Наибольшее распространение получили двухтактные источники вторичного электропитания, хотя и имеют более сложную электрическую схему по сравнению с однотактными. Они позволяют получать на выходе значительно большую выходную мощность при высоком КПД.
Схемы двухтактных преобразователей-инверторов имеют три вида включения ключевых транзисторов и первичной обмотки выходного трансформатора: полумостовая, мостовая и с первичной обмоткой имеющей отвод от середины.
Полумостовая
схема построения ключевого каскада.
Ее особенностью является включение первичной обмотки выходного трансформатора в среднюю точку емкостного делителя С1 — С2.
Амплитуда импульсов напряжения на переходах транзисторов эмиттер-коллектор Т1 и Т2 не превышает Uпит величины питающего напряжения. Это позволяет использовать транзисторы с максимальным напряжением Uэк до 400 вольт.
В то же время напряжение на первичной обмотке трансформатора Т2 не превышает значения Uпит/2, потому, что снимается с делителя С1 — С2 (Uпит/2).
Управляющее напряжение противоположной полярности подается на базы ключевых транзисторов Т1 и Т2 через трансформатор Тр1.
В мостовом
преобразователе емкостной делитель (С1 и С2) заменен транзисторами Т3 и Т4. Транзисторы в каждом полупериоде открываются попарно по диагонали (Т1, Т4) и (Т2, Т3).
Напряжение на переходах Uэк закрытых транзисторов не превышает напряжения питания Uпит. Но напряжение на первичной обмотке трансформатора Тр3 увеличится и будет равно величине Uпит, что повышает КПД преобразователя. Ток же через первичную обмотку трансформатора Тр3 при той же мощности, по сравнению с полумостовой схемой, будет меньше.
Из за сложности в наладке цепей управления транзисторов Т1 – Т4, мостовая схема включения применяется редко.
Схема инвертора с так называемым пушпульным
выходом наиболее предпочтительна в мощных преобразователях-инверторах. Отличительной особенностью в данной схеме является то, что первичная обмотка выходного трансформатора Тр2 имеет вывод от середины. За каждый полупериод напряжения поочередно работает один транзистор и одна полуобмотка трансформатора.
Данная схема отличается наибольшим КПД, низким уровнем пульсаций и слабым излучением помех. Достигается это за счет уменьшения тока в первичной обмотке и уменьшения рассеиваемой мощности в ключевых транзисторах.
Амплитуда напряжения импульсов в половине первичной обмотки Тр2 возрастает до значения Uпит, а напряжение Uэк на каждом транзисторе достигает значения 2 Uпит (ЭДС самоиндукции + Uпит).
Необходимо использовать транзисторы с высоким значением Uкэmах, равным 600 – 700 вольт.
Средний ток через каждый транзистор равен половине тока потребления от питающей сети.
Обратная связь по току или по напряжению.
Особенностью двухтактных схем с самовозбуждением является наличие обратной связи (ОС) с выхода на вход, по току или по напряжению.
В схеме обратной связи по току
обмотка связи w3 трансформатора Тр1 включена последовательно с первичной обмоткой w1 выходного трансформатора Тр2. Чем больше нагрузка на выходе инвертора, тем больше ток в первичной обмотке Тр2, тем больше обратная связь и больше базовый ток транзисторов Т1 и Т2.
Если нагрузка меньше минимально допустимой, ток обратной связи в обмотке w3 трансформатора Тр1 недостаточен для управления транзисторами и генерация переменного напряжения срывается.
Иными словами, при пропадании нагрузки — генератор не работает.
В схеме обратной связи по напряжению
обмотка обратной связи w3 трансформатора Тр2 соединена через резистор R с обмоткой связи w3 трансформатора Тр1. По этой цепи осуществляется обратная связь с выходного трансформатора на вход управляющего трансформатора Тр1 и далее в базовые цепи транзисторов Т1 и Т2.
Обратная связь по напряжению слабо зависит от нагрузки. Если же на выходе будет очень большая нагрузка (короткое замыкание), напряжение на обмотке w3 трансформатора Тр2 снижается и может наступить такой момент, когда напряжение на базовых обмотках w1 и w2 трансформатора Тр1 будет недостаточно для управления транзисторами. Генератор перестанет работать.
При определенных обстоятельствах это явление может быть использовано как защита от короткого замыкания на выходе.
На практике широко применяются обе схемы с обратной связью ОС как по току, так и по напряжению.
Двухтактная схема инвертора с ОС по напряжению
Для примера, рассмотрим работу наиболее распространенной схемы преобразователя-инвертора – полумостовой схемы.
Схема состоит из нескольких независимых блоков:
- — выпрямительный блок – преобразует переменное напряжение 220 вольт 50 Гц в постоянное напряжение 310 вольт;
- — устройство запускающих импульсов – вырабатывает короткие импульсы напряжения для запуска автогенератора;
- — генератор переменного напряжения – преобразует постоянное напряжение 310 вольт в переменное напряжение прямоугольной формы высокой частоты 20 – 100 КГц;
- — выпрямитель – преобразует переменное напряжение 20 -100 КГц в постоянное напряжение.
Сразу после включения питания 220 вольт начинает работать устройство запускающих импульсов, представляющий из себя генератор пилообразного напряжения (R2, С2, Д7). От него запускающие импульсы поступают на базу транзистора Т2. Происходит запуск автогенератора.
Ключевые транзисторы открываются поочередно и в первичной обмотке выходного трансформатора Тр2, включенной в диагональ моста (Т1,Т2 – С3,С4), образуется переменное напряжение прямоугольной формы.
С вторичной обмотки трансформатора Тр2 снимается выходное напряжение, выпрямляется диодами Д9 — Д12 (двухполупериодное выпрямление) и сглаживается конденсатором С5.
На выходе получается постоянное напряжение заданной величины.
Трансформатор Т1 используется для передачи импульсов обратной связи от выходного трансформатора Тр2 на базы ключевых транзисторов Т1 и Т2.
Двухтактная схема ИБП имеет ряд преимуществ перед однотактной схемой:
- — ферритовый сердечник выходного трансформатора Тр2 работает с активным перемагничиванием (наиболее полно используется магнитный сердечник по мощности);
- — напряжение коллектор – эмиттер Uэк на каждом транзисторе не превышает напряжение источника постоянного тока в 310 вольт;
- — при изменении тока нагрузки от I = 0 до Imax, выходное напряжение изменяется незначительно;
- — выбросы высокого напряжения в первичной обмотке трансформатора Тр2 очень малы, соответственно меньше уровень излучаемых помех.
И еще одно замечание в пользу двухтактной схемы!!
Сравним работу двухтактного и однотактного автогенераторов с одинаковой нагрузкой.
Каждый ключевой транзистор Т1 и Т2 за один такт работы генератора используется всего половину времени (одну полуволну), вторую половину такта «отдыхает». То есть вся вырабатываемая мощность генератора, делится пополам между обоими транзисторами и передача энергии в нагрузку идет непрерывно (то от одного транзистора, то от другого), во время всего такта. Транзисторы работают в щадящем режиме.
В однотактном же генераторе накопление энергии в ферритовом сердечнике происходит во время половины такта, во второй половине такта идет ее отдача в нагрузку.
Ключевой транзистор в однотактной схеме работает в четыре раза более напряженном режиме, чем ключевой транзистор в двухтактной схеме.
Отличия импульсного блока питания от обычного между трансформаторным и импульсными, а также их достоинства и недостатки. Например трансформаторный блок питания, в составе которого имеется трансформатор выполняющий функцию понижения сетевого напряжения до заданного, такая конструкция называется понижающим трансформатором.
Блоки питания работающие в импульсном режиме являются импульсным преобразователем или инвертором. В импульсных источниках питания переменное напряжение на входе вначале выпрямляется, а затем происходит формирование импульсов необходимой частоты. У такого ИП в отличии от обыкновенного силового трансформатора при одинаковой мощности намного меньше потерь и незначительные габаритные размеры полученные в следствии высокочастотного преобразования. p>
Трансформаторные блоки питания
Самым распространенным блоком питания считается конструкция, в составе которого имеется понижающий трансформатор, его определенная обязанность — понижать входное напряжение. Его первичная обмотка намотана с учетом работы с сетевым напряжением. Кроме понижающего трансформатора в таком БП установлен еще выпрямитель собранный на диодах, как правило применяется две пары выпрямительных диодов (диодный мост) и конденсаторах фильтра. Такое устройство служит для преобразования однонаправленного пульсирующего переменного напряжение в постоянное. Не редко применяются и другие конструктивно выполненные устройства, например, выполняющий в выпрямителях функцию удвоения напряжения. Кроме сглаживающих пульсации фильтров, там же могут быть элементы фильтра помех высокой частоты и всплесков, схема защиты от короткого замыкания, полупроводниковые приборы для стабилизации напряжения и тока.
Принципиальная схема простейшего однотактного импульсного БП
Достоинства импульсных блоков питания
● Если сравнивать относительно выходной мощности линейный стабилизатор и импульсный, то последний имеет некоторые достоинства:
● Относительно небольшой вес, получившийся в следствии того, что с увеличением частоты можно применять трансформаторы малых габаритов имея аналогичную выдаваемую выходную мощность.
● Большой вес линейного стабилизатора получается за счет использования массивных силовых трансформаторов, а также тяжелых теплоотводов силовых компонентов.
● Высокий КПД, который составляет около 98% полученный в следствии того, что штатные потери происходящие в импульсных стабилизирующих устройствах зависят от переходных процессов на стадии переключения ключа.
● Поскольку больший отрезок времени ключи находятся в стабильном либо включенном или выключенном состоянии, то соответственно и энергетические потери ничтожны;
● Относительно небольшая стоимость, образовавшаяся в следствии выпуска большого количества необходимых электронных элементов, в частности появление на рынке электронных товаров высокомощных транзисторных ключей. ● Помимо всего этого необходимо заметить существенно малую стоимость импульсных трансформаторов при аналогичной отдаваемой в нагрузку мощности.
● Имеющиеся в подавляющем большинстве блоках питания установленных схем защиты от всевозможных нештатных ситуаций, таких как защита от короткого замыкания или если не подключена нагрузка на выходе устройства.
Представляет собой инверторную систему. В нем происходит выпрямление переменного входного напряжения. Далее постоянное напряжение, полученное в результате предыдущей операции, преобразуется в импульсы прямоугольной формы с повышенной частотой и определенной сжатостью либо в импульсы, подаваемые напрямую на выходной фильтр низких частот или на трансформатор.
Конструктивные особенности
Простой импульсный блок питания может включать в свой состав малогабаритные трансформаторы, что объясняется довольно просто: с ростом частоты эффективность работы трансформатора повышается, а требования к габаритам сердечника, необходимым для передачи соответствующей мощности, заметно уменьшаются. Чаще всего подобный сердечник выполняется из ферромагнитных сплавов, а для тех устройств, что работают с низкой частотой, применяется электротехническая сталь.
За счет чего прибор обеспечивает стабильность?
Импульсный блок питания функционирует так, что напряжение в нем стабилизируется за счет отрицательной обратной связи. С ее помощью можно осуществлять поддержку выходного напряжения на примерно одинаковом уровне, вне зависимости от величины его нагрузки и колебаний на входе. Обратная связь может быть организована одним из нескольких способов. Если используется импульсный блок питания с гальванической развязкой от сети, то самыми распространенными способами может стать использование связи при помощи одной из обмоток трансформатора на выходе либо посредством оптрона. Скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера изменяется в зависимости от того, какой величиной характеризуется сигнал обратной связи, а он зависит от выходного напряжения. Если нет необходимости в развязке, то чаще всего применяют простой делитель резистивного типа. Это позволяет блоку питания поддерживать выходное напряжение на стабильном уровне.
Достоинства
Импульсный блок питания обладает целым рядом достоинств, особенно если сравнивать его со стабилизаторами аналогичной мощности. Меньший вес достигается благодаря тому, что при повышении частоты уместно использовать трансформаторы малых размеров при условии, что их подаваемая мощность находится на том же уровне. У линейных стабилизаторов основная масса складывается за счет тяжелых мощных силовых трансформаторов с низкой частотой, а также крупных радиаторов силовых элементов, функционирующих в линейном режиме. Повышенная частота преобразования позволяет очень сильно уменьшить габариты фильтра выходного напряжения. Тут уместно устанавливать конденсаторы меньшей емкости, в сравнении с выпрямителями, функционирующими на промышленной частоте. Выпрямитель вполне может быть выполнен по довольно простой однополупериодной схеме, что полностью исключает риск увеличения пульсаций напряжения на выходе.
Производительность
Импульсный блок питания характеризуется существенно более высоким коэффициентом полезного действия в сравнении со стабилизаторами благодаря тому, что в последних потери связаны с переходными процессами в те моменты, когда производится переключение основного элемента. Так как ключевые элементы находятся в одном из состояний, то есть они включены или выключены, речь идет о минимальных потерях электроэнергии.
Другие достоинства
Импульсные блоки питания стоят гораздо меньше, чем стабилизаторы, так в них используется унифицированная элементная база, а также ключевые транзисторы высокой мощности. Кроме того, здесь допускается использование силовых элементов меньшей мощности, так как они работают в ключевом режиме. Надежность блоков питания вполне сравнима с аналогичным параметром линейных стабилизаторов. В современной оргтехнике, вычислительной технике, а также бытовой электронике чаще всего используются именно импульсные блоки питания. А линейные на текущий момент времени сохранились только в некоторых областях:
В качестве питающих элементов для слаботочных управляющих плат высококачественной бытовой техники: микроволновых печей , стиральных машин, котлов отопления и колонок;
Для управляющих устройств малой мощности сверхвысокой и высокой надежности, рассчитанной на длительную непрерывную эксплуатацию при полном отсутствии обслуживания либо при его затруднении (например, автоматизация процессов на производстве либо цифровые вольтметры в электрических щитах).
Импульсные блоки питания отличаются широким диапазоном питающей частоты и напряжения, которые недостижимы для аналогичного по стоимости линейного оборудования. На практике это говорит о возможности применения одного и того же прибора для цифровой электроники в разных уголках мира, где имеются значительные отличия по напряжению и частоте в розетках. В большинстве современных блоков питания имеется встроенная цепь защиты от разнородных непредвиденных ситуаций, к примеру, от отсутствия нагрузок на выходе либо короткого замыкания.
Недостатки
Импульсные блоки питания обладают и определенными недостатками в сравнении с линейными. Основная часть схемы прибора работает от сети без гальванической развязки, что существенно затрудняет ремонт подобных приспособлений. Импульсный блок питания для усилителя, как и для всей прочей аппаратуры, характеризуется тем, что создает высокочастотные помехи, что связано с сами принципом его работы. Часто приходится применять определенные методы помехоподавления, которые очень часто не приводят к полному их устранению. Именно поэтому импульсные блоки питания во многих случаях невозможно использовать для некоторой аппаратуры. Обычно у этих приспособлений имеется ограничение на минимальную нагрузку в плане мощности. Если этот параметр ниже необходимого, то может просто не произойти запуска блока, либо его параметры выходного напряжения не будут укладываться в допустимые отклонения.
Устройство
Можно перечислить основные узлы блока питания. Сетевой выпрямитель выполнен из двух дросселей ЭМП, фильтра помех и развязки статики, входного сетевого предохранителя и диодного моста, откуда и питается основная схема источника. Ядро первичной цепи состоит из накопительной фильтрующей емкости, ключевого силового транзистора, схемы обратной связи, импульсного трансформатора и оптопары. Во вторичной цепи источника питания выходное напряжение поступает с вторичной трансформаторной обмотки, выпрямительных диодов, фильтрующих конденсаторов, силовых дросселей.
Принцип работы импульсных блоков питания
Сетевое напряжение поступает на выпрямитель, после чего происходит его сглаживание емкостным фильтром. С конденсатора фильтра происходит его перемещение на транзисторный коллектор, который играет роль ключа. Управляющее устройство отвечает за включение-выключение транзистора. Надежный запуск блока питания обеспечивается задающим генератором, выполненным на микросхеме. Ее питание осуществляется цепочкой резисторов. Работа оптопары регулируется ключевым транзистором и задающим генератором.
ДАННЫЙ МАТЕРИАЛ СОДЕРЖИТ БОЛЬШОЕ КОЛИЧЕСТВО АНИМИРОВАННЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ!!!
Для браузера Microsoft
Internet Extlorer необходимо временно выключить некоторые
функции, а именно:
- выключить интегрированные бары от Яндекса,
Гугла и т.д.
- выключить строку состояния (снять галочку):
Выключить адресную строку:
По желанию можно выключить и ОБЫЧНЫЕ КНОПКИ, но получившейся площади экрана уже достаточно
В остальном больше ни каких регулировок производить не нужно - управление материалом производится при помощи встроенных в материал кнопок, а убранные панели вы всегда можете вернуть на место.
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Прежде чем приступить к
описанию принципа работы импульсных источников питания следует
вспомнить некоторые детали из общего курса физики, а именно
что такое электричество, что такое магнитное поле и как они
зависят друг от друга.
Сильно глубоко мы не будем углублятся
и о причинах возникновения электричества в различных объектах
мы тоже умолчим - для этого нужно просто тупо перепечатать
1/4 курса физики, поэтому будем надеятся, что читатель знает
что такое электричество не по надписям на табличах "НЕ
ВЛЕЗАЙ - УБЬЕТ!". Однако для начала напомним какое оно
бывает, это самое электричество, точнее напряжение.
Ну а теперь, чисто теоритически,
предположим, что в качестве нагрузки у нас выступает проводник,
т.е. самый обычный отрезок провода. Что происходит в нем,
когда через него протекает ток наглядно показанно на следующем
рисунке:
Если с проводником и магнитным
полем вокруг него все понятно, то сложим проводник не в кольцо,
а в несколько колец, чтобы наша катушка индуктивности проявила
себя активней и посмотрим что будет происходить дальше.
На этом самом месте имеет
смысл попить чаю и дать мозгу усвоить только что узнанное.
Если же мозг не устал, или же эта информация уже известна,
то смотрим дальше
В качестве силовых транзисторов
в импульсных блока питания используются биполярные транзисторы,
полевые(MOSFET) и IGBT. Какой именно силовой транзистор использовать
решает только производитель устройств, поскольку и те, и другие
и третьи имеют и свои достоинства, и свои недостатки. Однако
было бы не справедливым не заметить, что биполярные транзисторы
в мощных источника питания практически не используются. Транзисторы
MOSFET лучше использовать при частотах преобразования от 30
кГц до 100 кГц, а вот IGBT "любят частоты пониже - выше
30 кГц уже лучше не использовать.
Биполярные транзисторы хороши тем, что
они довольно быстро закрываются, поскольку ток коллектора
зависит от тока базы, но вот в открытом состоянии имеют довольно
большое сопротивление, а это означает, что на них будет довольно
большое падение напряжения, что однозначно ведет к лишнему
нагреву самого транзистора.
Полевые имеют в открытом состоянии очень
маленькое активное сопротивление, что не вызывает большого
выделения тепла. Однако чем мощнее транзистор, тем больше
его емкость затвора, а для ее зарядки-разрядки требуются довольно
большие токи. Данная зависимость емкости затвора от мощности
транзистора вызвана тем, что используемые для источников питания
полевые транзисторы изготавливаются по технологии MOSFET,
суть которой заключается в использовании параллельного включения
нескольких полевых транзисторов с изолированным затвором и
выполненных на одном кристалле. И чем мощенее транзистор,
тем большее количество параллельных транзисторов используется
а емкости затворов суммируются.
Попыткой найти компромисс являются транзисторы,
выполненные по технологии IGBT, поскольку являются составными
элементами. Ходят слухи, что получилисьони чисто случайно,
при попытке повторить MOSFET, но вот вместо полевых транзисторов,
получились не совсем полевые и не совсем биполярные. В качестве
управляющего электрода выступает затвор встроенного внутрь
полевого транзистора не большой мощности, который своими истоком-стоком
уже управляет током баз мощных биполярных транзисторов, включенных
параллельно и выполненных на одном кристалле данного транзстора.
Таким образом получается довольно маленькая емкость затвора
и не очень большое активное сопротивление в открытом состоянии.
Основных схем включения силовой части
не так уж и много:
АВТОГЕНЕРАТОРНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ
.
Используют положительную связь, обычно индукционную. Простота
подобных источников питания накладывает на них некоторые ограничения
- подобные источники питания "любят" постоянную,
не меняющуюся нагрузку, поскольку нагрузка влияет на параметры
обратной связи. Подобные источники бывают как однотактные,
так и двухтактные.
ИМПУЛЬСНИНЫЕ
БЛОКИ ПИТАНИЯ С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
. Данные
источники питания так же делятся на однотактыные и двухтактные.
Первые хоть и лояльней относятся к меняющейся нагрузке, но
все же не очень устойчиво поддерживают необходимый запас мощности.
А аудиотехника имеет довольно большой разброс по потреблению
- в режиме паузы усилитель потребляет единицы ватт (ток покоя
оконечного каскада), а на пиках аудиосигнала потребление может
достигать десятков или даже сотен ватт.
Таким образом единственным, максимально
приемлемым вариантом импульсных источником питания для аудиотехники
является использование двухтактных схем с принудительным возбуждением.
Так же не стоит забывать о том, что при высокочастотном преобразовании
необходимо уделять более тщательное внимание к фильтрации
вторичного напряжения, поскольку появление помех по питанию
в звуковом диапазоне сведут на нет все старания по изготовлению
импульсного источника питания для усилителя мощности. По этой
же причине частота преобразования уводится по дальше от звукового
диапазона. Самой популярной частотой преобразования раньше
была частота в районе 40 кГц, но современная элементная база
позволяет производить преобразование на частотах гораздо выше
- вплоть до 100 кГц.
Различают два базовых вида данных импульсных
источников - стабилизированные и не стабилизированные.
Стабилизированные источники питания используют
широтноимпульсную модуляцию, суть которой заключается в формровании
выходного напряжения за счет регулировки длительности подаваемого
в первиную обмотку напряжения, а компенсация отсутствия импульсов
осуществляется LC цепочками, включенными на выходе вторичного
питания. Большим плюсом стабилизированных источников питания
является стабильность выходного напряжения, не зависящая ни
от входного напряжения сети 220 В, ни от потребляемой мощности.
Не стабилизированные просто управляют
силовой частью с постоянной частотой и длительностью импульсов
и от обычного трансформатора отличаются лишь габаритами и
гораздо меньшими емкостями конденсаторов вторичного питания.
Выходное напряжение напрямую зависит от сети 220 В, и имеет
небольшую зависисмость от потребляемой мощности (на холостом
ходу напряжение несколько выше рассчетного).
Самыми популярными схемами силовой части
импульсных источников питания являются:
Со
средней точкой
(ПУШ-ПУЛЛ). Используются обычно в низковольтных
источниках питания, поскольку имеет некоторые особенности
в требованиях к элементной базе. Диапазон мощностей довольно
большой.
Полумостовые
.
Самая популярная схема в сетевых ипульсных источниках питания.
Диапазон мощностей до 3000 Вт. Дальнейшее увеличение мощности
возможно, но уже по стоимости доходит до уровня мостового
варианта, поэтому несколько не экономично.
Мостовые
.
Данная схема не экономична на малых мощностях, поскольку содержит
удвоенное количество силовых ключей. Поэтому чаще всего используется
на мощностях от 2000 Вт. Максимальные мощности находятся в
пределах 10000 Вт. Данная схемотехника является основной при
изготовлении сварочных аппаратов.
Рассмотрим подробнее кто есть кто и как
работает.
СО СРЕДНЕЙ ТОЧКОЙ
Как было показанно - данную
схемотехнику силовой части не рекомендуется использовать для
создания сетевых источников питания, однако НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ
не значит НЕЛЬЗЯ. Просто необходимо более тщательно подходить
к выбору элементной базы и изготовлению силового трансформатора,
а так же учитывать довольно большие напряжения при разводке
печатной платы.
Максимальную же популярность данный силовой
каскад получил в автомобильной аудитехнике, а так же в источниках
бесперебойного питания. Однако на этом поприще данная схемотехника
притерпевает некоторые неудобства, а именно ограничение максимальной
мощности. И дело не в элементной базе - на сегодня совсем
не являются дефицитными MOSFET транзисторы с мгновенными значениями
тока сток-исток в 50-100 А. Дело в габаритной мощности самого
трансформатора, а точнее в первичной обмотке.
Проблема заключается... Впрочем для большей
убедительности воспользуемся программой
расчетов моточных данных высокочастотных трансформаторов.
Возьмем 5 колец типоразмера К45х28х8
с проницаемостью M2000HM1-А, заложем частоту преобразования
54 кГц и первичную обмотку в 24 В (две полуобмотки по 12 В)
В итоге получаем, что мощность данный сердечник сможет развить
658 вт, но вот первичная обмотка должна содержать 5 витков,
т.е. по 2,5 витка на одну полуобмотку. Как то не естественно
маловато... Однако стоит поднять частоту преобразорвания до
88 кГц как получится всего 2 (!) витка на полуобмотку, хотя
мощность выглядит весьма заманчиво - 1000 Вт.
Вроде с такими результатами можно смириться
и равномерно по всему кольцу распределить 2 витка тоже, если
сильно постараться, можно, но вот качество феррита оставляет
желать лучшего, да и M2000HM1-А на частотах выше 60 кГц уже
сам по себе греется довольно сильно, ну а на 90 кГц его уже
обдувать надо.
Так что как не крути, но получается замкнутый
круг - увеличивая габариты для получения большей мощности
мы слишком сильно уменьшаем количество витков первичной обмотки,
увеличивая частоту мы опять же уменьшаем количество витков
первичной обмотки, но еще в довеско получаем лишнее тепло.
Именно по этой причине для получения
мощностей свыше 600 Вт используют сдвоенные преобразователи
- один модуль управления выдает управляющие импульсны на два
одинаковых силовых модуля, содержащих два силовых трансформатора.
Выходные напряжения обоих трансформаторов суммируются. Именно
таким способом организуется питания сверхмощных автмобильных
усилителей заводского производства и с одного силовго модуля
снимается порядка 500..700 Вт и не более. Способов суммирования
несколько:
- суммирования переменного
напряжения. Ток в первичные обмотки трансформаторов подается
синхронно, следовательно и выходные напряжения синхронны и
могут соединяться последовательно. Соединять вторичные обмотки
параллельно от двух трансформаторов не рекомендуется - небольшая
разница в намотке или качестве феррита приводит в большим
потерям и снижению надежности.
- суммирование после
выпрямителей, т.е. постоянного напряжения. Самый оптимальный
вариант - один силовой модуль выдает положительное напряжение
для усилителя мощности, а второй - отрицательное.
- формирование питания
для усилителей с двух уровневым питанием сложением двух идентичных
двухполярных напряжений.
ПОЛУМОСТОВАЯ
Полумостовая схема имеет
довольно много достоинств - проста, следовательно надежна,
легка в повторении, не содержит дефицитных деталей, может
выполняться как на биполярных, так и на полывых транзисторах.
Транзисторы IGBT в ней тоже прекрано работают. Однако слабое
место у нее есть. Это проходные конденсаторы. Дело в том,
что при больших мощностях через них протекает довольно большой
ток и качество готового импульсного источника питания на прямую
зависит от качества именно этого компонента.
А проблема заключается в том, что конденсаторы
постоянно перезаряжаются, следовательно они должны иметь минимальное
сопротивление ВЫВОД-ОБКЛАДКА, поскольку при большом сопротивлении
на этом участке будет выделяться довольно много тепла и в
конце концов вывод просто отгорит. Поэтому в качестве проходных
конденсаторов необходимо использовать пленочные конденсаторы,
причем емкость одного конденсатора может достигать емкости
4,7 мкФ в крайнем случае, если используется один конденсатор
- схема с одни кондлесатром тоже довольно часто используется,
по принципу выходного каскада УМЗЧ с однполярным питанием.
Если же используются два конденсатора на 4,7 мкФ (точка их
соединения подключена к обмотке трансформатора, а свободные
выводы к плюсовой и минусовой шинам питания), то данная комплектация
вполне пригодна для питания усилителей мощности - суммарная
емкость для переменного напряжения преобразования складывает
и в итоге получается равной 4,7 мкФ + 4,7 мкФ = 9,4 мкФ. Однако
данный вариант не расчитан для догосрочного непрерывного использования
с максимальной нагрузкой - необходимо разделять суммарную
емкость на несколько конденсаторов.
При необходимости получения больших емкостей
(низкая частота преоразования) лучше использовать несколько
конденсаторов меньшей емкости (например 5 штук по 1 мкФ соединенных
параллельно). Однако большое количество включенных параллельно
конденсаторов довольно сильно увеличивает габариты устройства,
да и суммарная стоимость все гирлянды конденсаторов получается
не маленькой. Поэтому, при необходимости получить большую
мощность имеет смысл воспользоваться мостовой схемой.
Для полумостового варианта мощности выше
3000 Вт не желательны - уж больно громоздкими будут платы
с проходными конденсаторами. Использование в качестве проходных
конденсаторов электролитических имеет смысл, но лишь на мощностях
до 1000 Вт, посокольку на больших частотах электролиты не
эффективны и начинаю греться. Бумажные конденсаторы в каестве
проходных показали себя очень хорошо, но вот их габариты...
Для большей наглядности мы приводим таблицу
зависимости реактивного сопротивления конденсатора от частоты
и емкости (Ом):
| Емкость конденсатора |
Частота преобразования |
|||||||
На всякий случай напоминаем, что при использовании двух конденсаторо (один на плюс, второй на минус) финальная емкость будет равна сумме емкостей этих конденсаторов. Итоговое сопротивление не выделает тепла, поскольку реактивное, но может повлиять на КПД источника питания при максимальных нагрузках - напряжение на выходе начнет уменьшаться, не смотря на то, что габаритная мощность силового трансформатора вполне достаточна.
МОСТОВАЯ
Мостовая схема пригодна для любых мощностей, но наиболее эффективна на больших мощностях (для сетевых источников питания это мощности от 2000 Вт). Схема содержит две пары силовых транзисторов, управляемых синхроно, но необходимость гальванической развязки эмиттеров верхенй пары вносит некоторые неудобства. Однако эта проблема вполне решаема при использовании трансформаторов управления или же специализированных микросхем, например для полевых транзисторов вполен можно использовать IR2110 - специализированная разработка компании International Rectifier .
Однако силовая часть
не имеет ни какого смысла, если ею не управляет модуль управления.
Специализированных микросхем, способных
управлять силовой частью импульсных источников питания довольно
много, однако наиболее удачной разработкой в этой области
является TL494, которая появилась еще в прошлом веке, тем
не менее не утратила своей актуальности, поскольку содержит
ВСЕ необходимые узлы для управления силовой частью импульсных
источников питания. О популярности данной микросхемы прежде
всего говорит выпуск ее сразу несколькими крупными производителями
электронных компонентов.
Рассмотрим принцип действия данной микросхемы,
которую с полной ответственностью можно назвать контроллером,
поскольку она обладет ВСЕМИ необходимыми узлами.
ЧАСТЬ II
В
чем же заключается собственно ШИМ способ регулировки напряжения?
В основу способа положена все таже инерционность
индуктивности, т.е. ее не способность мгновенно пропустить
ток. Поэтому регулируя длительность импульсов можно изменять
финальное постоянное напряжение. Причем для импульсных источников
питания это лучше делать в первичных цепях и таким образом
экономить средства на создание источника питания, поскольку
данный источник будет исполнять сразу две роли:
- преобразование напряжения;
- стабилизацию выходного напряжения.
Причем тепла при этом будет выделяться
гораздо меньше по сравнению с линейным стабилизатором, установленным
на выходе не стабилизированно импульсного блока питания.
Для больше наглядности стоит посмотреть
рисунок, приведенный ниже:
На рисунке приведена схема-эквивалент импульсного стабилизатора в котором в качестве силового ключа выступает генерато прямоугольных импульсов V1, а R1 в качестве нагрузки. Как видно из рисунка при фиксированной амплитуде выходных импульсов в 50 В, изменяя длительность импульсов можно в широких пределах изменять подаваемое на нагрузку напряжение, причем с очень маленькими тепловыми поетрями, зависищами лишь от параметров используемого силового ключа.
С принципами работы силовой части разобрались,
с управлением тоже. Осталось соединить оба узла и получить
готовый импульсный источник питания.
Нагрузочная способность контроллера TL494
не очень большая, хотя ее хватает для управления одной парой
силовых транзисторов типа IRFZ44. Однако для более мощных
транзисторов уже необходимы усилители тока, способные развить
необходимы тока на управляющих электродах силовых транзисторов.
Поскольку мы стараемся снизить габариты источника питания
и уйти подальше от звукового диапазона, то оптимальным использованием
в качестве силовых транзисторов будут полевые транзисторы,
выполненные по технологии MOSFET.
Варианты структур при изготовлении MOSFET.
С одной стороны - для управления
полевым транзистором не нужны большие токи - они открываются
напряжением. Однако в этой бочке меда есть ложка дегтя, в
данном случае заключающаяся в том, что хоть затвор и имеет
огромное активное сопротивление, не потребляющее тока для
управления транзистором, но затвор имеет емкость. А для ее
заряда и разряда как раз и нужны большие токи, поскольку на
больших частотах преобразования реактивное сопротивление уже
снижается до пределов которые нельзя игнорировать. И чем больше
мощность силового MOSFET транзистора тем больше емкость его
затвора.
Для примера возьмем IRF740 (400 V, 10A),
у которого емкость затвора составляет 1400 пкФ и IRFP460 (500
V, 20 A), у которого емкость затвора составляет 4200 пкФ.
Поскольку и у первого, и у второго напряжение затвора не должно
быть более ± 20 В, то в качестве управляющих импульсов возьмем
напряжение 15 В и посмотрим в симмуляторе что происходит при
частоте генератора в 100 кГц на резисторах R1 и R2, которые
включены последовательно с конденсаторами на 1400 пкФ и 4200
пкФ.
Тестовый стенд.
При протекании через активную нагрузку тока на ней образуется падение напряжения, по этой величене и можно судить о мгновенных значениях протекающего тока.
Падение на резисторе R1.
Как видно из рисунка сразу
при появлении управляющего импульса на резисторе R1 падает
примерно 10,7 В. При сопротивлении 10 Ом это означает, что
мгновенное значения тока достигает 1, А (!). Как только импульс
заканчивается на резисторе R1 падает так же 10,7 В, следовательно
и для того, чтобы разрядить конденсатор С1 требуется ток около
1 А..
Для зарядки-разрядки емкости в 4200 пкФ
через резистор 10 Ом требуется 1,3 А, поскольку на резисторе
10 Ом падает 13,4 В.
Вывод напрашивается сам
собой - для зарядки-разрядки емкостей затворов необходимо,
чтобы каска, работающий на затворы силовых транзисторов, выдерживал
довольно большие токи, не смотря на то, что суммарное потребление
довольно мало.
Для ограничения мгновенных значений тока
в затворах полевых транзисторов обычно используют токоограничивающие
резисторы от 33 до 100 Ом. Чрезмерное уменьшение этих резисторов
повышает мгновенное значение проеткающих токов, а увеличение
- увеличивает длительность работы силового транзистора в линейном
режиме, что влечет необоснованный нагрев последних.
Довольно часто используется цепочка состоящая
из соединенных параллельно резистора и диода. Данная хитрость
используется прежде всего для того, чтобы разгрузить управляющий
каскад на время зарядки и ускорить разрядку емкости затвора.
Фрагмент однотактного преобразователя.
Таким образом достигается не мгновенное появление тока в обмотке силового трансформатора, а несколько линейное. Хотя это увеличивает температуру силового каскада, но довольно ощутимо снижает выбосы самоидуции, которые неизбежно появляются при подаче прямоугольного напряжения в обмотку трансформатора.
Самоиндукция в работе однотактного преобразователя
(красная линия - напряжение на обмотке трансформатора, синяя
- напряжение питания, зеленая - импульсы управления).
Итак с теоритической частью
разобрались и можно подвести кое какие итоги:
Для создания импульсного
источника питания необходим трансформатор, сердечник у которого
изготовлен из феррита;
Для стабилизации
выходного напряжения импульсного источника питания необходим
ШИМ метод с которым вполне успешно справляется контроллер
TL494;
Силовая часть со
средней точкой наиболее удобна для низковольных импульсных
источников питания;
Силовая часть полумостовой
схемотехники удобна для малых и средних мощностей, а ее параметы
и надежность во многом зависят от коичества и качества проходных
конденсаторов;
Силовая часть мостового
типа более выгодна для больших мощностей;
При использовании
в силовой части MOSFET не стоит забывать о емкости затворов
и расчитывать управляющие элементы силовыми транзисторами
с поправками на эту емкость;
Поскольку с отдельными узлами разобрались переходим к финальному варианту импульсного источника питания. Поскольку и алгоритм и схемотехника всех полумостовых источников практически одинакова, то для разъяснения какой элемент для чего нужен разберем по косточкам самый популярный, мощностью 400 Вт, с двумя двуполярными выходными напряжениями.
Осталось отметить некоторые ньюнасы:
Резисторы R23, R25, R33, R34 служат для
создания RC-фильтра, который крайне желателен при использовании
электролитических конденсаторах на выходе импульсных источниках.
В идеале конечно же лучше использовать LС-фильтры, но поскольку
"потребители" не очень мощные можно вполне обойтись
и RC-фильтром. Сопротивление данных резисторов может использоваться
от 15 до 47 Ом. R23 лучше мощностью 1 Вт, остальные на 0,5
Вт вполне достаточно.
С25 и R28 - снабер снижающий выбросы
самоиндукции в обмотке силового трансформатора. Наиболее эффективны
при емкостях около выше 1000 пкф, но в этом случае на резисторе
выделяется слишком много тепла. Необходимы в случае когда
после выпрямительных диодов вторичного питания отсутствуют
дроссели (подавляющее большинство заводской аппаратуры). Если
дроссели используются эффективность снаберов не так заметна.
Поэтому мы их ставим крайне редко и хуже источники питания
от этого не работают.
Если некоторые номиналы элементов отличаются
на плате и принципиальной схеме эти номиналы не критичны -
можно использовать и те и другие.
Если на плате имеются элементы отсутствующие
на принципиальной схеме (обычно это конденсаторы по питанию)
то можно их не ставить, хотя с ними будет лучше. Если же решили
устанавливать, то не электролитические конденсаторы можно
использовать на 0,1...0,47 мкФ, а электролитические такой
же емкости как и те, которые получаются с ними включенными
параллельно.
На плате ВАРИАНТ 2 Возле радиаторов имеется
прямоугольная часть которая высверливается по периметру и
на нее устанавливаются кнопки управления источником питания
(вкл-выкл). Необходимость данного отверстия обусловлена тем,
что вентилятор на 80 мм не умещается по высоте, для того,
чтобы закрепить его к радиатору. Поэтому вентиялтор устанавливается
ниже основания печатной платы.
ИНСТРУКЦИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
СБОРКЕ
СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ИМПУЛЬСНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
Для начала внимательно следует ознакомиться с принципиальной схемой, впрочем это следует делать всегда, перед тем как приступать к сборке. Данный преобразователь напряжения работает по полумостовой схеме. В чем отличие от остальных подробно рассказанно .
Принципиальная схема
упакованна WinRAR старой версии и выполнена на странице
WORD-2000, поэтому с распечаткой данной страницы проблем возникнуть
не должно. Здесь же мы рассмотрим ее фрагментами, поскольку
хочется сохранить высокую читаемость схемы, а целиком на эеран
монитора она умещается не совсем корректно. На всякий случай
можно пользоватся
этим чертежом для представления картины в целом, но лучше
распечатать...
На рисунке 1 - фильтр и выпрямитель сетевого
напряжения. Фильтр предназначен прежде всего для исключения
проникновения импульсных помех от преобразователя в сеть.
Выполнен на L-C основе. В качестве индуктивности используется
ферритовый сердечник любой формы (стержневые лучше не нужно
- большой фон от них) с намотанной одинарной обмоткой. Габариты
сердечника зависят от мощности источника питания, поскольку
чем мощнее источник, тем больше помех он будет создавать и
тем лучше нужен фильтр.
Рисунок 1.
Примерные габариты сердечников в зависимости от мощности источника питания сведены в таблицу 1. Обмотка мотается до заполения сердечника, диаметр(ы) провода следует выбирать из расчета 4-5 А/мм кв.
| Таблица 1 | ||||
|
МОЩНОСТЬ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ |
КОЛЬЦЕВОЙ СЕРДЕЧНИК |
Ш-ОБРАЗНЫЙ СЕРДЕЧНИК |
||
|
Диаметр от 22 до 30 при толщине 6-8 мм |
Ширина от 24 до 30 при толщине 6-8 мм |
|||
|
Диаметр от 32 до 40 при толщине 8-10 мм |
Ширина от 30 до 40 при толщине 8-10 мм |
|||
|
Диаметр от 40 до 45 при толщине 8-10 мм |
Ширина от 40 до 45 при толщине 8-10 мм |
|||
|
Диаметр от 40 до 45 при толщине 10-12 мм |
Ширина от 40 до 45 при толщине 10-12 мм |
|||
|
Диаметр от 40 до 45 при толщине 12-16 мм |
Ширина от 40 до 45 при толщине 12-16 мм |
|||
|
Диаметр от 40 до 45 при толщине 16-20 мм |
Ширина от 40 до 45 при толщине 16-20 мм |
|||
Здесь следует немного пояснить
почему диаметр
(ы
)
и что такое 4-5 А/мм кв
.
Данная категория источников питания относится
в высокочастотной. Теперь вспомним курс физики, а именно то
место, в котором говорится, что на высоких частотах ток течет
не по всему сечению проводника, а по его поверхности. И чем
выше частота, тем большая часть сечения проводника остается
не задействованной. По этой причине в импульсных высокочастотных
устройствах обмотки выполняют с помощью жгутов, т.е. берется
несколько более тонкив проводников и складывается вместе.
Затем получившийся жгут немного скручивают вдоль оси, чтобы
отдельные проводники не торчали в разные стороны во время
намотки и этим жгутом наматывают обмотки.
4-5 А/мм кв означает, что напряженность
в проводнике может достигать от четырех до пяти Ампер на квадрантный
миллиметр. Этот параметр отвечает за нагрев проводника за
счет пандения в нем напряжения, ведь проводник имеет, хоть
и не большое, но все же сопротивление. В импульсной технике
моточные изделия (дроссели, трансформаторы) имеют сравнительно
не большие габариты, следовательно охлаждаться они будут хорошо,
поэтому напряженность можно использовать именно 4-5 А/мм кв.
А вот для традиционных трансформаторов, выполненных на железе,
этот параметр не должен превышать 2,5-3 А/мм кв. Сколько проводов
и какого сечения поможет расчитать табличка диаметров. Кроме
этого табличка подскажет какую мощность можно получить при
использовании того или иного количества проводов имеющегося
в наличии провода, если использовать его в качестве первичной
обмотки силового трансформатора. Открыть
табличку .
Емкость конденсатора С4 должна быть не
ниже 0,1 мкФ, если он используется вообще. Напряжение 400-630
В. Формулировка если он используется вообще
используется не напрасно - основным фильтром является дроссель
L1, а его индуктивность получилась довольно большой и вероятность
проникновения ВЧ помех сводится практически до нулевых значений.
Диодный мост VD служит для выпрямления
переменного сетевого напряжения. В каечстве диодного моста
используется сборка типа RS (торцевые выводы). Для мощности
в 400 Вт можно использовать RS607, RS807, RS1007 (на 700 В,
6, 8 и 10 А соответственно), поскольку установочные габариты
у этих диодных мостов одинаковые.
Конденсаторы С7, С8, С11 и С12 необходимы
для снижения импульсных помех, создаваемых диодами во время
приближения переменного напряжения к нулю. Емкость данных
конденсаторов от 10 нФ до 47 нФ, напряжение не ниже 630 В.
Однако проведя несколько замеров было выяснено, что L1 хорошо
справляется и с этими помехами, а для исключения влияния по
первичным цепях вполне хватает конденсатора С17. Кроме этого
свою лепту вносят и емкости конденсаторов С26 и С27 - для
первичного напряжения они являются двумя, соединенными последовательно
конденсаторами. Поскольку их номиналы равны, то итоговая емккость
делится на 2 и эта емкость уже не только служит для работы
силового трансформатора, но еще и подавляет импульсные помехи
по первичному питанию. Исходя из этого мы отказались от использования
С7, С8, С11 и С12, ну а если кому то уж очень хочется их установить,
то на плате, со стороны дорожек места вполне достаточно.
Следующий фрагмент схемы - ограничители
тока на R8 и R11 (рисунок 2). Данные резисторы необходимы
для снижения тока зарядки электролитических конденсаторов
С15 и С16. Данная мера необходима, поскольку в момент включения
необходим очень большой ток. Ни предохранитель, ни диодный
мост VD не способны, пусть даже кратковременно выдержать такой
мощный токовый бросок, хотя индуктивность L1 и ограничивает
максимальное значение протекающего тока, в данном случае этого
не достаточно. Поэтому используются токоограничивающие резисторы.
Мощность резисторов в 2 Вт выбрана не столько из за выделяемого
тепла, а по причине довольно широкого резистивного слоя, способного
кратковременно выдержать ток в 5-10 А. Для источников питания
мощностью до 600 Вт можно использовать резисторы мощностью
и 1 Вт, либо использовать один резистор мощностью 2 Вт, необходимо
лишь соблюсти условие - суммарное сопротивление даннйо цепи
не должно быть меньше 150 Ом и не должно быть больше 480 Ом.
При слишком низком сопротивлении увеличивается шанс разрушения
резистивного слоя, при слишком выском - увеличивается время
заряда С15, С16 и напряжение на них не успеет приблизится
к максимальному значению как сработает реле К1 и контактам
этого реле придется коммутировать слишком большой ток. Если
вместо резисторов МЛТ использовать проволочные, то суммарное
сопротивление можно уменьшить до 47...68 Ом.
Емкость конденсаторов С15 и С16 выбирается
так же в зависимости от мощности источника. Вычислить необходиму
емкость можно воспользовавшись не сложной формулой: НА
ОДИН ВАТТ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ НЕОБХОДИМ 1 МКФ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ
ФИЛЬТРА ПЕРВИЧНОГО ПИТАНИЯ
. Если есть сомнения в своих
математических способностях можно воспользоваться
табличкой , в которой просто ставите мощность источника
питания, который вы собираетесь изготовить и смотрите сколько
и каких конденсаторов Вам необходимо. Обратите
внимание на то, что плата расчитана на установку сетевых электролитических
конденсаторов диаметром 30 мм
.
Рисунок 3
На рисунке 3 показанны гасящие резисторы основная цель которых сформировать стартовое напряжение. Мощность не ниже 2 Вт, на плату устанавливаются парами, друг над дружкой. Сопротивление от 43 кОм до 75 кОм. ОЧЕНЬ желательно, чтобы ВСЕ резисторы были одного номилала - в этом случае тепло распределяется равномерно. Для небольших мощностей используется маленькое реле с небольшим потреблением, поэтому можно обойтись 2 или тремя гасящими резисторами. На плате устанавливаются друг над дружкой.
Рисунок 4
Рисунок 4 - стабилизатор питания модуля управления - в любом корпусе интергарльный стабилизатор на +15В. Необходим радиатор. Размер... Обычно хватает радиатора от предпоследнего каскада отечественных усилителей. Можно попросить что-то в телемастерских - на телевезионных платах обычно 2-3 подходящих радиатора находятся. Второй как раз используется для охлаждения транзистора VT4, управляющего оборотами вентилятора (рисунок 5 и 6). Конденсаторы С1 и С3 можно использовать и 470 мкФ на 50 В, но такая замена подходит лишь для источников питания, использующих определенный тип реле, у которых сопротивление катушки довольно большое. На более мощных источниках используется более мощное реле и уменьшение емкости С1 и С3 крайне не желательно.
Рисунок 5
Рисунок 6
Транзистор VT4 - IRF640.
Можно заменить на IRF510, IRF520, IRF530, IRF610, IRF620,
IRF630, IRF720, IRF730, IRF740 и т.д.. Главное - он должен
быть к орпусе ТО-220, иметь максимальное напряжение не ниже
40 В и максимальный ток не менее 1 А.
Транзистор VT1 - практически любой прямой
транзистор с максимальным током более 1 А, желательно с маленьким
напряжение насыщения. Одинаково хорошо становятся транзисторы
в корпусах ТО-126 и ТО-220, поэтому можно подобрать уйму замен.
Если прикрутить небольщой радиатор то вполне подойдет даже
КТ816 (рисунок 7).
Рисунок 7
Реле К1 - TRA2 D-12VDC-S-Z
или TRA3 L-12VDC-S-2Z
. По сути - самое обыкновенное
реле с обмоткой на 12 V и контактной группой способной коммутировать
5 А и более. Можно использовать реле, используемые в некоторых
телевизрах для включения петли размагничивания, только учтите
- контактная группа в подобных реле имеет другую цоколевку
и даже если она становится на плату без проблем следует проверить
какие выводы замыкаются при подаче напряжения на катушку.
Отличаются TRA2 от TRA3 тем, что TRA2 имеют одну контактную
группу, способную коммутировать ток до 16 А, а TRA3 имеет
2 контактные группы по 5А.
Кстати сказать - печатная плата предлагается
в двух вариантах, а именно с использованием реле и без такового.
В варианте без реле не используется система мягкого старта
первичного напряжения, поэтому данный вариант пригоден для
источника питания мощностью не более 400 Вт, поскольку без
токоограничения включать на "прямую" емкость более
470 мкФ крайне не рекомендуется. Кроме того - в качестве диодного
моста VD ОБЯЗАТЕЛЬНО
должен использоваться
мост с максимальным током 10 А, т.е. RS1007. Ну а роль реле
в варианте без софт-старта выполняет светодиод. Фунция дежурного
режима сохранена.
Кнопки SA2 и SA3 (подразумевается, что
SA1 - сетевой выключатель) - кнопки любого типа без фиксации,
для которых можно изготовить отдельную печатную плату, а можно
закрупить и другим удбным способом. Необходимо помнить, что
контакты кнопок гальванически связанны с
сетью 220 В
, поэтому необходимо
исключить вероятность их касания в процессе эксплуатации источника
питания
.
Аналогов контроллера TL494 довольно много,
можно использовать любой, только учтите - у разных производителей
возможны некоторые различия параметров. Например при замене
одного производителя на другого может измениться частота преобразования,
но не сильно, а вот выходное напряжение может измениться вплоть
до 15%.
IR2110 в принципе не дефецитный драйвер,
да и аналогов у нее не так много - IR2113, но IR2113 имеет
большее количество вариантов корпуса, поэтому будьте внимательны
- необходим корпус DIP-14.
При монтаже платы вместо микросхем лучше
использовать разъемы для микросхем (панельки), идеально -
цанговые, но можно и обычные. Данная мера позволит избежать
некоторых недоразумений, поскольку брака среди и TL494 (нет
выходных импульсов, хотя тактовый генератор работает), и среди
IR2110 (нет управляющих импульсов на верхний транзистор) довольно
много, так что условия гарантии следует согласовать с продавцом
микросхем.
Рисунок 8
На рисунке 8 показана силовая
часть. Диоды VD4...VD5 лучше использовать быстрые, например
SF16, но при отсутствии таковых HER108 тоже вполне подойдут.
С20 и С21 - суммарная емкость не менее 1 мкФ, поэтому можно
использовать 2 конденсатора по 0,47 мкФ. Напряжение не менее
50 В, идеально - пленочный конденсатра на 1 мкФ 63 В (в случае
пробоя силовых транзисторов пленочный остается целым, а многослойная
керамика погибает). Для источников питания мощностью до 600
Вт сопротивление резисторов R24 и R25 может быть от 22 до
47 Ом, поскольку емкости затворов силовых транзисторов не
очень велики.
Силовые транзисторы могут быть любыми
из приведенных в таблице 2 (корпус ТО-220 или ТО-220Р).
| Таблица 2 | ||||||
|
Наименование |
Емкость затвора, |
Макс напряжение, |
Макс ток, |
Тепловая мощн, |
Сопротивление, |
|
|
|
||||||
| Если тепловая
мощность не превышает 40 Вт значит корпус транзистора
полностью пластмассовый и требуется теплоотвод большей
площади, чтобы не доводить температуру кристалла до критического
значения. Напряжение затвора для всех не более ±20 В |
||||||
Тиристоры VS1 и VS в принципе
марка значения не имеет, главное - максимальный ток должен
составлять не менее 0,5 А и корпус должен быть ТО-92. Мы используем
либо MCR100-8, либо MCR22-8.
Диоды для слаботочного питания (рисунок
9) желательно выбирать с маленьким временем восстановления.
Вполне подойдут диоды серии HER, например HER108, но можно
использоваь и другие, например SF16, MUR120, UF4007. Резисторы
R33 и R34 на 0,5 Вт, сопротивление от 15 до 47 Ом, причем
R33=R34. Служебная обмотка, работающая на VD9-VD10 должна
быть рассчитана на 20 В стабилизированного напряжения. В таблице
расчета обмоток она отмечена красным.
Рисунок 9
Силовые выпрямительные диоды могут использоваться как в корпусе ТО-220, так и в корпусе ТО-247. В обоих вариантах печатной платы подразумевается, что диоды будут установлены друг над дружкой и с платой соединяться проводниками (рисунок 10). Разумеется, что при установке диодов следует использовать термопасту и изолирующие прокладки (слюду).
Рисунок 10
В качестве выпрямительных диодов желательно использовать диоды с маленьким временем восстановления, поскольку от этого зависит нагрев диодов на холостом ходу (сказывается внутренняю емкость диодов и они просто греются сами по себе, даже без нагрузки). Список вариантов сведен в таблицу 3
| Таблица 3 | |||
|
Наименование |
Максимальное напряжение, |
Максимальный ток, |
Время восстановления, |
Трансформатор тока выполняет две роли - используется именно как трансформатор тока и как индуктивность, включенная последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, что позволяет несколько снизить скорость появляения тока в первичной обмотке, что ведет к уменьшению выбросов самоиндукции (рисунок 11).
Рисунок 11
Строгих формул для расчета
данного трансформатора нет, но вот соблюсти некоторые ограничения
настоятельно рекомендуется:
|
ДЛЯ МОЩНОСТЕЙ ОТ 200 ДО 500 ВТ - КОЛЬЦО ДИАМЕТРОМ 12...18
ММ ДЛЯ МОЩНОСТЕЙ ОТ 400 ДО 800 ВТ - КОЛЬЦО ДИАМЕТРОМ 18...26 ММ ДЛЯ МОЩНОСТЕЙ ОТ 800 ДО 1800 ВТ - КОЛЬЦО ДИАМЕТРОМ 22...32 ММ ДЛЯ МОЩНОСТЕЙ ОТ 1500 ДО 3000 ВТ - КОЛЬЦО ДИАМЕТРОМ 32...48 ММ |
КОЛЬЦА ФЕРРИТОВЫЕ, ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ 2000, ТОЛЩИНОЙ 6...12 ММ |
КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКИ:
3 ВИТКА ДЛЯ ПЛОХИХ УСЛОВИЙ ОХЛАЖДЕНИЯ
И 5 ВИТКОВ ЕСЛИ ВЕНТИЛЯТОР ОБДУВАЕТ НЕПОСРЕДСТВЕННО ПЛАТУ
КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ ВТОРИЧНОЙ ОБМОТКИ:
12...14 ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ ИЗ 3-Х ВИТКОВ И
20...22 ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ ИЗ 5-ТИ ВИТКОВ
ГОРАЗДО УДОБНЕЙ ТРАНСФОРМАТОР НАМОТАТЬ
СЕКЦИОННО - ПЕРВИЧНАЯ ОБМОТКА НЕ ПЕРЕХЛЕСТЫВАЕТСЯ СО ВТОРИЧНОЙ.
В ЭТОМ СЛУЧАЕ ОТМОТАТЬ-ДОМОТАТЬ ВИТОК К ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКЕ
НЕ ПРЕДСТАВЛЯЕТ ТРУДА. В ФИНАЛЕ ПРИ НАГРУЗКЕ В 60% ОТ МАКСИМАЛЬНОЙ
НА ВЕРХНЕМ ВЫВОДЕ R27 ДОЛЖНО БЫТЬ ПОРЯДКА 12...15 В
Первичная обмотка трансформатора мотается
тем же, что и первичная обмотка силового трансформатора TV2,
вторичная двойным проводом диаметром 0,15...0,3 мм.
Для изготовления силового трансформатора импульсного блока птания следует воспользоваться программой для расчета импульсных трансформаторов . Конструктив сердечника принципиального значения не имеет - может быть и тороидальным и Ш-образным. Печатные платы позволяют без проблемно использовать и тот и другой. Если габаритной мощности Ш-образного средечника не хватает его можно так же сложить в пакет, как кольца (рисунок 12).
Рисунок 12
Ш-образными ферритами можно
разжиться в телемастерских - не чато, но трансформаторы питания
в телевизорах выходят из строя. Легче всего найти блоки питания
от отечественных телевизоров 3...5-го. Не стоит забывать,
что в случае, если требуется трансформатор из двух-трех средечников,
то ВСЕ средечники должны быть одной марки, т.е. для разборки
необходимо использовать трансформаторы одного типа.
Если силовой трансформатор будет изготовлен
из колец 2000, то можно воспользоваться таблицей 4.
|
РЕАЛИЗАЦИЯ |
РЕАЛЬНЫЙ |
ПАРАМЕТР |
ЧАСТОТА ПРЕОБРАЗОРВАНИЯ |
||||||
|
МОЖНО БОЛЬШЕ |
ОПТИМАЛЬНО |
СИЛЬНЫЙ НАГРЕВ |
|||||||
|
1 КОЛЬЦО |
ГАБАРИТНАЯ МОЩНОСТЬ |
||||||||
| ВИТКОВ НА ПЕРВ ОБМОТКУ | |||||||||
|
2 КОЛЬЦА |
ГАБАРИТНАЯ МОЩНОСТЬ |
||||||||
| ВИТКОВ НА ПЕРВ ОБМОТКУ | |||||||||
|
1 КОЛЬЦО |
ГАБАРИТНАЯ МОЩНОСТЬ |
||||||||
| ВИТКОВ НА ПЕРВ ОБМОТКУ | |||||||||
|
2 КОЛЬЦА |
ГАБАРИТНАЯ МОЩНОСТЬ |
||||||||
| ВИТКОВ НА ПЕРВ ОБМОТКУ | |||||||||
|
3 КОЛЬЦА |
ГАБАРИТНАЯ МОЩНОСТЬ |
|
|
|
|||||
| ВИТКОВ НА ПЕРВ ОБМОТКУ |
|
|
|
||||||
|
4 КОЛЬЦ А |
ГАБАРИТНАЯ МОЩНОСТЬ |
|
|
|
|
|
|||
| ВИТКОВ НА ПЕРВ ОБМОТКУ |
|
|
|
|
|
||||
| КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ ВТОРИЧНОЙ ОБМОТКИ РАСЧИТЫВАЕТСЯ ЧЕРЕЗ ПРОПОРЦИЮ, УЧИТЫВАЯ ТО, ЧТО НАПРЯЖЕНИЕ НА ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКЕ РАВНО 155 В ИЛИ ПРИ ПОМОЩИ ТАБЛИЦЫ (ИЗМЕНЯТЬ ТОЛЬКО ЖЕЛТЫЕ ЯЧЕЙКИ ) | |||||||||
Обратите внимание, что
стабилизация напряжения осуществляется при помощи ШИМ, следовательно
выходное расчетное напряжение вторичных обмоток должно быть
минимум на 30 % больше, чем вам необходимо. Оптимальные параметры
получаются, когда расчетной напряжение составляет на 50...60%
больше, чем необходимо стабилизировать. Например Вам необходим
источник с выходным напряжением 50 В, следовательно вторичная
обмотка силового трансформатора должна расчитываться на выходное
напряжение 75...80 В. В таблице
расчетов вторичной обмотки этот коэфициент учтен.
Зависимость частоты преобразования от
номиналов С5 и R5 показана на графике:
Использовать довольно большое сопротивление R5 не рекомендуется - слишком большое магнитное поле находится совсем не далеко и возможны наводки. Поэтому остановимся на "среднем" номинале R5 в 10 кОм. При таком сопротивлении частотозадающего резистора получаются следующие частоты преобразования:
|
Параметры получены у данного производителя |
Частота преобразования |
||
|
|
|||
(!)
Тут
следует сказать несколько слов о намотке трансформатора. Довольно
часто приходят возмущения, мол при самостоятельном изготовлении
источник либо не отдает необходиму мощность, либо силовые
транзисторы сильно греются даже без нагрузки.
Откровенно говоря с такой проблемой мы
тоже сталкнулись используя кольца 2000, но нам было проще
- наличие измерительной аппартуры позволило выяснить в чем
причина таких казусов, а она оказалась довольно ожидаемой
- магнитная проницаемость феррита не соответсвует маркировки.
Другими словами на "слабеньких" трансформаторах
пришлось отматывать первичную обмотку, на "греющихся
силовых транзисторах" наоборот - доматывать.
Немного позже мы отказалиьс от использования
колец, однако тот феррит который мы используем вообще был
не макрирован, поэтому пошли на радикальные меры. К собранной
и отлаженной плате подключается трансформатор с расчетным
количеством витков первичной обмотки и изменяется частота
преобразования установленным на плату подстроечным резистором
(вместо R5 устанавливается подстроечник на 22 кОм). В момент
включения частоат преобразования устанавливается в пределах
110 кГц и начинает снижаться вращением движка подстроечного
резистора. Таким образом выясняется частота при которой сердечник
начинает входить в насыщение, т.е. когда силовые транзисторы
начинают греться без нагрузки. Если частота снижается ниже
60 кГц, то первичная обмотка отматывается, если же температура
начинает повышаться на 80 кГц, то первичная обмотка доматывается.
Таким образом выясняется количество витков именно для этого
сердечника и тоько после этого наматывается вторичная обмотка
с использованием предлагаемой выше таблички и на упаковках
проставляется количество витков первички для того или иного
средечника..
Если качество вашего сердечника вызывает
сомнения, то лучше изготовить плату, проверить ее на работоспособность
и только после этого изготавливать силовой трансформатор используя
описанную выше методику..
Дроссель групповой стабилизации. Кое где даже мелькало суждение, что он ну никак не может работать, поскольку через него протекает постоянное напряжение. С одной стороны подобные суждения верны - напряжение действительно одной полярности, значит может быть опознанно как постоянное. Однако автор подобного суждения не учел тот факт, что напряжение хоть и постонное, но оно пульсирующее и во время работы в данном узле происходит далеко не один процесс (протекание тока), а множество, поскольку дроссель содержит не одну обмотку, а минимум две (если выходное напряжение нужно двуполярное) или 4 обмотки, если необходимо два двуполярных напряжения (рисунок 13).
Изготовить дроссель можно и на кольце и на Ш-образхном феррите. Габариты конечно же зависят от мощности. Для мощностей до 400-500 Вт хватает средечника от сетевого фильтра питания телевизоров с 54-х см диагональю и выше (рисунок 14). Конструктив сердечника не принципиален
Рисунок 14
Мотается так же как и силовой
трансформатор - из нескольких тонких проводников, свитых в
жгут или склеенных в ленту из расчета 4-5 А/мм кв. Теоритически
- чем больше витков - тем лучше, поэтому обмотка укладывается
до заполнения окна, причем сразу в 2 (если нужен двуполярный
источник) или в 4 провода (если нужен источник с двумя двуполярными
напряжениями.
После сглаживающих конденсаторов стоят
выходные дроссели. Особых требований к ним не предъявляется,
габариты... Платы расчитаны на установку сердечников от фильтров
сетевого питания телевизоров. Наматывают до заполнения окна,
сечение из расчета 4-5 А/мм кв (рисунок 15).
Рисунок 15
Выше упоминалась лента в качетсве обмотки.
Здесь следует остановится несколько подробней.
Что лучше? Жгут или лента?
И у
того и у другого способа есть свои преимущества и недостатки.
Изготовление жгута наиболее простой способ - растянул необходимое
количество проводов, а затем скрутил их в жгут при помощи
дрели. Однако такой способ увеличивает суммарную длину проводников
за счет внутреннего кручения, а так же не позволяет добиться
идентичности магнитного поля во все проводниках жгута, а это,
пусть и не большие, но все же потери на тепло.
Изготовление ленты более трудоемко и
немного дороже обходится, поскольку необходимое количество
проводников растягивается и затем, при помощи полиуританового
клея (ТОП-ТОП, СПЕЦИАЛИСТ, МОМЕНТ-КРИСТАЛЛ) склеивается в
ленту. Клей наносят на провод небольшими порциями - по 15…20
см длинны проводника и затем зажав жгут между пальцами как
бы втирают его следя за тем, чтобы провода уложились в ленту,
на подобии ленточных жгутов, используемых для соединения дисковых
носителей с материнской платой IBM компьютеров. После того
как клей прихватился наносится новая порция на 15…20 см длины
проводов и снова разглаживается пальцами до получения ленты.
И так по всей длине проводника (рисунок 16).
Рисунок 16
После полного высыхания
клея производят намотку ленты на сердечник, причем первой
наматывается обмотка с большим количеством витков (как правило
и меньшим сечением), а сверху уже более сильноточные обмотки.
После намотки первого слоя необходимо ленту "уложить"
внутри кольца воспользовавшись выструганным из дерева конусообразным
колышком. Максимальный диаметр колышка равен внутреннему диаметру
используемого кольца, а минимальный - 8…10 мм. Длина конуса
должна быть не меньше 20 см и измение диаметра должно быть
равномерным. После намотки первого слоя кольцо просто одевают
на колышек и с усилием надавливают таким образом, чтобы кольцо
довольно сильно заклинило на колышке. Затем кольцо снимают,
переворачивают и снова одевают на колышек с тем же усилием.
Колышек должен быть достаточно мягким, чтоб не повредить изоляцию
обмоточного провода, поэтому твердые породы дерева для этих
целей не подойдут. Таким образом проводники укладывают строго
по форме внутреннего диаметра сердечника. После намотки следующего
слоя провод снова "укладывают" при помощи колышка
и так делают после намотки каждого следующего слоя.
После намотки всех обмоток (не забывая
использовать межобмоточную изоляцию) трансформатор желательно
прогреть до 80…90°С в течении 30-40 мин (можно воспользоваться
духовкой газовой или электрической печки на кухне, но не следует
перегревать). При этой температуре полиуритановый клей делается
эластичным и снова приобретает клеящие свойства склеивая между
собой уже не только проводники расположенные параллельно самой
ленте, но и находящиеся сверху, т.е. происходит склеивание
слоев обмоток между собой, что добавляет механической жесткости
обмоткам и исключает какие либо звуковые эффекты, появление
которых иногда случается при плохой стяжке проводников силового
трансформатора (рисунок 17).
Рисунок 17
Плюсами такой намотки является
получения идентичного магнитного поля во все проводах ленточного
жгута, поскольку геометрически они располагаются одинаково
по отношению к магнитному полю. Такой ленточный проводник
гораздо легче равномерно распределять по всему периметру сердечника,
что очень актуально даже для типовых трансформаторов, а для
импульсных является ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ условием. Используя ленту
можно добиться довольно плотной намотки, причем увеличив доступ
охлаждающего воздуха к виткам, расположенным непосредственно
внутри обмотки. Для этого достаточно количество необходимых
проводов разделить на два и сделать две одинаковых ленты,
которые будут наматываться друг на друга. Таким образом увеличится
толщина намотки, но появится большое расстояние между витками
ленты, обеспечивая доступ воздуха внутрь трансформатора.
В качестве межслойной изоляции лучше
всего использовать фторопластовую пленку - очень эластична,
что компенсирует напряженность одного края, возникающего при
намотке на кольцо, имеет довольно большое пробивное напряжение,
не чувствительна к температурам до 200°С и очень тонкая, т.е.
не будет занимать много места в окне сердечника. Но она не
всегда имеется под рукой. Использовать виниловую изоленту
можно, но она чувствительна к температурам выше 80°С. Изолента
на основе материи к температурам устойчива, но имеет маленькое
пробивное напряжение, поэтому при ее использовании необходимо
наматывать минимум 2 слоя.
Каким бы проводником и в какой бы последовательности
Вы не наматывали дроссели и силовой трансформатор следует
помнить о длине выводов
Если Дроссели и силовой трансформатор
изготавливаются с использованием ферритовых колец, то не надо
забывать, что перед намоткой края ферритового кольца следует
скруглить, поскольку они достаточно остры, а феррит материал
довольно прочный и может повредить изоляцию на обмоточном
проводе. После обработки феррит обматывается фторопластовой
лентой или матерчатой изолентой и наматывается первая обмотка.
Для полной идентичности одинаковых обмоток
обмотки мотаются сразу в два провода (подразумевается сразу
в два жгута) которые после намотки прозваниваются и начало
одной обмотки соединяется с концом другой.
После намотки трансформатора
необходимо удалить лаковую изоляцию на проводах. Это самый
не приятный момент, поскольку ОЧЕНЬ трудоемкий.
Прежде всего необходимо зафиксировать вывода на самом трансформаторе
и исключить вытягивание отдельных проводов их жгута при механических
воздействиях. Если жгут ленточный, т.е. клееный и после намотки
прогретый, то достаточно намотать на отводы несколько витков
тем же обмоточным проводом непосредственно возле тела трансформатора.
Если же используется витой жгут, то его необходимо дополнительно
свить у снования вывода и так же зафиксировать, намотав несколько
витков провода. Далее вывода либо обжигаются при помощи газовой
горелки сразу все, либо зачищаются по одному при помощи канцелярского
резака. Если лак отжигался, то после остывания провода защищаются
наждачной бумагой и свиваются.
После удаления лака, зачистки и свивки
вывода необходимо защитить от окисления, т.е. покрыть канифольным
флюсом. Затем трансформатор устанавливают на плату, все вывода,
кроме вывода первичной обмотки подключаемого к силовым транзисторам,
вставляются в соответствующие отверстия, на всякий случай
следует "прозвонить" обмотки. Особое внимание следует
обратить на фазировку обмоток, т.е. на соответствие начала
обмотки с принципиальной схемой. После того как вывода трансформатора
вставлены в отверстия следует их укоротить так, чтобы от конца
вывода до печатной платы было 3…4 мм. Затем свитый вывод "раскручивается"
и в место пайки помещается АКТИВНЫЙ флюс, т.е. это либо гашенная
соляная кислота, на кончик спички берется капелька и переносится
в место пайки. Либо в глицерин добавляется ацетил-салициловая
кислота кристаллическая (аспирин) до получения кашеобразной
консистенции (и то и другое можно приобрести в аптеке, в рецептурном
отделе). После этого вывод припаивается к печатной плате,
тщательно прогревая и добиваясь равномерного расположения
припоя вокруг ВСЕХ проводников отвода. Затем вывод укорачивается
по высоте пайки и плата тщательно моется либо спиртом (90%
минимум), либо очищенным бензином, либо смесью бензина с растворителем
647 (1:1).
ПЕРВОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ
Включение, проверка работоспособности
производится в несколько этапов позволяющих избежать неприятностей,
которые однозначно возникнут при ошибке в монтаже.
1
. Для
проверки данной конструкции потребуется отдельный источник
питания с двуполярных напряжением ±15...20 В и мощность 15...20
Вт. Первое включение производят подключив МИНУСОВОЙ ВЫВОД
дополнительного источника питания к минусовой первичной шине
питания преобразователя, а ОБЩИЙ подключают в плюсовому выводу
конденсатора С1 (рисунок 18). Таким образом симмулируется
питани модуля управления и он проверяется на работоспосбность
без силовой части. Тут желательно использовать осцилограф
и частотомер, но если их нет, то можно обойтись и мультиметром,
желательно стрелочны (цифровые не адекватно реагируют на пульсирующие
напряжения).
Рисунок 18
На выводах 9 и 10 контроллера
TL494 стрелочный прибор, включенный на измерение постоянного
напряжения должен показать почти половину напряжения питания,
что говорит о том, что на микросхеме имеются прямоугольные
импульсы
Так же должно сработать реле К1
2
. Если
модуль работает нормально, то следует проверить силовую часть,
но опять же не от высокого напряжения, а используя доп источник
питания (рисунок 19).
Рисунок 19
При такой последовательности
проверки что либо сжечь весьма затруднительно даже при серьезных
ошибках монтажа (замыкание между дорожками платы, не пропайка
элементов) поскольку мощности дополнительного блока не хватит.
После включения проверяется наличие выходных напряжения преобразователя
- конечно же оно будет значительно ниже расчетного (при использовании
доп источника ±15В выходные напряжения будут занижены примерно
в 10 раз, поскольку первичное питание составляет не 310 В
а 30 В), тем не менее наличие выходных напряжений говорит
о том, что в силовой части нет ошибок и можно переходить к
терьей части проврки.
3
. Первое
включение от сети необходимо производить с токоограничением
в качестве которого может выступить обычная лампа накаливания
на 40-60 Вт, которую подключают вместо предохранителя. Радиаторы
уже должны быть установлены. Таким образом в случае чрезмерного
потребления по какой либо причине лампа загорится, а вероятность
выхода из строя сведется к минимуму. Если же все нормально,
то производят регулировку выходного напряжения резисторовм
R26 и проверяют нагрузочную способность источника подключив
к выходу такую же лампу накаливания. Включенная вместо предохранителя
лампа должна загоряется (яркость зависит от выходного напряжения,
т.е. от того какую мощность источник будет отдавать. Выходное
напряжение регулируется резистором R26, однако может потебоваться
подбор R36.
4
. Проверка
работоспособности производится с установленным на место предохранителем.
В качестве нагрузки можно использовать нихромовую спираль
для электропечек мощность 2-3 кВт. Два отрезка провода подпаивают
к выходу источника питания, для начала к плечу, с котрого
производится контроль выходного напряжения. Один провод прикручивается
к концу спирали, на второй устанавливается "крокодил".
Теперь, переустанавливая "крокодил" по длине спирали,
можно оперативно менять сопротивление нагрузки (рисунок 20).
Рисунок 20
Будет не лишним на спирали
сделать "растяжки" в местах с определенным сопротивлением,
например каждые 5 Ом. Подключаясь к "растяжкам"
Уже заранее будет известно какая нагрузка и какая выходная
мощность на данный момент. Ну а мощность можно вычислить по
закону Ома (используется в табличке).
Все это необходимо для регулировки порога
срабатывания защиты от перегрузки, которая должна устойчиво
срабатывать при превышении реальной мощности на 10-15% расчетную.
Так же проверяется как устойчиво источник питания держит нагрузку.
Если источник питания не отдает расчетную
мощность значит какая то ошибка закралась при изготовлении
трансформатора - смотрим выше как расчитать витки под реальный
сердечник.
Осталось внимательно изучить как изготовить
печатную плату, а это И можно приступать к сборке. Необходимые
чертежи печатной платы с первоисточником в формате LAY лежат
в
Первая
цифра
Вторая
цифра
Третья
цифра
Множе-
тель
Допуск
+/- %
Серебристый
-
-
-
10^-2
10
Золотистый
-
-
-
10^-1
5
Черный
-
0
-
1
-
Коричневый
1
1
1
10
1
Красный
2
2
2
10^2
2
Оранжевый
3
3
3
10^3
-
Желтый
4
4
4
10^4
-
Зеленый
5
5
5
10^5
0,5
Голубой
6
6
6
10^6
0,25
Фиолетовый
7
7
7
10^7
0,1
Серый
8
8
8
10^8