Fonte de alimentação comutada faça você mesmo 2a. Esquema de uma fonte de alimentação chaveada. Características da comutação de fontes de alimentação

Em uma longa viagem em um carro particular ou relaxando na natureza "selvagem", é uma boa ideia ter equipamentos elétricos domésticos com você, como secador de cabelo, barbeador elétrico, câmera fotográfica ou de vídeo. Mas, devido à falta de tomadas, é impossível fornecer energia aos dispositivos de uma rede convencional.

A única fonte de energia neste caso só pode ser baterias de carros, mas sua tensão constante de 12 volts não é suficiente para dispositivos domésticos alimentados por corrente alternada 220 volts. Há uma incompatibilidade completa em dois parâmetros principais ao mesmo tempo.

Mas não se desespere, há uma saída para essa situação - é o uso de um pequeno conversor de corrente de pulso. Isso ajudará a transformar "água em vinho", ou seja, 12 volts de voltagem da bateria, na corrente necessária para o funcionamento de todos os aparelhos - 220 volts.

Princípio da Operação

O princípio de seu funcionamento é converter a tensão alternada da rede elétrica, com frequência de 50 Hz, em um tipo retangular semelhante. Em seguida, é transformado para atingir determinados valores, endireitado e filtrado. Esse transistor de alta potência, que atua simultaneamente como um transformador de pulso e uma chave, converte a tensão atual.

De acordo com o esquema, eles são de dois tipos: controlados externamente, embutidos na maioria dos aparelhos elétricos e autogeradores do tipo pulso.

Além disso, esses transformadores são produzidos em tamanhos e capacidades diferentes, dependendo das especificidades da aplicação, mas as dimensões não são o principal, pois a eficiência de tais dispositivos aumenta à medida que a frequência aumenta, um aumento no qual pode reduzir seriamente o tamanho e peso do núcleo de aço. Eles normalmente operam na faixa de frequência de 18 a 50 kHz.

Area de aplicação

Escopo de conversores de energia de comutação para uso doméstico em constante expansão. Hoje eles são usados para fornecer energia para todos os eletrodomésticos e equipamentos de informática, bem como em fontes de alimentação ininterruptas e carregadores para baterias para diversos fins, fonte de alimentação para sistemas de iluminação de baixa tensão e outras necessidades.

Freqüentemente, a compra de tal dispositivo montado na fábrica não é muito justificada, por razões de economia ou em termos de especificidades. Parâmetros técnicos a unidade necessária. Neste caso, a construção artesanal de um conversor de pulsos pode ser A melhor opção. Esta abordagem é geralmente mais racional devido à ampla escolha de componentes de baixo custo.

Vantagens e desvantagens

Ao comprar um UPS, é necessário correlacionar todas as suas vantagens e desvantagens com os requisitos específicos de operação em cada caso particular e, se os atender, você poderá adquirir a unidade com segurança.

Vantagens da comutação de fontes de alimentação:

Baixo peso da unidade, devido ao menor tamanho do transformador necessário para operação e como resultado do design reduzido de todo o conversor. O design é equipado com um filtro de tensão de saída menor, pois, com potência comparável aos analógicos, o dispositivo de pulso possui uma frequência de conversão mais alta.
Unidades de alta potência têm a maior eficiência, atingindo até 90-98%. Tais dispositivos têm perdas mínimas de energia devido ao número mínimo de operações de comutação de chave, uma vez que fica em uma posição a maior parte do tempo, enquanto em outros tipos de unidades é consumida energia significativa para operações com ela.
Uma ordem de grandeza mais alto grau confiabilidade dos estabilizadores do tipo comutação em comparação com análogos lineares, que agora são usados apenas em placas de alimentação com baixas correntes, por exemplo, fornos ou colunas de micro-ondas e outras unidades de baixa potência projetadas para operação contínua por vários anos sem manutenção.
Além disso, sua vantagem é uma faixa estendida de frequência e tensão, que só pode ser implementada em unidades do tipo linear, muito caras e inacessíveis ao consumidor médio. Isso possibilita o uso de um comutador portátil mesmo em viagens ao redor do mundo, pois suas características podem ser ajustadas em uma ampla faixa, ajustando-as para funcionar a partir de tomadas em países diferentes com frequências e tensões diferentes na rede elétrica.
Ao contrário dos dispositivos lineares, devido à versatilidade dos conversores de pulso de 12 V, foi estabelecida a produção em massa de componentes para eles, o que reduziu positivamente seu custo e aumentou a acessibilidade para o consumidor médio. No entanto, esse recurso, é claro, não se estendeu a suas variantes mais poderosas, elas são caras.
Via de regra, tais dispositivos no projeto possuem vários graus de proteção contra situações de emergência na rede: falta de energia, curto-circuito, falta de carga de saída.

Desvantagens da troca de fontes de alimentação:

Seu trabalho de reparo é difícil, pois a maioria deles elementos internos operar em uma rede compartilhada sem qualquer isolamento galvânico.
Eu mesmo princípio do impulso trabalho tem uma desvantagem na forma de interferência de alta frequência, que requer supressão para uso com a maioria das unidades de equipamento. E com algumas de suas espécies, altamente sensíveis a interferências, eles não são nada compatíveis.
A corrente de entrada tem um limite na potência mínima na qual a unidade começará a funcionar.

Esquema

A base da maioria dos conversores de corrente do tipo pulso é um diagrama de blocos do transformador de pulso mais simples, que inclui vários blocos:

Um bloco que converte a corrente de uma rede do tipo alternada em uma saída constante. É baseado em uma ponte de diodos, que atua como um retificador de tensão AC e um capacitor, que nivela a ondulação de tensão que foi retificada. Pode ser equipado com dispositivos auxiliares: filtros de tensão de rede que suavizam as ondulações do gerador de pulsos e termistores para atenuar o pico de energia quando ligado. A presença ou ausência de componentes adicionais afeta o custo da unidade e é um artigo de economia ao comprar uma versão econômica da unidade.
Um bloco gerador de pulsos que cria pulsos de uma determinada frequência para alimentar o enrolamento primário do transformador. vários modelos funcionam com frequências diferentes, mas os limites de suas flutuações para todos os dispositivos estão na faixa de 30 a 200 kHz. O transformador é o coração do aparelho, pois é através dele que ocorre o isolamento galvânico da rede elétrica e a conversão da corrente para atender aos parâmetros exigidos.
O terceiro é o bloco de transformação da corrente alternada vinda do transformador em corrente contínua. Inclui diodos para retificação de tensão e filtros de ondulação, que são muito mais complicados do que seus equivalentes do primeiro bloco e já incluem vários capacitores e uma bobina. Como artigo de economia, para reduzir o custo, os conversores podem ser equipados com capacitores e bobinas do mínimo necessário para operação, capacitância e indutância, respectivamente.

Como fazer você mesmo

Ferramentas necessárias:

máquina de solda;
cortadores laterais;
ornitorrincos;
pinças;
bisturi.

Passo a passo

Em primeiro lugar, um termistor RTS é instalado na entrada, que atua como um resistor semicondutor com coeficiente de temperatura positivo. É capaz de aumentar drasticamente sua resistência quando um determinado valor de temperatura é excedido, por exemplo, quando é necessário proteger teclas de energia quando a unidade está iniciando e os capacitores ainda estão carregando.
Em seguida, uma ponte de diodos é montada para retificar a tensão da rede elétrica de entrada com uma corrente de 10A. Você pode usar diferentes conjuntos de diodos: "vertical" ou "banquinho".
Em seguida, um par de capacitores é soldado na entrada na proporção de 1 uF por 1 W de potência.
Os resistores domésticos do tipo MLT-2 são usados como resistência de extinção em uma rede de corrente alternada com potência de 2 W.
Para ajustar as portas dos transistores de efeito de campo operando sob uma corrente de 600 V, é montado um driver IR, que abre alternadamente as portas dos transistores de efeito de campo com uma frequência determinada pelos detalhes nas pernas Rt e Ct.
Os transistores de efeito de campo são selecionados não menos que 200V, tendo uma resistência mínima na fase aberta de operação. O valor da resistência é diretamente proporcional ao aquecimento do dispositivo e inversamente proporcional à sua eficiência.
Ao montá-los, os flanges dos transistores não podem sofrer curto-circuito, portanto, juntas são usadas para isolamento.
Transformer, é mais fácil fazer uma redução regular da antiga unidade de PC. Mas você também pode enrolá-lo em tori de ferrite por conta própria com base em uma frequência de conversão de 100 kHz e ½ da tensão convertida.
Os cabos do transformador estão em curto da mesma forma que a placa da qual foi retirado.
Na saída, são instalados diodos com pequenos tempos de recuperação - não mais que 100 ns, por exemplo, do grupo HER.
A capacitância do buffer na saída não deve ser exagerada em mais de 10 mil microfarads.
Como qualquer unidade elétrica, uma fonte de alimentação de comutação feita em casa durante a montagem aumenta as demandas de cuidado e precisão durante o processo de montagem. A instalação adequada das partes polares e as precauções ao trabalhar com a rede elétrica são essenciais. É isso mesmo, o bloco projetado não requer ajuste ou ajustes.

Bloco faça-você-mesmo ajustável / simples / push-pull / bipolar

Para Montagem bloco ajustável fonte de alimentação, é necessário utilizar um ou dois transistores do tipo semicondutor em seu circuito de montagem. No entanto, para controlar a tensão, você precisará instalar um sensor na forma de um voltímetro. A seguir, focando em suas leituras, será possível ajustar a tensão de saída ideal para o funcionamento de vários aparelhos para não queimá-los. A tensão é regulada por um resistor de tipo variável.
No bloco de ciclo único mais simples, a corrente é convertida pela operação de um único transistor, que abre e fecha, passando pulsos de uma determinada frequência.
Sua modificação aprimorada, operando com o dobro da frequência e, consequentemente, a melhor eficiência, é um conversor push-pull, no qual dois transistores abrem e fecham um após o outro.
O projeto bipolar do bloco é ainda mais complicado, pois requer a instalação de um amplificador operacional e diodos zener. Atenção especial neste caso, deve-se atentar para a qualidade da solda e a conformidade da seção transversal do fio com a corrente.

Reparação de UPS

Via de regra, consiste na substituição de peças defeituosas e queimadas por novas. Mas a dificuldade não está nem na instalação de uma peça nova, mas em encontrar uma com defeito. Para fazer isso, execute as seguintes operações:

Inspeção externa da placa do bloco quanto à presença de capacitores inchados, resistores carbonizados e outros elementos com defeitos.
Inspeção da soldagem do transformador, transistores chave e microcircuitos, bem como bobinas.
Verificação do circuito de alimentação quanto a ruptura: o próprio cabo, a chave de segurança, a chave de corrente, se houver, bem como as bobinas e a ponte retificadora, anel.
O diagnóstico primário de qualquer peça é feito sem desmontagem, e somente quando houver uma suposição bem fundamentada de que está com defeito, ela pode ser soldada e verificada separadamente.
Também é necessário verificar o circuito quanto a curtos-circuitos.
Depois de realizar diagnósticos visuais e instrumentais do equipamento e alterar os elementos não funcionais, eles começam a verificar a tensão operacional da rede. Mas como fusível, é usada uma lâmpada comum de 150-200 watts 220 volts. Não permitirá que todo o conversor queime na presença de um mau funcionamento e sinalizará a natureza do defeito. Portanto, se a lâmpada piscar intensamente e escurecer, emitindo uma varredura, provavelmente os capacitores estão com defeito. Você pode verificá-los quanto à manutenção apenas substituindo-os por novos. Outro caso é quando a lâmpada piscou e imediatamente apagou completamente. Esta opção fornece um teste individual de todos os resistores no circuito de partida. Finalmente, o último caso - a lâmpada queima com brilho total. Nesse caso, você precisa verificar novamente todo o circuito.

Ao projetar um conversor de corrente de pulso com suas próprias mãos, deve-se lembrar que todo o trabalho de instalação e teste da unidade ocorre sob tensão perigosa para a vida e a saúde. Portanto, é altamente recomendável instalar disjuntores automáticos na sala onde o trabalho é realizado, trabalhando em conjunto com um dispositivo de desligamento de emergência. Esse sistema é capaz de proteger uma pessoa de choque elétrico, mesmo quando ela tocou na fase.
Ao trabalhar com conversores de pulso atual, mesmo com unidades de PC padrão, as precauções de segurança devem sempre ser observadas. Por exemplo, capacitores eletrolíticos incluídos em seu circuito mesmo após serem desconectados da rede por muito tempo lidar com altas tensões. Portanto, antes de proceder a qualquer manipulação com eles, eles devem primeiro ser dispensados, encurtando suas conclusões.
E, finalmente, ao realizar qualquer trabalho relacionado à eletricidade, você deve sempre usar ferramentas adequadas projetadas para isso. Por exemplo, os cabos de todas as chaves de fenda, cortadores laterais e outras ferramentas devem ser isolados.

As fontes de alimentação de modo comutado (SMPS) geralmente são dispositivos bastante complexos, e é por isso que os radioamadores novatos tendem a evitá-los. No entanto, graças à proliferação de controladores PWM integrados especializados, é possível projetar designs simples o suficiente para entender e repetir, com alta potência e eficiência. A fonte de alimentação proposta tem uma potência de pico de cerca de 100 W e é construída de acordo com a topologia flyback (conversor flyback), e o elemento de controle é o chip CR6842S (análogos compatíveis com pinos: SG6842J, LD7552 e OB2269).

Atenção! Em alguns casos, você pode precisar de um osciloscópio para depurar o circuito!

Especificações

Dimensões do bloco: 107x57x30 mm (dimensões do bloco acabado com Aliexpress, desvios são possíveis).
Voltagem de saída: versões para 24 V (3-4 A) e 12 V (6-8 A).
Poder: 100 W.
Nível de pulsação: não mais que 200mV.

No Ali, é fácil encontrar muitas opções de blocos prontos de acordo com esse esquema, por exemplo, por solicitações como Fonte de alimentação de artilharia 24V 3A, "Fonte de alimentação XK-2412-24", "Eyewink 24V fonte de alimentação de comutação" e similar. Nos portais de rádio amador, esse modelo já foi apelidado de "folk", devido à sua simplicidade e confiabilidade. As opções de circuitos de 12 V e 24 V diferem ligeiramente e têm uma topologia idêntica.

Um exemplo de uma fonte de alimentação finalizada com Ali:

Observação! Neste modelo de PSU, os chineses apresentam uma porcentagem muito alta de defeitos, portanto, ao comprar um produto acabado, é aconselhável verificar cuidadosamente a integridade e a polaridade de todos os elementos antes de ligá-lo. No meu caso, por exemplo, o diodo VD2 estava com a polaridade errada, por isso, após três inclusões, a unidade queimou e tive que trocar o controlador e o transistor de chave.

A metodologia detalhada para projetar um SMPS em geral, e especificamente esta topologia em particular, não será considerada aqui devido ao excesso de informações - consulte artigos separados.

Fonte de alimentação de comutação de 100 W no controlador CR6842S.

Finalidade dos elementos do circuito de entrada

Vamos considerar o diagrama de blocos da esquerda para a direita:

F1	Fusível normal.
5D-9	O termistor limita a corrente de pico quando a fonte de alimentação está conectada à rede. À temperatura ambiente, possui uma pequena resistência que limita os surtos de corrente; quando a corrente flui, ela aquece, o que causa uma diminuição da resistência e, portanto, não afeta o funcionamento do dispositivo no futuro.
C1	Capacitor de entrada, para suprimir o ruído desequilibrado. É permitido aumentar ligeiramente a capacitância, é desejável que seja um capacitor de supressão de interferência do tipo X2 ou teve uma margem grande (10-20 vezes) para tensão operacional. Para supressão de interferência confiável, ele deve ter baixo ESR e ESL.
L1	Filtro de modo comum, para suprimir a interferência simétrica. Consiste em dois indutores com o mesmo número de voltas, enrolados em um núcleo comum e conectados em fase.
KBP307	Ponte de diodo retificador.
R 5 , R 9	O circuito necessário para executar o CR6842. Através dele, a carga primária do capacitor C 4 é realizada até 16,5V. O circuito deve fornecer uma corrente de disparo de pelo menos 30 µA (máximo, conforme folha de dados) em toda a faixa de tensão de entrada. Além disso, no processo de operação, este circuito controla a tensão de entrada e compensa a tensão na qual a chave fecha - um aumento na corrente que flui para o terceiro pino causa uma diminuição na tensão do limite de fechamento da chave.
R10	Resistor de temporização para PWM. Aumentar o valor deste resistor diminuirá a frequência de comutação. O valor nominal deve estar na faixa de 16-36 kOhm.
C2	capacitor de suavização.
R 3 , C 7 , VD 2	Circuito de amortecimento que protege o transistor principal de surtos reversos do enrolamento primário do transformador. R 3 é desejável usar uma potência de pelo menos 1W.
C3	Um capacitor que desvia a capacitância do enrolamento. Idealmente, deve ser do tipo Y ou deve ter uma grande margem (15 a 20 vezes) em termos de tensão operacional. Usado para reduzir a interferência. A classificação depende dos parâmetros do transformador, é indesejável torná-lo muito grande.
R6, VD1, C4	Este circuito, alimentado pelo enrolamento auxiliar do transformador, forma o circuito de alimentação do controlador. Além disso, este circuito afeta o ciclo de operação da chave. Funciona da seguinte forma: para um funcionamento correto, a tensão na sétima saída do controlador deve estar na faixa de 12,5 - 16,5 V. A tensão de 16,5 V nesta saída é o limite no qual o transistor chave abre e a energia começa a ser armazenado no núcleo do transformador (neste momento, o microcircuito é alimentado por C 4). Quando cai abaixo de 12,5V, o microcircuito é desligado, então o capacitor C4 deve fornecer energia ao controlador até que a energia seja fornecida pelo enrolamento auxiliar, portanto seu valor deve ser suficiente para manter a tensão acima de 12,5V enquanto a chave estiver aberta . O limite inferior da classificação C 4 deve ser calculado com base no consumo do controlador de cerca de 5 mA. Do tempo de carga deste capacitor até 16,5V, o tempo da chave privada depende e é determinado pela corrente que o enrolamento auxiliar pode fornecer, enquanto a corrente é limitada pelo resistor R 6. Entre outras coisas, através deste circuito, o controlador fornece proteção contra sobretensão em caso de falha dos circuitos de feedback - se a tensão exceder 25V, o controlador desligará e não começará a funcionar até que a energia seja removida do sétimo pino.
R13	Limita a corrente de carga do portão do transistor de chave e também garante sua abertura suave.
DV 3	Proteção da porta do transistor.
R8	Puxando o obturador para o chão, executa várias funções. Por exemplo, se o controlador for desligado e o pull-up interno estiver danificado, esse resistor fornecerá uma descarga rápida do gate do transistor. Além disso, com o layout correto da placa, ela fornecerá um caminho de corrente de descarga de porta mais curto para o terra, o que deve ter um efeito positivo na imunidade a ruídos.
BT 1	chave transistor. Instalado no radiador através de uma junta isolante.
R 7 , C 6	O circuito serve para suavizar as flutuações de tensão no resistor de medição de corrente.
R1	resistor de medição de corrente. Quando a tensão excede 0,8V, o controlador fecha o transistor de chave, ajustando assim o tempo de chave aberta. Além disso, como mencionado acima, a tensão na qual o transistor será fechado também depende da tensão de entrada.
C 8	O capacitor de filtro do optoacoplador de realimentação. Vamos aumentar um pouco o valor.
PC817	Circuito de realimentação do optoacoplador. Se o transistor do optoacoplador fechar, isso causará um aumento na tensão na segunda saída do controlador. Se a tensão no segundo pino exceder 5,2 V por mais de 56 ms, isso fará com que o transistor de comutação feche. Assim, a proteção contra sobrecarga e curto-circuito é implementada.

Neste circuito, a 5ª saída do controlador não é utilizada. No entanto, de acordo com a folha de dados do controlador, você pode pendurar um termistor NTC nele, o que garantirá que o controlador desligue em caso de superaquecimento. A corrente de saída estabilizada deste pino é de 70 µA. Tensão de atuação da proteção de temperatura 1,05V (a proteção será ativada quando a resistência atingir 15 kOhm). A classificação do termistor recomendada é de 26 kΩ (a 27°C).

Parâmetros do transformador de pulso

Como o transformador de pulso é um dos elementos mais difíceis de projetar bloco de impulso, o cálculo do transformador para cada topologia de bloco específica requer um artigo separado, portanto descrição detalhada aqui não haverá metodologia, porém, para repetir o projeto descrito, deverão ser indicados os principais parâmetros do transformador utilizado.

Vale lembrar que um dos regras essenciais ao projetar - combinando a potência geral do transformador e a potência de saída da fonte de alimentação; portanto, antes de tudo, em qualquer caso, escolha os núcleos adequados à sua tarefa.

Mais frequente este projeto fornecidos com transformadores feitos em núcleos EE25 ou EE16 ou similares. Não foi possível coletar informações suficientes sobre o número de voltas neste modelo SMPS, pois diferentes modificações, apesar de circuitos semelhantes, usam núcleos diferentes.

Um aumento na diferença no número de voltas leva a uma diminuição nas perdas de comutação do transistor chave, mas aumenta os requisitos para sua capacidade de carga em termos da tensão máxima dreno-fonte (VDS).

Por exemplo, vamos nos concentrar em núcleos padrão do tipo EE25 e o valor da indução máxima Bmax = 300 mT. Nesse caso, a proporção de voltas do primeiro segundo terceiro enrolamento será de 90:15:12.

Deve-se lembrar que a relação de voltas indicada não é a ideal e pode ser necessário ajustar as relações de acordo com os resultados do teste.

O enrolamento primário deve ser enrolado com um condutor não mais fino que 0,3 mm de diâmetro. É desejável realizar o enrolamento secundário com um fio duplo com diâmetro de 1 mm. Uma pequena corrente flui através do terceiro enrolamento auxiliar, então um fio com diâmetro de 0,2 mm será suficiente.

Descrição dos elementos do circuito de saída

Em seguida, considere brevemente o circuito de saída da fonte de alimentação. É, em geral, completamente padrão, difere minimamente de centenas de outros. Apenas o circuito de realimentação no TL431 pode ser interessante, mas não o consideraremos em detalhes aqui, porque há um artigo separado sobre circuitos de realimentação.

VD 4	Diodo retificador duplo. O ideal é selecionar com margem de tensão/corrente e com queda mínima. Instalado no radiador através de uma junta isolante.
R2, C12	Circuito snubber para facilitar o funcionamento do diodo. R 2 é desejável usar uma potência de pelo menos 1W.
C 13 , L 2 , C 14	filtro de saída.
C 20	Capacitor de cerâmica shunting capacitor de saída C 14 para RF.
R17	Resistor de carga fornecendo carga para ocioso. Além disso, os capacitores de saída são descarregados através dele em caso de inicialização e posterior desligamento sem carga.
R16	Resistor limitador de corrente para LED.
C 9 , R 20 , R 18 , R 19 , TLE431, PC817	Circuito de realimentação em uma fonte de alimentação de precisão. Os resistores definem o modo de operação TLE431, enquanto o PC817 fornece isolamento galvânico.

O que pode ser melhorado

O circuito acima geralmente é fornecido pronto, mas se você mesmo montar o circuito, nada o impedirá de melhorar um pouco o design. Ambos os circuitos de entrada e saída podem ser modificados.

Se suas tomadas tiverem um fio terra conectado a um bom aterramento (e não apenas não conectado a nada, como geralmente é o caso), você pode adicionar dois capacitores Y adicionais, cada um conectado ao seu próprio fio de alimentação e terra, entre L 1 e o capacitor de entrada C1. Isso garantirá o balanceamento dos potenciais dos fios da rede em relação ao invólucro e a melhor supressão do componente de modo comum da interferência. Juntamente com o capacitor de entrada, dois capacitores adicionais formam os chamados. "triângulo protetor".

Depois de L 1, vale acrescentar também outro capacitor tipo X, com a mesma capacitância de C 1 .

Para proteger contra surtos de alta amplitude, é aconselhável conectar um varistor em paralelo com a entrada (por exemplo, 14D471K). Além disso, se você tiver um aterramento, para proteção em caso de acidente na linha de alimentação, em que em vez de fase e zero, a fase cai em ambos os fios, é aconselhável fazer um triângulo de proteção dos mesmos varistores.

Quando a tensão sobe acima da tensão de operação, o varistor reduz sua resistência e a corrente flui através dele. No entanto, devido à velocidade relativamente baixa dos varistores, eles não são capazes de desviar surtos de tensão com uma borda de subida rápida; portanto, para filtragem adicional de surtos de tensão rápidos, é aconselhável conectar também um supressor TVS bidirecional (por exemplo, 1,5 KE400CA) em paralelo com a entrada.

Novamente, se houver um fio terra, é aconselhável adicionar mais dois capacitores Y de pequena capacidade à saída do bloco, conectados de acordo com o esquema "triângulo de proteção" em paralelo com C 14.

Para descarregar rapidamente os capacitores quando o dispositivo é desligado, é aconselhável adicionar um resistor de megaohm em paralelo com os circuitos de entrada.

É desejável desviar cada capacitor eletrolítico ao longo da RF com cerâmica de baixa capacidade localizada o mais próximo possível dos terminais do capacitor.

Não seria supérfluo colocar um diodo limitador TVS também na saída - para proteger a carga de possíveis sobretensões em caso de problemas com a unidade. Para a versão de 24 V, por exemplo, 1,5KE24A é adequado.

Conclusão

O circuito é simples o suficiente para repetir e estável. Se você adicionar todos os componentes descritos na seção "O que pode ser melhorado", obterá uma fonte de alimentação muito confiável e de baixo ruído.

Também fiz um inversor para poder ser alimentado a partir de 12 V, ou seja variante automotiva. Depois de tudo feito ao nível da ULF, colocou-se a questão: como alimentá-la agora? Mesmo para os mesmos testes, ou apenas para ouvir? Achei que custaria todo o ATX PSU, mas quando você tenta "amontoar", o PSU vai para a defesa de forma confiável, mas de alguma forma você realmente não quer refazê-lo ... E então me ocorreu a ideia de fazer meu próprio, sem quaisquer "sinos e assobios" do PSU (exceto para proteção, é claro). Comecei com a busca de esquemas, observei atentamente os esquemas que eram relativamente simples para mim. Finalmente decidi por este:

Ele segura a carga perfeitamente, mas a substituição de algumas peças por outras mais potentes permitirá que você esprema 400 watts ou mais dele. O microcircuito IR2153 é um driver auto-regulável, que foi desenvolvido especificamente para operação em reatores lâmpadas economizadoras de energia. Possui baixíssimo consumo de corrente e pode ser alimentado através de um resistor limitador.

Montagem do dispositivo

Vamos começar gravando a placa (gravar, descascar, perfurar). Arquivo com PP.

Primeiro comprei algumas peças que faltavam (transistores, irka e resistores poderosos).

A propósito, o estabilizador foi completamente removido da fonte de alimentação do reprodutor de discos:

Agora o mais interessante no SMPS é o transformador, embora não haja nada complicado aqui, basta entender como enrolar corretamente e pronto. Primeiro você precisa saber o que e quanto enrolar, existem muitos programas para isso, mas o mais comum e popular entre os radioamadores é - TI excelente. Nele, vamos calcular nosso transformador.

Como você pode ver, temos 49 voltas do enrolamento primário e dois enrolamentos de 6 voltas cada (secundário). Vamos balançar!

Fabricação de transformadores

Como temos um anel, provavelmente suas bordas estarão em um ângulo de 90 graus e, se o fio for enrolado diretamente no anel, o isolamento do verniz pode ser danificado e, como resultado, um curto-circuito entre espiras e similares. Para excluir esse momento, as bordas podem ser cuidadosamente cortadas com uma lima ou enroladas com fita de algodão. Depois disso, você pode enrolar o primário.

Depois de enrolado, envolvemos novamente o anel com o enrolamento primário com fita isolante.

Então enrolamos o enrolamento secundário de cima, embora seja um pouco mais complicado aqui.

Como você pode ver no programa, o enrolamento secundário tem 6 + 6 voltas e 6 fios. Ou seja, precisamos enrolar dois enrolamentos de 6 voltas com 6 núcleos de fio 0,63 (você pode escolher escrevendo primeiro no campo com o diâmetro do fio desejado). Ou ainda mais simples, você precisa enrolar 1 enrolamento, 6 voltas com 6 núcleos e depois o mesmo novamente. Para facilitar esse processo, é possível, e até necessário, enrolar em dois pneus (barramento-6 núcleos de um enrolamento), para evitar distorções de tensão (embora possa ser, mas pequena e muitas vezes não crítica).

Opcionalmente, o enrolamento secundário pode ser isolado, mas não necessariamente. Agora depois soldamos o transformador com o enrolamento primário na placa, o secundário no retificador, e usei um retificador unipolar com ponto médio.

Claro, o consumo de cobre é maior, mas há menos perdas (respectivamente, menos aquecimento), e você pode usar apenas um conjunto de diodos com uma fonte de alimentação ATX que expirou ou simplesmente não funcionou. A primeira energização deve ser feita com a lâmpada acesa na rede elétrica, no meu caso apenas retirei o fusível, e o plugue da lâmpada está perfeitamente inserido em seu soquete.

Se a lâmpada piscou e apagou, isso é normal, pois o capacitor de rede estava carregado, mas não tive esse fenômeno, seja por causa do termistor, seja porque coloquei temporariamente o capacitor em apenas 82 uF, ou talvez forneça tudo início suave. Como resultado, se não houver problemas, você pode ativar a rede SMPS. Com uma carga de 5-10 A, abaixo de 12 V não afundei, o que é necessário para alimentar amplificadores automáticos!

Se a potência for de apenas cerca de 200 W, o resistor que define o limite de proteção R10 deve ser de 0,33 Ohm 5 W. Se ele quebrar ou queimar, todos os transistores vão queimar, assim como o microcircuito.
O capacitor de rede é selecionado a partir do cálculo: 1-1,5 microfarads por 1 W de potência unitária.
Neste circuito, a frequência de conversão é de aproximadamente 63 kHz e, durante a operação, provavelmente é melhor para o anel da marca 2000NM reduzir a frequência para 40-50 kHz, pois a frequência limite na qual o anel opera sem aquecimento é 70-75 kHz. Você não deve perseguir uma alta frequência, para este circuito, e um anel de 2000NM, será idealmente 40-50 kHz. Uma frequência muito alta causará perdas de comutação nos transistores e perdas significativas no transformador, o que fará com que ele aqueça significativamente.
Se o seu transformador e as chaves esquentarem em marcha lenta com montagem adequada, tente reduzir a capacitância do capacitor de amortecimento C10 de 1 nF para 100-220 pF. As chaves devem ser isoladas do radiador. Em vez de R1, você pode usar um termistor com uma fonte de alimentação ATX.

Aqui estão as fotos finais do projeto da fonte de alimentação:

Discuta o artigo FONTE DE ALIMENTAÇÃO BIPOLAR DE REDE DE PULSO PODEROSA

A fonte de alimentação chaveada é um sistema inversor no qual Tensão CAé convertido em uma constante e, em seguida, pulsos de frequência aumentada são formados a partir dele. Esse dispositivo é muito caro e apenas pessoas ricas podem comprá-lo. Todos aqueles que não pertencem a esta categoria tentam fazer o dispositivo com as próprias mãos. Para fazer isso, você precisará dos materiais necessários e de um circuito de alimentação de comutação de 12 V 5A.

Informação geral

Antes de fazer uma fonte de alimentação comutada com suas próprias mãos, você precisa estudá-la em detalhes características de design princípio de funcionamento, vantagens e desvantagens. Usando essas informações, você pode acelerar o processo de criação, além de tornar o dispositivo melhor e mais durável.

Componentes

Na maioria das vezes, uma fonte de alimentação de comutação caseira é feita de acordo com esquema padrão usando algum elementos importantes. É usado para corrigir a tensão de entrada quando alimentado. Lampadas de led ou outras luminárias. O design do bloco inclui vários componentes:

Princípio da Operação

A fonte de alimentação de comutação é simples em sua operação. Pode ser facilmente compreendido não só por um especialista, mas também por um iniciante que tenha conhecimentos básicos nesta área. Por conta disso, os aparelhos são considerados os mais acessíveis e costumam ser usados para atingir diversos objetivos. Eles funcionam da seguinte forma:

A tensão de entrada CA é convertida em CC.
Em seguida, ele assume a forma de um pulso retangular de alta frequência e é alimentado ao transformador.
Lá, com a ajuda de feedback negativo, ocorre o processo de estabilização de tensão.

O feedback pode ser criado de duas maneiras. Ambos permitem que você execute com qualidade as funções atribuídas e evite a ocorrência de situações imprevistas. Formas de organizar o feedback:

Sem criar um desacoplamento (é usado um divisor de tensão do resistor).
Com isolação galvânica (saída do enrolamento do transformador ou optoacoplador).

Da mesma forma, o processo de manutenção da tensão de saída.

Vantagens e desvantagens

Uma fonte de alimentação pulsada faça você mesmo, como qualquer outro dispositivo, tem várias vantagens. Graças a eles, o design é muito popular e é frequentemente usado em um determinado campo da atividade humana. Para aspectos positivos fonte de alimentação inclui os seguintes fatores:

Apesar de um grande número de vantagens, o projeto tem várias desvantagens. Eles devem ser levados em consideração, pois evitarão mau funcionamento e reduzirão o risco de operação de má qualidade do dispositivo. Entre as deficiências estão as seguintes:

A presença de dificuldades em auto-ajustar os parâmetros do dispositivo.
Ruído de impulso forte.
A necessidade de complementar o circuito com compensadores de fator de potência.
A complexidade da realização de trabalhos de reparação e prevenção.
Baixo grau de confiabilidade.

fabricação de bricolage

Para que o dispositivo funcione corretamente e execute as funções atribuídas a ele, várias regras devem ser observadas. Com a ajuda deles, você pode alcançar o resultado desejado e reduzir a probabilidade de erros.

Durante a fabricação de uma fonte de alimentação chaveada, deve-se levar em consideração não apenas os conselhos dos fabricantes de peças, mas também as recomendações de especialistas. Eles ajudarão os iniciantes a evitar os erros mais comuns e realizar o trabalho no menor tempo possível. Dicas profissionais:

Na maioria dos casos, o circuito da fonte de alimentação não requer filtros e realimentação especiais.
Dos muitos transistores de efeito de campo, é recomendável comprar peças do tipo IR. Eles suportam bem altas temperaturas e não desmoronam sob exposição prolongada aquecer.
Se, em uma estrutura automontada, os transistores ficarem muito quentes durante a operação, um dispositivo de resfriamento adicional (ventilador) deve ser instalado.

Materiais e ferramentas necessários

Antes de prosseguir com a fabricação do dispositivo, é necessário preparar todos os materiais e ferramentas necessários. Graças a isso, será possível não se distrair durante o trabalho para encontrar um ou outro objeto. No processo de criação do dispositivo vai precisar:

Além das partes constituintes da estrutura, é necessário preparar várias ferramentas. Com a ajuda deles, o aparelho será montado, por isso devem ser de alta qualidade e práticos de usar.

Ferramentas necessárias:

alicate;
chaves de fenda de tamanhos diferentes;
pinças;
equipamento de solda;
materiais descartáveis para solda.

processo de montagem

Após a conclusão de todas as atividades preparatórias, você pode começar a montar o dispositivo com suas próprias mãos. O circuito de comutação de fontes de alimentação é elaborado com antecedência. Este trabalho pode ser feito de forma independente ou com a ajuda de um especialista.

A primeira opção é bem mais barata, mas exige que o mestre tenha conhecimento na área de eletrônica e muito tempo.

Instrução passo a passo:

Teste de dispositivo

Para verificar a operabilidade da fonte de energia pulsada montada, você precisa executar algumas etapas simples. Eles ajudarão a identificar vários problemas e erros cometidos durante o processo de construção. Procedimento:

A primeira inclusão de curto prazo do dispositivo no circuito é realizada.
Se tudo for feito corretamente, a luz deve acender, sinalizando a alimentação do aparelho.
Então você deve deixar a fonte de alimentação funcionando por alguns minutos.
Após esse tempo, você deve desligar o aparelho e verificar a temperatura de todas as suas peças. O aquecimento de um ou mais elementos indicará um erro cometido durante o processo de montagem.
Na segunda partida, o valor da tensão é determinado. Você pode realizar esta operação usando um testador especial.
Uma fonte de alimentação de trabalho é deixada por cerca de 1 hora.
Após um período de tempo especificado, os elementos são verificados quanto ao grau de aquecimento.
Se nenhuma das células ficar quente, todas elas serão verificadas quanto à alta corrente depois que a energia for desligada.

Segurança

Durante a operação da unidade de impulso, é necessário aderir a regras simples segurança. Eles ajudarão a evitar lesões de gravidade variável e reduzirão a probabilidade de emergência. Precauções Básicas:

Uma fonte de energia pulsada é uma ferramenta útil e dispositivo desejado, que você pode não só comprar pronto, mas também fazer você mesmo. A segunda opção é mais popular, pois permite obter um dispositivo de alta qualidade com custos financeiros e de tempo mínimos.

Se seguir os conselhos dos profissionais e as normas de segurança, pode reduzir significativamente o risco de ferimentos e evitar acidentes.

Eles são menores e mais eficientes, mas são muito mais difíceis de fabricar e muitas vezes queimam devido ao cálculo incorreto do transformador ou layout da placa (ou outra coisa errada). Você pode fazer uma fonte de alimentação comutada de baixa potência com suas próprias mãos se usar um dos microcircuitos:
TNY263 a 7,5 W,
TNY264 a 9 W,
TNY265 para 11 W,
TNY266 para 15W,
TNY267 para 19 W,
TNY268 a 23 W (potência para fontes em design aberto);
use um programa, um programa distribuído gratuitamente, PI Expert, que pode ser baixado (é necessário registro para download) do site oficial www.powerint.com da Power Integrations e conecte a placa de acordo com as recomendações da documentação ou do PI Expert programa. O instalador desse programa ocupa cerca de 78 MB de memória. No momento da redação deste texto, para fazer o download, você precisa ir para Design Support-PI Expert TM Design Software-PI Expert Download - preencha os campos e clique no botão "Enviar" (antes de tudo isso, é claro, você precisa registre-se e faça login em sua conta). O circuito de alimentação é gerado pelo programa, mas você pode usar este:

Figura 1 - Fonte chaveada para 9V, 1A

Esta fonte de alimentação é um conversor flyback buck chaveado. Integrado no chip TNY266 transistor de efeito de campo que abre na frequência de 132 kHz, quando este transistor está aberto, a corrente através do enrolamento primário aumenta e a energia se acumula no transformador, quando este transistor fecha no enrolamento secundário, ocorre um EMF, o diodo VD3 abre e a corrente vai à carga. O diodo VD3 deve ser um potente diodo Schottky ou convencional, com junção p-n, mas rápido. Os elementos C3, R2, VD2 são necessários para proteger o microcircuito de alta tensão na ausência de carga suficiente. o transformador ainda trará a energia para fora. Apesar da presença de proteção, é melhor não ligar esta fonte de alimentação sem carga, ou você pode colocar um resistor com grande resistência na saída para garantir. Curto circuito ou muita carga de saída também é melhor não fazer. de uma grande corrente, o diodo VD3 queimará. O capacitor C2 é necessário para alimentar o microcircuito nos momentos em que o transistor de efeito de campo deste microcircuito está aberto, porque. a frequência é alta (132kHz), 0,1uF é suficiente. Na entrada existe um resistor com resistência de 11 Ohm para atenuar surtos de corrente através da ponte de diodos. Optoacoplador U2, diodo zener VD4 e resistores R3-R5 criam retorno para o correto funcionamento do microcircuito U1, a resistência desses resistores e a tensão de estabilização do diodo zener são determinadas pelo programa PI Expert. Se você precisar de uma fonte com tensão e corrente de saída diferentes, basta recalcular apenas o transformador e os resistores R3-R5, se a corrente de saída for superior a 3A, selecione VD3 com uma corrente alta, o resto pode ser deixado como é. É melhor começar com um transformador, para isso você precisa encontrar um núcleo com uma lacuna, por exemplo, você pode tirar um núcleo de um transformador de uma TV:

O tipo de núcleo é determinado pelo seu comprimento, por exemplo, se o comprimento for 28 mm, então este é um núcleo EE28.
Existem também núcleos: EE16, EE19, EE20, EE22, etc. de EE5 a EE320 (ou talvez existam alguns outros). O transformador deve ter uma folga e ser adequado em termos de potência. Se o programa exibir uma mensagem de erro, você precisará fazer as correções necessárias. Ao iniciar o programa pela primeira vez, selecione Arquivo-Criar no menu

Selecione no campo "Linha de produtos" TnySwitch clique em "Próximo"

Clique em "Adicionar..." selecione tensão e corrente, clique em "OK"

Clique em "Selecionar"

Um diagrama aparecerá na sua frente, clique duas vezes no transformador, selecione o núcleo e clique em "OK"

Vá para a guia "design do transformador" e faça o transformador conforme escrito nas instruções

É necessário enrolar os enrolamentos exatamente volta a volta

É muito importante não cometer erros com o faseamento
Vá para a guia "Esquema"

Você pode colocar um diodo zener e um resistor como no diagrama, você pode escolher outro diodo zener (semelhante a como foi feito com um transformador), neste caso o programa irá adicionar um resistor em série ao diodo zener, você também pode montar a fonte de alimentação de acordo com o esquema do programa. Exemplo de Fiação Recomendada placa de circuito impresso aparecerá se você clicar na guia "Layout"

É melhor baixar o programa em russo.
A placa pode ser feita com uma lima de fibra de vidro:

O principal é fazer com cuidado e não quebrar a lima agulha.

Um exemplo mais detalhado de montagem e teste do bloco pode ser visto no vídeo:
O caminho do pino 5 do TNY266 até o transformador deve ser o mais curto possível.
A ponte de diodos DB107 na foto acima está de cabeça para baixo. O TNY266PN pode ser encomendado de forma econômica em http://ali.pub/txdeu, o transformador é removido (depois rebobinado) da placa de TV gratuitamente, o resto das peças não são muito caras e a maioria delas também pode ser removida da placa TV ou encomendado de forma barata.
A fonte de alimentação está pronta! Por fim, lembro que essas fontes (flyback) não podem ser sobrecarregadas e não podem ser subcarregadas. Embora existam proteções no esquema, é melhor não abusar delas.