter - je to pohodlnejšie a krajšie!

Po zložení regulovaného zdroja skontrolujeme jeho činnosť - pri spodnej (minimálnej) polohe regulátora by mal dávať takmer úplnú nulu a pri hornej do 30V. Po pripojení záťaže pol ampéra sa pozrieme na pokles výstupného napätia. Malo by byť tiež minimálne.

Vo všeobecnosti je tento zdroj pri všetkej zdanlivej jednoduchosti svojimi parametrami pravdepodobne jeden z najlepších. V prípade potreby k nemu môžete pridať ochrannú jednotku - pár ďalších tranzistorov.

Alebo vytvorte vinutie, môžete zostaviť napájací zdroj spínaného typu vlastnými rukami, čo si vyžaduje transformátor len s niekoľkými otáčkami.

V tomto prípade je potrebný malý počet dielov a práca môže byť dokončená za 1 hodinu. IN v tomto prípade, základom pre napájanie je čip IR2151.

Pre prácu budete potrebovať nasledujúce materiály a diely:

PTC termistor akýkoľvek typ.
Pár kondenzátorov, ktoré sa vyberajú s výpočtom 1 μF. pri 1 W. Pri tvorbe návrhu vyberáme kondenzátory tak, aby odoberali 220 W.
Zostava diódy„vertikálny“ typ.
Vodiči typ IR2152, IR2153, IR2153D.
Tranzistory s efektom poľa typ IRF740, IRF840. Môžete si vybrať iné, ak majú dobrý indikátor odporu.
Transformátor možno prevziať zo starých jednotiek počítačového systému.
Diódy, inštalovaný na výstupe, sa odporúča odobrať z rodiny HER.

Okrem toho budete potrebovať nasledujúce nástroje:

Spájkovačka a spotrebný materiál.
Skrutkovač a kliešte.
Pinzeta.

Nezabudnite tiež na potrebu dobrého osvetlenia na pracovisku.

Pokyny krok za krokom

schému zapojenia

štrukturálna schéma

Montáž sa vykonáva podľa nakreslenej schémy zapojenia. Mikroobvod bol vybraný podľa charakteristík obvodu.

Montáž sa vykonáva nasledovne:

Pri vchode nainštalujte PTC termistor a diódové mostíky.
Potom, je nainštalovaný pár kondenzátorov.
Vodiči potrebné na reguláciu činnosti brán tranzistorov s efektom poľa. Ak majú ovládače na konci označenia D index, nie je potrebné inštalovať FR107.
Tranzistory s efektom poľa inštalované bez skratovania prírub. Pri upevňovaní na radiátor použite špeciálne izolačné tesnenia a podložky.
Transformátory inštalované so skratovanými vodičmi.
Výstupom sú diódy.

Všetky prvky sú inštalované na určených miestach na doske a spájkované na zadnej strane.

Vyšetrenie

Pre správnu montáž napájacieho zdroja je potrebné dávať pozor na inštaláciu polárnych prvkov a tiež by ste mali byť opatrní pri práci so sieťovým napätím. Po odpojení jednotky od zdroja napájania by v obvode nemalo zostať žiadne nebezpečné napätie. Pri správnom zložení nie je potrebné žiadne ďalšie nastavovanie.

Správnu činnosť napájacieho zdroja môžete skontrolovať nasledovne:

Zaraďujeme do okruhu, na výstupe žiarovky napríklad 12 voltov. Pri prvom krátkodobom štarte by mala kontrolka svietiť. Okrem toho by ste mali venovať pozornosť skutočnosti, že všetky prvky by sa nemali zahriať. Ak sa niečo zahreje, znamená to, že obvod je nesprávne zostavený.
Pri druhom štarte Pomocou testera meriame aktuálnu hodnotu. Nechajte jednotku pracovať dostatočne dlho, aby ste sa uistili, že v nej nie sú žiadne vykurovacie telesá.

Okrem toho by bolo užitočné skontrolovať všetky prvky pomocou testera na prítomnosť vysokého prúdu po vypnutí napájania.

Ako už bolo uvedené, prevádzka spínaného zdroja je založená na spätná väzba. Uvažovaný obvod nevyžaduje špeciálnu organizáciu spätnej väzby a rôznych výkonových filtrov.
Osobitná pozornosť by sa mala venovať výberu tranzistorov s efektom poľa. V tomto prípade sa odporúčajú IR FET, pretože sú známe svojim tepelným rozlíšením. Podľa výrobcu dokážu stabilne fungovať až do 150 stupňov Celzia. V tomto okruhu sa však veľmi nezohrievajú, čo možno nazvať veľmi dôležitou vlastnosťou.
Ak sa tranzistory neustále zahrievajú, malo by byť nainštalované aktívne chladenie. Spravidla je reprezentovaný ventilátorom.

Výhody a nevýhody

Impulzný menič má nasledujúce výhody:

Vysoká miera stabilizačný koeficient vám umožňuje poskytnúť výkonové podmienky, ktoré nepoškodia citlivú elektroniku.
Zvažované návrhy majú vysokú mieru účinnosti. Moderné možnosti exekúcie majú tento ukazovateľ na úrovni 98 %. Je to spôsobené tým, že straty sú znížené na minimum, čoho dôkazom je nízke zahrievanie bloku.
Veľký rozsah vstupného napätia- jedna z vlastností, vďaka ktorým sa takýto dizajn rozšíril. Zároveň účinnosť nezávisí od indikátorov vstupného prúdu. Práve odolnosť voči aktuálnemu indikátoru napätia umožňuje predĺžiť životnosť elektroniky, keďže skoky v indikátore napätia sú v domácej napájacej sieti bežným javom.
Vstupná frekvencia ovplyvňuje činnosť len vstupných prvkov konštrukcie.
Malé rozmery a hmotnosť, sú zodpovedné aj za ich popularitu vďaka množeniu prenosných a prenosných zariadení. Koniec koncov, pri použití lineárneho bloku sa hmotnosť a rozmery niekoľkokrát zvyšujú.
Organizácia diaľkového ovládania.
Nižšia cena.

Existujú aj nevýhody:

Dostupnosť pulzné rušenie.
Nevyhnutnosť zaradenie do okruhu kompenzátorov účinníka.
Zložitosť samoregulácie.
Menšia spoľahlivosť kvôli zložitosti reťazca.
Ťažké následky keď jeden alebo viac prvkov obvodu zlyhá.

Pri vytváraní takéhoto dizajnu sami by ste mali vziať do úvahy, že chyby môžu viesť k zlyhaniu elektrického spotrebiča. Preto je potrebné zabezpečiť ochranu v systéme.

Dizajn a prevádzkové vlastnosti

Pri zvažovaní prevádzkových vlastností pulznej jednotky je možné poznamenať nasledovné:

Najprv Vstupné napätie je usmernené.
Usmernené napätie v závislosti od účelu a vlastností celej konštrukcie je presmerovaný vo forme obdĺžnikového impulzu vysoká frekvencia a privádza sa do inštalovaného transformátora alebo filtra pracujúceho pri nízkych frekvenciách.
Transformátory majú malú veľkosť a hmotnosť pri použití pulznej jednotky, pretože zvýšenie frekvencie umožňuje zvýšiť efektivitu ich prevádzky, ako aj znížiť hrúbku jadra. Okrem toho sa pri výrobe jadra môže použiť feromagnetický materiál. Pri nízkej frekvencii je možné použiť iba elektrooceľ.
Stabilizácia napätia sa vyskytuje prostredníctvom negatívnej spätnej väzby. Vďaka použitiu túto metódu, napätie dodávané spotrebiteľovi zostáva nezmenené, napriek kolísaniu vstupného napätia a generovaného zaťaženia.

Spätná väzba môže byť organizovaná nasledovne:

S galvanickou izoláciou, používa sa výstup vinutia optočlena alebo transformátora.
Ak nepotrebujete vytvoriť križovatku, používa sa odporový delič napätia.

Pomocou podobných metód sa výstupné napätie udržiava s požadovanými parametrami.

Štandardné spínané zdroje, ktoré je možné použiť napríklad na reguláciu výstupného napätia pri napájaní , pozostáva z nasledujúcich prvkov:

Vstupná časť, vysoké napätie. Zvyčajne je reprezentovaný generátorom impulzov. Šírka impulzu je hlavným indikátorom, ktorý ovplyvňuje výstupný prúd: čím širší je indikátor, tým väčšie je napätie a naopak. Impulzný transformátor stojí na úseku medzi vstupnou a výstupnou časťou a oddeľuje impulz.
Na výstupnej časti je PTC termistor. Je vyrobený z polovodiča a má kladný teplotný koeficient. Táto funkcia znamená, že keď sa teplota prvku zvýši nad určitú hodnotu, indikátor odporu výrazne stúpa. Používa sa ako kľúčový bezpečnostný mechanizmus.
Nízkonapäťová časť. Impulz sa odstráni z nízkonapäťového vinutia, usmernenie sa uskutoční pomocou diódy a kondenzátor pôsobí ako filtračný prvok. Zostava diód môže usmerniť prúd až do 10A. Malo by sa vziať do úvahy, že kondenzátory môžu byť navrhnuté pre rôzne zaťaženia. Kondenzátor odstraňuje zostávajúce špičky impulzov.
Vodiči potláčajú odpor, ktorý vzniká v silovom obvode. Počas prevádzky vodiči striedavo otvárajú brány inštalovaných tranzistorov. Práca sa vyskytuje s určitou frekvenciou
Tranzistory s efektom poľa vybrané s prihliadnutím na indikátory odporu a maximálne napätie pri otvorení. O minimálna hodnota, odpor výrazne zvyšuje účinnosť a znižuje zahrievanie počas prevádzky.
Štandard transformátora pre downgrade.

Berúc do úvahy zvolený obvod, môžete začať vytvárať napájací zdroj daného typu.

Vo väčšine moderných elektronické zariadenia Analógové (transformátorové) zdroje sa prakticky nepoužívajú, sú nahradené impulznými meničmi napätia. Aby sme pochopili, prečo sa to stalo, je potrebné zvážiť konštrukčné vlastnosti, ako aj silné a slabé stránky týchto zariadení. Povieme si aj o účele hlavných komponentov impulzných zdrojov a uvedieme jednoduchý príklad implementácie, ktorú je možné zostaviť vlastnými rukami.

Konštrukčné vlastnosti a princíp fungovania

Z niekoľkých metód premeny napätia na výkonové elektronické komponenty možno identifikovať dve najrozšírenejšie:

Analógový, ktorého hlavným prvkom je znižovací transformátor, okrem svojej hlavnej funkcie poskytuje aj galvanické oddelenie.
Impulzný princíp.

Pozrime sa, ako sa tieto dve možnosti líšia.

PSU na báze výkonového transformátora

Zoberme si zjednodušenú blokovú schému tohto zariadenia. Ako vidno z obrázku, na vstupe je inštalovaný znižovací transformátor, pomocou ktorého sa prevádza amplitúda napájacieho napätia, napríklad z 220 V dostaneme 15 V. Ďalším blokom je usmerňovač, jeho úlohou je previesť sínusový prúd na impulzný (harmonická je zobrazená nad symbolickým obrázkom). Na tento účel sa používajú usmerňovacie polovodičové prvky (diódy) zapojené cez mostíkový obvod. Princíp ich fungovania nájdete na našej webovej stránke.

Ďalší blok plní dve funkcie: vyhladzuje napätie (na tento účel sa používa kondenzátor vhodnej kapacity) a stabilizuje ho. Ten je potrebný, aby napätie pri zvyšovaní zaťaženia „nekleslo“.

Daná bloková schéma je v zdroji spravidla značne zjednodušená tohto typu K dispozícii je vstupný filter a ochranné obvody, ale to nie je dôležité pre vysvetlenie činnosti zariadenia.

Všetky nevýhody vyššie uvedenej možnosti priamo alebo nepriamo súvisia s hlavným dizajnovým prvkom - transformátorom. Po prvé, jeho hmotnosť a rozmery obmedzujú miniaturizáciu. Aby sme neboli neopodstatnení, použijeme ako príklad znižovací transformátor 220/12 V s menovitým výkonom 250 W. Hmotnosť takejto jednotky je asi 4 kilogramy, rozmery 125x124x89 mm. Viete si predstaviť, koľko by na základe toho vážila nabíjačka na notebook.

Po druhé, cena takýchto zariadení je niekedy mnohonásobne vyššia ako celkové náklady na ostatné komponenty.

Pulzné zariadenia

Ako je možné vidieť z blokovej schémy znázornenej na obrázku 3, princíp činnosti týchto zariadení sa výrazne líši od analógových prevodníkov, predovšetkým v neprítomnosti vstupného transformátora.

Obrázok 3. Štrukturálna schéma Meniť zdroj energie

Zoberme si operačný algoritmus takéhoto zdroja:

Napájanie je privádzané do sieťového filtra, ktorého úlohou je minimalizovať rušenie siete, prichádzajúce aj odchádzajúce, vznikajúce prevádzkou.
Ďalej sa uvedie do činnosti jednotka na premenu sínusového napätia na pulzné konštantné napätie a vyhladzovací filter.
V ďalšej fáze je k procesu pripojený invertor, ktorého úlohou je vytvárať pravouhlé vysokofrekvenčné signály. Spätná väzba do meniča sa vykonáva cez riadiacu jednotku.
Ďalším blokom je IT, je potrebný pre automatický režim generátora, napájanie obvodu, ochranu, ovládanie regulátora, ako aj záťaž. Okrem toho úloha IT zahŕňa zabezpečenie galvanického oddelenia medzi vysokonapäťovými a nízkonapäťovými obvodmi.

Na rozdiel od step-down transformátora je jadro tohto zariadenia vyrobené z ferimagnetických materiálov, čo prispieva k spoľahlivému prenosu RF signálov, ktoré môžu byť v rozsahu 20-100 kHz. Charakteristickým znakom IT je, že pri jeho pripájaní je kritické zahrnutie začiatku a konca vinutia. Malé rozmery tohto zariadenia umožňujú vyrábať miniatúrne zariadenia, príkladom je elektronický zväzok (predradník) LED alebo energeticky úspornej žiarovky.

Ďalej prichádza do činnosti výstupný usmerňovač, pretože pracuje s vysokofrekvenčným napätím, proces vyžaduje vysokorýchlostné polovodičové prvky, preto sa na tento účel používajú Schottkyho diódy.
V záverečnej fáze sa na výhodnom filtri uskutoční vyhladenie, po ktorom sa na záťaž aplikuje napätie.

Teraz, ako sme sľúbili, sa pozrime na princíp fungovania hlavného prvku tohto zariadenia - meniča.

Ako funguje invertor?

RF moduláciu je možné vykonať tromi spôsobmi:

pulzná frekvencia;
fázový impulz;
šírka pulzu.

V praxi sa používa posledná možnosť. Je to spôsobené jednak jednoduchosťou implementácie a jednak skutočnosťou, že PWM má na rozdiel od ostatných dvoch spôsobov modulácie konštantnú komunikačnú frekvenciu. Bloková schéma popisujúca činnosť regulátora je uvedená nižšie.

Prevádzkový algoritmus zariadenia je nasledujúci:

Generátor referenčnej frekvencie generuje sériu pravouhlých signálov, ktorých frekvencia zodpovedá referenčnej frekvencii. Na základe tohto signálu sa vytvorí pílový zub UP, ktorý je privedený na vstup komparátora K PWM. Signál UUS prichádzajúci z riadiaceho zosilňovača sa privádza na druhý vstup tohto zariadenia. Signál generovaný týmto zosilňovačom zodpovedá proporcionálnemu rozdielu medzi U P (referenčné napätie) a U RS (riadiaci signál zo spätnoväzbového obvodu). To znamená, že riadiaci signál UUS je v skutočnosti nesúlad napätia s úrovňou, ktorá závisí od prúdu na záťaži a od napätia na nej (U OUT).

Táto metóda implementácie vám umožňuje zorganizovať uzavretý obvod, ktorý vám umožňuje ovládať výstupné napätie, to znamená, že v skutočnosti hovoríme o lineárnej diskrétnej funkčnej jednotke. Na jeho výstupe sa generujú impulzy, ktorých trvanie závisí od rozdielu medzi referenčným a riadiacim signálom. Na jeho základe sa vytvorí napätie na ovládanie kľúčového tranzistora meniča.

Proces stabilizácie výstupného napätia sa vykonáva monitorovaním jeho úrovne, pri zmene sa úmerne mení napätie riadiaceho signálu U PC, čo vedie k predĺženiu alebo skráteniu trvania medzi impulzmi.

V dôsledku toho sa mení výkon sekundárnych obvodov, čo zabezpečuje stabilizáciu výstupného napätia.

Pre zaistenie bezpečnosti je potrebné galvanické oddelenie medzi napájaním a spätnou väzbou. Na tento účel sa spravidla používajú optočleny.

Silné a slabé stránky pulzných zdrojov

Ak porovnáme analógové a impulzné zariadenia s rovnakým výkonom, tieto budú mať nasledujúce výhody:

Malé rozmery a hmotnosť vďaka absencii nízkofrekvenčného znižovacieho transformátora a ovládacích prvkov, ktoré vyžadujú odvod tepla pomocou veľkých radiátorov. Vďaka použitiu technológie konverzie vysokofrekvenčného signálu je možné znížiť kapacitu kondenzátorov použitých vo filtroch, čo umožňuje inštaláciu menších prvkov.
Vyššia účinnosť, pretože hlavné straty sú spôsobené iba prechodnými procesmi, zatiaľ čo v analógových obvodoch sa veľa energie neustále stráca počas elektromagnetickej konverzie. Výsledok hovorí sám za seba, zvýšenie účinnosti na 95-98%.
Nižšie náklady vďaka použitiu menej výkonných polovodičových prvkov.
Širší rozsah vstupného napätia. Tento typ zariadenia je nenáročný na frekvenciu a amplitúdu, preto je povolené pripojenie do sietí rôznych štandardov.
Dostupnosť spoľahlivej ochrany proti skratu, preťaženiu a iným núdzovým situáciám.

Nevýhody pulznej technológie zahŕňajú:

Prítomnosť RF rušenia je dôsledkom činnosti vysokofrekvenčného meniča. Tento faktor vyžaduje inštaláciu filtra, ktorý potláča rušenie. Bohužiaľ, jeho prevádzka nie je vždy efektívna, čo ukladá určité obmedzenia na používanie zariadení tohto typu vo vysoko presných zariadeniach.

Špeciálne požiadavky na zaťaženie, nemalo by sa znižovať ani zvyšovať. Akonáhle úroveň prúdu prekročí hornú alebo dolnú hranicu, charakteristiky výstupného napätia sa začnú výrazne líšiť od štandardných. Výrobcovia (dokonca aj nedávno čínski) spravidla zabezpečujú takéto situácie a inštalujú do svojich výrobkov vhodnú ochranu.

Pôsobnosť

Takmer všetka moderná elektronika je napájaná z blokov tohto typu, napríklad:

Zostavenie spínaného zdroja vlastnými rukami

Uvažujme obvod jednoduchého napájacieho zdroja, kde sa uplatňuje vyššie opísaný princíp činnosti.

Označenia:

Rezistory: R1 – 100 Ohm, R2 – od 150 kOhm do 300 kOhm (voliteľné), 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 -15 000 pF (voliteľné), 012 μF, C6 - 10 μF x C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
Diódy: VD1-4 - KD258V, VD5 a VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
Tranzistor VT1 – KT872A.
Stabilizátor napätia D1 - mikroobvod KR142 s indexom EH5 - EH8 (v závislosti od požadovaného výstupného napätia).
Transformátor T1 - je použité feritové jadro v tvare w s rozmermi 5x5. Primárne vinutie je navinuté 600 závitmi drôtu Ø 0,1 mm, sekundárne (piny 3-4) obsahuje 44 závitov Ø 0,25 mm a posledné vinutie obsahuje 5 závitov Ø 0,1 mm.
Poistka FU1 – 0,25A.

Nastavenie spočíva vo výbere hodnôt R2 a C5, ktoré zabezpečia budenie generátora pri vstupnom napätí 185-240 V.

Vyrobiť si zdroj vlastnými rukami má zmysel nielen pre nadšených rádioamatérov. Domáca napájacia jednotka (PSU) vytvorí pohodlie a ušetrí značné množstvo v nasledujúcich prípadoch:

Na napájanie nízkonapäťového elektrického náradia, na šetrenie drahých zdrojov batérie(batéria);
Na elektrifikáciu priestorov, ktoré sú obzvlášť nebezpečné z hľadiska stupňa úrazu elektrickým prúdom: pivnice, garáže, prístrešky atď. Pri napájaní striedavým prúdom môže jeho veľké množstvo v nízkonapäťových rozvodoch spôsobiť rušenie domácich spotrebičov a elektroniky;
V dizajne a kreativite pre presné, bezpečné a bezodpadové rezanie penového plastu, penovej gumy, nízkotaviteľných plastov s vyhrievaným nichrómom;
V dizajne osvetlenia - použitie špeciálnych napájacích zdrojov predĺži životnosť LED pásik a získať stabilitu svetelné efekty. Napájanie podvodných iluminátorov atď. z domácej elektrickej siete je vo všeobecnosti neprijateľné;
Na nabíjanie telefónov, smartfónov, tabletov, notebookov mimo stabilných zdrojov energie;
Pre elektroakupunktúru;
A mnoho ďalších účelov, ktoré priamo nesúvisia s elektronikou.

Prijateľné zjednodušenia

Profesionálne napájacie zdroje sú určené na napájanie akéhokoľvek druhu záťaže, vr. reaktívny. Medzi možných spotrebiteľov patrí presné vybavenie. Pro-BP musí udržiavať stanovené napätie s najvyššou presnosťou po neobmedzene dlhú dobu a jeho konštrukcia, ochrana a automatizácia musí umožňovať obsluhu nekvalifikovaným personálom napríklad v sťažených podmienkach. biológov na napájanie svojich prístrojov v skleníku alebo na expedícii.

Amatérsky laboratórny zdroj je oslobodený od týchto obmedzení, a preto ho možno výrazne zjednodušiť pri zachovaní ukazovateľov kvality dostatočných pre osobné použitie. Ďalej, tiež jednoduchými vylepšeniami, je možné z neho získať špeciálny napájací zdroj. Čo budeme teraz robiť?

Skratky

KZ – skrat.
XX – voľnobežné otáčky, t.j. náhle odpojenie záťaže (spotrebiteľa) alebo prerušenie jej obvodu.
VS – koeficient stabilizácie napätia. Rovná sa pomeru zmeny vstupného napätia (v % alebo krát) k rovnakému výstupnému napätiu pri konštantnom odbere prúdu. Napr. Sieťové napätie úplne kleslo, z 245 na 185V. V porovnaní s normou 220 V to bude 27 %. Ak je VS zdroja 100, výstupné napätie sa zmení o 0,27%, čo pri hodnote 12V spôsobí drift 0,033V. Pre amatérsku prax viac než prijateľné.
IPN je zdrojom nestabilizovaného primárneho napätia. Môže to byť železný transformátor s usmerňovačom alebo pulzný sieťový menič napätia (VIN).
IIN - pracujú na vyššej frekvencii (8-100 kHz), čo umožňuje použitie ľahkých kompaktných feritových transformátorov s vinutiami niekoľkých až niekoľkých desiatok závitov, ale nie sú bez nevýhod, pozri nižšie.
RE – regulačný prvok stabilizátora napätia (SV). Udržiava výstup na jeho špecifikovanej hodnote.
ION – zdroj referenčného napätia. Nastavuje svoju referenčnú hodnotu, podľa ktorej spolu so spätnoväzbovými signálmi OS ovplyvňuje riadiace zariadenie riadiacej jednotky RE.
SNN – kontinuálny stabilizátor napätia; jednoducho „analógové“.
ISN – pulzný stabilizátor napätia.
UPS je spínaný zdroj.

Poznámka: SNN aj ISN môžu pracovať z priemyselného frekvenčného zdroja s transformátorom na železe, ako aj z elektrického zdroja.

O zdrojoch napájania počítača

UPS sú kompaktné a ekonomické. A v špajzi má veľa ľudí napájací zdroj zo starého počítača, ktorý sa povaľuje, zastaraný, ale celkom použiteľný. Je teda možné prispôsobiť spínaný zdroj z počítača na amatérske/pracovné účely? Bohužiaľ, počítačový UPS je pomerne vysoko špecializované zariadenie a možnosti jeho využitia doma/v práci sú veľmi obmedzené:

Pre bežného amatéra je možno vhodné použiť UPS prerobený z počítačového len na elektrické náradie; o tom pozri nižšie. Druhým prípadom je, ak sa amatér zaoberá opravou PC a/alebo tvorbou logických obvodov. Ale potom už vie, ako na to prispôsobiť napájanie z počítača:

Zaťažte hlavné kanály +5V a +12V (červené a žlté vodiče) nichrómovými špirálami na 10-15% menovitého zaťaženia;
Zelený vodič mäkkého štartu (nízkonapäťové tlačidlo na prednom paneli systémovej jednotky) pc na je skratovaný na spoločný, t.j. na ktoromkoľvek z čiernych drôtov;
Zapnutie/vypnutie sa vykonáva mechanicky pomocou prepínača na zadnom paneli napájacej jednotky;
S mechanickými (železnými) I/O „v službe“, t.j. nezávislý USB napájanie+5V porty sa tiež vypnú.

Dostať sa do práce!

Vzhľadom na nedostatky UPS a ich základnú a obvodovú zložitosť sa na záver pozrieme len na pár z nich, ale jednoduchých a užitočných, a povieme si o spôsobe opravy IPS. Hlavná časť materiálu je venovaná SNN a IPN s priemyselnými frekvenčnými transformátormi. Umožňujú osobe, ktorá práve vzala do ruky spájkovačku, postaviť napájací zdroj veľmi Vysoká kvalita. A mať to na farme, bude ľahšie zvládnuť „jemné“ techniky.

IPN

Najprv sa pozrime na IPN. Impulzné si necháme podrobnejšie až do časti o opravách, no s tými „železnými“ majú niečo spoločné: výkonový transformátor, usmerňovač a filter na potlačenie zvlnenia. Spoločne môžu byť implementované rôznymi spôsobmi v závislosti od účelu napájania.

poz. 1 na obr. 1 – polvlnový (1P) usmerňovač. Úbytok napätia na dióde je najmenší, cca. 2B. Ale pulzovanie usmerneného napätia je s frekvenciou 50 Hz a je „roztrhané“, t.j. s intervalmi medzi impulzmi, takže pulzačný filtračný kondenzátor Sf by mal mať kapacitu 4-6 krát väčšiu ako v iných obvodoch. Využitie výkonového transformátora Tr na napájanie je 50%, pretože Len 1 polvlna je usmernená. Z rovnakého dôvodu sa v magnetickom obvode Tr vyskytuje nerovnováha magnetického toku a sieť to „nevidí“ ako aktívnu záťaž, ale ako indukčnosť. Preto sa 1P usmerňovače používajú len na malý výkon a tam, kde nie je iná cesta napr. v IIN na blokovacích generátoroch a s tlmiacou diódou, pozri nižšie.

Poznámka: prečo 2V, a nie 0,7V, pri ktorom sa otvára p-n prechod v kremíku? Dôvodom je prúd, ktorý je popísaný nižšie.

poz. 2 – 2-polvlna so stredným bodom (2PS). Straty diód sú rovnaké ako predtým. prípad. Zvlnenie je 100 Hz spojité, takže je potrebné čo najmenšie Sf. Použitie Tr – 100% Nevýhoda – dvojnásobná spotreba medi na sekundárnom vinutí. V čase, keď sa usmerňovače vyrábali pomocou kenotronových lámp, to nevadilo, ale teraz je to rozhodujúce. Preto sa 2PS používajú v nízkonapäťových usmerňovačoch, hlavne na vyšších frekvenciách so Schottkyho diódami v UPS, ale 2PS nemajú žiadne zásadné obmedzenia výkonu.

poz. 3 – 2-polvlnový most, 2RM. Straty na diódach sú dvojnásobné v porovnaní s poz. 1 a 2. Zvyšok je rovnaký ako 2PS, ale sekundárna meď je potrebná takmer o polovicu menej. Takmer - pretože je potrebné navinúť niekoľko závitov, aby sa kompenzovali straty na dvojici „extra“ diód. Najčastejšie sa používa obvod pre napätie od 12V.

poz. 3 – bipolárne. „Most“ je znázornený konvenčne, ako je obvyklé v obvodové schémy(zvyknite si na to!) a otočili sa o 90 stupňov proti smeru hodinových ručičiek, ale v skutočnosti ide o pár 2PS zapojených v opačných polaritách, ako je jasne vidieť na obr. 6. Spotreba medi je rovnaká ako 2PS, straty diódy sú rovnaké ako 2PM, zvyšok je rovnaký ako obe. Je určený hlavne na napájanie analógových zariadení, ktoré vyžadujú symetriu napätia: Hi-Fi UMZCH, DAC/ADC atď.

poz. 4 – bipolárny podľa schémy paralelného zdvojenia. Poskytuje zvýšenú symetriu napätia bez dodatočných opatrení, pretože asymetria sekundárneho vinutia je vylúčená. Pri použití Tr 100% sa vlní 100 Hz, ale trhá sa, takže Sf potrebuje dvojnásobnú kapacitu. Straty na diódach sú vzájomnou výmenou priechodných prúdov približne 2,7V, viď nižšie a pri výkone nad 15-20W sa prudko zvyšujú. Sú stavané hlavne ako nízkovýkonové pomocné pre nezávislé napájanie operačných zosilňovačov (op-ampov) a iných nízkopríkonových, ale náročných analógových komponentov na kvalitu napájania.

Ako si vybrať transformátor?

V UPS je celý obvod najčastejšie jasne viazaný na štandardnú veľkosť (presnejšie na objem a plochu prierezu Sc) transformátora/transformátorov, pretože Použitie jemných procesov vo ferite umožňuje zjednodušiť obvod a zároveň ho urobiť spoľahlivejším. Tu sa „nejako svojím spôsobom“ obmedzuje na prísne dodržiavanie odporúčaní vývojára.

Transformátor na báze železa sa vyberá s prihliadnutím na vlastnosti SNN alebo sa berie do úvahy pri jeho výpočte. Pokles napätia na RE Ure by nemal byť menší ako 3V, inak VS prudko klesne. Keď sa Ure zvyšuje, VS sa mierne zvyšuje, ale rozptýlený výkon RE rastie oveľa rýchlejšie. Preto sa Ure odoberá pri 4-6 V. K tomu pripočítame 2(4) V strát na diódach a úbytok napätia na sekundárnom vinutí Tr U2; pre výkonový rozsah 30-100W a napätia 12-60V to vezmeme na 2,5V. U2 nevzniká primárne nie z ohmického odporu vinutia (ten je u výkonných transformátorov všeobecne zanedbateľný), ale v dôsledku strát v dôsledku magnetizačného prevrátenia jadra a vytvárania rozptylového poľa. Jednoducho, časť energie siete „napumpovaná“ primárnym vinutím do magnetického obvodu sa vyparí do kozmického priestoru, čo zohľadňuje aj hodnota U2.

Vypočítali sme teda napríklad pre mostíkový usmerňovač 4 + 4 + 2,5 = 10,5 V navyše. Pripočítame ho k požadovanému výstupnému napätiu napájacej jednotky; nech je to 12V a vydelíme 1,414, dostaneme 22,5/1,414 = 15,9 alebo 16V, to bude najmenšie prípustné napätie sekundárne vinutie. Ak je TP továrensky vyrobený, berieme 18V zo štandardného rozsahu.

Teraz vstupuje do hry sekundárny prúd, ktorý sa prirodzene rovná maximálnemu zaťažovaciemu prúdu. Povedzme, že potrebujeme 3A; vynásobte 18V, bude to 54W. Získali sme celkový výkon Tr, Pg a menovitý výkon P zistíme vydelením Pg účinnosťou Tr η, ktorá závisí od 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 našom prípade bude P = 54/0,8 = 67,5 W, ale taká štandardná hodnota neexistuje, takže budete musieť vziať 80 W. Aby na výstupe bolo 12Vx3A = 36W. Parná lokomotíva a to je všetko. Je čas naučiť sa, ako vypočítať a namotať „tranzy“ sami. Okrem toho v ZSSR boli vyvinuté metódy na výpočet transformátorov na železe, ktoré umožňujú bez straty spoľahlivosti vytlačiť 600 W z jadra, ktoré je pri výpočte podľa amatérskych rádiových referenčných kníh schopné produkovať iba 250 W. W. "Iron Trance" nie je taký hlúpy, ako sa zdá.

SNN

Usmernené napätie je potrebné stabilizovať a najčastejšie regulovať. Ak je záťaž výkonnejšia ako 30-40 W, je potrebná aj ochrana proti skratu, inak môže porucha napájacieho zdroja spôsobiť výpadok siete. SNN to všetko robí spoločne.

Jednoduchá referencia

Pre začiatočníka je lepšie neísť hneď do vysokého výkonu, ale vyrobiť si na testovanie jednoduché, vysoko stabilné 12V ELV podľa obvodu na obr. 2. Možno ho potom použiť ako zdroj referenčného napätia (jeho presnú hodnotu nastavuje R5), na kontrolu zariadení alebo ako kvalitný ELV ION. Maximálny zaťažovací prúd tohto obvodu je iba 40 mA, ale VSC na predpotopnom GT403 a rovnako starom K140UD1 je viac ako 1000 a pri výmene VT1 za stredne výkonný kremík a DA1 na ktoromkoľvek z moderných operačných zosilňovačov je prekročí 2000 a dokonca aj 2500. Záťažový prúd sa tiež zvýši na 150 -200 mA, čo je už užitočné.

0-30

Ďalším stupňom je napájací zdroj s reguláciou napätia. Tá predchádzajúca sa robila podľa tzv. kompenzačný porovnávací obvod, ale je ťažké ho previesť na vysoký prúd. Vyrobíme nový SNN založený na emitorovom sledovači (EF), v ktorom sú RE a CU kombinované len v jednom tranzistore. KSN bude niekde okolo 80-150, ale toto bude stacit amaterovi. Ale SNN na ED umožňuje bez akýchkoľvek špeciálnych trikov získať výstupný prúd až 10A alebo viac, koľko dá Tr a RE vydrží.

Obvod jednoduchého napájacieho zdroja 0-30V je znázornený na poz. 1 Obr. 3. IPN pre neho je hotový transformátor ako TPP alebo TS na 40-60 W so sekundárnym vinutím na 2x24V. Usmerňovač typu 2PS s diódami dimenzovanými na 3-5A alebo viac (KD202, KD213, D242 atď.). VT1 je inštalovaný na radiátore s rozlohou 50 metrov štvorcových alebo viac. cm; Starý PC procesor bude fungovať veľmi dobre. Za takýchto podmienok sa tento ELV nebojí skratu, zahrievajú sa iba VT1 a Tr, takže na ochranu stačí 0,5A poistka v obvode primárneho vinutia Tr.

poz. Obrázok 2 ukazuje, aké pohodlné je napájanie na elektrickom zdroji pre amatéra: existuje 5A napájací obvod s nastavením od 12 do 36 V. Tento zdroj dokáže dodať záťaži 10A, ak je k dispozícii 400W 36V zdroj . Jeho prvou vlastnosťou je integrovaný SNN K142EN8 (najlepšie s indexom B) pôsobí v nezvyčajnej úlohe ako riadiaca jednotka: k vlastnému 12V výstupu sa čiastočne alebo úplne pridáva všetkých 24V napätie z ION na R1, R2, VD5. , VD6. Kondenzátory C2 a C3 zabraňujú budeniu na HF DA1 pracujúcom v nezvyčajnom režime.

Ďalším bodom je zariadenie na ochranu proti skratu (PD) na R3, VT2, R4. Ak pokles napätia na R4 presiahne približne 0,7 V, VT2 sa otvorí, zatvorí základný obvod VT1 k spoločnému vodiču, zatvorí sa a odpojí záťaž od napätia. R3 je potrebný, aby extra prúd nepoškodil DA1 pri spustení ultrazvuku. Nie je potrebné zvyšovať jeho denomináciu, pretože keď sa spustí ultrazvuk, musíte bezpečne uzamknúť VT1.

A posledná vec je zdanlivo nadmerná kapacita výstupného filtračného kondenzátora C4. V tomto prípade je to bezpečné, pretože Maximálny kolektorový prúd VT1 25A zabezpečuje jeho nabíjanie pri zapnutí. Ale tento ELV dokáže dodať záťaži prúd až 30A v priebehu 50-70 ms, takže tento jednoduchý napájací zdroj je vhodný na napájanie nízkonapäťového elektrického náradia: jeho štartovací prúd túto hodnotu nepresahuje. Stačí si vyrobiť (aspoň z plexiskla) kontaktnú pätku s káblom, nasadiť pätu rukoväte a pred odchodom nechať „Akumych“ odpočívať a šetriť prostriedky.

O chladení

Povedzme, že v tomto obvode je výstup 12V s maximom 5A. To je len priemerný výkon priamočiarej píly, ale na rozdiel od vŕtačky alebo skrutkovača to trvá celý čas. Pri C1 sa drží cca 45V, t.j. na RE VT1 zostáva niekde okolo 33V pri prúde 5A. Stratový výkon je viac ako 150 W, dokonca viac ako 160, ak si uvedomíte, že VD1-VD4 je tiež potrebné chladiť. Z toho je zrejmé, že každý výkonný regulovateľný zdroj musí byť vybavený veľmi účinným chladiacim systémom.

Rebrový/ihlový radiátor využívajúci prirodzenú konvekciu nerieši problém: výpočty ukazujú, že je potrebný rozptylový povrch 2000 m2. pozri a hrúbka telesa chladiča (doska, z ktorej vychádzajú rebrá alebo ihly) je od 16 mm. Vlastniť toľko hliníka v tvarovanom produkte bolo a zostáva pre amatéra snom v krištáľovom zámku. Nevhodný nie je ani chladič CPU s prúdením vzduchu, ten je určený na menší výkon.

Jednou z možností pre domáceho majstra je hliníkový plech s hrúbkou 6 mm a rozmermi 150 x 250 mm s otvormi so zväčšujúcim sa priemerom vyvŕtanými pozdĺž polomerov z miesta inštalácie chladeného prvku v šachovnicovom vzore. Bude slúžiť zadná stena Kryt PSU, ako na obr. 4.

Nevyhnutnou podmienkou účinnosti takéhoto chladiča je slabé, ale nepretržité prúdenie vzduchu cez perforácie z vonkajšej strany dovnútra. Za týmto účelom nainštalujte do krytu ventilátor s nízkym výkonom (najlepšie hore). Vhodný je napr. počítač s priemerom 76 mm a viac. pridať. HDD chladič alebo grafická karta. Pripája sa na piny 2 a 8 DA1, vždy je tam 12V.

Poznámka: V skutočnosti je radikálnym spôsobom prekonania tohto problému sekundárne vinutie Tr s odbočkami pre 18, 27 a 36V. Primárne napätie sa prepína v závislosti od používaného nástroja.

A predsa UPS

Opísaný napájací zdroj pre dielňu je dobrý a veľmi spoľahlivý, ale je ťažké ho nosiť so sebou na cesty. Tu sa zmestí napájací zdroj počítača: elektrické náradie je necitlivé na väčšinu svojich nedostatkov. Niektoré úpravy najčastejšie spočívajú v inštalácii výstupného (najbližšie k záťaži) elektrolytického kondenzátora s veľkou kapacitou na účely opísané vyššie. Existuje veľa receptov na konverziu počítačových zdrojov pre elektrické náradie (hlavne skrutkovače, ktoré nie sú príliš výkonné, ale veľmi užitočné) v RuNet; jedna z metód je uvedená vo videu nižšie, pre 12V nástroj.

Video: 12V napájanie z počítača

S 18V náradím je to ešte jednoduchšie: pri rovnakom výkone spotrebujú menej prúdu. Tu môže byť užitočné oveľa dostupnejšie zapaľovacie zariadenie (predradník) z 40 W alebo viac energeticky úspornej žiarovky; v prípade zlej batérie sa dá úplne umiestniť a vonku zostane len kábel so zástrčkou. Ako vyrobiť napájací zdroj pre 18V skrutkovač z balastu od spálenej gazdinej, pozrite si nasledujúce video.

Video: 18V napájanie pre skrutkovač

Vysoká trieda

Ale vráťme sa k SNN na ES; ich schopnosti nie sú ani zďaleka vyčerpané. Na obr. 5 – bipolárny výkonný zdroj s reguláciou 0-30 V, vhodný pre Hi-Fi audio zariadenia a iných náročných spotrebiteľov. Výstupné napätie sa nastavuje pomocou jedného gombíka (R8) a symetria kanálov sa automaticky udržiava pri akejkoľvek hodnote napätia a ľubovoľnom zaťažovacom prúde. Pedantovi-formalistovi možno zošedivie pred očami, keď vidí tento obvod, ale autorovi takýto zdroj funguje správne už asi 30 rokov.

Hlavným kameňom úrazu pri jeho tvorbe bolo δr = δu/δi, kde δu a δi sú malé okamžité prírastky napätia a prúdu. Pre vývoj a nastavenie vysokokvalitného zariadenia je potrebné, aby δr neprekročilo 0,05-0,07 Ohm. Jednoducho, δr určuje schopnosť napájacieho zdroja okamžite reagovať na skoky v spotrebe prúdu.

Pre SNN na EP sa δr rovná hodnote ION, t.j. zenerova dióda delená koeficientom prenosu prúdu β RE. Ale pre výkonné tranzistory β výrazne klesá pri veľkom kolektorovom prúde a δr zenerovej diódy sa pohybuje od niekoľkých do desiatok ohmov. Tu, aby sme kompenzovali pokles napätia na RE a znížili teplotný drift výstupného napätia, museli sme ich celý reťazec zostaviť na polovicu s diódami: VD8-VD10. Preto sa referenčné napätie z ION odstráni cez dodatočnú ED na VT1, jeho β sa vynásobí β RE.

Ďalšou vlastnosťou tohto dizajnu je ochrana proti skratu. Najjednoduchší, opísaný vyššie, sa žiadnym spôsobom nehodí do bipolárneho obvodu, takže problém ochrany je vyriešený podľa princípu „neexistuje žiadny trik proti šrotu“: neexistuje žiadny ochranný modul ako taký, ale existuje redundancia v parametre výkonných prvkov - KT825 a KT827 pri 25A a KD2997A pri 30A. T2 nie je schopný poskytnúť taký prúd a kým sa zohreje, FU1 a/alebo FU2 bude mať čas vyhorieť.

Poznámka: Na miniatúrnych žiarovkách nie je potrebné označovať vypálené poistky. Je to tak, že v tom čase boli LED diódy stále dosť zriedkavé a v skrýši bolo niekoľko hŕstok SMOK.

Zostáva chrániť RE pred dodatočnými výbojovými prúdmi pulzačného filtra C3, C4 počas skratu. Na tento účel sú pripojené cez obmedzujúce odpory s nízkym odporom. V tomto prípade sa môžu v obvode objaviť pulzácie s periódou rovnajúcou sa časovej konštante R(3,4)C(3,4). Zabraňujú im C5, C6 menšej kapacity. Ich extra prúdy už nie sú pre RE nebezpečné: náboj sa vybíja rýchlejšie, ako sa kryštály výkonného KT825/827 zahrejú.

Výstupnú symetriu zabezpečuje op-amp DA1. RE záporného kanála VT2 je otvorený prúdom cez R6. Akonáhle mínus výstupu prekročí plus modul, mierne sa otvorí VT3, čím sa VT2 zatvorí a absolútne hodnoty výstupných napätí budú rovnaké. Prevádzková kontrola symetrie výstupu sa vykonáva pomocou číselníka s nulou v strede stupnice P1 (vo vložke - jeho vzhľad) a v prípade potreby úprava - R11.

Posledným highlightom je výstupný filter C9-C12, L1, L2. Tento dizajn je potrebný na pohltenie možného vysokofrekvenčného rušenia zo záťaže, aby ste si nelámali hlavu: prototyp je zabugovaný alebo napájací zdroj je „kolísavý“. So samotnými elektrolytickými kondenzátormi, presunutými keramikou, tu nie je úplná istota, ruší veľká vlastná indukčnosť „elektrolytov“. A tlmivky L1, L2 rozdeľujú „návrat“ záťaže naprieč spektrom a každému ich vlastnému.

Tento napájací zdroj, na rozdiel od predchádzajúcich, vyžaduje určité úpravy:

Pripojte záťaž 1-2 A pri 30V;
R8 je nastavený na maximum, v najvyššej polohe podľa diagramu;
Pomocou referenčného voltmetra (teraz postačí akýkoľvek digitálny multimeter) a R11 sú napätia kanála nastavené tak, aby boli rovnaké v absolútnej hodnote. Možno, ak operačný zosilňovač nemá schopnosť vyváženia, budete musieť vybrať R10 alebo R12;
Trimrom R14 nastavte P1 presne na nulu.

O oprave napájacieho zdroja

Napájacie zdroje zlyhávajú častejšie ako iné elektronické zariadenia: prijímajú prvý úder sieťových prepätí a tiež veľa získavajú zo záťaže. Aj keď nemáte v úmysle vyrobiť si vlastný zdroj, UPS nájdete okrem počítača aj v mikrovlnnej rúre, práčke a iných domácich spotrebičoch. Schopnosť diagnostikovať napájanie a znalosť základov elektrickej bezpečnosti vám umožní, ak nie opraviť poruchu sami, potom kompetentne vyjednávať o cene s opravármi. Preto sa pozrime na to, ako sa diagnostikuje a opravuje napájací zdroj, najmä s IIN, pretože viac ako 80 % zlyhaní je ich podiel.

Sýtosť a prievan

Najprv o niektorých efektoch, bez pochopenia ktorých nie je možné pracovať s UPS. Prvým z nich je saturácia feromagnetík. V závislosti od vlastností materiálu nie sú schopné absorbovať energiu vyššiu ako určitú hodnotu. Fanúšikovia sa so saturáciou na železe stretávajú len zriedka, dá sa zmagnetizovať na niekoľko Tesla (Tesla, jednotka merania magnetickej indukcie). Pri výpočte železných transformátorov sa indukcia považuje za 0,7-1,7 Tesla. Ferity vydržia iba 0,15-0,35 T, ich hysterézna slučka je „pravouhlejšia“ a pracujú pri vyššie frekvencie, takže ich pravdepodobnosť „skoku do nasýtenia“ je rádovo vyššia.

Ak je magnetický obvod nasýtený, indukcia v ňom už nerastie a EMF sekundárnych vinutí zmizne, aj keď sa primárne roztopilo (pamätáte si školskú fyziku?). Teraz vypnite primárny prúd. Magnetické pole v mäkkých magnetických materiáloch (tvrdé magnetické materiály sú permanentné magnety) nemôže existovať stacionárne, ako elektrický náboj alebo voda v nádrži. Začne sa rozptyľovať, indukcia klesne a vo všetkých vinutiach sa indukuje EMF opačnej polarity v porovnaní s pôvodnou polaritou. Tento efekt je v IIN pomerne široko používaný.

Na rozdiel od saturácie, priechodný prúd v polovodičové zariadenia(jednoduchý prievan) je určite škodlivý jav. Vzniká v dôsledku tvorby/resorpcie priestorových nábojov v oblastiach p a n; pre bipolárne tranzistory - hlavne v základni. Tranzistory s efektom poľa a Schottkyho diódy sú prakticky bez prievanu.

Napríklad, keď je na dióde privedené/odstránené napätie, vedie prúd v oboch smeroch, kým sa náboje nezozbierajú/nerozpustia. Preto je strata napätia na diódach v usmerňovačoch viac ako 0,7 V: v okamihu spínania má časť náboja filtračného kondenzátora čas pretiecť vinutím. V paralelnom zdvojovacom usmerňovači prúdi ťah cez obe diódy naraz.

Prievan tranzistorov spôsobuje napäťový ráz na kolektore, ktorý môže poškodiť zariadenie alebo, ak je pripojená záťaž, poškodiť ho extra prúdom. Ale aj bez toho tranzistorový ťah zvyšuje dynamické straty energie, ako je prievan diódy, a znižuje účinnosť zariadenia. Výkonné tranzistory s efektom poľa na to takmer nie sú náchylné, pretože nehromadí náboj v základni kvôli jej absencii, a preto spína veľmi rýchlo a plynulo. „Takmer“, pretože ich obvody zdroj-brána sú chránené pred spätným napätím Schottkyho diódami, ktoré sú mierne, ale priechodné.

Typy DIČ

UPS sledujú ich pôvod ku generátoru blokovania, poz. 1 na obr. 6. Po zapnutí je Uin VT1 mierne otvorený prúdom cez Rb, prúd preteká vinutím Wk. Nemôže okamžite narásť na limit (znova si spomeňte na školskú fyziku), v základni Wb a záťažovom vinutí Wn sa indukuje emf. Od Wb cez Sb vynúti odblokovanie VT1. Cez Wn ešte netečie žiadny prúd a VD1 sa nerozbehne.

Keď je magnetický obvod nasýtený, prúdy vo Wb a Wn sa zastavia. Potom v dôsledku rozptylu (resorpcie) energie indukcia klesne, vo vinutiach sa indukuje EMF opačnej polarity a spätné napätie Wb okamžite uzamkne (zablokuje) VT1, čím ho chráni pred prehriatím a tepelným rozpadom. Preto sa takáto schéma nazýva blokovací generátor alebo jednoducho blokovanie. Rk a Sk odrežú HF rušenie, ktorého blokovanie produkuje viac než dosť. Teraz môže byť z Wn odstránený nejaký užitočný výkon, ale iba cez usmerňovač 1P. Táto fáza pokračuje, kým sa Sat úplne nenabije alebo kým sa nevyčerpá uložená magnetická energia.

Tento výkon je však malý, do 10W. Ak sa pokúsite vziať viac, VT1 vyhorí zo silného prievanu skôr, ako sa uzamkne. Keďže Tp je nasýtený, účinnosť blokovania nie je dobrá: viac ako polovica energie uloženej v magnetickom obvode odletí do teplých iných svetov. Je pravda, že kvôli rovnakej saturácii blokovanie do určitej miery stabilizuje trvanie a amplitúdu svojich impulzov a jeho obvod je veľmi jednoduchý. Preto sa v lacných nabíjačkách telefónov často používajú čísla TIN založené na blokovaní.

Poznámka: hodnota Sb do značnej miery, ale nie úplne, ako píšu v amatérskych referenčných knihách, určuje periódu opakovania pulzu. Hodnota jeho kapacity musí byť spojená s vlastnosťami a rozmermi magnetického obvodu a rýchlosťou tranzistora.

Blokovanie naraz viedlo k vzniku riadkových televízorov s katódovými trubicami (CRT) a zrodilo INN s tlmiacou diódou, poz. 2. Tu riadiaca jednotka na základe signálov z Wb a obvodu spätnej väzby DSP násilne otvorí/uzamkne VT1 pred nasýtením Tr. Keď je VT1 zablokovaný, spätný prúd Wk je uzavretý cez rovnakú tlmiacu diódu VD1. Toto je pracovná fáza: už väčšia ako pri blokovaní sa časť energie odoberá do záťaže. Je veľký, pretože keď je úplne nasýtený, všetka prebytočná energia odletí preč, ale tu jej navyše nie je dosť. Týmto spôsobom je možné odobrať výkon až niekoľko desiatok wattov. Keďže však riadiace zariadenie nemôže fungovať, kým sa Tr nepriblíži k saturácii, tranzistor stále silno presvitá, dynamické straty sú veľké a účinnosť obvodu je oveľa väčšia.

IIN s tlmičom je stále živý v televízoroch a CRT displejoch, pretože v nich sú IIN a výstup horizontálneho skenovania kombinované: výkonový tranzistor a TP sú spoločné. To výrazne znižuje výrobné náklady. Úprimne povedané, IIN s tlmičom je zásadne zakrpatený: tranzistor a transformátor sú nútené neustále pracovať na pokraji zlyhania. Inžinieri, ktorým sa podarilo doviesť tento obvod k prijateľnej spoľahlivosti, si zaslúžia najhlbší rešpekt, ale dôrazne sa neodporúča lepiť tam spájkovačku s výnimkou profesionálov, ktorí prešli odborným školením a majú príslušné skúsenosti.

Push-pull INN so samostatným transformátorom spätnej väzby je najpoužívanejší, pretože má najlepšie ukazovatele kvality a spoľahlivosti. V porovnaní s „analógovými“ zdrojmi (s transformátormi na hardvéri a SNN) však z hľadiska RF rušenia tiež strašne hreší. V súčasnosti táto schéma existuje v mnohých modifikáciách; výkonné bipolárne tranzistory v ňom sú takmer úplne nahradené poľnými riadenými špeciálnymi zariadeniami. IC, ale princíp činnosti zostáva nezmenený. Ilustruje to pôvodný diagram, poz. 3.

Obmedzovacie zariadenie (LD) obmedzuje nabíjací prúd kondenzátorov vstupného filtra Sfvkh1(2). Ich veľká veľkosť je nevyhnutnou podmienkou pre prevádzku zariadenia, pretože Počas jedného prevádzkového cyklu sa z nich odoberie malý zlomok uloženej energie. Zhruba povedané, hrajú úlohu nádrže na vodu alebo vzduchového prijímača. Pri „krátkom“ nabíjaní môže dodatočný nabíjací prúd prekročiť 100 A po dobu až 100 ms. Na vyrovnanie napätia filtra sú potrebné Rc1 a Rc2 s odporom rádovo MOhm, pretože najmenšia nerovnováha jeho ramien je neprijateľná.

Keď sú Sfvkh1(2) nabité, ultrazvukové spúšťacie zariadenie generuje spúšťací impulz, ktorý otvorí jedno z ramien (na ktorom nezáleží) meniča VT1 VT2. Cez vinutie Wk veľkého výkonového transformátora Tr2 preteká prúd a magnetická energia z jeho jadra cez vinutie Wn sa takmer úplne spotrebuje na usmernenie a na záťaž.

Malá časť energie Tr2, určená hodnotou Rogr, sa odoberá z vinutia Woc1 a privádza sa do vinutia Woc2 malého základného spätnoväzbového transformátora Tr1. Rýchlo sa nasýti, otvorené rameno sa zatvorí a v dôsledku rozptylu v Tr2 sa otvorí predtým zatvorené, ako je opísané pre blokovanie, a cyklus sa opakuje.

V podstate push-pull IIN sú 2 blokátory, ktoré sa navzájom „tlačia“. Keďže výkonný Tr2 nie je nasýtený, ťah VT1 VT2 je malý, úplne sa „potopí“ do magnetického obvodu Tr2 a nakoniec ide do záťaže. Preto je možné postaviť dvojtaktný IPP s výkonom až niekoľko kW.

Horšie je, ak skončí v režime XX. Potom, počas polovičného cyklu, sa Tr2 stihne nasýtiť a silný ťah spáli naraz VT1 aj VT2. Teraz sú však v predaji výkonové ferity pre indukciu až do 0,6 Tesla, ale sú drahé a degradujú náhodným prevrátením magnetizácie. Vyvíjajú sa ferity s kapacitou viac ako 1 Tesla, ale na to, aby IIN dosiahli „železnú“ spoľahlivosť, je potrebných aspoň 2,5 Tesla.

Diagnostická technika

Pri odstraňovaní problémov s „analógovým“ zdrojom napájania, ak je „hlúpo tichý“, najskôr skontrolujte poistky, potom ochranu, RE a ION, ak má tranzistory. Zvonia normálne - postupujeme po prvku, ako je popísané nižšie.

V IIN, ak sa „rozbehne“ a hneď „zasekne“, najskôr skontrolujú riadiacu jednotku. Prúd v ňom je obmedzený výkonným nízkoodporovým odporom, ktorý je potom posunutý optotyristorom. Ak je „rezistor“ zjavne spálený, vymeňte ho a optočlen. Ostatné prvky ovládacieho zariadenia zlyhajú veľmi zriedkavo.

Ak je IIN „tichý, ako ryba na ľade“, diagnóza tiež začína OU (možno „rezik“ úplne vyhorel). Potom - ultrazvuk. Lacné modely používajú tranzistory v režime lavínového rozpadu, čo ani zďaleka nie je veľmi spoľahlivé.

Ďalšou etapou v akomkoľvek napájacom zdroji sú elektrolyty. Zlomenie puzdra a únik elektrolytu nie sú ani zďaleka také bežné, ako píšu na RuNet, ale k strate kapacity dochádza oveľa častejšie ako k poruche aktívnych prvkov. Elektrolytické kondenzátory sa kontrolujú multimetrom schopným merať kapacitu. Pod nominálnu hodnotu o 20% alebo viac - spustíme „mŕtveho“ do kalu a nainštalujeme nový, dobrý.

potom - aktívnych prvkov. Pravdepodobne viete, ako vytáčať diódy a tranzistory. Ale sú tu 2 triky. Prvým je, že ak tester s 12V batériou zavolá Schottkyho diódu alebo zenerovu diódu, zariadenie môže vykazovať poruchu, hoci dióda je celkom dobrá. Tieto komponenty je lepšie zavolať pomocou ukazovacieho zariadenia s batériou 1,5-3 V.

Druhým sú mocní terénni pracovníci. Vyššie (všimli ste si?) sa hovorí, že ich I-Z sú chránené diódami. Preto sa zdá, že výkonné tranzistory s efektom poľa znejú ako použiteľné bipolárne tranzistory, aj keď sú nepoužiteľné, ak nie je kanál úplne „vyhorený“ (degradovaný).

Jediným spôsobom, ktorý máte doma, je nahradiť ich známymi dobrými, oboje naraz. Ak ostane v obvode spálený, okamžite so sebou stiahne nový pracovný. Elektrotechnickí inžinieri žartujú, že výkonní terénni pracovníci nemôžu žiť jeden bez druhého. Ďalší prof. vtip – „náhradný homosexuálny pár“. To znamená, že tranzistory ramien IIN musia byť striktne rovnakého typu.

Nakoniec filmové a keramické kondenzátory. Vyznačujú sa vnútornými poruchami (nájdené tým istým testerom, ktorý kontroluje „klimatizácie“) a únikom alebo poruchou pod napätím. Na ich „chytenie“ je potrebné zostaviť jednoduchý obvod podľa obr. 7. Postupné testovanie elektrických kondenzátorov na poruchu a únik sa vykonáva takto:

Na testeri nastavíme, bez toho, aby sme ho kamkoľvek pripojili, najmenší limit pre meranie jednosmerného napätia (najčastejšie 0,2V alebo 200mV), zisťujeme a zaznamenávame vlastnú chybu zariadenia;
Zapneme hranicu merania 20V;
Podozrivý kondenzátor pripojíme na body 3-4, tester na 5-6 a na 1-2 aplikujeme konštantné napätie 24-48 V;
Prepnite limity napätia multimetra na najnižšie;
Ak na akomkoľvek testeri ukazuje niečo iné ako 0000,00 (prinajmenšom - niečo iné ako vlastnú chybu), testovaný kondenzátor nie je vhodný.

Tu končí metodologická časť diagnostiky a začína časť tvorivá, kde všetky návody vychádzajú z vlastných vedomostí, skúseností a úvah.

Pár impulzov

UPS sú špeciálnym artiklom kvôli ich zložitosti a rôznorodosti obvodov. Tu najprv zvážime niekoľko vzoriek pomocou modulácie šírky impulzov (PWM), ktorá nám umožňuje získať najlepšia kvalita UPS. V RuNet je veľa PWM obvodov, ale PWM nie je také strašidelné, ako sa o ňom hovorí...

Pre svetelný dizajn

LED pásik jednoducho rozsvietite z akéhokoľvek zdroja popísaného vyššie, okrem toho na obr. 1, nastavenie požadovaného napätia. SNN s poz. 1 Obr. 3, je ľahké vyrobiť 3 z nich pre kanály R, G a B. Trvanlivosť a stabilita žiary LED však nezávisí od napätia, ktoré je na ne privedené, ale od prúdu, ktorý nimi preteká. Preto by dobrý napájací zdroj pre LED pásik mal obsahovať stabilizátor záťažového prúdu; z technického hľadiska - stabilný zdroj prúdu (IST).

Jedna zo schém stabilizácie prúdu svetelného pásu, ktorú môžu opakovať amatéri, je znázornená na obr. 8. Je namontovaný na integrovanom časovači 555 (domáci analóg - K1006VI1). Poskytuje stabilný páskový prúd z napájacieho napätia 9-15 V. Množstvo stabilného prúdu je určené vzorcom I = 1/(2R6); v tomto prípade - 0,7A. Výkonný tranzistor VT3 je nevyhnutne tranzistor s efektom poľa, z prievanu sa v dôsledku náboja základne jednoducho nevytvorí bipolárny PWM. Induktor L1 je navinutý na feritovom krúžku 2000NM K20x4x6 s 5xPE 0,2 mm zväzkom. Počet závitov – 50. Diódy VD1, VD2 – ľubovoľné kremíkové RF (KD104, KD106); VT1 a VT2 – KT3107 alebo analógy. S KT361 atď. Rozsahy regulácie vstupného napätia a jasu sa znížia.

Obvod funguje takto: najskôr sa cez obvod R1VD1 nabije časovo nastaviteľná kapacita C1 a cez VD2R3VT2 sa vybije, t.j. v režime nasýtenia cez R1R5. Časovač generuje sekvenciu impulzov s maximálnou frekvenciou; presnejšie - s minimálnym pracovným cyklom. Spínač VT3 bez zotrvačnosti generuje silné impulzy a jeho zväzok VD3C4C3L1 ich vyhladzuje priamy prúd.

Poznámka: Pracovný cyklus série impulzov je pomer periódy ich opakovania k dobe trvania impulzu. Ak je napríklad trvanie impulzu 10 μs a interval medzi nimi je 100 μs, potom bude pracovný cyklus 11.

Prúd v záťaži sa zvyšuje a pokles napätia na R6 otvára VT1, t.j. prenesie ho z vypínacieho (uzamykacieho) režimu do aktívneho (zosilňujúceho) režimu. Tým sa vytvorí zvodový obvod pre základňu VT2 R2VT1+Upit a VT2 tiež prejde do aktívneho režimu. Vybíjací prúd C1 klesá, doba vybíjania sa zvyšuje, pracovný cyklus série sa zvyšuje a priemerná hodnota prúdu klesá na normu špecifikovanú R6. Toto je podstata PWM. Pri minimálnom prúde, t.j. pri maximálnom pracovnom cykle sa C1 vybije cez obvod vnútorného časového spínača VD2-R4.

V pôvodnom dizajne nie je zabezpečená možnosť rýchleho nastavenia prúdu a podľa toho aj jasu žiary; Neexistujú žiadne 0,68 ohmové potenciometre. Najjednoduchší spôsob nastavenia jasu je po nastavení pripojiť 3,3-10 kOhm potenciometer R* do medzery medzi R3 a žiaričom VT2, zvýraznenej hnedou farbou. Pohybom jeho motora nadol po obvode zvýšime dobu vybíjania C4, pracovný cyklus a znížime prúd. Ďalšou metódou je obísť základnú križovatku VT2 zapnutím potenciometra približne 1 MOhm v bodoch a a b (zvýraznené červenou farbou), čo je menej výhodné, pretože úprava bude hlbšia, ale hrubšia a ostrejšia.

Bohužiaľ, na nastavenie tohto užitočného nielen pre svetelné pásky IST potrebujete osciloskop:

Do okruhu sa dodáva minimálny +Upit.
Výberom R1 (impulz) a R3 (pauza) dosiahneme pracovný cyklus 2, t.j. Trvanie impulzu sa musí rovnať trvaniu pauzy. Nemôžete dať pracovný cyklus menší ako 2!
Podávajte maximálne + Upit.
Výberom R4 sa dosiahne menovitá hodnota stabilného prúdu.

Na nabíjanie

Na obr. 9 - schéma najjednoduchšieho ISN s PWM, vhodného na nabíjanie telefónu, smartfónu, tabletu (notebook, bohužiaľ, nebude fungovať) z domácej výroby solárna batéria, veterný generátor, motocykel resp autobatérie, magneto ploštice a iné nízkoenergetické nestabilné náhodné zdroje energie. Rozsah vstupného napätia nájdete v diagrame, nie je tam žiadna chyba. Toto ISN je skutočne schopné produkovať výstupné napätie väčšie ako vstupné. Rovnako ako v predchádzajúcom, aj tu je vplyv zmeny polarity výstupu vzhľadom na vstup; toto je vo všeobecnosti vlastná vlastnosť obvodov PWM. Dúfajme, že po pozornom prečítaní predchádzajúceho pochopíte prácu tohto maličkého drobca aj sami.

Mimochodom o nabíjaní a nabíjaní

Nabíjanie akumulátorov je veľmi zložitý a jemný fyzikálno-chemický proces, ktorého porušením sa niekoľkonásobne až desaťnásobne znižuje ich životnosť, t.j. počet cyklov nabíjania a vybíjania. Nabíjačka musí na základe veľmi malých zmien napätia batérie vypočítať, koľko energie prijala a podľa toho regulovať nabíjací prúd podľa určitého zákona. Preto Nabíjačka nie je v žiadnom prípade napájacím zdrojom a z bežných napájacích zdrojov je možné nabíjať iba batérie v zariadeniach so vstavaným regulátorom nabíjania: telefóny, smartfóny, tablety, niektoré modely digitálnych fotoaparátov. A nabíjanie, čo je nabíjačka, je predmetom samostatnej diskusie.

Question-remont.ru povedal:

Z usmerňovača bude iskrenie, ale asi to nie je veľký problém. Pointou je tzv. rozdielna výstupná impedancia napájacieho zdroja. Pri alkalických batériách je to asi mOhm (miliohmy), pri kyselinových ešte menej. Trance s mostíkom bez vyhladzovania má desatiny a stotiny ohmu, teda cca. 100-10 krát viac. A štartovací prúd kartáčovaného jednosmerného motora môže byť 6-7 alebo dokonca 20-krát väčší ako prevádzkový prúd. Ten váš je s najväčšou pravdepodobnosťou bližšie k druhému - motory s rýchlym zrýchlením sú kompaktnejšie a hospodárnejšie a obrovská kapacita preťaženia batérie umožňujú dať motoru toľko prúdu, koľko zvládne.na zrýchlenie. Trans s usmerňovačom neposkytne toľko okamžitého prúdu a motor zrýchľuje pomalšie ako bol navrhnutý a s veľkým sklzom kotvy. Z toho z veľkého sklzu vzniká iskra, ktorá potom zostáva v prevádzke v dôsledku samoindukcie vo vinutí.

Čo tu môžem odporučiť? Po prvé: pozrite sa bližšie - ako to iskrí? Treba to sledovať v prevádzke, v záťaži, t.j. počas pílenia.

Ak na určitých miestach pod kefami tancujú iskry, je to v poriadku. Moja výkonná vŕtačka Konakovo sa tak leskne už od narodenia a preboha. Za 24 rokov som raz vymenil kefy, umyl ich alkoholom a vyleštil komutátor - to je všetko. Ak ste pripojili 18V nástroj na 24V výstup, tak malé iskrenie je normálne. Odviňte vinutie alebo uhaste prebytočné napätie niečím ako zváracím reostatom (odpor približne 0,2 Ohm pre stratový výkon 200 W alebo viac), aby motor pracoval pri menovitom napätí a s najväčšou pravdepodobnosťou prejde iskra. preč. Ak by ste ho pripojili na 12 V dúfajúc, že po usmernení to bude 18, tak márne - usmernené napätie pri záťaži výrazne klesá. A komutátorovému elektromotoru je mimochodom jedno, či je napájaný jednosmerným alebo striedavým prúdom.

Konkrétne: vezmite 3-5 m oceľového drôtu s priemerom 2,5-3 mm. Zvinieme do špirály s priemerom 100-200 mm tak, aby sa závitky navzájom nedotýkali. Položte na ohňovzdornú dielektrickú podložku. Konce drôtu očistite do lesku a zložte ich do „uší“. Najlepšie je ihneď namazať grafitovým mazivom, aby sa zabránilo oxidácii. Tento reostat je pripojený k prerušeniu jedného z drôtov vedúcich k prístroju. Je samozrejmé, že kontakty by mali byť skrutky, pevne utiahnuté, s podložkami. Pripojte celý obvod na 24V výstup bez usmerňovania. Iskra je preč, ale výkon na hriadeli tiež klesol - je potrebné znížiť reostat, jeden z kontaktov je potrebné prepnúť o 1-2 otáčky bližšie k druhému. Stále to iskrí, ale menej – reostat je príliš malý, treba pridať ďalšie otáčky. Je lepšie okamžite urobiť reostat očividne veľký, aby sa nepriskrutkovali ďalšie časti. Je to horšie, ak je oheň pozdĺž celej línie kontaktu medzi kefami a komutátorom alebo stopkou iskry za nimi. Potom usmerňovač potrebuje niekde antialiasingový filter, podľa vašich údajov, od 100 000 µF. Nie je to lacné potešenie. „Filter“ bude v tomto prípade zariadenie na ukladanie energie na zrýchlenie motora. Ale nemusí to pomôcť, ak celkový výkon transformátora nestačí. Účinnosť kartáčovaných jednosmerných motorov je cca. 0,55-0,65, t.j. trans je potrebný od 800-900 W. To znamená, že ak je filter nainštalovaný, ale stále iskrí ohňom pod celou kefou (samozrejme pod oboma), transformátor nie je na túto úlohu. Áno, ak nainštalujete filter, diódy mostíka musia byť dimenzované na trojnásobok prevádzkového prúdu, inak môžu pri pripojení k sieti vyletieť z rázu nabíjacieho prúdu. A potom je možné nástroj spustiť 5-10 sekúnd po pripojení k sieti, aby sa „banky“ mali čas „napumpovať“.

A najhoršie je, ak chvostíky iskier zo štetcov siahajú alebo takmer siahajú k protiľahlej kefke. Toto sa nazýva všestranný oheň. Veľmi rýchlo vyhorí kolektor až do úplného zničenia. Príčin kruhového ohňa môže byť niekoľko. Vo vašom prípade je najpravdepodobnejšie, že motor bol zapnutý na 12 V s usmernením. Potom pri prúde 30 A je elektrický výkon v obvode 360 W. Kotva sa posúva o viac ako 30 stupňov na otáčku, a to je nevyhnutne nepretržitý všestranný požiar. Je tiež možné, že kotva motora je navinutá jednoduchou (nie dvojitou) vlnou. Takéto elektromotory sú lepšie pri prekonávaní okamžitých preťažení, ale majú štartovací prúd - matka, nebojte sa. Nemôžem to povedať v neprítomnosti presnejšie a nemá to zmysel – sotva by sme tu mohli niečo opraviť vlastnými rukami. Potom bude pravdepodobne lacnejšie a jednoduchšie nájsť a kúpiť nové batérie. Najprv však skúste zapnúť motor na mierne vyššie napätie cez reostat (pozri vyššie). Takmer vždy je možné týmto spôsobom zostreliť nepretržitú všestrannú paľbu za cenu malého (do 10-15%) zníženia výkonu na hriadeli.