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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentatore switching di piccole dimensioni 12 volt 2 ampere. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori L'SMPS (alimentatore switching) autooscillante proposto ha dimensioni ridotte ed elevata efficienza. La sua particolarità è che il circuito magnetico del trasformatore di impulsi funziona entrando nella regione di saturazione. Quando si progettano SMPS autogeneranti, nella maggior parte dei casi viene utilizzato un potente trasformatore in modalità lineare e un trasformatore di commutazione a bassa potenza viene utilizzato in modalità di saturazione del circuito magnetico. I singoli avvolgimenti di questi trasformatori sono collegati in serie tra loro e con un resistore limitatore di corrente, formando così un circuito di feedback positivo (POC). Lo svantaggio di questa soluzione è la maggiore generazione di calore in questo resistore. Il desiderio di ridurre la potenza dissipata da questo resistore nella maggior parte dei casi porta ad un aumento del riscaldamento dei transistor di commutazione e ad una diminuzione dell'efficienza. La bassa efficienza costringe gli sviluppatori a prestare attenzione ad altre soluzioni circuitali per convertitori, ad esempio gli auto-oscillatori Royer. Hanno un trasformatore con un nucleo magnetico saturabile e non hanno un trasformatore di commutazione a bassa potenza o un resistore di limitazione della corrente. Tuttavia nei momenti di commutazione attraverso i transistor di commutazione scorre una corrente, la cui ampiezza dell'impulso può superare da 3 a 20 volte il valore medio della corrente consumata. Questa circostanza non solo detta le condizioni per scegliere transistor con una grande riserva di corrente, ma si manifesta anche nel loro maggiore riscaldamento. L'efficienza di tale SMPS è di circa il 50% con una potenza di uscita fino a 30 W. L'efficienza può essere aumentata includendo resistori a bassa resistenza nei circuiti di emettitore dei transistor di commutazione. Questo è esattamente ciò che è stato fatto nell’SMPS, il cui diagramma è mostrato in Fig. 1.
A prima vista, può sembrare che ciò comporterà solo una maggiore generazione di calore su questi resistori. Ma grazie a questi resistori, c'è un feedback negativo locale (NFE) sulla corrente, che limita la corrente di collettore del transistor quando aumenta bruscamente. Di conseguenza, l'ampiezza della corrente del collettore nei momenti di commutazione dei transistor diminuisce più volte, aumentando l'efficienza dell'SMPS. Nell'SMPS proposto, il riscaldamento dei transistori di commutazione e del trasformatore, rispetto alla variante in cui questi resistori sono assenti, è diminuito di circa tre volte e la sua affidabilità ed efficienza è aumentata di conseguenza. caratteristiche tecniche
La tensione di rete viene fornita all'SMPS tramite un fusibile FU1 che, insieme al varistore RU1, protegge gli elementi dell'SMPS dall'aumento della tensione di rete. Il termistore RK1 limita l'impulso di corrente durante la carica dei condensatori C2-C4 nel momento in cui l'SMPS è acceso. La tensione di rete attraverso il filtro antidisturbo L1C1 viene fornita al ponte a diodi VD1, dove viene rettificata e quindi livellata dal condensatore C2. Gli elementi C5, R3, VS1 formano un circuito che facilita l'avvio del convertitore all'accensione. I diodi di smorzamento VD2, VD3 limitano l'ampiezza degli impulsi di tensione sui collettori dei transistor di commutazione VT1, VT2 a un valore sicuro. La dissipazione del calore in questi transistor si è rivelata piccola, quindi sono stati utilizzati senza dissipatori di calore. Nella modalità più pesante, i transistor si riscaldano fino a 50°C. I resistori R2, R4 formano un circuito OOS per la corrente e i circuiti R5C6 e R6C7 sono progettati per la commutazione forzata dei transistor. La tensione CA in uscita rettifica il ponte a diodi VD4-VD7, L2C8C9 è un filtro di livellamento e l'induttore fornisce una risposta induttiva del filtro, necessaria per un avvio affidabile del convertitore. L'installazione di condensatori con una capacità di 68 nF o più all'uscita del raddrizzatore renderà impossibile l'avvio. Il LED HL1 indica la presenza della tensione di uscita. Tutte le parti dell'SMPS sono montate su un circuito stampato in fibra di vetro a foglio unilaterale, il cui disegno è mostrato in fig. 2.
Per migliorare il raffreddamento dei transistor, nella scheda sottostante sono realizzati fori di ventilazione. L'induttore L1 e il trasformatore T1 sono fissati con viti. Dopo aver inserito queste viti nei fori della scheda, è necessario inserire pezzi di un tubo in PVC dal lato delle parti. Quindi installano un'induttanza, un trasformatore e li premono contro la scheda con rondelle di plastica. I transistor vengono avvitati su supporti metallici e quindi saldati alla scheda. Il fusibile FU1 è costituito da due pin stagnati premuti nella scheda, tra i quali è saldato un filo di rame con un diametro di 0,03 mm. All'esterno è chiuso con un pezzo di tubo in PVC per proteggerlo da danni meccanici e, in caso di funzionamento, per proteggere i componenti dell'SMPS da schizzi di metallo fuso. Per l'inserto fusibile FU2, sulla scheda è montato un supporto in metallo-plastica. L'aspetto dell'SMPS assemblato e connesso alla rete è mostrato in fig. 3.
Dinistor KN102D può essere sostituito con DB3, DB4 o qualsiasi altra serie KN102, i diodi 1.5KE350SA possono essere sostituiti con 1.5KE300SA, 1.5KE400SA, 1.5KE440SA, i diodi 2D2999B con KD2999A, KD213A-KD213V, KD2997 A, KD2997 3B. Il LED YL-BB7N20M può essere sostituito con qualsiasi LED di piccole dimensioni di qualsiasi colore con una corrente operativa fino a 812 mA. Dopo aver condotto esperimenti, l'autore ha scoperto che i transistor KT840A sono sostituibili con KT2A. Quando si utilizzano i transistor 704T704A, KT809B, KT103A, il riscaldamento è aumentato, ma rientrava entro limiti accettabili, tuttavia hanno un alloggiamento diverso, che richiederà una modifica nella topologia del circuito stampato. Il termistore SCK-92NTC può essere sostituito con MZ220-P92RM, MZ220-R92RM, MZ330-P92RM, MZ330-R391RM, varistore VCR10 - JVR-361N14K, JVR-361N20K, JVR-361N10K, JVR-391N14 K, JVR-391N20 K , JVR -391N10K, JVR-431N14K, JVR-431N20K.JVR-431N1K. L'induttore L2000 è avvolto su un nucleo magnetico M10NM di dimensioni standard K6x5x10 e contiene 0,12 spire di filo MGTF 0,3 o PELSHO XNUMX piegate a metà. L'induttore L2 è avvolto su un circuito magnetico M2000NM di dimensione K16x10x5, l'avvolgimento contiene 24 spire di filo PETV o PEV-2 con un diametro di 0,85 mm. Per il trasformatore T1 è stato utilizzato un circuito magnetico M2000NM-A K32x18x7 in ferrite (la permeabilità magnetica misurata dall'autore era 1885 e l'induzione di saturazione profonda era 0,38 T). È consentito utilizzare nuclei magnetici M2000NM1, M2000NM1-17, M2000NM-39 di dimensione K32x20x6. Per l'avvolgimento, è possibile utilizzare fili PETV, PEV-2 o PELSHO, gli avvolgimenti I e III contengono ciascuno 8 spire di filo con un diametro di 0,3 mm, avvolgimento II - 351 spire di filo con un diametro di 0,45 mm, avvolgimento IV - 33 giri di filo con un diametro di 0,85 mm. Preliminarmente, i bordi del circuito magnetico vengono rettificati e vengono avvolti due strati di tela verniciata o uno strato di nastro isolante in tessuto. I fili di tutti gli avvolgimenti sono fissati saldamente al circuito magnetico. Gli avvolgimenti I e III vengono prima avvolti contemporaneamente in due fili con uno spazio di 3 ... 5 mm tra i fili per evitare rotture. Quindi gli avvolgimenti vengono impregnati di gommalacca e vengono avvolti due strati di tessuto verniciato. Avanti: uno strato di avvolgimento II, posando il filo "da bobina a bobina". Dovrebbe esserci una distanza di 6 ... 7 mm tra l'inizio e la fine di questo strato, il filo è fissato e l'avvolgimento è impregnato di gommalacca. Successivamente, viene posato uno strato di tela verniciata e il secondo e il terzo strato dell'avvolgimento II vengono avvolti allo stesso modo, dopo di che vengono posati due strati di tela verniciata o nastro isolante. L'avvolgimento IV è avvolto per ultimo, impregnato di gommalacca. Quindi - due o tre strati di nastro isolante per proteggere gli avvolgimenti da danni meccanici. Durante l'installazione, è necessario ricordare che gli elementi dell'SMPS sono sotto tensione di rete pericolosa per la vita, pertanto, tutte le sostituzioni di elementi con il dispositivo scollegato dalla rete. Prima di collegare la sorgente alla rete per la prima volta, è necessario verificare l'installazione e assicurarsi che il prodotto assemblato corrisponda allo schema. Successivamente, il fusibile FU2 viene rimosso dal supporto e l'SMPS viene collegato alla rete. Se l'autogenerazione non si verifica dopo l'accensione, aumentare la capacità del condensatore C5 a 1 μF o installare un resistore R3 con una resistenza di 120 ohm. Se la corrente a vuoto dell'SMPS è superiore a 40 mA (misurata tra il filtro di rete e il gruppo diodi VD1), ciò significa che l'induzione di saturazione del circuito magnetico è molto inferiore a 0,38 T. In questo caso, è necessario aumentare proporzionalmente il numero di spire in tutti gli avvolgimenti del trasformatore T1. Il numero di giri dovrebbe essere aumentato di almeno il 10 ... 15% e, se necessario, di più. Durante il normale funzionamento dell'SMPS, il trasformatore T1 dovrebbe emettere un debole fischio. In conclusione, va precisato che la base di questo SMPS è il trasformatore T1, quindi, se è necessario utilizzare un conduttore magnetico di diversa dimensione o ottenere una potenza diversa, tutti gli elementi devono essere ricalcolati. Il modo più semplice per farlo è su un computer utilizzando il programma dell'autore Converter 4.0.0.0, moskatov.narod.ru/ Converter.html Autore: E. Moskatov, Taganrog, Regione di Rostov; Pubblicazione: cxem.net
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