Alimentatore in modalità switching migliorato in scatola di fiammiferi 9 volt, 1,1 amp. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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L'articolo descrive un semplice alimentatore switching stabilizzato (SMPS), che può essere riposto in una custodia delle dimensioni di una scatola di fiammiferi. Il dispositivo è caratterizzato da una maggiore densità di potenza, una buona ripetibilità e non teme la sovracorrente.

Le descrizioni degli SMPS in miniatura sono state ripetutamente pubblicate su Internet. Di norma, si tratta di dispositivi con bassa potenza. Ad esempio, il predecessore dell'"SMPS in a matchbox" erogava al carico una potenza fino a 0,63 W, essendo una delle fonti più potenti tra quelle collocate in una scatola di fiammiferi o nelle dimensioni di una batteria Krona. Inoltre, queste fonti avevano una bassa efficienza, solitamente non superiore al 35%.

L'SMPS flyback proposto può anche essere collocato in una scatola di fiammiferi, ma la sua potenza di uscita è 15 volte e la sua efficienza è 2,5 volte maggiore di quella della prima opzione. Prestazioni energetiche così elevate sono state ottenute grazie all'uso di un microcircuito specializzato TNY255P della famiglia TinySwitch di Power Integrations. L'SMPS stabilizza la tensione di uscita, ha protezione contro sovraccarico e cortocircuito nel carico mediante passaggio di impulsi e il microcircuito utilizzato contiene unità di protezione dal surriscaldamento.

Principali caratteristiche tecniche

Tensione di alimentazione CA, V ....................................220±20%
Frequenza della tensione di alimentazione, Hz............................................ ....... .......40...400
Consumo energetico a vuoto, W, non più di ...0,31
Frequenza di conversione, kHz............................................ ..... ...................115...140
Tensione di uscita nominale, V............................................ ...... ...9
Potenza massima in uscita, W............................................ ...... ..10
Efficienza massima, %............................................ ....................................88
Potenza specifica, W/dm3............................................ ......................................300
Peso (senza alloggiamento), g, non di più .................................... .... ...............28

Riso. 1 (clicca per ingrandire)

Il diagramma SMPS è mostrato in Fig. 1. Il fusibile FU1 protegge gli elementi dalle situazioni di emergenza. Il termistore RK1 limita l'impulso della corrente di carica del condensatore C2 a un valore sicuro per il ponte a diodi VD1 e insieme al condensatore C1 forma un filtro RC, che serve a ridurre il rumore impulsivo che penetra dall'SMPS nella rete. Il ponte a diodi VD1 raddrizza la tensione di rete, il condensatore C2 è di livellamento. I picchi di tensione nell'avvolgimento primario del trasformatore T1 vengono ridotti dal circuito di smorzamento R1C5VD2. Il condensatore C4 è un filtro di potenza da cui vengono alimentati gli elementi interni del microcircuito DA1; la sua capacità nominale può essere compresa tra 0,1 e 4,7 μF.

Il raddrizzatore di uscita è assemblato su un diodo Schottky VD3, l'ondulazione della tensione di uscita viene attenuata dal filtro LC C6C7L1C8. Gli elementi R2, R3, VD4 e U1, insieme al microcircuito DA1, forniscono la stabilizzazione della tensione di uscita quando cambiano la corrente di carico e la tensione di rete. Il circuito di indicazione dell'accensione è realizzato utilizzando il LED HL1 e il resistore di limitazione della corrente R4.

Sono stati utilizzati resistori fissi MLT, C2-23, P1-4, trimmer - 3329N-1 di Bourns o l'analogo domestico SPZ-19a, condensatori all'ossido - importati, C1, C3 e C5 - ceramici ad alta tensione CD2200Z5V, DEBB33D222KA2B, C4, C7, C8-K10-506. Termistore serie NTC (con TCS negativo) - SCK-103. Il chip TNY255P è sostituibile con TNY255G, TNY256P o TNY256G, diodo HER208 - con HER106, HER107, HER206, HER207, 1N4937, FR306 o BY399, diodo 1N5822 - con SR360, 31DQ04, 31DQ06, 90SQ045 170. Il diodo zener KS162A può essere sostituito con diodi zener KS175A, KS817A e il fotoaccoppiatore RS817 può essere sostituito con LTV816, RS816, LTV1. LED: qualsiasi miniatura, preferibilmente blu o verde. Il fusibile FU2 è strutturale, è formato sulla scheda da un conduttore stampato; può essere sostituito con un pezzo di filo di avvolgimento in rame, ad esempio PEV-0,03, con un diametro di XNUMX mm.

Per la realizzazione del trasformatore è stato utilizzato un nucleo magnetico corazzato B18 (senza trimmer) in ferrite da 2000NM. L'avvolgimento primario contiene 182 spire di filo con un diametro di 0,11 mm e l'avvolgimento secondario è costituito da 20 spire di filo con un diametro di 0,6 mm. Tra gli avvolgimenti vanno stesi due strati di lavsan o nastro di tessuto verniciato impregnati di paraffina per ridurre il rumore acustico. Tra le tazze del circuito magnetico è necessario realizzare uno spazio di 0,16...0,23 mm, per il quale è possibile utilizzare una guarnizione in fluoroplastica, fibra di vetro o, in casi estremi, cartone. L'induttore è avvolto su un nucleo magnetico di dimensioni standard K10x6x2 realizzato in ferrite da 2000NM e contiene 16 spire di filo con un diametro di 0,6 mm con una corrente di uscita fino a 200...300 mA e 3...4 spire di filo con un diametro di 0,8 mm con una corrente fino a 1,1 A. Gli spigoli vivi del circuito magnetico devono essere prima smussati con carta vetrata e avvolti con uno strato di nastro laccato. Per avvolgere il trasformatore e l'induttore, è necessario utilizzare il filo dei marchi PEV-2, PETVM, PETV-1, PETV-2, PET-200-1.

Fig. 2

Il disegno del PCB è mostrato in Fig. 2, è realizzato in laminato di fibra di vetro su un lato con uno spessore di 1...1,5 mm. Il microcircuito viene installato nel pannello, le calotte del circuito magnetico vengono compresse tra loro e fissate alla scheda con due viti di ottone avvitate da lati opposti in una boccola di ottone. Tutti i resistori e i diodi sono montati perpendicolarmente alla scheda. L'aspetto della scheda assemblata è mostrato in Fig. 3. Dopo il controllo e la regolazione viene posto in un alloggiamento in materiale isolante.

Fig. 2

La configurazione di un SMPS si riduce all'impostazione precisa della tensione di uscita utilizzando il resistore di regolazione R3.

Autore: E. Moskatov, Taganrog, regione di Rostov

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