|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK Evolusi bekalan kuasa berdenyut flyback
Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Power Supplies Artikel yang kami bawa kepada perhatian pembaca dikhaskan untuk bekalan kuasa pensuisan flyback, digunakan secara meluas dalam bekalan kuasa untuk televisyen, komputer dan peralatan elektronik lain. Sumber sedemikian juga popular di kalangan amatur radio. Artikel ini akan memberi tumpuan kepada bekalan kuasa yang dipasang pada litar mikro KR1033EU10 dan VIPer-100A, dan pengiraannya menggunakan pakej perisian khusus. PENGAWAL PWM KR1033EU10(iC3842) Bekalan kuasa pensuisan (SMP) menjadi meluas pada pertengahan abad yang lalu. Dan hari ini IIP mengalami perubahan evolusi hampir setiap tahun. Setiap kelas IIP, setelah menakluki nichenya, kekal di dalamnya selama-lamanya, atau sekurang-kurangnya untuk masa yang lama, dan mereka berkembang hampir secara bebas. Bridged SMPS biasanya digunakan sebagai yang berkuasa (150 W atau lebih). SMPS arus songsang sering digunakan sebagai kuasa rendah dan kuasa sederhana (sehingga 150 W). Kini asas elemen untuk sumber sedemikian dikemas kini dengan pantas sehingga rata-rata radio amatur dan industri radio domestik menjejaki perubahan ini dalam perkembangan mereka dengan kelewatan yang besar. Pengawal PWM bersepadu KR1033EU5 (analog asing - TDA4605), yang diterangkan dalam artikel [1], belum mempunyai masa untuk diperkenalkan ke dalam perkakas rumah domestik, tetapi dalam peralatan video asing, dan terutamanya monitor video, varieti baru mereka sudah tersedia. digunakan secara meluas - UC3842, KA3842 dan UC3844 , KA3844 (masing-masing analog domestik KR1033EU10 dan KR1033EU11). Secara luaran dan asasnya tidak berbeza daripada prototaip, pengawal PWM yang agak baharu telah pun mengalami beberapa penambahbaikan. Dan jika ramai amatur radio telah mengenali prototaip pada halaman "Radio" dalam [2], maka perihalan SMPS dengan pengawal PWM siri UC384X belum lagi diterbitkan, kecuali [3], di mana litar mikro yang ditentukan digunakan dengan cara yang agak tidak konvensional - sebagai pengawal selia untuk penstabil voltan nadi injak turun. Mari kita lihat secara ringkas sifat dan perbezaan utama antara litar mikro KR1033EU10 (UC3842, KA3842), yang selanjutnya akan kita panggil EU10 dan KR1033EU5 (TDA4605), dipanggil EU5. Kedua-dua litar mikro dibuat dalam bekas plastik 2101.8-1 (mengikut istilah asing - DIP-8). Tujuan pin EU10 diberikan dalam jadual.
Основные характеристики
Pengawal PWM EU10, seperti EU5, direka untuk menyambung transistor kesan medan saluran-n dengan pintu terlindung dan pada asasnya mempunyai fungsi yang sama. Mari kita perhatikan ciri pertama EU10. Kekerapan penukaran dalam SMPS pada EU5 ditetapkan secara automatik bergantung pada voltan bekalan kuasa utama, parameter litar mikro dan transistor pensuisan, kearuhan penggulungan utama pengubah nadi, penggunaan kuasa dalam beban, dsb. Oleh itu, apabila terdedah kepada faktor ketidakstabilan, kekerapan penukaran ternyata "terapung": untuk mana-mana SMPS yang dibuat pada EU5, bergantung hanya pada kuasa beban, ia boleh mengambil nilai dari 18 kHz pada maksimum dan sehingga 70 kHz pada beban minimum. Ciri ini menjadikannya agak sukar untuk mereka bentuk pengubah SMPS sedemikian, jadi biasanya pengiraan anggaran dan prototaip mula-mula dijalankan untuknya, dan kemudian, berdasarkan hasil ujian dengan beban sebenar, pelarasan yang diperlukan dibuat. Dalam litar mikro EU10, kekerapan penukaran operasi ditetapkan oleh litar RC tetapan frekuensi luaran yang disambungkan ke pin 4. Memandangkan perintang litar RC disambungkan kepada sumber dalaman voltan rujukan ketepatan 5 V - pin 8, tanpa mengira pelbagai ketidakstabilan faktor, kekerapan penukaran operasi ditetapkan secara tegar. Dalam Rajah. 1, a menunjukkan bentuk eksponen voltan Uc pada kapasitor tetapan frekuensi, sepadan dengan denyut pensuisan pada output pengawal PWM (pin 6 Uout), ditunjukkan dalam Rajah. 1, b.
Untuk mencirikan mod pengendalian pengawal PWM, adalah mudah untuk menggunakan kitaran tugas pensuisan denyutan D - ini adalah parameter songsang kitaran tugas mereka. Nilai kitaran tugas sentiasa kurang daripada satu. Walau bagaimanapun, tidak disyorkan untuk memilihnya lebih daripada 0,5 [3]. Pencetus pengiraan tambahan dalaman telah diperkenalkan ke dalam litar keluaran pengawal PWM KR1033EU11 (UC3844), yang mengehadkan kitaran tugas D≤0,5, tetapi pada masa yang sama, litar RC tetapan frekuensi direka untuk dua kali kekerapan operasi bagi penjana dalaman (berbanding dengan kadar pengulangan denyut pensuisan). Menyimpulkan penerangan ringkas umum pengawal PWM siri UC384X, kami perhatikan bahawa UC3843 adalah serupa dengan UC3842, dan UC3845 serupa dengan UC3844, tetapi ia direka untuk voltan bekalan yang lebih rendah. Bagi mereka, tahap ambang voltan bekalan apabila bertukar kepada keadaan "Hidup" adalah untuk sampel individu 7,8...9 V (nilai purata 8,4 V), "Mati" - 7...8,2 V (nilai purata - 7,6 V ). Mari kita terangkan konsep kestabilan hingar pengawal PWM (Rajah 1). Semasa waktu toff, kapasitor tetapan frekuensi dicas daripada voltan kira-kira 1,5 V, sepadan dengan paras ambang bawah pembanding dalaman, kepada yang atas, iaitu kira-kira 2,75 V. Pada masa ini, output bagi Pengawal PWM adalah rendah. Apabila voltan pada kapasitor Uc mencapai paras ambang atas, litar nyahcas dalaman dihidupkan dan kapasitor dinyahcas kepada kira-kira 0,75 V. Voltan pada output pengawal PWM pada masa ini masuk ke dalam keadaan tunggal. Kemudian pada masa tON. sehingga voltan merentasi kapasitor mencapai paras ambang yang lebih rendah, transistor pensuisan dihidupkan. Rajah menunjukkan bahawa isyarat gangguan Naik dengan voltan 0,1...0,5 V pada penghujung kitaran pengecasan boleh menyebabkan operasi pramatang litar nyahcas dan permulaan palsu penjana dalaman, ditunjukkan oleh garis putus-putus. Sifat ini adalah kelemahan utama kelas pengawal PWM yang sedang dipertimbangkan, tetapi ia boleh dilemahkan dengan ketara dalam beberapa cara. Pertama, kapasitor seramik (kearuhan rendah) dengan kapasiti kira-kira 7 μF disambungkan ke pin 8 dan 0,1 litar mikro. Kedua, mereka memenuhi keperluan tertentu untuk topologi papan litar bercetak dan reka bentuk SMPS, yang mengurangkan amplitud isyarat gangguan, yang akan diterangkan lebih lanjut. Ketiga, kapasitansi kapasitor tetapan frekuensi dipilih sekurang-kurangnya 1000 pF. Dan cara yang paling boleh dipercayai untuk menghapuskan kelemahan ini sepenuhnya adalah dengan menyegerakkan kekerapan operasi pengawal PWM dengan sumber voltan nadi luaran, yang diterangkan secara terperinci dalam [4]. Perbezaan utama kedua antara EU10 ialah cara ia memantau arus operasi dalam SMPS. Dalam EU5, perubahan arus dalam belitan storan pengubah disimulasikan oleh litar RC luaran, dan jika elemen ini tidak dipilih dengan betul, transistor pensuisan mungkin gagal. Litar mikro EU10 mempunyai pembanding kawalan arus khas, yang mempunyai dua input - penyongsangan dan bukan penyongsangan. Pin 3 disambungkan secara dalaman kepada input bukan penyongsangan pembanding. Sensor arus perintang atau pengubah disambungkan kepadanya secara luaran dalam litar sumber transistor pensuisan. Sebaik sahaja voltan isyarat daripada sensor semasa melebihi nilai ambang 1 V, sepadan dengan nilai arus puncak dalam litar saliran transistor, pembanding akan mematikan penguat keluaran pengawal PWM. Sebagai contoh, untuk transistor dengan arus longkang maksimum 4 A, nilai puncak yang sepadan dengan tahap tindak balas perlindungan dipilih menjadi 3,7 A. Apabila SMPS terlebih beban, penutupan sedemikian akan berlaku dalam setiap nadi, menghalang kerosakan pada menukar transistor. Tahap tindak balas perlindungan semasa boleh dilaraskan dengan menukar rintangan perintang dalam litar saliran transistor atau dengan menukar pekali penghantaran sensor arus pengubah. Dan ciri terakhir, ketiga EU10, yang mengikuti dari yang kedua, ialah kaedah mengawal voltan pada output SMPS. Perhatikan bahawa prinsip peraturan tetap sama - kawalan lebar nadi. Jika EU5 mengawal momen penyiapan pemindahan bahagian seterusnya tenaga dengan peralihan voltan dalam belitan sekunder melalui sifar dan kemudian mengeluarkan bahagian baru sedemikian untuk mengekalkan voltan yang malar pada output komunikasi tambahan penggulungan, dan oleh itu pada beban, maka EU10 berfungsi agak berbeza. Untuk mengawal voltan keluaran SMPS, serta untuk meneutralkan pengaruh negatif faktor ketidakstabilan, input penguat isyarat ralat digunakan - pin 2, yang mana penggulungan tambahan tambahan pengubah disambungkan, dengan itu membentuk luaran gelung maklum balas, dipanggil gelung kawalan utama. Penguat memantau pengaruh mengganggu faktor ketidakstabilan dan melaraskan parameter denyut pensuisan supaya voltan pada output belitan komunikasi dan pada beban kekal malar. Sifat frekuensi dan fasa ciri pemindahan penguat isyarat ralat, yang menentukan kestabilannya, dikawal oleh litar RC luaran yang disambungkan ke pin 1, yang disambungkan secara dalaman kepada output penguat ini. Terima kasih kepada seni bina litar mikro ini, pembangun telah menyediakan keupayaan untuk menggunakan pin 1 untuk penutupan jauh atau kecemasan SMPS (pindah ke MOD STANDBY - mod siap sedia), menyambungkannya ke wayar biasa menggunakan transistor luaran. Jika sensor optoelektronik, disambungkan secara elektrik ke output, disambungkan ke pin ini, litar kawalan voltan keluaran kedua diperoleh, yang meningkatkan sifat penstabilan SMPS dan, sebagai tambahan, membolehkan permulaan SMPS yang "lembut". Penstabilan voltan keluaran SMPS berlaku seperti berikut. Output penguat isyarat ralat di dalam litar mikro disambungkan melalui litar sepadan dengan input penyongsangan pembanding kawalan semasa. Penderia semasa disambungkan kepada input bukan penyongsangan pembanding. Dalam pembanding semasa, dari saat permulaan setiap nadi pensuisan, kedua-dua isyarat ini dibandingkan. Jika isyarat sepadan, setiap nadi pensuisan akan berhenti pada masa apabila arus dalam belitan storan mencapai nilai puncak yang diperlukan. Dalam mod biasa, ini akan berlaku lebih awal daripada arus puncak mencapai nilai had arus longkang transistor pensuisan. Sebaliknya, arus puncak menentukan kuasa operasi pengubah. Tenaga yang disimpan dalam belitan penyimpanan pengubah dengan kearuhan L ditentukan oleh kesamaan W = LIP2/2, dan jika pengumpulan tenaga dihentikan pada masa ini, apabila arus yang meningkat secara linear dalam belitan mencapai nilai puncak yang diperlukan IP, litar kuasa sekunder akan menerima bahagian tenaga yang diperlukan. Lebih-lebih lagi, jika, pada voltan malar bekalan kuasa utama U0, kita membandingkan dua versi penukar, yang berbeza, katakan, dengan faktor dua dalam kekerapan penukaran, kearuhan belitan penyimpanan juga harus berbeza dengan faktor dua. Ini adalah perlu untuk menukar kadar kenaikan arus gigi gergaji, ditentukan oleh nisbah U0 /L. Oleh itu, sebagai contoh, jika arus dalam belitan pada frekuensi penukaran 100 kHz pada saat tindakan nadi commutating mencapai nilai puncak selepas 2 μs, maka pada frekuensi 50 kHz disebabkan oleh penggandaan induktansi pada voltan yang sama U0 - selepas 4 μs. Kuasa untuk kedua-dua pilihan tetap sama, kerana dalam ungkapan yang mencirikannya P=W/T (T=1/f ialah tempoh kekerapan penukaran) kedua-dua pengangka dan penyebut akan berubah secara berkadar. Tetapi dimensi teras magnet pengubah untuk pilihan ini akan berbeza dengan ketara: semakin tinggi frekuensi, semakin kecil teras magnet yang diperlukan untuk kuasa yang sama. Begitu juga, dengan kearuhan malar L dan voltan berubah U0, selang masa tON akan berbeza-beza. semasa tenaga terkumpul dalam belitan utama pengubah, kerana ia berkadar songsang dengan nisbah U0 / L. Oleh itu, tenaga tersimpan dalam setiap nadi kekal malar dan bebas daripada faktor ketidakstabilan. Radio amatur yang ingin mengkaji gambarajah blok, penerangan berfungsi dan ciri reka bentuk litar mikro EU10 dengan lebih terperinci boleh merujuk kepada buku rujukan [4]. BEKALAN KUASA PADA cip KR1033EU10 Skim versi termudah SMPS yang dicadangkan. asasnya ialah pengawal PWM KR1033EU10 (UC3842, KA3842), ditunjukkan dalam Rajah. 2.
Parameter utama SMPS
Sumber voltan sesalur, serta penapis sesalur frekuensi rendah dan frekuensi tinggi, direka bentuk serupa dengan prototaip [2] dan tidak mempunyai ciri khas, kecuali elemen yang mengehadkan lonjakan arus apabila SMPS dihidupkan ialah termistor RK1 dengan TCR negatif. Apabila dihidupkan, rintangannya adalah maksimum, dan kemudian apabila ia menjadi panas di bawah pengaruh arus yang digunakan oleh peranti, ia berkurangan. Ini membantu melindungi jambatan diod rangkaian VD1 daripada kerosakan semasa permulaan. Walau bagaimanapun, dengan permulaan semula yang cepat, keberkesanan perlindungan tersebut adalah rendah. Pembahagi voltan R1 - R3 dalam litar penguat isyarat ralat menyediakan peraturan dan penstabilan voltan keluaran SMPS menggunakan gelung kawalan utama. Perintang R6 memberikan kuasa kepada litar mikro dalam mod permulaan, apabila arus yang digunakan tidak melebihi 1 mA. Selepas menghidupkan SMPS, voltan sesalur yang diperbetulkan melalui perintang had R6 dibekalkan kepada kapasitor penapis C11 dalam litar kuasa litar mikro. Apabila voltan pada kapasitor mencapai paras ambang untuk litar mikro beralih kepada keadaan "hidup" (nilai biasa - 16 V), pembanding dicetuskan dan kuasa akan dibekalkan kepada semua elemen pengawal PWM, selepas itu dalaman sumber voltan rujukan dihidupkan, kemudian penjana nadi pensuisan dan penguat keluaran. SMPS bertukar daripada permulaan kepada mod pengendalian, memberikan kuasa kepada litar mikro daripada penggulungan komunikasi tambahan pengubah melalui diod VD5. Arus yang digunakan oleh litar mikro meningkat kepada 11...17 mA. Jika voltan dalam rangkaian berkurangan, voltan keluaran SMPS dan voltan bekalan litar mikro akan berkurangan secara beransur-ansur. Kadar penurunan voltan keluaran adalah beratus-ratus kali kurang daripada voltan masukan kerana penstabilan, tetapi akan tiba masanya apabila voltan bekalan litar mikro mencapai tahap ambang untuk beralih ke keadaan "mati" (nilai biasa - 10 V). Pada masa ini, pembanding akan berfungsi dan kuasa daripada semua elemen pengawal akan dimatikan. Perbezaan (6 V) antara tahap ambang untuk menghidupkan dan mematikan litar mikro (histeresis voltan bekalan) adalah perlu untuk mengelakkan pensuisan litar kuasa yang tidak menentu dalam mod permulaan. Kadar pengulangan denyut pensuisan (frekuensi operasi penukaran kepada SMPS) ditentukan oleh parameter litar R5C8. Agar kekerapan penukaran sepadan dengan nilai yang dikira f = 30 kHz, mungkin perlu memilih penarafan elemen tetapan frekuensi. Bagaimana untuk menentukan nilai yang diperlukan bagi elemen penetapan frekuensi untuk frekuensi operasi yang berbeza akan dibincangkan kemudian. Apabila mereka bentuk versi SMPS yang diterangkan, perhatian khusus diberikan untuk memastikan kestabilan bunyinya. Pada tahap yang besar, kestabilan keseluruhan penguat isyarat ralat pengawal, dan oleh itu SMPS, ditentukan oleh parameter litar pampasan R4C5. Elemen berikut mempunyai tujuan yang sama: diod VD2, yang menghapuskan lonjakan voltan negatif berbanding wayar bekalan kuasa biasa litar mikro semasa penurunan denyutan pensuisan; Diod Zener VD3. mengehadkan lonjakan voltan positif yang "tajam" pada bahagian hadapan denyut pensuisan; induktor L2 dan perintang pengehad arus R7, yang menghalang pengujaan sendiri transistor pensuisan pada frekuensi tinggi. Kapasitor seramik C9 dan C10, disambungkan terus ke pin 7 dan 8 litar mikro, meningkatkan kestabilan penguat dengan ketara. Pada sensor semasa - perintang R11 - denyutan voltan gigi gergaji dibentuk untuk litar peraturan dan perlindungan, nilai puncaknya bergantung pada arus longkang transistor pensuisan. Amplitud isyarat menjadi sama dengan 1 V pada arus longkang 3,7 A. Ini memastikan perlindungan transistor yang boleh dipercayai daripada kerosakan. Kapasitor oksida C13 disambungkan selari dengan perintang dengan ketara mengurangkan bunyi pensuisan, menghalang operasi palsu pembanding kawalan semasa. Kapasitor C7 mempunyai tujuan yang sama. Kapasitor C6 melaraskan kecuraman voltan gigi gergaji pada pin 3 dan 4 litar mikro, dengan ketara mengurangkan gangguan frekuensi tinggi, yang juga memastikan kestabilan pengawal yang diperlukan. Langkah-langkah yang tidak kurang berkesan diperlukan untuk mengurangkan amplitud gangguan yang dijana dalam SMPS. Peranan yang sangat penting dalam hal ini diberikan kepada skrin elektrostatik yang dipasang pada pengubah nadi. Gangguan yang kuat juga dipancarkan oleh sink haba di mana transistor pensuisan dipasang, jika sink haba tidak disambungkan ke wayar biasa dan transistor tidak diasingkan daripadanya dengan plat mika. Gangguan ketara dijana oleh arus nadi yang mengalir dalam konduktor yang disambungkan ke longkang transistor pensuisan dan ke belitan output. Untuk melemahkannya, dalam SMPS yang diterangkan transistor disambungkan kepada pengubah dengan sekeping pendek kabel sepaksi, dan konduktor bercetak yang menyambungkan diod penerus dan belitan keluaran dipilih untuk panjang minimum dan keratan rentas yang besar. Agak jelas bahawa sumbangan penting kepada penciptaan gangguan dibuat dengan menukar proses yang berlaku apabila transistor dihidupkan dan dimatikan. Kehadiran kemuatan interelektrod sumber saliran dalam transistor kesan medan, serta kemuatan teragih dan kearuhan kebocoran dalam belitan pengubah, membawa, pada masa transistor dimatikan, kepada penampilan di longkangnya, pertama daripada lonjakan "tajam" voltan ketara, dan kemudian isyarat frekuensi tinggi yang diredam secara eksponen. Kekerapan pengisian isyarat ini, melainkan langkah khas diambil, ditentukan oleh kearuhan kebocoran pengubah dan kemuatan interelektrod transistor. Litar peredam VD4R10C12, disambungkan selari dengan penggulungan storan pengubah, menyekat ayunan bebas dalam isyarat ini dan "mengikat" lonjakan voltan ke sumber kuasa utama. Biasanya, dalam penukar flyback, kapasitor tambahan dengan atau tanpa perintang dan diod bersambung selari siri disambungkan ke longkang transistor pensuisan berbanding wayar biasa (sumber). Unsur-unsur ini bukan sahaja berkesan menyekat proses pensuisan, tetapi juga membantu mengurangkan kadar kenaikan voltan pada longkang transistor pada masa ia dimatikan, dengan itu menghalang pelesapan berbahaya kuasa serta-merta pada transistor dan memindahkan gabungan operasi maksimum voltan operasi semasa dan maksimum ke dalam kawasan mod operasi selamat. Dalam SMPS yang diterangkan, fungsi ini berjaya dilakukan oleh induktor L3. Voltan keluaran yang diperbetulkan dibekalkan kepada beban melalui penapis berbentuk U, yang mana riak voltan keluaran dikurangkan ke tahap yang diperlukan. Kapasitor C17 menyambungkan litar output dan input SMPS pada frekuensi tinggi, melemahkan gangguan yang dijana dengan berkesan dan meningkatkan keserasian elektromagnet SMPS dengan ketara dengan peranti yang disambungkan kepada litar kuasa. Lukisan papan litar bercetak SMPS ditunjukkan dalam Rajah. 3. Ia diperbuat daripada lamina gentian kaca kerajang satu sisi dengan ketebalan 1,5 mm dan pada asasnya mengulangi reka bentuk prototaip [2]. Pengecualian adalah kawasan besar pengetaman berterusan yang ditinggalkan di papan, yang membantu meningkatkan imuniti bunyi peranti.
Bahagian dan elemen yang tidak kekurangan digunakan dalam peranti. Kapasitor C1 - K73-17 untuk voltan terkadar 630 V, C2, C3 - K15-5, C12 dan C17 - K78-2 atau K15-5 untuk voltan terkadar sekurang-kurangnya 1000 V. Kapasitor oksida C4 - K50-32 . Ia dibenarkan untuk menggantikannya dengan K50-35B domestik atau analog yang diimport. Untuk kapasitor C9 dan STO - KM-5 - petunjuk dipendekkan kepada minimum optimum dan dipateri terus ke pin 5,7, 8 dan 13 litar mikro dari sisi konduktor bercetak. Kapasitor oksida C53 - K14-11 atau tantalum lain, kapasitor C50 - K35-14. Kapasitor oksida C16 - C50 diimport. Anda boleh menggunakan yang domestik, tetapi saiznya lebih besar sedikit. Semua kapasitor lain ialah sebarang kapasitor seramik dengan voltan terkadar sekurang-kurangnya XNUMX V. Termistor SCK105 yang diimport, di mana tiga aksara abjad pertama menunjukkan siri, aksara digital keempat dan kelima menunjukkan rintangan nominal dalam ohm pada suhu 25 ° C, dan digit terakhir menunjukkan arus operasi maksimum dalam ampere, boleh diganti dengan yang domestik dengan parameter yang serupa. Semua perintang adalah OMLT, kecuali perintang yang diimport R11, yang saiznya lebih kurang sepadan dengan OMLT-1 domestik. Perintang pemangkas R2 - SPZ-38b. Kami akan menggantikan jambatan penerus KTs405A (VD1) dengan diod berasingan dengan voltan terbalik yang dibenarkan sekurang-kurangnya 400 V dan arus sekurang-kurangnya 1 A. Diod D310 (VD2) dengan arus hadapan yang dibenarkan 0,5 A dan voltan terbalik sebanyak 20 V boleh digantikan dengan yang moden dengan penghalang Schottky, yang penurunan voltan ke hadapannya pada arus maksimum tidak melebihi 0,5 V. Kami akan menggantikan diod Zener (VD3) dengan mana-mana diod berkuasa rendah lain dengan voltan penstabilan 16. ..18 V. Diod nadi menggantikan VD4 (KD257D) mesti direka bentuk untuk frekuensi operasi sekurang-kurangnya 50 kHz , voltan terbalik maksimum 1000 V dan arus maksimum 3 A. Diod KD220B (VD5) akan digantikan dengan KD220A atau satu lagi dengan parameter yang serupa. Diod penerus KD213B (VD6) dengan frekuensi operasi sehingga 100 kHz boleh menahan voltan terbalik 200 V dan arus maksimum 10 A. Ia dibenarkan untuk menyambungkan diod yang serupa secara selari, direka untuk arus yang lebih rendah, tanpa arus perintang penyamaan. Ia juga mungkin menggunakan diod moden. Kami akan menggantikan transistor KP707V2 dengan analog yang diimport dengan voltan sumber saliran maksimum sekurang-kurangnya 700 V dan arus saliran yang dibenarkan sekurang-kurangnya 4 A. Ia dipasang pada sink haba dengan kawasan penyejukan berkesan 100.. .200 cm2 melalui plat mika yang disalut pada kedua-dua belah dengan pes pengalir haba KPT- 8. Terminal longkang transistor di sisi konduktor bercetak papan disambungkan ke pengubah dengan sekeping pendek kabel sepaksi dengan diameter luar kira-kira 5 mm, setelah sebelum ini mengikat teras pusat melalui tiub ferit. Dalam Rajah. Rajah 3 secara konvensional menunjukkan titik permulaan dan penamat untuk menyambungkan induktor L3, tetapi imej segmen kabel tidak ditunjukkan. Untuk menghapuskan gangguan tambahan, jalinan kabel harus disambungkan ke wayar biasa di tempat yang ditetapkan dengan ketat: di satu pihak, di kawasan berhampiran titik sambungan diod VD4 dan terminal 3 pengubah, di sisi lain, di titik sepunya potensi sifar R11C13. Tiub ferit dilekatkan melalui gasket penebat ke papan di sisi konduktor bercetak di bawah elemen R11, C13. Ia dibenarkan untuk menggantikan pencekik industri penapis talian L1 dengan yang buatan sendiri. Ia dililitkan kepada dua konduktor MGTF 0,35 pada perakam pita radio gelang ferit 1500NM-2000NM dengan diameter luar kira-kira 20 mm sehingga diisi. Tercekik L2 dan L3 adalah bahagian tiub 5...7 dan 10...12 mm panjang, masing-masing, diperbuat daripada ferit frekuensi tinggi, digunakan dalam tercekik DM-1,0, dsb. Untuk mendapatkan nilai kearuhan yang ditunjukkan dalam rajah, untuk induktor L2 anda memerlukan satu pusingan wayar PEVT ialah 0,41, dan untuk L3 - dua pusingan. Dalam versi pengarang, produk import yang serupa telah digunakan, dan satu pusingan (melalui laluan) diperlukan untuk setiap induktor. Choke L4 dililit pada sekeping rod berdiameter 10 dan panjang 35...40 mm diperbuat daripada ferit 400NN. Penggulungannya mengandungi 30 lilitan wayar PEV-2 1,5. Teras magnet pengubah T1 dipasang daripada dua bahagian Ш12x20x21 ferit M3000NMS2, digunakan dalam bekalan kuasa televisyen untuk TV 3(4)USCT, dsb., dengan jurang bukan magnet pada rod pusat 2,4 mm. Penggulungan dililit pada bingkai standard dengan terminal kenalan, penomboran yang sepadan dengan yang ditunjukkan dalam rajah. Mereka dilakukan seperti berikut. Pertama, bahagian pertama penggulungan utama digulung - 26 pusingan PEVT 0,41 dalam dua wayar. Ia ditebat dengan dua lapisan fabrik bervarnis setebal 0,05 mm. Belitan keluaran sebanyak 25 lilitan wayar PEV-2 1,5 dililit pada penebat. Dalam kes ini, terminal 10, 12 dan 14 pada bingkai dikeluarkan, dan wayar penggulungan digunakan sebagai terminal, masing-masing melewatinya melalui slot antara terminal 10 dan 12, 12 dan 14. Dalam rajah, nombor terminal secara konvensional ditetapkan 10a dan 12a. Kemudian dua lapisan penebat diletakkan dan bahagian kedua belitan primer yang mengandungi 44 lilitan dililitkan di atasnya. Akhir sekali, belitan komunikasi tambahan digulung dari 12 lilitan wayar PEVT dengan diameter 0,15...0,21 mm, mengagihkannya secara sama rata ke seluruh lebar bingkai dan menutupnya dengan lapisan penebat lain di atas. Selepas melekatkan plat ferit pengubah, belitan bersama-sama dengan teras magnet ditutup dengan skrin elektrostatik yang diperbuat daripada satu lapisan kerajang tembaga. Bilangan lilitan dalam belitan ditentukan oleh teras magnet dan jurang bukan magnet, jadi ia harus dikira semula untuk teras magnet yang lain. SMPS disambungkan ke rangkaian dengan kabel dua wayar, di celahnya suis PKn41 atau suis togol TV2-1 disambungkan, serta fius 2 A. Jika semasa pembuatan transformer, fasa belitan tidak terganggu dan bahagian yang boleh diservis digunakan, penyediaan peranti dikurangkan kepada menetapkan voltan keluaran dengan perintang pemangkasan R2. Penggunaan elemen litar tetapan frekuensi R5C8 tanpa pemilihan awalnya boleh membawa kepada sisihan sedikit kekerapan operasi daripada nilai yang dikira. Jenis dan penarafan kebanyakan elemen yang digunakan dalam SMPS ditentukan mengikut hasil reka bentuk berbantukan komputer, yang akan dibincangkan lebih lanjut. CIRI-CIRI REKABENTUK SMP TERBALIK Mungkin IIP yang diterangkan akan memuaskan hati sesetengah radio amatur, dan dia akan memutuskan untuk mengulanginya tanpa mengubah apa-apa. Tetapi kebarangkalian peristiwa sedemikian adalah sangat, sangat kecil: bergantung pada skop kepentingan radio amatur, dan ia sentiasa pelbagai rupa, anda mungkin memerlukan sumber yang parameternya akan berbeza dengan ketara daripada yang diberikan. Oleh itu, dalam kebanyakan kes praktikal, pengubahsuaian peranti yang diterangkan dan membuat perubahan tertentu padanya akan diperlukan. Kumpulan syarikat STMicroelectronics yang mengeluarkan komponen radio-elektronik telah membangunkan dan menjual barisan litar mikro di bawah nama dagangan VIPer di pasaran global, termasuk Rusia. Tanpa pergi ke butiran singkatan yang digunakan, kami hanya ambil perhatian bahawa produk ini ialah versi bersepadu serpihan utama SMPS, termasuk transistor pensuisan dan pengawal PWM. Menurut pemaju, litar mikro tersebut seharusnya memudahkan kerja pereka bentuk dan pengendali SMPS. Beberapa (2...4 kali ganda - bergantung pada litar mikro yang dipilih) peningkatan dalam kos asas elemen SMPS suis VIPer, berbanding dengan reka bentuk diskretnya, diimbangi sepenuhnya oleh kemungkinan reka bentuk bantuan komputer, juga sebagai pemulihan kefungsian yang pantas dengan hanya menggantikan litar mikro sekiranya berlaku kerosakan . Untuk reka bentuk automatik SMPS berdasarkan litar mikro VIPer, syarikat yang sama telah membangunkan pakej perisian yang diedarkan secara bebas Perisian Reka Bentuk VIPer. Versi terkini program (v2.12) dengan kapasiti 4 MB boleh dimuat turun dari tapak web pembangun . Pakej perisian ini, selepas ini dirujuk sebagai DS (Perisian Reka Bentuk), boleh berjaya digunakan untuk mereka bentuk versi SMPS yang diterangkan berdasarkan pengawal UC3842 PWM. Antara muka yang mesra pengguna membolehkan anda menyelesaikan tugasan yang begitu kompleks dalam masa beberapa minit. Sebelum menggunakan DS, mari kita jelaskan beberapa ciri reka bentuk yang berkaitan dengan pemilihan elemen dan menetapkan kekerapan operasi penukaran dalam SMPS. Perlu diingat bahawa dalam transformer flyback berdenyut litar magnet sentiasa dibuat dengan jurang bukan magnet pada rod pusat (teras). Kami bercakap tentang transformer dengan plat berbentuk W, serta teras magnetik KB (analog asing RM) moden [5, 6]. Marilah kita juga memberi perhatian kepada keutamaan untuk menggunakan ferit untuk pengubah nadi, contohnya, jenama M3000NMS-2, yang namanya mengandungi simbol C. Ini adalah tanda keupayaan wayar magnet yang diperbuat daripada bahan ini untuk berfungsi dalam medan magnet yang kuat, yang disebabkan, tidak seperti yang lain, kepada pekali suhu negatif kerugian spesifik. Walaupun penurunan kecekapan dan kemerosotan dalam keserasian elektromagnet pengubah dengan unsur-unsur lain, jurang bukan magnet tidak boleh ditinggalkan. Pertama, dalam medan magnet yang kuat, jurang menghalang ketepuan litar magnetik, dan kedua, dengan pilihan mod operasi transistor pensuisan yang betul, kehadiran jurang menghalang peningkatan berlebihan dalam nilai amplitud denyutan arus dalam litar longkangnya. Oleh itu, kita perlu bersabar dengan kerugian dan mengambil kira hakikat bahawa keamatan sinaran gangguan yang dikaitkan dengan harmonik asas dan lebih tinggi bagi kekerapan penukaran operasi meningkat dengan cepat selepas 100 kHz. Sudah tentu, terdapat bahan magnet di mana domain dipisahkan antara satu sama lain oleh bahan bukan magnet (contohnya, dari magnetodielektrik berdasarkan gred permalloy molibdenum MP-60, MP-140, MP-160, MP-250, dll.), terdapat jurang di dalamnya, kerana ia diedarkan ke seluruh isipadu kerja teras magnet dan oleh itu, pada dasarnya, adalah mungkin untuk menggunakan teras magnet pepejal tanpa jurang. Sumber kedua kerugian dalam SMPS ialah peningkatan rintangan konduktor belitan disebabkan oleh penurunan kedalaman penembusan medan pada frekuensi yang lebih tinggi. Oleh itu, untuk mengurangkan kerugian yang disebabkan oleh fenomena ini, adalah dinasihatkan untuk membuat penggulungan dari beberapa konduktor selari, luas keratan rentas yang bersamaan dengan yang asal, tetapi permukaan sisi di sepanjang perimeter keratan rentas. daripada konduktor adalah beberapa kali lebih besar. Lebih tepat lagi, peningkatan permukaan sisi dalam kes ini adalah berkadar dengan punca kuasa dua bilangan konduktor selari. Sumber kerugian ketiga dikaitkan dengan pembalikan magnetisasi litar magnetik. Dan akhirnya, punca kerugian keempat yang terakhir adalah disebabkan oleh keperluan untuk menggunakan pelbagai litar kapasitor perintang yang menyekat proses pensuisan sementara, dan kelajuan terhad unsur radio yang digunakan dalam SMPS - kapasitor oksida, transistor kesan medan, diod penerus. . Voltan bukan sinusoidal (nadi) pada unsur-unsur ini dan amplitud arus yang besar (sehingga beberapa ampere) membawa kepada bahagian kerugian yang ketara di dalamnya. Semua kerugian ini mesti diambil kira semasa mereka bentuk SMPS menggunakan DS. Oleh kerana kerugian dalam pengubah membawa kepada pemanasan belitan dan teras magnetnya, salah satu kriteria digunakan untuk menilai mereka: sama ada kenaikan suhu pengubah yang dibenarkan tanpa penyejukan paksa, yang biasanya dipilih dalam julat 30... 50 °C, atau graviti tentu kerugian diambil bersamaan dengan 1 ...5% daripada kuasa pengubah. Prestasi keseluruhan SMPS dinilai berdasarkan kecekapan. Dalam kes terbaik, nilainya boleh mencapai 92...95%, paling teruk - 60...65%. PEMILIHAN DIOD TRANSISTOR DAN PENERUS SWITCHING Transistor pensuisan boleh dipilih tanpa sebarang pengiraan dengan margin berbilang. Tetapi masalah ini boleh diselesaikan dengan lebih rasional. Bagaimana untuk menentukan parameter yang mesti dipatuhi oleh transistor pensuisan, bergantung pada ciri teknikal SMPS yang direka? Malangnya, pakej DS tidak langsung menjawab soalan yang dikemukakan. Oleh itu, mula-mula kita pertimbangkan bentuk voltan nadi pada longkang transistor Uc (Rajah 4).
Selaras dengan data awal, pada voltan rangkaian terkadar 220 V pada output penerus rangkaian, tanpa mengambil kira penurunan voltan merentasi diod penerus dan termistor, kami memperoleh [7] U0 = 220√2 =310 V. Di samping itu, pada longkang transistor terdapat beberapa voltan tambahan Uadd kepada voltan sesalur yang diperbetulkan. Dalam kesusasteraan asing dan dalam DS ia dipanggil UR (tercermin - tercermin, teraruh). Seperti yang ditunjukkan oleh hasil reka bentuk percubaan beberapa varian pengubah nadi, nilainya sentiasa ternyata sangat hampir dengan lalai 80 V yang dicadangkan dalam DS. Kami akan menunjukkan cara untuk menentukan nilai sebenar voltan tambahan. Voltan merentasi induktansi adalah berkadar terus dengan kadar perubahan arus di dalamnya: U = LΔI/Δt atau U·Δt = L·ΔI. Oleh kerana perubahan semasa apabila transistor dihidupkan dan dimatikan adalah sama untuk proses keadaan mantap, kawasan segi empat tepat ditetapkan S+ dan S- dalam Rajah. 4. Mengira kawasannya, kita memperoleh persamaan Uo·D·T = Uadd(1-D)T atau selepas penjelmaan Uadd = Uo·D /(1-D). Sebaliknya, mengikut tafsiran geometri proses pemindahan tenaga, voltan keluaran pada belitan sekunder ialah voltan tambahan yang diubah pada belitan primer: Uadd = k·Uout, di mana k = wl/wout ialah pekali transformasi (wl, wout ialah bilangan lilitan belitan primer dan keluaran masing-masing). Tegasnya, andaian bahawa setiap bahagian tenaga yang diambil daripada rangkaian dalam kitaran pertama dipindahkan sepenuhnya kepada beban dalam kitaran kedua, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 4 sebagai garis pepejal, dan penghantaran tamat tepat pada masa transistor dihidupkan, sedikit sebanyak bersyarat. Pada hakikatnya, SMPS boleh beroperasi dalam dua mod: mod fluks magnet berterusan dan mod fluks terputus-putus. Dalam amalan, ini bermakna jika pada masa transistor pensuisan dihidupkan, arus dalam belitan adalah sifar, maka mod ini sepadan dengan mod aliran terputus-putus. Jika tidak, rejim aliran berterusan berlaku. Dalam Rajah. Rajah 5 menunjukkan gambar rajah voltan dan arus dalam elemen SMPS: Uc - voltan pada longkang transistor; lc - mengalirkan arus transistor pensuisan; lw keluar - arus dalam belitan sekunder; UH ialah voltan merentasi beban.
Mod arus berterusan sepadan dengan Rajah. 5, a. Ciri utamanya ialah transistor dihidupkan pada arus longkang tertentu. Kelebihan mod ini ialah arus puncak terendah dalam elemen SMPS berbanding mod lain dan riak voltan keluaran terendah. Jika, apabila voltan sesalur dikurangkan kepada minimum, kitaran tugas mungkin meningkat melebihi 50%, DS memberi amaran kepada pengguna bahawa pelarasan mesti dibuat pada pengiraan. Ini disebabkan oleh keanehan magnetisasi litar magnet dalam mod nadi kitaran tunggal dan kemungkinan meningkatkan amplitud arus longkang transistor melebihi had yang dibenarkan. Mod arus terputus-putus ditunjukkan dalam Rajah. 5, c. Selepas proses pemindahan tenaga selesai, diod ditutup. Dalam belitan, apabila voltan nadi berkurangan, ayunan bebas terlembap timbul. Mod ini dicirikan oleh amplitud arus tertinggi dalam elemen SMPS dan riak voltan keluaran maksimum. Mod optimum ialah peralihan antara dua mod yang dinamakan, ditunjukkan dalam Rajah. 5 B. Program DS membolehkan anda mengawal amplitud, bentuk arus dan voltan pada transistor, serta menentukan mod pengendalian SMPS yang direka dan nilai kitaran tugas nadi pada sebarang voltan rangkaian yang mungkin. Penambahan ketara kepada voltan yang bertindak pada longkang transistor dibuat oleh kearuhan kebocoran (dalam DS ia ditetapkan Kearuhan Kebocoran). Ia berkaitan secara langsung dengan medan sesat dalam pengubah. Semasa tindakan menukar denyutan, apabila transistor dibuka, tenaga terkumpul bukan sahaja dalam penggulungan penyimpanan, tetapi juga dalam kearuhan kebocoran. Apabila transistor dimatikan, tenaga ini membawa kepada kemunculan lonjakan voltan tambahan pada longkangnya, ditunjukkan dalam Rajah. 4 garisan titik. Untuk mengehadkannya, rantai peredam digunakan. Dalam program DS, anda boleh memilih sama ada litar kapasitor perintang (RC Clamper) atau diod zener mengehadkan (Transil Clamper). Mengira kearuhan kebocoran dan lonjakan voltan yang berkaitan adalah tugas yang sangat kompleks, kerana perlu mengambil kira kearuhan dan kapasitansi dinamik interturn belitan, jurang bukan magnet dalam teras magnet pengubah, pembahagian belitan, parameter reka bentuk reka bentuk mereka dan banyak faktor lain. Program DS menggunakan nilai purata tertentu kearuhan kebocoran, yang pengguna boleh menukar secara paksa jika perlu. Tahap had lonjakan voltan dalam setiap kes khusus reka bentuk SMPS boleh dipantau dalam tetingkap Bentuk Gelombang (osilogram) dan diambil kira apabila memilih transistor berdasarkan voltan sumber saliran maksimum yang dibenarkan. Memilih diod penerus dalam DS adalah mudah. Tetingkap OUT (output) menyediakan maklumat yang diperlukan tentang parameternya: arus ke hadapan dan undur, penurunan ke hadapan dan voltan songsang maksimum yang dibenarkan. REKA BENTUK OTOMATIS SMP TERBALIK Jadi, hidupkan komputer dan lancarkan program DS. Skrin percikan muncul pada skrin monitor selama beberapa saat, dan kemudian tetingkap terbuka (Gamb. 6). Secara lalai, program memuatkan projek "kosong" di bawah nama "Default.vpa".
Kami menggerakkan kursor tetikus ke butang Input pada skrin berwarna biru, dan petua alat muncul pada skrin monitor: Edisi Parameter Talian AC (mengedit parameter rangkaian AC). Kami menekan butang. Tetingkap Parameter Input muncul pada skrin monitor, ditunjukkan dalam Rajah. 7.
Dalam bahagian Kekerapan Talian (frekuensi utama) kami tetapkan 50 Hz, dalam bahagian Julat Input AC (selang voltan berselang seli input) menggunakan peluncur, atau selepas meletakkan kursor dalam tetingkap yang sesuai - dengan menaip dari papan kekunci - kami menetapkan Voltan Minimum (voltan minimum) dan Voltan Maksimum (voltan maksimum), yang pertama - dengan ketepatan 5 V, yang kedua -10 V. Anda boleh menetapkan mana-mana voltan daripada papan kekunci dengan ketepatan 1 V. Bagi kebanyakan peranti, perubahan yang dibenarkan dalam voltan rangkaian dianggap sebagai -10...+5% daripada nilai nominal atau selepas pembundaran ke arah meningkatkan selang - 195...240 V. Anda boleh menetapkan selang agak lebih luas, tetapi dalam apa jua keadaan anda tidak seharusnya membiarkannya ditetapkan secara lalai, kerana semakin besar, semakin ketat keperluan untuk asas elemen yang digunakan. Kemudian dalam tetingkap yang sama kita pergi ke bahagian Input Ripple (input voltan riak amplitud) dan tetapkan nilai yang diperlukan. Kapasiti kapasitor penapis penerus rangkaian dan amplitud riak voltan keluaran akan bergantung pada parameter ini, yang seterusnya juga bergantung pada arus beban dan pada kapasitansi kapasitor penapis keluaran. Nilai riak yang boleh diterima ialah 10...30 V. Tetapkan 30 V, dan klik pada butang Selesai - selesai (anda boleh menggunakan butang Batal untuk membatalkan perubahan yang dibuat, jika perlu). Tetingkap Parameter Input akan ditutup secara automatik dan sistem akan membuat beberapa pelarasan: contohnya, kapasitansi kapasitor penapis penerus sesalur akan berubah. Pada peringkat reka bentuk seterusnya, kami meneruskan untuk menetapkan kekerapan penukaran operasi dan pemilihan awal transistor pensuisan, yang mana kami menekan butang VIPer. Dalam tetingkap VIPer and Regulation Parameters yang muncul (Gamb. 8), dalam tetingkap Select your VIPer, panggil senarai juntai bawah produk dan pilih VIPer 100A. Sekarang, betul-betul di bawah namanya, parameter utama akan dipaparkan: Rdson: 2,8 Ohm (rintangan bahagian sumber saliran apabila dihidupkan); Idlim: 3,0 A (had arus longkang); Vdmax: 700 V (voltan saliran maksimum). Dalam bahagian Sekitar VIPer, nilai Voltan Terpantul dibiarkan ditetapkan oleh sistem dan kekerapan Penukaran ditetapkan kepada 30 kHz. Ini akan mengurangkan kerugian dan dilakukan tanpa bahagian yang terhad, walaupun untuk meminimumkan saiz pengubah adalah lebih baik untuk menggunakan frekuensi yang lebih tinggi - sehingga 100 kHz. Bahagian Peraturan kekal tidak aktif dan tidak boleh diedit. Ini hanya boleh dilakukan selepas memperkenalkan gelung kawalan sekunder. Klik pada butang Selesai. Tetingkap akan ditutup secara automatik.
Selepas itu, pergi ke butang Keluar hijau. Dalam tetingkap Output Utama Parameter yang terbuka (parameter sumber voltan keluaran utama) (Gamb. 9), teruskan menyunting bahagian Kuasa Output: dalam tetingkap Voltan, tetapkan 27 V; dalam tetingkap Semasa kita dail 3 A; dalam tetingkap Minimum Semasa kita meninggalkan atur cara yang ditetapkan pada 0 mA, yang menganggap keupayaan untuk beroperasi dalam mod melahu.
Seterusnya, edit bahagian Jenis Output (penapis output). Anda boleh membiarkan penapis LC berbentuk U sendiri lalai dipasang. Jika anda memilih Terus (penapis ialah kapasitor yang disambungkan selari dengan beban), kapasitor yang sangat besar mungkin diperlukan. Apabila memilih Vreg (pengatur voltan), pengatur voltan linear bersepadu tambahan akan dipasang pada output. Dalam kes ini, anda mesti menentukan nilai Keciciran (penurunan voltan merentasi penstabil). Terdapat pilihan Standard (standard), Low Dropout (rendah) dan Semi-Rendah Dropout (sederhana). Biarkan penapis output kepada Diri. Mari kita teruskan untuk mengedit nilai riak voltan keluaran - bahagian Riak Output: dalam tetingkap Riak Sel Pertama (riak pada peringkat pertama) tetapkan 0,3 V, Riak Sel Kedua (riak di peringkat kedua) - 0,1 V. Lagipun manipulasi di atas, klik pada butang Guna. Program ini akan segera mengira parameter elemen litar keluaran dan membentangkan hasil pengiraan untuk diod penerus: Vdrop: 906 mV - penurunan voltan ke hadapan, Vrmax: 150 V - voltan terbalik maksimum (malangnya, kecacatan rendering perisian yang wujud pada masa itu penulisan membolehkan anda melihat hanya bahagian atas piksel elemen yang ditentukan), Ploss: 3 W - kerugian pada diod; Spesifikasi Max@125 °C - parameter diod STPR520 pada suhu yang ditentukan: Vf: 990 mV - penurunan voltan ke hadapan, Jika: 5 A - arus ke hadapan yang dibenarkan, Vr: 200 V - voltan terbalik maksimum; Ir: 50 uA @ 25 °C - arus songsang maksimum pada suhu yang ditentukan. Menggunakan buku rujukan, kami memilih analog domestik KD213B yang rapat. Perlu diingatkan bahawa disebabkan oleh bentuk voltan nadi, yang sangat berbeza dari meander, diod penerus, mengambil bahagian dalam pembentukan voltan yang agak rendah 27 V, mengalami voltan terbalik yang jauh lebih tinggi - kira-kira 150 V - dan mengambil kira fakta ini apabila memilih diod. Selepas melengkapkan peringkat reka bentuk ini, klik pada butang OK pada tetingkap Output Utama Parameter yang terbuka, selepas itu ia ditutup. Dan peringkat reka bentuk terakhir dikaitkan dengan menyunting parameter pengubah nadi. Klik pada butang Transformer kelabu, selepas itu tetingkap Reka Bentuk Transformer akan dibuka, ditunjukkan dalam Rajah. 10.
Tetingkap mengandungi dua bahagian utama: Parameter Transformer dan Transformer Outlook, kandungannya sepadan dengan transformer yang saiznya ditunjukkan dalam bahagian Saiz Teras. Program ini menggunakan saiz teras magnetik minimum yang dibenarkan, mengikut kriteria penilaian kerugian lalai Peningkatan Suhu dalam bahagian Kriteria Pemilihan Teras. Bertentangan dengan kriteria ini terdapat kotak pilihan, dalam satu baris dengan mana nilainya ditunjukkan: Sasaran 40°C (dibenarkan) dan 34,8°C Sebenar (sebenar). Dalam kes ini, nilai kriteria kecil Kuasa Lesap sepadan dengan Sasaran 2%, Sebenar 2,2%. Yang terakhir, sebagai melebihi norma yang ditetapkan, dipaparkan dalam tetingkap pada latar belakang merah. Jika anda memilih kriteria kedua sebagai yang utama (gerakkan kotak semak di sebelah namanya), dan kemudian klik pada butang Guna, parameter pengubah akan segera berubah Dalam tetingkap Geometri bahagian Saiz Teras, dimensi setiap plat ditunjukkan dalam susunan berikut: lebar/tinggi/tebal E36/18/11 E siri (geometri untuk siri E - analog asing plat berbentuk W) . Analog domestik W 10x10 mempunyai dimensi yang hampir sama. Jika anda menggunakannya, anda boleh beralih ke bahagian seterusnya. Jika teras magnet sedemikian tidak tersedia, tetapi terdapat Ш12x20x21 yang diperbuat daripada ferit M3000NMS2, digunakan dalam bekalan kuasa untuk 3(4) TV USCT dan lain-lain, adalah perlu untuk mengira semula parameter pengubah. Untuk melakukan ini, dalam bahagian Saiz Teras, tandai kotak dalam tetingkap Tetap dan klik pada butang Edit, selepas itu tetingkap Saiz Teras akan muncul (Gamb. 11).
Kami membiarkan bentuk teras magnet siri E tidak berubah (jika perlu, dalam tetingkap yang sama anda boleh memilih teras magnet lain daripada senarai yang disediakan, contohnya, siri RM10). Seterusnya, dalam tetingkap Geometri, pilih saiz standard yang hampir dengan E42/21/20 sedia ada. Klik pada butang OK, selepas itu tetingkap Saiz Teras akan ditutup. Sekarang dalam bahagian Saiz Teras anda boleh membaca parameter teras magnet yang dipilih: Ae 236 mm2 (kawasan keratan); Le 98 mm (purata panjang garis magnetik); Lm 85 mm (purata panjang gegelung); W 200 mm2 (kawasan keratan rentas tingkap); Ve 23100 mm3 (isipadu teras magnetik). Sila ambil perhatian: selepas meningkatkan saiz, sepanduk merah yang sepadan dengan kriteria bukan utama Kuasa Lesap hilang - sebelum ini nilai Sebenarnya 2,2% melebihi yang diperlukan, tetapi kini ia telah kembali normal dan ialah 1,4%. Mari kita beralih kepada kandungan bahagian Bahan Teras (bahan teras magnetik). Secara lalai, program ini menawarkan: Jenis N27, Pembekal SIEMENS (jenama ferit N27 daripada SIEMENS). Membandingkan parameternya dengan ciri-ciri ferit M3000NMS2 domestik yang diberikan dalam buku rujukan [8], kami perhatikan persetujuan mereka yang baik. Jika anda perlu menggunakan beberapa ferit lain, anda harus menandakan kotak dalam tetingkap Ditetapkan Pengguna dan klik pada butang Edit, selepas itu tetingkap Bahan Teras Transformer akan muncul, ditunjukkan dalam Rajah. 12.
Ia membolehkan anda memilih pengeluar dan jenama ferit, parameter yang dipaparkan dalam tetingkap yang sama. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa tidak kira ferit yang anda pilih, nilai parameter Kearuhan Utama (lihat Rajah 10) kekal tidak berubah. Mari kita beralih kepada bahagian Transformer Outlook (parameter output transformer), yang menyediakan maklumat tentang belitan pengubah. Kini anda boleh menulis semulanya (atau mencetaknya pada pencetak, terdapat pilihan sedemikian) dan memulakan pelaksanaan praktikal. Beberapa ralat pengiraan, seperti mana-mana faktor ketidakstabilan lain, akan diratakan oleh unit kawalan automatik pengawal PWM, tetapi ini akan mengurangkan margin kestabilan SMPS untuk pengaruh mengganggu yang lain. Oleh itu, adalah lebih baik untuk meluangkan masa anda dan menyesuaikan hasil reka bentuk bantuan komputer, membawanya sedekat mungkin dengan yang sebenar. PEMBETULAN HASIL REKA BENTUK Mari kita beralih lagi ke tetingkap Reka Bentuk Transformer, ditunjukkan dalam rajah. sepuluh. Dalam bahagian Konduktor Selari Pemilihan Wayar, kami akan meninggalkan kotak semak lalai program pada item Wayar Tunggal, yang sepadan dengan penggunaan konduktor tunggal dalam belitan. Jika anda memilih item //Wayar (konduktor selari) dan dalam tetingkap yang sepadan betulkan 10 konduktor yang dipasang oleh sistem kepada nombor anggaran yang berbeza, bergantung pada kekerapan operasi, program akan mengira semula belitan pengubah dengan nilai awal yang baharu. Ia adalah mungkin untuk menggunakan konduktor diameter yang sama untuk semua belitan. Untuk melakukan ini, hanya tandai kotak dalam tetingkap Diameter Tunggal dan tekan butang Guna. Kami akan mengehadkan diri kami kepada penggunaan konduktor tunggal pelbagai diameter. Kini dalam bahagian Transformer Outlook anda boleh membaca maklumat rujukan pada semua belitan: Input AWG20 75T 1W (utama - wayar No. 20 mengikut standard AWG, 75 lilitan wayar tunggal), Auxiliary AWG42 13T 1W (bantu - wayar No. 42 , 13 pusingan), Keluar AWG 13 26T 1W (output - wayar No. 13, 26 pusingan). Untuk mengetahui diameter wayar dalam milimeter, pergi ke bahagian Butiran AWG dan klik pada salah satu daripada tiga butang berwarna, yang warnanya sepadan dengan warna belitan. Nama penggulungan yang sepadan muncul dalam pengepala Butiran AWG, dan parameter geometri dan elektriknya muncul di bawah. Contohnya, untuk penggulungan tambahan (Aux) Ø64 um Iso 76 um; Rdc=6,9 R; Rac = 6,9 R (diameter - 64 µm = 0,064 mm, dengan penebat - 0,076 mm; Rintangan DC - 6,9 Ohm; Rintangan AC - 6,9 Ohm). Bahagian Penggunaan Transformer menyediakan piawaian asas yang mencirikan beberapa rizab yang mesti disediakan semasa mereka bentuk transformer. Ini termasuk Penggunaan Faktor Tetingkap (faktor pengisian keratan rentas tingkap), yang secara lalai tidak boleh melebihi 80%, dan Margin Bsat (margin untuk aruhan maksimum dalam litar magnet) berbanding aruhan dalam mod tepu Bsat 380 mT - tidak kurang daripada 25%. Nilai pengiraan aruhan magnet Flux Density 116 mT hanya kira-kira 30% daripada maksimum yang mungkin, iaitu margin ialah 70%, dan margin yang diperlukan dipenuhi. Aruhan magnet yang rendah adalah disebabkan oleh Jurang Udara bukan magnet yang ditunjukkan di sini, bersamaan dengan 2,28 mm. Selaras dengan algoritma reka bentuk, program mengira bahawa kearuhan penggulungan primer Kearuhan Utama hendaklah 0,73 mH. Tetapi jika anda mengambil pendekatan kritikal terhadap hasil reka bentuk, adalah perlu untuk mengambil kira kesilapan dalam pengiraan terlebih dahulu. Buku rujukan mengenai produk ferit menunjukkan bahawa parameter elektromagnetnya mungkin berbeza daripada nilai yang diberikan sebanyak ±25%. Oleh itu, adalah lebih baik untuk tidak bergantung pada peluang dan tidak membebankan kompleks faktor ketidakstabilan dengan pengaruh tambahan yang mengganggu, tetapi untuk membetulkan hasil reka bentuk. Ini berkaitan, pertama sekali, dengan kearuhan penggulungan utama pengubah. Sejak membangunkan SMPS, seorang amatur radio mungkin mempunyai litar magnetik dengan jurang bukan magnetik yang berbeza daripada yang dikira. Keadaan ini juga menunjukkan keperluan untuk mengambil kira induktansi sebenar penggulungan primer. Formula matematik yang diketahui tidak membenarkan seseorang mengira induktansi belitan primer dengan ketepatan yang tinggi, kerana ia tidak mengambil kira pengaruh kuat jurang bukan magnet pada kebolehtelapan magnet berkesan bahan teras magnet. Oleh itu, cara yang paling mudah ialah menggulung ujian belitan dengan bilangan lilitan wtest pada litar magnet sedia ada. ukur kearuhannya Lprobe, dan kemudian hitung bilangan lilitan w yang diperlukan untuk sesuatu kearuhan L: w = wprobe√ Sampel L/L. Adalah jelas bahawa kearuhan belitan bergantung sangat sedikit pada diameter konduktor. Ia mungkin berlaku bahawa amatur radio tidak mempunyai pelbagai jenis wayar penggulungan yang diperlukan oleh sistem, tetapi terdapat satu set wayar dengan diameter berbeza yang boleh digunakan untuk membuat pengubah. Sebagai contoh, untuk penggulungan utama program mengesyorkan menggunakan wayar dengan diameter 0,812 mm. Lebih-lebih lagi, pada frekuensi penukaran 30 kHz, anda tidak akan dapat "memaksa" program untuk beralih kepada konduktor selari. Walau bagaimanapun, dalam kebanyakan pengubah nadi untuk bekalan kuasa televisyen, belitan dibuat daripada beberapa konduktor selari. Mari lakukan operasi ini di luar sistem reka bentuk bantuan komputer. Daripada keadaan kesamaan permukaan sisi, menyamakan lilitan konduktor tunggal dan selari, kami menentukan diameternya: d2 = d1/2 -0,41 mm. Kearuhan penggulungan utama pengubah, yang mengandungi 26 lilitan dua konduktor PEV-2 0,41, dililit pada teras magnet dari plat pengubah Ш12x20x21 dengan jurang bukan magnet pada batang pusat 2,4 mm, ternyata sama dengan 103 μH. Untuk mendapatkan kearuhan yang diperlukan sebanyak 730 µH, belitan mestilah terdiri daripada kira-kira 70 lilitan. Mari kita laraskan secara berkadar baki belitan yang disyorkan oleh program: w2 = (70/75)·13 -12 pusingan; wvyx = (70/75) 26 - 24 pusingan. Kearuhan sebenar penggulungan utama pengubah yang dihasilkan mengikut parameter yang diberikan adalah lebih kurang sama dengan 770 μH, yang sesuai dengan pengiraan. Untuk penggulungan keluaran, program ini mengesyorkan menggunakan wayar dengan diameter 1,8 mm, dan rintangan penggulungan untuk arus terus akan menjadi 25 mOhm, dan untuk arus ulang alik - 38 mOhm. Malangnya, pengarang tidak mempunyai wayar yang diperlukan, jadi ia terpaksa diganti dengan wayar sedia ada dengan diameter berbeza - 1,5 mm. Peningkatan rintangan belitan yang tidak dapat dielakkan dan penurunan voltan keluaran yang sepadan perlu diberi pampasan dengan menambah bilangan lilitan 25. Margin ketara kenaikan suhu yang dikira pengubah (15,5 ° C berbanding 40 ° C yang dibenarkan) memberikan hak untuk mengharapkan kesahihan pelarasan sedemikian. Melengkapkan pengiraan pengubah, kami menentukan voltan tambahan Uadd = (70/25) 27 = 75,6 V, dan mengambil kira kecekapan - 81,6 V, yang sangat hampir dengan yang ditetapkan oleh program, dan oleh itu kepada VIPer tetingkap (lihat Rajah 8 ) anda tidak perlu kembali. Kami beralih kepada pilihan transistor pensuisan. Pada bar alat DS, klik pada butang Waveform (osilogram), selepas itu tetingkap yang ditunjukkan dalam Rajah. 13, di mana sehingga empat parameter SMPS berbeza boleh diperhatikan secara serentak mengikut pilihan.
Kami meninggalkan dua tetingkap yang ditawarkan oleh sistem untuk melihat osilogram, dan dalam tetingkap pertama kami memaparkan pergantungan Idrain = f(Vin)@Pmax (pergantungan arus longkang pada voltan input pada penggunaan kuasa maksimum), dan pada yang kedua - Vdrain = f(Vin)@Pmax (voltan longkang pergantungan daripada voltan input pada penggunaan kuasa maksimum). Dengan menukar voltan input menggunakan peluncur pada bar skrol, anda boleh meneroka sifat transformasi parameter yang ditentukan. Daripada rajah ini, kita boleh membuat kesimpulan berikut: dengan semua perubahan yang dibenarkan dalam voltan utama dan parameter beban, SMPS yang direka bentuk beroperasi dalam mod arus terputus-putus - ini juga dibuktikan oleh tulisan di sudut kanan atas tingkap dengan osilogram; amplitud arus longkang transistor pensuisan pada voltan utama maksimum ialah 2,7 A; pada voltan minimum, amplitud semasa kekal sama, dan kitaran tugas denyut pensuisan meningkat daripada 0,18 kepada 0,24; voltan maksimum pada longkang transistor (pada voltan utama maksimum) mencapai 640 V. Keputusan yang diperoleh membolehkan kita membuat kesimpulan bahawa untuk SMPS yang direka adalah dibenarkan untuk menggunakan transistor kesan medan KP707V2 atau yang lain, yang arus saliran maksimumnya ialah 4 A, dan voltan sumber saliran maksimum ialah 700 V. Untuk mendapatkan hasil reka bentuk bantuan komputer SMPS, cukup untuk mengklik pada butang BOM (Bill Of Materials - senarai elemen) pada bar alat DS (lihat Rajah 6), selepas itu tetingkap Senarai BOM akan muncul (Rajah 14). Jika senarai elemen perlu dicetak, klik butang Cetak.
Mari kita ingat bahawa pengiraan telah dijalankan untuk SMPS boleh tukar VIPer, tetapi sebenarnya ia dipasang berdasarkan pengawal UC3842 PWM. Di sebalik semua persamaan dan persamaan mereka, masih terdapat perbezaan ketara yang tidak boleh diabaikan dalam apa jua keadaan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa dalam kes pertama, perintang tetapan frekuensi disambungkan terus ke bekalan kuasa litar mikro +15 V, dan pada kedua - ke sumber dalaman voltan stabil +5 V. Oleh itu, dalam untuk memastikan kekerapan yang diperlukan bagi denyutan pensuisan f = 30 kHz pada kitaran tugas nilai purata D = (0,18 + 0,24)/2 = 0,21, adalah perlu untuk melaraskan penarafan litar RC penetapan frekuensi. Kekerapan pengayun dalam cip UC3842 ditentukan bergantung pada penarafan litar RC dengan nisbah f-1,72/RC. Masa tOFF, semasa transistor pensuisan kekal dimatikan (lihat Rajah 1), adalah berkaitan dengan tempoh nadi T dan kitaran tugas D oleh kesamaan tOFF = T(1-D). Sebaliknya, masa ini juga ditentukan oleh parameter litar RC: tOFF = RCIn[(0,00063R-2,7)/(0,00063R-4)]. Menggantikan formula ini dan kemudian mempotensikan kesamaan terakhir, kita memperoleh persamaan R = {2,7-4exp[(1-D)/1,72]}/ /{0,00063[1-exp[(1-D)/1,72 ,XNUMX]] }. Berdasarkan kitaran tugas purata yang diperlukan D = 0,21, kita memperoleh R = 9,889 kOhm dan C = 5798 pF. Mungkin percubaan menghidupkan SMPS akan menunjukkan bahawa mereka memerlukan sedikit pelarasan. Untuk menghapuskan sisihan yang ketara dalam kekerapan dan kitaran tugas denyutan pensuisan daripada yang dikira, saya mengesyorkan menggunakan peranti pengukur digital untuk memilih perintang dan kapasitor dengan nilai yang diperlukan. Peranti yang dibangunkan boleh dipertingkatkan, sebagai contoh, dengan menambahkan penyegerakan frekuensi operasi pengawal PWM dengan sumber voltan nadi luaran, penutupan jauh SMPS, litar kawalan voltan keluaran sekunder dan permulaan "lembut", menggunakan molibdenum-permalloy , serta teras magnet GAMAMET moden [9]. Kesusasteraan
Pengarang: S. Kosenko, Voronezh
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Mentol lampu menyelamatkan nyawa ▪ Analisis DNA isi rumah dan sensor tahap pencemaran
▪ bahagian laman web Cerita dari kehidupan amatur radio. Pemilihan artikel ▪ Artikel Watergate. Ungkapan popular ▪ artikel Mengapa bilangan hari dalam bulan berbeza? Jawapan terperinci ▪ artikel Operator (operator kren) kren jib gerak sendiri. Arahan standard mengenai perlindungan buruh ▪ artikel gam kalis air. Resipi dan petua mudah ▪ pasal Charger untuk bateri kereta. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini