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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Un semplice autogeneratore SMPS con una potenza di 1,5 kW per UMZCH. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Lo sviluppo dell'SMPS proposto è stato effettuato sulla base del prototipo descritto nell'articolo di E. Gaino e E. Moskatov “Potente alimentatore switching” in “Radio”, 2004, n. 9, p. 31, 32. L'obiettivo preliminare era quello di aumentare la potenza di uscita di un fattore tre, pur mantenendo il principio di funzionamento e il basso costo del prodotto attraverso l'uso di componenti ampiamente disponibili. per questo motivo è stata data preferenza al controllo dei transistor di commutazione mediante un trasformatore saturabile. Il dispositivo utilizza resistori nel circuito di feedback positivo invece di utilizzare un chip driver con numerosi componenti di cablaggio. Inoltre, la corrente di base dei transistor di commutazione bipolari è molte volte superiore alla corrente di uscita massima consentita dei moderni chip driver come IR2110, IR2113 e simili. Per abbinare il microcircuito ai transistor, ciò richiede l'introduzione di uno stadio di adattamento di amplificazione e di una sorgente ausiliaria per alimentarlo, il che annulla il vantaggio dell'SMPS proposto come un numero ridotto di componenti. Invece dei comuni transistor bipolari economici, si potrebbero utilizzare potenti MOSFET o IGBT, ma poi scomparirebbe un altro vantaggio: il basso costo dei componenti. La frequenza di conversione del prototipo senza carico è di soli 9 kHz, quindi il suo trasformatore di impulsi è pesante e produce un fischio sgradevole. L'SMPS proposto non presenta tale svantaggio, poiché la sua frequenza di conversione minima è di 30 kHz. Lo schema dell'SMPS proposto è mostrato in figura. La base dell'SMPS è un convertitore di tensione a ponte auto-oscillante con un potente trasformatore non saturabile T1 e un trasformatore saturabile a bassa potenza T2. L'uso di tali convertitori è una soluzione ben nota e diffusa, viene utilizzata in "elettronica trasformatori”, alimentatori per lampade a risparmio energetico ed altri dispositivi, questi dispositivi sono però di potenza inferiore rispetto a quanto proposto.
Principali caratteristiche tecniche:
Dato che l'UMZCH dispone di una propria protezione di corrente, questa funzione nell'SMPS non è necessaria. La frequenza di conversione non è costante: maggiore è la potenza del carico, maggiore è. I termistori RK1 e RK2 limitano la corrente di carica iniziale del condensatore all'ossido C21 quando è collegato alla rete. Per diseccitare il dispositivo in caso di emergenza, è stato progettato l'interruttore SF1. Il scaricatore di gas F1 protegge il dispositivo dai sovraccarichi della tensione di alimentazione. Sui condensatori. C10, C17 e l'induttore a due avvolgimenti L2 hanno assemblato un filtro a forma di U che impedisce la penetrazione di interferenze ad alta frequenza dall'SMPS nella rete. Il ponte a diodi VD8 rettifica la tensione alternata della rete e il condensatore C21 la livella, il condensatore C22 devia l'uscita del raddrizzatore ad alta frequenza. Un generatore di rilassamento viene assemblato utilizzando i resistori R1, R2, R7, il condensatore C3 e il dinistor VD7, che genera gli impulsi necessari per avviare il generatore dopo aver acceso l'alimentazione, oltre a ripristinare le condizioni affinché si verifichi la generazione dopo il suo guasto. I resistori R8-R15 limitano la corrente di base dei transistor di commutazione VT1-VT8, i condensatori C6-C9, C11-C14 ne accelerano la commutazione. I diodi VD5, VD6, VD9, VD10 smorzano le sovratensioni transitorie. I resistori R3-R6, R18-R21 nei circuiti di emettitore dei transistor equalizzano la corrente che li attraversa. Il condensatore C20 elimina la magnetizzazione del circuito magnetico del trasformatore non saturabile T1 mediante corrente continua. Attraverso i resistori R16, R17, si forma un circuito di feedback positivo dall'uscita del convertitore (dall'avvolgimento III del trasformatore T1) al suo ingresso (avvolgimento V del trasformatore T2). La frequenza di conversione, che può essere calcolata utilizzando la formula:
dove F è la frequenza di conversione, kHz; U è l'ampiezza degli impulsi di tensione sull'avvolgimento V del trasformatore T2, V; Vs - induzione di saturazione del trasformatore di commutazione T2, T; q - ciclo di lavoro degli impulsi; Sc è l'area della sezione trasversale del nucleo magnetico del trasformatore T2, cm2; W è il numero di spire dell'avvolgimento V del trasformatore T2; K è il fattore di riempimento del circuito magnetico del trasformatore T2, che per la ferrite raggiunge quasi l'unità. Il ponte a diodi VD1-VD4 rettifica la tensione impulsiva dell'avvolgimento I del trasformatore T1. I condensatori C1, C2, C4, C5, C15, C16, C18, C19 e l'induttore a due avvolgimenti L1 attenuano le ondulazioni ad alta e bassa frequenza della tensione di uscita. I fusibili FU1 e FU2 forniscono protezione contro il lento aumento della corrente di carico oltre il limite consentito. Il LED HL1 è un indicatore dello stato operativo del dispositivo, il resistore R22 è limitatore di corrente. Il design dell'SMPS è arbitrario, la posizione relativa dei componenti non è critica, sebbene sia auspicabile che ciascuno dei diodi VD5, VD6, VD9, VD10 sia posizionato il più vicino possibile alla sua coppia di transistor VT1VT3, VT2VT4, VT5VT7 , VT6VT8. la sorgente viene assemblata mediante installazione sospesa. Interruttore automatico A-0701NM (SF1) prodotto da Sang. Mao Enterprise Co., Ltd., con una corrente di interruzione di 15 A e una tensione nominale di 250 V, può essere sostituito con A-0702A, A-0702X, A-0710W, CBLS2A15, M115-B120. I termistori SCK-2R515 (RK1 e RK2) possono essere sostituiti con MS32 5R020, MS32 7R015 o termistori NTC simili con una corrente massima consentita di almeno 15 A e una resistenza nominale da 5 a 10 Ohm ad una temperatura di 25 ° C. Sostituiremo l'interruttore a chiave TR26-21C-11D1 (SA1) con un SWR74 o un interruttore luminoso MK-521A/N. Lo scaricatore di gas 2027-35-C (F1) può essere sostituito con B88069-X2380-S102, B88069-X370-S102, B88069-X410, FS04X-1JOS o FS04X-1JMG. Invece di 30ETH06 (VD1 - VD4), sono adatti i diodi 80E8U04, DSEI30-06A, HFA25TB60, RHRG3060. Ogni diodo è montato su un dissipatore di calore separato con una superficie di raffreddamento di 90 cm2. I diodi HER1608G (VD5, VD6, VD9, VD10) sono sostituibili con 15ETH06, 15ETX06S, HFA25TB60, DSEI12-06A, FES16JT e un ponte a diodi. KVRS2510 (deve essere dotato di un dissipatore di calore con un'area utile di almeno 50 cm2) - uno qualsiasi dei GBU25M. BR2510, BR2510W, KVRS3510 o MV4010. Dinistor VD7 - uno qualsiasi tra KN102A - KN102V e 2N102A - 2N102V; gli ultimi tre sono preferibili per il funzionamento di SMPS a temperature elevate. Sono adatti anche i dinistori DB-3 o D8-4 importati con una tensione di commutazione rispettivamente di 32 e 40 V. I transistor bipolari di commutazione VT1-VT8 sono installati ciascuno su un dissipatore di calore con una superficie di raffreddamento di 140 cm2. Invece di KT812A, puoi utilizzare otto transistor dello stesso tipo 2T812A, KT812B o KT840A. I condensatori C1-C3, C15, C16, C22 sono polietilene tereftalato MER o MEF, mentre C20 è costituito da otto condensatori MER collegati in parallelo da 1 μF ciascuno con una tensione nominale di 630 V. I condensatori C6-C9, C11-C14 sono ceramica. KM5B-N90, K10-17A-N50 K10-17B-N50. Condensatori. SYu e S17 - V32923-A2474M, predisposti per il collegamento ad una rete in corrente alternata. possono essere sostituiti con condensatori 881131-S 1105-M, V81131-S1474-M, V81141-S1684-M. В81141-С1334-М o simile. Condensatori all'ossido C4, C5, C18, C19, C21 - alluminio K50-6 K50-35 o simili. Tutti i resistori fissi utilizzati nell'alimentatore non sono cablati, ad esempio MLT, OMLT, S2-23, S2-33. I resistori R1, R2 e R22 dovrebbero avere una potenza nominale di dissipazione di 2 W. I resistori R3-R6, R18-R21 sono serie CRL ceramiche importate; possono anche essere composti da diversi resistori collegati in parallelo per ottenere la resistenza e la dissipazione di potenza richieste. Il trasformatore di impulsi T1 è realizzato su un nucleo magnetico di dimensioni standard Ø20x28 in ferrite. M2000NM-9, corrispondente alle specifiche tecniche OZHO.707.140TU. È anche consentito utilizzare la ferrite M2000NM1-17. L'avvolgimento I di questo trasformatore contiene 2 sezioni di 8 spire di un fascio di quattro fili PETV-2 da 0,5 piegati insieme. L'avvolgimento II contiene 28 spire di due fili PETV-2 da 0,5 piegati insieme e l'avvolgimento III contiene una spira di filo PEV-2 da 0,5. Tutti gli avvolgimenti devono essere isolati in modo affidabile l'uno dall'altro con nastro fluoroplastico, mylar o laccato. Il trasformatore T2 è avvolto su un circuito magnetico anulare in ferrite di dimensione K6xXNUMXxXNUMX da un reattore elettronico auto-oscillante di una lampada a risparmio energetico. Ciascuno degli avvolgimenti I-IV contiene quattro spire di filo PEV-2 da 0,25 e l'avvolgimento V contiene nove spire di filo PEV-2 da 0,5. L'acceleratore L1 è fatto in casa. È realizzato su un circuito magnetico ad anello, composto da due parti identiche di dimensioni standard. KP35x26x7, prodotto dal marchio alsifer. PM-60. Gli avvolgimenti I e II sono avvolti in due fili PEV-2 2 fino al riempimento della finestra. Invece di PEV-2, puoi utilizzare il filo PETV. Choke L2 è un B82726-S2163-N30 già pronto, che, secondo il passaporto, consente una corrente di avvolgimento di 16 A con una tensione massima tra loro di 250 V. L'induttanza di ciascun avvolgimento è di 2,2 mH. Fusibili FU1 e FU2 - H630PT-15A H630-15A o simili. LED HL1 - qualsiasi, preferibilmente luce verde. Un SMPS assemblato con parti riparabili dovrebbe funzionare immediatamente dopo l'accensione. Se non c'è autohekerazione, è necessario controllare la fasatura degli avvolgimenti del trasformatore T2 ed eventualmente invertire la connessione dei terminali del suo avvolgimento V o dell'avvolgimento III del trasformatore T1. Se la frequenza di conversione a vuoto differisce notevolmente da 30 kHz, ciò indica un materiale inadeguato o un difetto nel circuito magnetico del trasformatore T2, ad esempio una crepa nascosta. In questo caso è necessario sostituire il nucleo magnetico. Autore: D. Butov, p. Kurba, regione di Yaroslavl
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