Импулсно захранване 180W

Мощността на захранването е около 180 W, изходното напрежение е 2x25 V при ток на натоварване 3,5 A. Диапазонът на пулсации при ток на натоварване 3,5 A не надвишава 10% за честота на преобразуване 100 Hz и 2% за честота 27 kHz. Изходният импеданс не надвишава 0,6 Ohm. Размери на блока - 170х80х35 мм; тегло - 450гр.

След коригиране от диодния мост VD1, мрежовото напрежение се филтрира от кондензатори C1-C4 (виж диаграмата). Резисторът R1 ограничава тока на зареждане на филтърните кондензатори, протичащ през изправителните диоди, когато устройството е включено. Филтрираното напрежение се подава към преобразувател на напрежение, изграден съгласно полумостова инверторна схема, използваща транзистори VT1, VT2. Преобразувателят е натоварен с първичната намотка на трансформатор Т1, който преобразува напрежението и галванично изолира изхода на блока от АС мрежата. Кондензаторите C3 и C4 предотвратяват навлизането на RF смущения от захранването в мрежата. Полумостов инвертор преобразува директно напрежение в правоъгълно променливо напрежение с честота 27 kHz. Трансформатор Т1 е проектиран така, че неговата магнитна верига да не е наситена. Самоосцилаторният режим на работа се осигурява от верига за обратна връзка, чието напрежение се отстранява от намотка III на трансформатор Т1 и се подава към намотка I на спомагателен трансформатор Т2. Резисторът R4 ограничава напрежението върху намотката I на трансформатора Т2. Честотата на преобразуване зависи в определени граници от съпротивлението на този резистор (вижте бележката в края на страницата). Можете да прочетете подробно за работата на преобразуватели с ненаситен трансформатор в.

За да се осигури надеждно стартиране на преобразувателя и неговата стабилна работа, се използва стартов блок, който е релаксиращ генератор на базата на VTZ транзистор, работещ в лавинен режим. При включване на захранването кондензаторът C5 започва да се зарежда през резистора R5 и когато напрежението върху него достигне 50...70 V, транзисторът VTZ се отваря лавинообразно и кондензаторът се разрежда. Токовият импулс отваря транзистора VT2 и стартира преобразувателя.

Транзисторите VT1 и VT2 са монтирани на радиатори с площ от 50 cm2 всеки. Диодите VD2-VD5 също са оборудвани с пластинчати радиатори. Диодите са поставени между пет дуралуминиеви плочи с размери 40x30 mm всяка (трите средни плочи са с дебелина 2 mm, двете външни са с дебелина 3 mm). Цялата опаковка се затяга с два винта M3x30, прекарани през отворите на пластините. За да се предотврати затварянето на плочите с винтове, върху тях се поставят парчета поливинилхлоридна тръба.

Характеристиките на намотките на трансформаторите са обобщени в таблицата.

Трансформатор		Брой завои		Магнитна сърцевина
				Ферит 2000NN, два ринга K31x18.5x7 слепени
				Ферит 2000NN, пръстен K10x6x5

Намотаващ проводник - PEV-2. Намотка I е разположена равномерно по дължината на пръстена. За да се улесни стартирането на преобразувателя, намотка III на трансформатор Т1 трябва да бъде разположена на място, което не е заето от намотка II (вижте фигурата). Изолацията между намотките в трансформаторите е направена с лакирана платнена лента. Между намотките I и II на трансформатора T1 има трислойна изолация, между останалите намотки на трансформаторите е еднослойна.
Кондензатори C3, C4 в блока - K73P-3; C1, C2 - K50-12; C5 - K73-11; S8,S9 - КМ-5; C6, C7 -- K52-2. Транзисторите KT812A могат да бъдат заменени с KT812B, KT809A, KT704A-KT704V, диоди KD213A с KD213B.

Правилно сглобеното захранване обикновено не се нуждае от настройка, но в някои случаи може да се наложи да изберете транзистор VT3. За да проверите неговата функционалност, изключете временно изхода на емитера и го свържете към отрицателния извод на мрежовия токоизправител. На екрана на осцилоскопа се наблюдава напрежението на кондензатор С5 - трион зъбен сигнал с люлка 20...50 V и честота няколко херца. Ако няма рампа напрежение, транзисторът трябва да се смени.

Използването на този източник на захранване не премахва необходимостта от блокиране на изходните силови вериги на усилвателя с големи кондензатори. Свързването на такива кондензатори допълнително намалява нивото на пулсации.

Литература

1. В. ЦибулскиИкономично захранване. Радио, 1981, бр. 10, с. 56.
2. Ромаш Е. М.Източници на вторично захранване за радиоелектронно оборудване, М.: Радио и комуникации, 1981.
3. Бирюков С.Захранване за цифров честотомер, - Радио. 1981. № 12, с. 54, 55.

Д. БАРАБОШКИН
Радио, 6/85

ЗАБЕЛЕЖКА

При включване на захранването измерете честотата на преобразуване (на клемите на намотка II) - тя може да бъде значително по-ниска от 27 kHz (например 9 - 12 kHz). И въпреки че устройството ще работи, силовите транзистори ще се повредят поради прегряване. Регулирането на честотата се извършва от резистор R4. Освен това рейтингът може да се различава от посочения на диаграмата с десетки ома.
Правилно конфигурирано захранване работи чудесно при натоварване от 50 - 70%, захранващите транзистори остават студени.

Качеството на звука зависи почти толкова от параметрите на източника на захранване, колкото и от самия усилвател, и не трябва да бъдете небрежни при производството му. Има повече от достатъчно описания на методите за изчисляване на стандартните трансформатори. Ето защо, тук е описание на импулсно захранване, което може да се използва не само с усилватели, базирани на TDA7293 (TDA7294), но и с всеки друг 3H усилвател на мощност.

Основата на този захранващ блок (PSU) е полумостов драйвер с вътрешен осцилатор IR2153 (IR2155), предназначен за управление на MOSFET и IGBT технологични транзистори в импулсни захранвания. Функционалната диаграма на микросхемите е показана на фигура 1, зависимостта на изходната честота от рейтингите на RC-задвижващата верига на фигура 2. Микросхемата осигурява пауза между импулсите на „горните“ и „долните“ превключватели за 10% от продължителността на импулса, което ви позволява да не се притеснявате за "през" токове в силовата част на преобразувателя.

Ориз. 1

Ориз. 2

Практическото изпълнение на захранването е показано на фигура 3. Използвайки тази схема, можете да направите захранване с мощност от 100 до 500 W, трябва само да увеличите пропорционално капацитета на първичния захранващ филтър кондензатор C2 и да използвате съответен силов трансформатор TV2.

Ориз. 1

Капацитетът на кондензатора C2 се избира в размер на 1 ... 1,5 µF на 1 W изходна мощност, например, когато се произвежда захранване от 150 W, трябва да се използва кондензатор от 150 ... 220 µF. Диодният мост за първично захранване VD може да се използва в съответствие с инсталирания филтърен кондензатор за първично захранване с капацитет до 330 µF, могат да се използват диодни мостове 4...6 A, например RS407 или RS607. При капацитет на кондензатора от 470... 680 μF са необходими по-мощни диодни мостове, например RS807, RS1007.
Можем да говорим за производството на трансформатор дълго време, но не всеки трябва да се рови в дълбоката теория на изчисленията твърде дълго. Следователно изчисленията според книгата на Ераносян за най-популярните стандартни размери на феритни пръстени M2000NM1 са просто обобщени в таблица 1.
Както се вижда от таблицата, общата мощност на трансформатора зависи не само от размерите на сърцевината, но и от честотата на преобразуване. Не е много логично да се направи трансформатор за честоти под 40 kHz - хармониците могат да създадат непреодолими смущения в звуковия диапазон. Производството на трансформатори за честоти над 100 kHz вече не е допустимо поради самонагряване на ферита M2000NM1 от вихрови токове. Таблицата показва данни за първичните намотки, от които лесно могат да се изчислят съотношенията навивки/волтове и след това няма да е трудно да се изчисли колко навивки са необходими за определено изходно напрежение. Трябва да се отбележи, че напрежението, подадено към първичната намотка, е 155 V - мрежовото напрежение от 220 V след токоизправителя и изглаждащия филтър ще бъде 310 V DC, веригата е полумостова, следователно половината от тази стойност ще бъде приложена към първичната намотка. Също така трябва да се помни, че формата на изходното напрежение ще бъде правоъгълна, следователно след токоизправителя и изглаждащия филтър стойността на напрежението няма да се различава значително от изчислената стойност.
Диаметрите на необходимите проводници се изчисляват от съотношение 5 A на 1 кв. мм напречно сечение на проводника. Освен това е по-добре да използвате няколко проводника с по-малък диаметър, отколкото един по-дебел проводник. Това изискване се прилага за всички преобразуватели на напрежение с честота на преобразуване над 10 kHz, тъй като ефектът на кожата - загубите вътре в проводника - вече започва да се отразява, тъй като при високи честоти токът вече не тече през цялото напречно сечение, а по протежение на повърхността на проводника и колкото по-висока е честотата, толкова по-силни са загубите от ефекта при дебели проводници. Поради това не се препоръчва използването на проводници с дебелина над 1 mm в преобразуватели с честоти на преобразуване над 30 kHz. Трябва също да обърнете внимание на фазирането на намотките - неправилното фазиране на намотките може или да повреди превключвателите на захранването, или да намали ефективността на преобразувателя. Но нека се върнем към захранването, показано на фигура 3. Минималната мощност на това захранване е практически неограничена, така че можете да направите захранване с 50 W или по-малко. Горната граница на мощността е ограничена от определени характеристики на елементната база.
За да се получат по-високи мощности, са необходими по-мощни MOSFET транзистори и колкото по-мощен е транзисторът, толкова по-голям е капацитетът на неговия порт. Ако капацитетът на затвора на силовия транзистор е доста висок, тогава е необходим значителен ток за зареждането и разреждането му. Токът на управляващите транзистори IR2153 е доста малък (200 mA), следователно тази микросхема не може да управлява твърде мощни силови транзистори при високи честоти на преобразуване.
Въз основа на горното става ясно, че максималната изходна мощност на преобразувател, базиран на IR2153, не може да бъде повече от 500 ... 600 W при честота на преобразуване 50 ... 70 kHz, тъй като използването на по-мощни силови транзистори при тези честоти доста сериозно намаляват надеждността на устройството. Списъкът на препоръчителните транзистори за превключватели на мощност VT1, VT2 с кратки характеристики е обобщен в таблица 2.
Токоизправителните диоди на вторичните захранващи вериги трябва да имат най-кратко време за възстановяване и поне два пъти резерва на напрежение и три пъти тока. Най-новите изисквания са оправдани от факта, че самоиндуктивните удари на напрежението на силовия трансформатор възлизат на 20...50% от амплитудата на изходното напрежение. Например, при вторично захранване от 100 V, амплитудата на импулсите на самоиндукция може да бъде 120... 150 V и въпреки факта, че продължителността на импулсите е изключително кратка, това е достатъчно, за да предизвика повреда в диоди, когато се използват диоди с обратно напрежение от 150 V. Необходим е трикратен резервен ток, за да не се повредят диодите в момента на включване, тъй като капацитетът на кондензаторите на филтъра за вторична мощност е доста висок и доста малък ток ще бъдат задължени да ги таксуват. Най-подходящите диоди VD4-VD11 са обобщени в таблица 3.

Капацитетът на вторичните захранващи филтри (C11, C12) не трябва да се увеличава твърде много, тъй като преобразуването се извършва при доста високи честоти. За да се намали пулсацията, е много по-важно да се използва голям капацитет в първичните захранващи вериги и правилно да се изчисли мощността на силовия трансформатор. Във вторичните вериги кондензатори от 1000 μF на рамо са напълно достатъчни за усилватели до 100 W (захранващите кондензатори, инсталирани на самите платки UMZCH, трябва да бъдат най-малко 470 μF) и 4700 μF за 500 W усилвател. Схемата показва вариант на токоизправителите за вторично захранване, направени на диоди на Шотки и под тях е монтирана печатна платка (Фигура 4). Диодите VD12, VD13 се използват като токоизправители за вентилатора за принудително охлаждане на радиаторите; Същата фигура показва чертеж на местоположението на частите и схема на свързване. Преобразувателят има защита от претоварване, направена на токовия трансформатор TV1, състоящ се от пръстен K20x12x6 от ферит M2000 и съдържащ 3 оборота на първичната намотка (напречното сечение е същото като първичната намотка на силовия трансформатор и 3 оборота на вторичната намотка намотка, навита с двоен проводник с диаметър 0,2.. .0,3 mm. Ако има претоварване, напрежението на вторичната намотка на трансформатора TV1 ще стане достатъчно, за да отвори тиристора VS1 и той ще се отвори, затваряйки захранването. към чипа IR2153, като по този начин прагът на защита се регулира от резистор R8, като се започне от максимална чувствителност и се постига стабилно стартиране на преобразувателя момент на стартиране на преобразувателя се натоварва максимално, тъй като е необходимо да се зареди капацитетът на вторичните силови филтри и натоварването на силовата част на преобразувателя е максимално.

За останалите подробности: кондензатор C5 - филмов кондензатор 0.33... 1 µF 400V; кондензатори C9, C10 - филмови кондензатори 0,47...2,2 µF поне 250V; индуктивностите L1...L3 са изработени върху феритни пръстени K20x12x6 M2000 и са навити с тел 0,8...1,0 mm до запълване на виток в един слой; C14, C15 - филм 0.33...2.2 µF за напрежение най-малко 100 V с изходно напрежение до 80 V; кондензатори C1, C4, C6, C8 могат да бъдат керамични, тип K10-73 или K10-17; C7 също може да бъде керамичен, но филмът, като K73-17, е по-добър.

Много радиолюбители се интересуват от това как работи импулсното захранване и на какви механизми се основава. Нека разгледаме по-отблизо примера на блок от DVD плейъра BBK DV811X. Този блок е избран, защото всички компоненти на веригата са свободни, прозрачни и не са запълнени с лепило. Това значително ще помогне на начинаещите да разберат как работят. За сравнение, типично захранване за лаптоп. Трудно е веднага да се разбере какво има тук и къде.
За да обясним ясно всички точки, ще изградим схематична диаграма. Ще ви разкажем възможно най-просто за всеки елемент, защо е там и каква функция изпълнява.

Нека разгледаме общите принципи на работа на захранващите устройства.
Като начало, линейно.

При него мрежовото напрежение се подава към трансформатор, който го понижава, след което има токоизправител, филтър и стабилизатор. Трансформаторите в такива блокове са с големи размери и най-често се използват в лабораторни захранвания и аудио усилватели.

Сега превключване на захранването. 220 волта се изправят, след което директното напрежение се преобразува в импулси с по-висока честота, които се подават към високочестотен трансформатор. Напрежението се отстранява от изходните намотки и се коригира. След това се подава през верига за обратна връзка към устройството за формиране на импулси, за да се поддържа стабилно изходно напрежение чрез регулиране на продължителността или работния цикъл на импулсите. Ректифицираният се филтрира до получаване на стабилна стойност.
Обяснение на веригата
Клемите се захранват от мрежа 220 волта и бутона за включване и виждаме предпазителя. Когато токът, преминаващ през предпазителя, превиши номиналния си праг, той изгаря, изключвайки захранването от мрежата. След това виждаме защитата от пренапрежение.

Състои се от два кондензатора и дросел за потискане на електромагнитни смущения.
Нека да разгледаме типична схема на този филтър. Повечето съвременни устройства са оборудвани с такъв филтър. Състои се от 2 X кондензатора и EMI дросел. Това са кондензатори, които са специално проектирани за използване на предпазители от пренапрежение. Те могат да издържат на пренапрежение до няколко киловолта и са направени от незапалими материали. За противофазови смущения, които възникват между фаза и неутрала, това е най-краткият път, който трябва да се следва, което означава, че те предотвратяват навлизането на мрежови смущения в захранването и, съответно, навлизането на шум от захранването в мрежата.
Що се отнася до дроселите за потискане на EMI, има много видове, но като цяло те са намотки, навити върху феритна сърцевина. Интерференцията индуцира ток с различни знаци, взаимно компенсиращи се. Струва си да добавя още нещо за синфазните смущения - между фазата и корпуса или между нулата и корпуса. За да се компенсират подобни смущения, често се използват така наречените Y-кондензатори. В случай на изгаряне, те определено ще бъдат отворени. Те също така издържат на пренапрежение. Двойка такива кондензатори е свързана между мрежовите проводници и корпуса. А корпусът от своя страна е свързан към земята.

Ако няма заземяване във вашия контакт, тялото на устройството ще черпи около 110 волта с много малък ток. Това захранване осигурява места за тези кондензатори.

Но производителят достави мрежовия проводник без заземяване. Следователно в случая няма смисъл от тези кондензатори. След мрежовия филтър към кондензатора се подава диоден мост от 4 диода 1n 4007. Изглажда формата му. Кондензаторът в този случай е 22 микрофарада, 400 волта. Напрежението на кондензатора трябва да бъде около 290-300 волта. Сега трябва да го преобразуваме във високочестотна импулсна поредица. Първо, нека да видим какъв вид микросхема е това. Маркировка dh321. Нека да разгледаме как са структурирани такива конвертори като цяло.

Онлайн калкулатор: http://cxem.net/calc/divider_calc.php

Въпроси относно импулсни захранвания: http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=1480

Или създайте намотка, можете да сглобите захранване от импулсен тип със собствените си ръце, което изисква трансформатор само с няколко завъртания.

В този случай са необходими малък брой части и работата може да бъде завършена за 1 час. В този случай чипът IR2151 се използва като основа за захранването.

За работа ще ви трябват следните материали и части:

1. PTC термисторвсеки тип.
2. Двойка кондензатори, които са избрани с изчислението на 1 μF. на 1 W. Когато създаваме дизайна, избираме кондензатори така, че да консумират 220 W.
3. Диоден монтаж"вертикален" тип.
4. Шофьоритип IR2152, IR2153, IR2153D.
5. Полеви транзисторитип IRF740, IRF840. Можете да изберете други, ако имат добър индикатор за съпротивление.
6. Трансформатормогат да бъдат взети от стари компютърни системни модули.
7. Диоди, инсталиран на изхода, се препоръчва да вземете от нейното семейство.

Освен това ще ви трябват следните инструменти:

1. Поялники консумативи.
2. Отверткаи клещи.
3. пинсети.

Също така не забравяйте за необходимостта от добро осветление на работното място.

Инструкция стъпка по стъпка

електрическа схема
структурна схема

Сглобяването се извършва съгласно изчертаната електрическа схема. Микросхемата е избрана според характеристиките на веригата.

Сглобяването се извършва, както следва:

1. На входаинсталирайте PTC термистор и диодни мостове.
2. Тогава, е инсталирана двойка кондензатори.
3. Шофьоринеобходимо за регулиране на работата на затворите на полеви транзистори. Ако драйверите имат индекс D в края на маркировката, няма нужда да инсталирате FR107.
4. Полеви транзисторимонтирани без късо съединение на фланците. При закрепване към радиатора използвайте специални изолационни уплътнения и шайби.
5. Трансформърсмонтиран с кабели накъсо.
6. Изходът е диоди.

Всички елементи се монтират на предвидените места на платката и се запояват от обратната страна.

Преглед

За да монтирате правилно захранването, трябва да внимавате при инсталирането на полярните елементи, а също така трябва да внимавате при работа с мрежово напрежение. След изключване на уреда от източника на захранване не трябва да остава опасно напрежение във веригата. Ако е сглобен правилно, не е необходимо допълнително регулиране.

Можете да проверите правилната работа на захранването, както следва:

1. Включваме във веригата,на изхода на електрическата крушка, например 12 волта. При първото краткотрайно стартиране светлината трябва да свети. Освен това трябва да обърнете внимание на факта, че всички елементи не трябва да се нагряват. Ако нещо се нагрее, това означава, че веригата е сглобена неправилно.
2. На втория стартИзмерваме текущата стойност с помощта на тестер. Оставете уреда да работи достатъчно време, за да сте сигурни, че няма нагревателни елементи.

Освен това би било полезно да проверите всички елементи с помощта на тестер за наличие на висок ток след изключване на захранването.

1. Както беше отбелязано по-рано, работата на импулсно захранване се основава на обратна връзка. Разглежданата схема не изисква специална организация на обратната връзка и различни филтри за мощност.
2. Особено внимание трябва да се обърне на избора на транзистори с полеви ефекти.В този случай се препоръчват IR FET, тъй като те са известни със своята термична разделителна способност. Според производителя те могат да работят стабилно до 150 градуса по Целзий. Въпреки това, в тази верига те не се нагряват много, което може да се нарече много важна характеристика.
3. Ако транзисторите загряват постоянно, трябва да се инсталира активно охлаждане. Като правило, той е представен от вентилатор.

Предимства и недостатъци

Импулсният преобразувател има следните предимства:

1. Висока оценкакоефициентът на стабилизация ви позволява да осигурите условия на захранване, които няма да навредят на чувствителната електроника.
2. Обмислени дизайниимат висок коефициент на ефективност. В съвременните версии тази цифра е 98%. Това се дължи на факта, че загубите са сведени до минимум, както се вижда от ниското нагряване на блока.
3. Голям обхват на входното напрежение- едно от качествата, поради които се е разпространил такъв дизайн. В същото време ефективността не зависи от индикаторите на входния ток. Именно имунитетът към индикатора за текущо напрежение ви позволява да удължите живота на електрониката, тъй като скоковете в индикатора за напрежение са често срещано явление в домашната електрозахранваща мрежа.
4. Входяща честотазасяга работата само на входните елементи на структурата.
5. Малки размери и тегло, също са отговорни за популярността им поради разпространението на преносимо и преносимо оборудване. В крайна сметка, когато използвате линеен блок, теглото и размерите се увеличават няколко пъти.
6. Организиране на дистанционно управление.
7. По-ниска цена.

Има и недостатъци:

1. Наличностимпулсни смущения.
2. Необходимоствключване във веригата на компенсатори на фактора на мощността.
3. Сложностсаморегулация.
4. По-малко надеждностпоради сложността на веригата.
5. Тежки последствиякогато един или повече елементи на веригата се повредят.

Когато сами създавате такъв дизайн, трябва да имате предвид, че направените грешки могат да доведат до повреда на електрическия консуматор. Поради това е необходимо да се осигури защита в системата.

Дизайн и експлоатационни характеристики

При разглеждане на работните характеристики на импулсния блок може да се отбележи следното:

1. ПървоВходното напрежение се коригира.
2. Изправено напрежениев зависимост от предназначението и характеристиките на цялата структура, той се пренасочва под формата на високочестотен правоъгълен импулс и се подава към инсталиран трансформатор или филтър, работещ на ниски честоти.
3. Трансформърсса малки по размер и тегло при използване на импулсна единица поради факта, че увеличаването на честотата позволява да се увеличи ефективността на тяхната работа, както и да се намали дебелината на сърцевината. Освен това при производството на сърцевината може да се използва феромагнитен материал. При ниска честота може да се използва само електрическа стомана.
4. Стабилизиране на напрежениетовъзниква чрез отрицателна обратна връзка. Благодарение на използването на този метод напрежението, подадено към потребителя, остава непроменено, въпреки колебанията във входящото напрежение и генерирания товар.

Обратната връзка може да бъде организирана по следния начин:

1. С галванична изолация, използва се оптрон или изход за намотка на трансформатор.
2. Ако не е необходимо да създавате кръстовище, използва се резисторен делител на напрежението.

Използвайки подобни методи, изходното напрежение се поддържа с необходимите параметри.

Стандартни импулсни захранвания, които могат да се използват например за регулиране на изходното напрежение по време на захранване , се състои от следните елементи:

1. Входяща част, високо напрежение.Обикновено се представя от генератор на импулси. Ширината на импулса е основният индикатор, който влияе на изходния ток: колкото по-широк е индикаторът, толкова по-голямо е напрежението и обратно. Импулсният трансформатор стои в участъка между входната и изходната част и разделя импулса.
2. В изходната част има PTC термистор. Изработен е от полупроводници и има положителен температурен коефициент. Тази функция означава, че когато температурата на елемента се повиши над определена стойност, индикаторът за съпротивление се увеличава значително. Използва се като ключов защитен механизъм.
3. Част с ниско напрежение.Импулсът се отстранява от намотката за ниско напрежение, коригирането се извършва с помощта на диод, а кондензаторът действа като филтърен елемент. Диодният модул може да коригира ток до 10А. Трябва да се има предвид, че кондензаторите могат да бъдат проектирани за различни товари. Кондензаторът премахва останалите импулсни пикове.
4. Шофьорите потискат съпротивлението, което възниква в силовата верига. По време на работа драйверите последователно отварят портите на инсталираните транзистори. Работата се извършва с определена честота
5. Полеви транзисториизбрани, като се вземат предвид индикаторите за съпротивление и максималното напрежение, когато са отворени. При минимална стойност съпротивлението значително повишава ефективността и намалява нагряването по време на работа.
6. Стандартен трансформаторза понижаване.

Като вземете предвид избраната схема, можете да започнете да създавате захранване от въпросния тип.

Импулсното захранване е електронна схема, в която входното напрежение се коригира, филтрира и нарязва на пакети от високочестотни импулси за предаване през трансформатор с малък размер. Блокът става управляем, с гъвкаво регулируеми параметри. Масата на най-тежката част от източника, трансформатора, е намалена. В англоезичната литература такива устройства се наричат ​​захранване с импулсен режим (SMPS).

SMPS (Switching Mode Power Supply) устройство

Появата на импулсни захранвания

Размерите на трансформаторите също тревожат Тесла. Ученият, повтаряйки експеримент след експеримент, установи: високите честоти на тока са безопасни за хората и провокират големи загуби в ядрата на трансформатора. Резултатът от дебата беше приемането на честота от 60 Hz за изграждането на водноелектрическата централа Ниагара. Започнахме с Никола Тесла, защото той беше първият човек, който осъзна, че бързи вибрации не могат да се постигнат механично. Следователно е необходимо да се използват осцилаторни вериги. Така се появява трансформаторът на Тесла (22 септември 1896 г.), с помощта на който ученият решава да предава съобщения и енергия на разстояние.

Същността на изобретението е описана в раздела за, предоставяме кратка информация. Трансформаторът се състои от две части, свързани последователно. Първичната намотка на първата беше свързана към източник на променливо напрежение с относително ниска честота. Поради ниското съотношение на трансформация, кондензаторът, свързан към вторичната намотка, беше зареден до висок потенциал. Напрежението достигна прага, искровата междина, свързана паралелно с кондензатора, проби. Осцилаторният процес на разреждане започна през първичната намотка на втория трансформатор във външната верига. Тесла получи радиоволти с амплитуда от милиони волта.

Първата стъпка в създаването на импулсни захранвания, където напрежението с относителна ниска честота се преобразува в импулси. Подобен дизайн е създаден през 1910 г. от Чарлз Кетеринг, оборудвайки системите за запалване на автомобили. Импулсните захранвания се появяват през 60-те години. Идеята за минимизиране на размера на трансформаторите (след Никола Тесла) е представена от General Electric през 1959 г. в лицето на Джоузеф Мърфи и Франсис Старчец (Патент на САЩ 3,040,271). Идеята не намери веднага топъл отговор (нямаше подходяща елементна база); през 1970 г. Tektronics пусна линия осцилоскопи с нов източник на захранване.

Две години по-късно инверторите се използват в електрониката (Патент US3697854 A), основното е, че се появяват първите домашни модели! Патентите се препращат един към друг, невъзможно е да се разбере кой първи е предложил използването на идеята в персонални компютри. В СССР разработката започва през 1970 г., свързана с появата в продажба на високочестотния мощен германиев транзистор 2T809A. Както се казва в литературата, първият, който постигна успех през 1972 г., беше московчанинът, кандидат на техническите науки Л. Н. Шаров. По-късно се появи импулсно захранване с мощност 400 W, автори на А. И. Гинзбург, С. А. Ераносян. Компютрите EC са оборудвани с нов продукт през 1976 г. от екип, ръководен от Ж. Мкртчян.

Първите импулсни захранвания, познати на домашните потребители от цифрови телевизори и видеорекордери, често се повреждат; съвременните продукти нямат недостатък - те работят непрекъснато в продължение на години. Моментът от началото на 90-те години дава следната информация:

1. Специфична мощност: 35 - 120 W на кубичен дециметър.
2. Работна честота на инвертора: 30 - 150 kHz.
3. Ефективност: 75 - 85%.
4. MTBF: 50 - 200 хиляди часа (6250 работни дни).

Предимства на импулсните захранвания

Линейните захранвания са обемисти и ефективността е ниска. Ефективността рядко надвишава 30%. За импулсните захранвания средните стойности са в диапазона 70 - 80%; За добро, разбира се. Предоставя се следната информация: Ефективността на импулсното захранване достига 98%. В същото време се намалява необходимото филтриране на капацитета на кондензатора. Съхранената енергия за период намалява значително с увеличаване на честотата. Зависи право пропорционално от капацитета на кондензатора, квадратично от амплитудата на напрежението.

Увеличаването до честота от 20 kHz (в сравнение с 50/60) намалява линейните размери на елементите 4 пъти. Цветя спрямо очакванията в радиообхвата. Обяснява причината за оборудването на приемниците с малки кондензатори.

Проектиране на импулсно захранване

Входното напрежение се коригира. Процесът се осъществява от диоден мост или по-рядко от един диод. След това напрежението се нарязва на импулси; тук литературата бързо преминава към описание на трансформатора. Читателите вероятно са измъчвани от въпроса как работи чопър (устройство, което генерира импулси). Въз основа на микросхема, захранвана директно от мрежово напрежение от 230 волта. По-рядко е специално инсталиран ценеров диод (стабилизатор от паралелен тип).

Микросхемата генерира импулси (20 - 200 kHz) с относително малка амплитуда, които управляват тиристор или друг полупроводников превключвател. Тиристорът нарязва високото напрежение на импулси според гъвкава програма, генерирана от микросхемата на генератора. Тъй като на входа има високо напрежение, е необходима защита. Генераторът е защитен от варистор, чието съпротивление спада рязко при превишаване на прага, което води до късо опасно пренапрежение към земята. От превключвателя на захранването пакети импулси се изпращат към малък високочестотен трансформатор. Линейните размери са относително ниски. За 500W компютърно захранване се побира в дланта на дете.

Полученото напрежение се коригира отново. Диодите на Шотки се използват поради ниския спад на напрежението на прехода метал-полупроводник. Изправеното напрежение се филтрира и подава към потребителите. Поради наличието на много вторични намотки е доста лесно да се получат стойности с различна полярност и амплитуда. Историята е непълна, без да се спомене обратната връзка. Изходните напрежения се сравняват със стандарт (например ценеров диод) и режимът на импулсен генератор се регулира: предаваната мощност (амплитуда) зависи от честотата и работния цикъл. Продуктите се считат за относително непретенциозни и могат да работят в широк диапазон от захранващи напрежения.

Захранване на кутията

Технологията се нарича инвертор и се използва от заварчици, микровълнови фурни, индукционни котлони, адаптери за мобилни телефони и iPad. Компютърното захранване работи по подобен начин.

Схема на импулсни захранвания

Природата е предоставила 14 основни топологии за внедряване на импулсни захранвания. С присъщи предимства и уникални характеристики. Някои са подходящи за създаване на захранващи устройства с ниска мощност (под 200 W), докато други показват най-добрите си качества при захранване с мрежово напрежение 230 волта (50/60 Hz). И за да изберете правилната топология, можете да си представите свойствата на всяка. Исторически първите три се наричат:

• Бак - долар, елен, долар.
• Boost – ускорение.
• Инвертор на полярността – инвертор на полярността.

Три топологии са свързани с линейните регулатори. Типът устройство се счита за предшественик на импулсните захранвания, без да се включват предимствата. Напрежението се подава през трансформатор, изправя се и се включва в превключвател на захранването. Работата на регулатора се управлява чрез обратна връзка, чиято задача е да генерира сигнал за грешка. Този тип устройство има многомилиарден оборот през 60-те години, той може само да намали напрежението, а общият проводник на потребителя е свързан към електрозахранващата мрежа.

Бък топология

Така се появи "еленът". Първоначално предназначен за постоянно напрежение, входният сигнал беше нарязан на импулси, след което пакетите бяха изправени и филтрирани, за да се получи средна мощност. Обратната връзка контролира коефициента на запълване и честотата (модулация на ширината на импулса). Подобно нещо се прави днес с компютърните захранвания. Почти веднага бяха постигнати плътности на мощността от 1 - 4 W на кубичен инч (по-късно до 50 W на кубичен инч). Страхотно е, че вече е възможно да получите множество изходни напрежения, отделени от входа.

Недостатъкът е загубата в момента на превключване на транзистора, напрежението променя полярността и остава под нулата до следващия импулс. Посочената част от сигнала, заобикаляйки диода, се свързва на късо към земята, като не достига до филтъра. Открито е съществуването на оптимални честоти на превключване, при които разходите са сведени до минимум. Диапазон 25 - 50 kHz.

Boost топология

Топологията се нарича пръстеновиден дросел и се поставя пред превключвателя. Възможно е да се увеличи входното напрежение до желаната номинална стойност. Схемата работи по следния начин:

1. В началния момент транзисторът е отворен, индукторът съхранява енергията на източника на напрежение през колектора, емитерните p-n преходи и земята.
2. След това ключът се заключва и процесът на зареждане на кондензатора започва. Дроселът освобождава енергия.
3. В даден момент усилвателят с обратна връзка работи и товарът започва да се захранва. Кондензаторът не може да прехвърли енергия към превключвателя на захранването; Таксата се поема от полезния товар.
4. Падането на напрежението ще доведе до повторно задействане на веригата за обратна връзка и индукторът ще започне да натрупва енергия.

Топология на полярния инвертор

Топологията на полярния инвертор е подобна на предишната схема; Работи така:

В този случай наблюдаваме паралелизъм в процесите на съхранение/консумация на енергия. И трите разгледани схеми показват следните недостатъци:

1. Между входа и изхода има DC връзка. С други думи, няма галванична изолация.
2. Не е възможно да се получат множество стойности на напрежението от една верига.

Недостатъците се елиминират чрез топологиите push-pull и последните. И двете използват хеликоптер с технология напред. В първия случай се използва диференциална двойка транзистори. Става възможно използването на един ключ за половината период. За да контролирате, имате нужда от специална верига за формоване, която последователно люлее тези люлки, подобрявайки условията за отстраняване на топлината. Нарязаното напрежение е биполярно, захранва първичната намотка на трансформатора, има много вторични намотки - в съответствие с изискванията на потребителите.

В изостаналата топология един транзистор се заменя с диод. Веригата често се управлява от захранващи устройства с ниска мощност (до 200 W) с постоянно изходно напрежение 60 - 200 V.

Много електрически устройства отдавна използват принципа на реализиране на вторично захранване чрез използването на допълнителни устройства, на които са поверени функциите за осигуряване на електричество на вериги, които изискват захранване от определени видове напрежение, честота, ток...

За тази цел се създават допълнителни елементи: преобразуване на напрежение от един тип в друг. Те могат да бъдат:

вграден в потребителския корпус, както при много микропроцесорни устройства;

или направени в отделни модули със свързващи проводници, подобни на конвенционално зарядно за мобилен телефон.

В съвременната електротехника два принципа на преобразуване на енергия за електрически консуматори, базирани на:

1. използване на аналогови трансформаторни устройства за пренос на мощност към вторичната верига;

2. импулсни захранвания.

Те имат фундаментални различия в дизайна си и работят с различни технологии.

Трансформаторни захранвания

Първоначално са създадени само такива дизайни. Те променят структурата на напрежението поради работата на силов трансформатор, захранван от 220-волтова домакинска мрежа, в която амплитудата на синусоидалния хармоник намалява, която след това се изпраща към токоизправително устройство, състоящо се от силови диоди, обикновено свързани в мостова верига.

След това пулсиращото напрежение се изглажда от паралелно свързан капацитет, избран според допустимата мощност и стабилизиран от полупроводникова верига с мощни транзистори.

Чрез промяна на позицията на подстригващите резистори в стабилизационната верига е възможно да се регулира напрежението на изходните клеми.

Импулсни захранвания (UPS)

Подобни дизайнерски разработки се появиха масово преди няколко десетилетия и станаха все по-популярни в електрическите устройства поради:

наличие на общи компоненти;

надеждност при изпълнение;

възможности за разширяване на работния диапазон на изходните напрежения.

Почти всички импулсни захранвания се различават леко по дизайн и работят по същата схема, характерна за други устройства.

Основните части на захранващите устройства включват:

мрежов токоизправител, съставен от: входни дросели, електромеханичен филтър, който осигурява отхвърляне на шума и статична изолация от кондензатори, мрежов предпазител и диоден мост;

филтърен резервоар за съхранение;

ключов мощностен транзистор;

главен осцилатор;

верига за обратна връзка, направена с помощта на транзистори;

оптрон;

импулсно захранване, от чиято вторична намотка излиза напрежение, което се преобразува в силова верига;

токоизправителни диоди на изходната верига;

вериги за контрол на изходното напрежение, например 12 волта с настройка, направена с помощта на оптрон и транзистори;

филтърни кондензатори;

захранващи дросели, които изпълняват ролята на корекция на напрежението и диагностика в мрежата;

изходни конектори.

Пример за електронна платка на такова импулсно захранване с кратко обозначение на елементната база е показан на снимката.

Как работи импулсното захранване?

Импулсното захранване произвежда стабилизирано захранващо напрежение, като използва принципите на взаимодействие между елементите на инверторната верига.

Мрежовото напрежение 220 волта се подава през свързаните проводници към токоизправителя. Неговата амплитуда се изглажда от капацитивен филтър чрез използването на кондензатори, които могат да издържат на пикове от около 300 волта, и се разделя от шумов филтър.