6) Ich plane, den Leistungstransformator auf einem Epcos-Kern vom Typ ETD44/22/15 aus N95-Material zu implementieren. Vielleicht ändert sich meine Wahl noch, wenn ich die Wicklungsdaten und die Gesamtleistung berechne.

7) Ich habe lange gezögert, ob ich den Gleichrichtertyp für die Sekundärwicklung zwischen einer Doppel-Schottky-Diode oder einem Synchrongleichrichter wählen soll. Sie können eine Doppel-Schottky-Diode einbauen, diese beträgt jedoch P = 0,6 V * 40 A = 24 W an Wärme, bei einer SMPS-Leistung von ca. 650 W ergibt sich ein Verlust von 4 %! Bei Verwendung des gängigsten IRF3205 in einem Synchrongleichrichter wird der Wärmekanalwiderstand freigegeben P = 0,008 Ohm * 40A * 40A = 12,8 W. Es stellt sich heraus, dass wir zweimal oder mit 2 % Effizienz gewinnen! Alles war in Ordnung, bis ich eine Lösung basierend auf IR11688S auf einem Steckbrett zusammenbaute. Zu den statischen Verlusten auf dem Kanal kamen dynamische Schaltverluste hinzu, und am Ende ist genau das passiert. Die Kapazitäten der Außendienstmitarbeiter für hohe Ströme sind immer noch groß. Dies lässt sich mit Treibern wie HCPL3120 beheben, allerdings verteuert sich dadurch das Produkt und das Schaltungsdesign wird übermäßig kompliziert. Aus diesen Gründen wurde tatsächlich beschlossen, einen Doppel-Schottky zu installieren und ruhig zu schlafen.

8) Die LC-Schaltung am Ausgang reduziert erstens die Stromwelligkeit und zweitens ermöglicht sie Ihnen, alle Oberschwingungen „abzuschneiden“. Das letzte Problem ist äußerst relevant, wenn Geräte mit Strom versorgt werden, die im Hochfrequenzbereich arbeiten und analoge Hochfrequenzschaltungen enthalten. Mit uns wir reden über vom HF-Transceiver, daher ist hier ein Filter einfach unerlässlich, sonst „kriechen“ Störungen in die Luft. Idealerweise können Sie auch einen linearen Stabilisator am Ausgang anbringen und minimale Welligkeiten in mV-Einheiten erzielen. In Wirklichkeit können Sie jedoch aufgrund der Geschwindigkeit des Betriebssystems Spannungswelligkeiten innerhalb von 20 bis 30 mV erzielen, auch ohne einen „Kessel“ im Inneren Kritische Knoten werden über den Transceiver über ihre LDOs mit Strom versorgt, sodass die Redundanz offensichtlich ist.

Nun, wir haben die Funktionalität besprochen und das ist erst der Anfang)) Aber es ist in Ordnung, dann wird es energischer, denn der interessanteste Teil beginnt – die Berechnungen von allem!

Berechnung eines Leistungstransformators für einen Halbbrücken-Spannungswandler

Nun lohnt es sich, ein wenig über das Design und die Topologie nachzudenken. Ich habe vor, Feldeffekttransistoren anstelle von IGBTs zu verwenden, sodass ich eine höhere Betriebsfrequenz wählen kann. Ich denke übrigens an 100 oder 125 kHz, die gleiche Frequenz wird auf dem PFC liegen. Durch eine Erhöhung der Frequenz können die Abmessungen des Transformators leicht reduziert werden. Andererseits möchte ich die Frequenz nicht zu sehr erhöhen, weil... Ich verwende TL494 als Controller, nach 150 kHz funktioniert es nicht mehr so ​​​​gut und die dynamischen Verluste nehmen zu.

Basierend auf diesen Eingaben berechnen wir unseren Transformator. Ich habe mehrere Sätze ETD44/22/15 auf Lager und konzentriere mich daher vorerst darauf. Die Liste der Quelldaten lautet wie folgt:

1) N95-Material;
2) Kerntyp ETD44/22/15;
3) Betriebsfrequenz – 100 kHz;
4) Ausgangsspannung – 15 V;
5) Ausgangsstrom - 40A.

Zur Berechnung von Transformatoren bis 5 kW verwende ich das Programm „Old Man“, es ist praktisch und rechnet recht genau. Nach 5 kW beginnt die Magie, die Frequenzen erhöhen sich, um die Größe zu verringern, und die Feld- und Stromdichten erreichen solche Werte, dass selbst der Skin-Effekt die Parameter fast zweimal ändern kann, also verwende ich für hohe Leistungen das altmodische Methode „mit Formeln und Bleistiftzeichnung auf Papier.“ Durch Eingabe Ihrer Eingabedaten in das Programm wurde folgendes Ergebnis erhalten:

Abbildung 2 – Ergebnis der Berechnung eines Transformators für eine Halbbrücke

Die Abbildung auf der linken Seite zeigt die Eingabedaten, die ich oben beschrieben habe. Zentriert lila die Ergebnisse, die uns am meisten interessieren, werden hervorgehoben, Ich werde sie kurz durchgehen:

1) Die Eingangsspannung beträgt 380 V DC, sie ist stabilisiert, weil Die Halbbrücke wird vom PFC mit Strom versorgt. Eine solche Leistung vereinfacht das Design vieler Komponenten, weil Die Stromwelligkeit ist minimal und der Transformator muss keine Spannung ziehen, wenn die Eingangsnetzspannung 140 V beträgt.

2) Die verbrauchte (durch den Kern gepumpte) Leistung betrug 600 W, was doppelt so viel ist wie die Gesamtleistung (die der Kern pumpen kann, ohne in die Sättigung zu geraten), was bedeutet, dass alles in Ordnung ist. Ich habe das N95-Material nicht im Programm gefunden, aber auf der Epcos-Website im Datenblatt ist mir aufgefallen, dass N87 und N95 sehr ähnliche Ergebnisse liefern. Als ich auf dem Blatt Papier nachgesehen habe, habe ich einen Unterschied von 50 W in der Gesamtleistung festgestellt ist kein schrecklicher Fehler.

3) Daten zur Primärwicklung: Wir wickeln 21 Windungen auf 2 Drähte mit einem Durchmesser von 0,8 mm, ich denke, hier ist alles klar? Die Stromdichte beträgt etwa 8A/mm2, was bedeutet, dass die Wicklungen nicht überhitzen – alles ist in Ordnung.

4) Daten zur Sekundärwicklung: Wir wickeln 2 Wicklungen mit jeweils 2 Windungen mit dem gleichen 0,8-mm-Draht, aber schon bei 14 - der Strom beträgt immer noch 40A! Als nächstes verbinden wir den Anfang einer Wicklung und das Ende der anderen, ich werde später erklären, wie das geht, aus irgendeinem Grund geraten Menschen in diesem Moment beim Zusammenbau oft in eine Benommenheit. Auch hier scheint es keine Magie zu geben.

5) Die Induktivität der Ausgangsdrossel beträgt 4,9 μH, der Strom beträgt jeweils 40 A. Wir brauchen es, damit es am Ausgang unseres Blocks keine großen Stromwellen gibt. Während des Debugging-Prozesses werde ich auf einem Oszilloskop zeigen, wie man damit und ohne es arbeitet, alles wird klar.

Die Berechnung hat 5 Minuten gedauert, falls jemand Fragen hat, einfach in den Kommentaren oder per PN stellen – ich sage es euch. Um die Suche nach dem Programm selbst zu vermeiden, empfehle ich, es über den Link aus der Cloud herunterzuladen. Und dem Alten Mann gilt mein tiefer Dank für seine Arbeit!

Der nächste logische Schritt besteht darin, die Ausgangsdrossel für die Halbbrücke zu berechnen, diese liegt genau bei 4,9 μH.

Berechnung der Wicklungsparameter für die Ausgangsdrossel

Die Eingabedaten haben wir im vorherigen Absatz bei der Berechnung des Transformators erhalten, Das:

1) Induktivität – 4,9 μH;
2) Nennstrom- 40A;
3) Amplitude vor der Drosselklappe – 18 V;
4) Spannung nach der Induktivität – 15 V.

Wir nutzen auch das Programm vom Old Man (alle im Link oben) und erhalten folgende Daten:

Abbildung 3 – Berechnete Daten zum Wickeln der Ausgangsdrossel

Schauen wir uns nun die Ergebnisse an:

1) Den Eingabedaten zufolge gibt es zwei Nuancen: Die ausgewählte Frequenz ist dieselbe, mit der der Konverter arbeitet. Ich denke, das ist logisch. Der zweite Punkt hängt mit der Stromdichte zusammen, das werde ich gleich anmerken – Der Gashebel sollte warm werden! So stark ermitteln wir bereits, ich habe eine Stromdichte von 8A/mm 2 gewählt, um eine Temperatur von 35 Grad zu bekommen, das sieht man in den Ausgangsdaten (grün markiert). Schließlich ist, wie wir uns erinnern, entsprechend den Anforderungen am Ausgang ein „kaltes SMPS“ erforderlich. Ich möchte auch einen für Anfänger vielleicht nicht ganz offensichtlichen Punkt anmerken: Der Induktor erwärmt sich weniger, wenn ein großer Strom durch ihn fließt, d. h. bei einer Nennlast von 40 A hat der Induktor eine minimale Erwärmung. Wenn der Strom kleiner als der Nennstrom ist, beginnt er für einen Teil der Energie als aktive Last (Widerstand) zu arbeiten und wandelt die gesamte überschüssige Energie in Wärme um;

2) Maximale Induktion, das ist ein Wert, der nicht überschritten werden darf, sonst sättigt das Magnetfeld den Kern und alles wird sehr schlecht. Dieser Parameter hängt vom Material und seinen Gesamtabmessungen ab. Für moderne zerstäubte Eisenkerne liegt der typische Wert bei 0,5–0,55 T;

3) Wickeldaten: 9 Windungen werden schräg aus 10 Drahtsträngen mit einem Durchmesser von 0,8 mm gewickelt. Das Programm gibt sogar ungefähr an, wie viele Schichten dafür benötigt werden. Ich werde mit 9 Kernen wickeln, weil... dann ist es praktisch, das große Geflecht in 3 „Geflechte“ mit jeweils 3 Drähten zu teilen und diese problemlos auf der Platine zu verlöten;

4) Tatsächlich hat der Ring selbst, auf den ich ihn wickeln werde, die Abmessungen 40/24/14,5 mm, es reicht mit einem Rand. Material Nr. 52, ich glaube, viele Leute haben gelb-blaue Ringe in ATX-Blöcken gesehen; sie werden oft in Gruppenstabilisierungsdrosseln (GS) verwendet.

Berechnung des Notstromversorgungstransformators

An Funktionsdiagramm Es ist ersichtlich, dass ich den „klassischen“ Flyback des TOP227 als Standby-Stromversorgung verwenden möchte; alle PWM-Controller, Displays und Kühlsystemlüfter werden davon mit Strom versorgt. Mir wurde klar, dass die Lüfter erst nach einiger Zeit vom Kontrollraum aus mit Strom versorgt werden würden, daher ist dieser Moment im Diagramm nicht dargestellt, aber es ist in Ordnung, das ist eine Echtzeitentwicklung))

Passen wir unsere Eingabedaten ein wenig an, um zu sehen, was wir brauchen:

1) Ausgangswicklungen für PWM: 15V 1A + 15V 1A;
2) Eigenstrom-Ausgangswicklung: 15 V 0,1 A;
3) Ausgangswicklung für Kühlung: 15V 1A.

Wir benötigen ein Netzteil mit Gesamtleistung - 2*15W + 1,5W + 15W = 46,5W. Das ist normale Leistung für TOP227, ich verwende es in kleinen Schaltnetzteilen bis 75 W für alle Arten von Akkuladung, Schraubenziehern und anderem Müll, seit vielen Jahren ist es seltsam, dass noch kein einziges durchgebrannt ist.

Gehen wir zu einem anderen Old Man-Programm und berechnen den Transformator für den Rücklauf:

Abbildung 4 – Berechnungsdaten für den Standby-Leistungstransformator

1) Die Wahl des Kerns ist einfach gerechtfertigt - ich habe ihn in der Größe einer Box und er verbraucht die gleichen 75 W)) Daten zum Kern. Es besteht aus N87-Material und hat einen Spalt von 0,2 mm auf jeder Hälfte oder 0,4 mm, den sogenannten Vollspalt. Dieser Kern ist direkt für Drosseln gedacht, und für Sperrwandler ist diese Induktivität genau die Drossel, aber ich werde jetzt nicht näher darauf eingehen. Wenn im Halbbrückentransformator keine Lücke vorhanden war, ist er für den Sperrwandler erforderlich, andernfalls geht er wie jede Induktivität einfach ohne Lücke in die Sättigung.

2) Daten zum 700-V-Drain-Source-Schalter und zum 2,7-Ohm-Kanalwiderstand stammen aus dem Datenblatt von TOP227. Dieser Controller verfügt über einen in die Mikroschaltung selbst integrierten Netzschalter.

3) Ich habe die minimale Eingangsspannung mit einem Spielraum von 160 V ein wenig übernommen. Dies wurde so gemacht, dass beim Ausschalten des Netzteils selbst der Betrieb und die Anzeige in Betrieb bleiben und eine ungewöhnlich niedrige Versorgungsspannung gemeldet wird.

4) Unsere Primärwicklung besteht aus 45 Windungen 0,335 mm Draht in einem Kern. Die Sekundärleistungswicklungen haben 4 Windungen und 4 Kerne mit einem Draht von 0,335 mm (Durchmesser), die Selbstversorgungswicklung hat die gleichen Parameter, also ist alles gleich, nur 1 Kern, da der Strom um eine Größenordnung niedriger ist.

Berechnung der Leistungsdrossel des Wirkleistungsumrichters

Ich denke, der interessanteste Teil dieses Projekts ist der Leistungsfaktorkorrektor, weil ... Im Internet gibt es viele Informationen dazu, und es gibt noch weniger funktionierende und beschriebene Schemata.

Wir wählen das Programm zur Berechnung aus - PFC_ring (PFC ist KKM im Basurmanischen), Wir verwenden die folgenden Eingaben:

1) Eingangsversorgungsspannung – 140 – 265 V;
2) Nennleistung - 600 W;
3) Ausgangsspannung – 380 V DC;
4) Betriebsfrequenz – 100 kHz, aufgrund der Wahl des PWM-Controllers.

Abbildung 5 – Berechnung der Leistungsdrossel eines aktiven PFC

1) Auf der linken Seite geben wir wie üblich die Anfangsdaten ein und stellen 140 V als Mindestschwelle ein. Wir erhalten einen Block, der mit einer Netzspannung von 140 V betrieben werden kann, sodass wir einen „eingebauten Spannungsstabilisator“ erhalten.

Die Beschaltung des Leistungsteils und der Steuerung ist durchaus Standard; wenn Sie Fragen haben, können Sie diese gerne in den Kommentaren oder in privaten Nachrichten stellen. Ich werde versuchen, möglichst jedem zu antworten und es zu erklären.

Schaltnetzteil-PCB-Design

So kam ich zu dem Punkt, der für viele immer noch etwas Heiliges ist: Design/Entwicklung/Nachverfolgung einer Leiterplatte. Warum bevorzuge ich den Begriff „Design“? Für mich ist das „Verkabeln“ einer Platine immer ein kreativer Prozess, so wie ein Künstler ein Bild malt, und es wird für Menschen aus anderen Ländern einfacher sein, zu verstehen, was man tut.

Der Platinendesignprozess selbst birgt keine Fallstricke; diese sind in dem Gerät enthalten, für das er gedacht ist. Tatsächlich stellt die Leistungselektronik vor dem Hintergrund der gleichen Mikrowellen-Analog- oder Hochgeschwindigkeits-Digitaldatenbusse keine wahnsinnige Fülle an Regeln und Anforderungen auf.

Ich werde die grundlegenden Anforderungen und Regeln auflisten, die sich speziell auf Leistungsschaltungen beziehen. Dadurch können 99 % der Amateurdesigns umgesetzt werden. Über die Nuancen und „Tricks“ verrate ich Ihnen nichts – jeder muss sich seine eigenen Fähigkeiten aneignen, Erfahrungen sammeln und dann damit umgehen. Und so geht es los:

Ein wenig über die Stromdichte in gedruckten Leitern

Über diesen Parameter wird oft nicht nachgedacht, und ich bin schon auf Situationen gestoßen, in denen der Leistungsteil aus 0,6-mm-Leitern besteht und 80 % der Platinenfläche einfach leer sind. Warum das so ist, ist mir persönlich ein Rätsel.

Welche Stromdichte kann also berücksichtigt werden? Für einen normalen Draht beträgt der Standardwert 10 A/mm 2, diese Begrenzung hängt mit der Kühlung des Drahts zusammen. Sie können mehr Strom leiten, aber legen Sie ihn zuerst in flüssigen Stickstoff. Flache Leiter, wie sie beispielsweise auf einer Leiterplatte vorkommen, haben eine größere Oberfläche, sind dadurch leichter zu kühlen und können sich höhere Stromdichten leisten. Für normale Bedingungen mit passiver oder Luftkühlung ist es üblich, 35–50 A/mm 2 zu berücksichtigen, wobei 35 für passive Kühlung und 50 für künstliche Luftzirkulation gilt (mein Fall). Es gibt noch einen anderen Wert – 125 A/mm 2, das ist ein wirklich großer Wert, den sich nicht alle Supraleiter leisten können, aber er ist nur mit Tauchflüssigkeitskühlung erreichbar.

Auf Letzteres bin ich gestoßen, als ich für ein Unternehmen arbeitete, das sich mit Kommunikationstechnik und Serverdesign beschäftigte; ich war für das Design des Motherboards verantwortlich, nämlich für den Teil mit mehrphasiger Stromversorgung und Umschaltung. Ich war sehr überrascht, als ich eine Stromdichte von 125 A/mm 2 sah, aber sie erklärten mir diese Möglichkeit und zeigten mir diese Möglichkeit am Stand – dann verstand ich, warum ganze Serverracks in riesigen Öllachen untergetaucht sind)) )

Bei meiner Hardware ist alles einfacher, 50 A/mm 2 ist ein durchaus ausreichender Wert, bei einer Kupferdicke von 35 µm stellen die Polygone problemlos den erforderlichen Querschnitt bereit. Der Rest diente der allgemeinen Entwicklung und dem Verständnis des Themas.

2) Länge der Leiter – an dieser Stelle ist es nicht erforderlich, die Leitungen mit einer Genauigkeit von 0,1 mm auszurichten, wie dies beispielsweise beim „Auslegen“ des DDR3-Datenbusses der Fall ist. Obwohl es immer noch sehr wünschenswert ist, die Länge der Signalleitungen ungefähr gleich der Länge zu machen. +-30 % der Länge reichen aus, die Hauptsache ist, den HIN nicht zehnmal länger als den LIN zu machen. Dies ist notwendig, damit sich die Signalfronten nicht relativ zueinander verschieben, denn selbst bei einer Frequenz von nur hundert Kilohertz kann ein Unterschied von 5-10 mal einen Durchgangsstrom in den Schaltern verursachen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der „Totzeit“-Wert niedrig ist, sogar bei 3 % für den TL494;

3) Der Spalt zwischen den Leitern – es ist notwendig, Leckströme zu reduzieren, insbesondere bei Leitern, in denen ein HF-Signal (PWM) fließt, da das Feld in den Leitern stark ansteigt und das HF-Signal aufgrund des Skin-Effekts dazu neigt, zu entweichen sowohl auf die Oberfläche des Leiters als auch über dessen Grenzen hinaus. Normalerweise reicht ein Spalt von 2-3 mm aus;

4) Die galvanische Isolationslücke ist die Lücke zwischen galvanisch isolierten Abschnitten der Platine. Normalerweise beträgt die Durchschlagsanforderung etwa 5 kV. Um 1 mm Luft zu durchbrechen, benötigt man etwa 1-1,2 kV, aber in unserem Fall ist ein Durchbruch nicht nur durch Luft, sondern auch durch Leiterplatte und eine Maske möglich. In der Fabrik werden elektrisch geprüfte Materialien verwendet und Sie können ruhig schlafen. Das Hauptproblem ist daher die Luft, und aus den oben beschriebenen Bedingungen können wir schließen, dass ein Abstand von etwa 5 bis 6 mm ausreicht. Grundsätzlich ist die Trennung von Polygonen unter dem Transformator, weil Es ist das wichtigste Mittel zur galvanischen Trennung.

Kommen wir nun direkt zum Design des Boards, ich werde in diesem Artikel nicht allzu sehr ins Detail gehen und generell habe ich keine große Lust, ein ganzes Textbuch zu schreiben. Wenn es einen großen Interessentenkreis gibt (ich mache am Ende eine Umfrage), dann mache ich einfach Videos zur „Verkabelung“ dieses Geräts, das geht schneller und informativer.

Phasen der Erstellung einer Leiterplatte:

1) Zunächst müssen Sie die ungefähren Abmessungen des Geräts festlegen. Wenn Sie einen fertigen Koffer haben, sollten Sie die Sitzfläche darin ausmessen und daraus die Brettmaße ableiten. Ich habe vor, ein maßgeschneidertes Gehäuse aus Aluminium oder Messing herzustellen, also werde ich versuchen, das Gerät so kompakt wie möglich zu machen, ohne dabei an Qualität und Leistungsmerkmalen einzubüßen.

Abbildung 9 – Erstellen eines Rohlings für die zukünftige Platine

Denken Sie daran – die Abmessungen der Platte müssen ein Vielfaches von 1 mm betragen! Oder mindestens 0,5 mm, sonst werden Sie sich noch an mein Testament von Lenin erinnern, wenn Sie alles zu einem Panel zusammenbauen und Vorbereitungen für die Produktion treffen, und die Designer, die ein Gehäuse für Ihr Board erstellen, werden Sie mit Flüchen überhäufen. Es ist nicht erforderlich, eine Platine mit Abmessungen wie „208,625 mm“ zu erstellen, es sei denn, dies ist unbedingt erforderlich!
P.S. Danke Kamerad Lunkov dafür, dass er mir diesen hellen Gedanken trotzdem vermittelt hat))

Hier habe ich 4 Operationen durchgeführt:

A) Ich habe die Platte selbst mit den Gesamtabmessungen 250x150 mm hergestellt. Obwohl dies eine ungefähre Größe ist, denke ich, dass sie merklich schrumpfen wird.
b) Die Ecken abgerundet, weil Während des Liefer- und Montageprozesses werden die scharfen Teile abgetötet und zerknittert + das Board sieht schöner aus;
c) Platzierte Befestigungslöcher, nicht metallisiert, mit einem Lochdurchmesser von 3 mm für Standardbefestigungen und Zahnstangen;
d) Ich habe eine Klasse „NPTH“ erstellt, in der ich alle nicht plattierten Löcher definiert und eine Regel dafür erstellt habe, die einen Abstand von 0,4 mm zwischen allen anderen Komponenten und Komponenten der Klasse erstellt. Dies ist die technologische Anforderung von Rezonit für die Standardgenauigkeitsklasse (4.).

Abbildung 10 – Erstellen einer Regel für nicht plattierte Löcher

2) Der nächste Schritt besteht darin, die Komponenten unter Berücksichtigung aller Anforderungen anzuordnen; sie sollten bereits sehr nah an der endgültigen Version sein, denn In den meisten Fällen werden nun die endgültigen Abmessungen des Boards und sein Formfaktor festgelegt.

Abbildung 11 – Primäre Platzierung der Komponenten abgeschlossen

Ich habe die Hauptkomponenten installiert, sie werden sich höchstwahrscheinlich nicht bewegen, und daher wurden schließlich die Gesamtabmessungen der Platine festgelegt - 220 x 150 mm. Der freie Platz auf der Platine wird aus einem bestimmten Grund belassen; dort werden Steuermodule und andere kleine SMD-Bauteile platziert. Um die Kosten der Platine zu senken und die Installation zu vereinfachen, befinden sich alle Komponenten nur auf der obersten Schicht und dementsprechend gibt es nur eine Siebdruckschicht.

Abbildung 13 – 3D-Ansicht der Platine nach der Anordnung der Komponenten

3) Nachdem Sie nun den Standort bestimmt haben und allgemeine Struktur Wir ordnen die restlichen Komponenten an und „trennen“ die Platine. Das Platinendesign kann auf zwei Arten erfolgen: manuell und mit einem Autorouter, dessen Aktionen zuvor mit ein paar Dutzend Regeln beschrieben wurden. Beide Methoden sind gut, aber ich werde dieses Board trotzdem von Hand herstellen, weil... Es gibt nur wenige Komponenten und es gibt keine besonderen Anforderungen an die Leitungsausrichtung und Signalintegrität und sollte auch nicht vorhanden sein. Das geht auf jeden Fall schneller, Autorouting ist gut, wenn viele Komponenten vorhanden sind (ab 500) und der Hauptteil der Schaltung digital ist. Wenn es jemanden interessiert, kann ich Ihnen zeigen, wie Sie die Bretter automatisch in 2 Minuten „trennen“. Stimmt, vorher musst du den ganzen Tag die Regeln schreiben, heh.

Nach 3-4 Stunden „Hexerei“ (die Hälfte der Zeit habe ich die fehlenden Modelle gezeichnet) mit der Temperatur und einer Tasse Tee habe ich endlich die Platine verkabelt. Ich habe nicht einmal daran gedacht, Platz zu sparen; viele werden sagen, dass die Abmessungen um 20-30 % hätten reduziert werden können, und sie hätten recht. Ich habe ein einteiliges Exemplar und die Zeitverschwendung, die deutlich teurer ist als 1 dm2 für eine zweischichtige Platte, war einfach schade. Apropos Preis der Platte: Bei der Bestellung bei Rezonit kostet 1 dm 2 einer zweischichtigen Platte der Standardklasse etwa 180-200 Rubel, sodass Sie hier nicht viel sparen können, es sei denn, Sie haben eine Charge von mehr als 500 Stück Kurs. Auf dieser Grundlage kann ich Ihnen raten, die Fläche nicht zu verkleinern, wenn es sich um Klasse 4 handelt und keine Anforderungen an die Abmessungen bestehen. Und das ist die Ausgabe:

Abbildung 14 – Platinendesign für ein Schaltnetzteil

In Zukunft werde ich ein Gehäuse für dieses Gerät entwerfen und muss dessen vollständige Abmessungen kennen und es im Gehäuse „anprobieren“ können, damit es im Endstadium nicht klar wird, z. B. dass die Hauptplatine die Anschlüsse am Gehäuse oder am Display stört. Dazu versuche ich immer, alle Komponenten in 3D-Form zu zeichnen, die Ausgabe ist dieses Ergebnis und eine Datei im .step-Format für mich Autodesk Inventor:

Abbildung 15 – Dreidimensionale Ansicht des resultierenden Geräts

Abbildung 16 – Dreidimensionale Ansicht des Geräts (Draufsicht)

Die Dokumentation ist nun fertig. Jetzt muss ich das notwendige Dateipaket erstellen, um Komponenten zu bestellen. Ich habe alle Einstellungen bereits in Altium registriert, sodass alles mit einer Schaltfläche hochgeladen wird. Wir benötigen Gerber-Dateien und eine NC-Bohrdatei. Die erste speichert Informationen über die Schichten und die zweite speichert Bohrkoordinaten. Sie können die Datei zum Herunterladen der Dokumentation am Ende des Artikels im Projekt ansehen. Das Ganze sieht in etwa so aus:

Abbildung 17 – Zusammenstellung eines Dokumentationspakets für eine Bestellung Leiterplatten

Sobald die Dateien fertig sind, können Sie die Boards bestellen. Ich werde keine bestimmten Hersteller empfehlen; es gibt wahrscheinlich bessere und günstigere für Prototypen. Ich bestelle alle Bretter der Standardklasse 2,4,6 Lagen bei Rezonit, wo ich 2- und 4-Lagenbretter der 5. Klasse bestelle. Platinen der Klasse 5, bei denen es in China 6-24 Schichten gibt (z. B. PCBWay), aber HDI- und Klasse-5-Karten mit 24 oder mehr Schichten gibt es bereits nur in Taiwan, schließlich ist die Qualität in China immer noch lahm, und wo Der Preis ist nicht lahm, nicht so schön. Es geht um Prototypen!

Meiner Überzeugung folgend, gehe ich zu Rezonit, oh, wie viele Nerven sie ausgefranst und wie viel Blut sie getrunken haben ... aber in letzter Zeit scheinen sie sich korrigiert zu haben und beginnen, angemessener zu arbeiten, wenn auch mit Tritten. Ich gebe Bestellungen über mein persönliches Konto auf, gebe Zahlungsdetails ein, lade Dateien hoch und sende sie. Persönliches Büro Ihre gefallen mir übrigens, sie berechnen den Preis sofort und können ihn durch Änderung der Parameter erreichen bessere Preise ohne Qualitätsverlust.

Ich wollte zum Beispiel jetzt eine Platine auf 2 mm PCB mit 35 Mikron Kupfer, aber es stellte sich heraus, dass diese Option 2,5-mal teurer ist als die Option mit 1,5 mm PCB und 35 Mikron – also habe ich mich für Letzteres entschieden. Um die Steifigkeit des Boards zu erhöhen, habe ich zusätzliche Löcher für die Ständer angebracht – das Problem war gelöst, der Preis optimiert. Übrigens, wenn das Brett in Serie ging, dann verschwand bei etwa 100 Stück dieser 2,5-fache Unterschied und die Preise wurden gleich, weil dann ein nicht standardmäßiges Blatt für uns gekauft und ohne Reste ausgegeben wurde.

Abbildung 18 – Endansicht der Platinenkostenberechnung

Die endgültigen Kosten werden ermittelt: 3618 Rubel. Davon entfallen 2100 auf die Vorbereitung, sie wird nur einmal pro Projekt bezahlt, alle weiteren Wiederholungen der Bestellung laufen ohne sie ab und Sie zahlen nur für die Fläche. In diesem Fall 759 Rubel für eine Platte mit einer Fläche von 3,3 dm2. Je größer die Serie, desto niedriger sind die Kosten, obwohl sie jetzt bei 230 Rubel/dm2 liegen, was durchaus akzeptabel ist. Natürlich war es möglich, eine dringende Produktion durchzuführen, aber ich bestelle oft, ich arbeite mit einem Manager zusammen, und das Mädchen versucht immer, den Auftrag schneller durchzusetzen, wenn die Produktion nicht ausgelastet ist – am Ende sogar bei der „Kleinserie“. ” Option, die Bearbeitungszeit beträgt 5-6 Tage, es reicht aus, nur höflich zu kommunizieren und nicht unhöflich gegenüber Menschen zu sein. Und da ich es nicht eilig habe, habe ich beschlossen, etwa 40 % zu sparen, was zumindest schön ist.

Epilog

Nun, ich bin zu der logischen Schlussfolgerung des Artikels gekommen – Schaltungsdesign, Platinendesign und Bestellung von Platinen in der Produktion. Insgesamt wird es 2 Teile geben, der erste liegt vor Ihnen und im zweiten erzähle ich Ihnen, wie ich das Gerät installiert, zusammengebaut und debuggt habe.

Wie versprochen teile ich den Quellcode des Projekts und anderer Produkte unserer Aktivität:

1) Projektquelle in Altium Designer 16 - ;
2) Dateien zur Bestellung von Leiterplatten - . Was ist, wenn Sie zum Beispiel aus China wiederholen und bestellen möchten, dieses Archiv ist mehr als genug;
3) Gerätediagramm im PDF - . Für diejenigen, die keine Zeit damit verbringen möchten, Altium über ein Telefon oder zu Testzwecken zu installieren (hohe Qualität);
4) Nochmals, für diejenigen, die keine schwere Software installieren möchten, aber daran interessiert sind, die Hardware zu verändern, veröffentliche ich ein 3D-Modell im PDF-Format - . Um es anzuzeigen, müssen Sie die Datei herunterladen. Wenn Sie sie öffnen, klicken Sie oben rechts auf „Dem Dokument nur einmal vertrauen“ und dann auf die Mitte der Datei. Der weiße Bildschirm verwandelt sich in ein Modell.

Ich würde auch gerne die Meinung der Leser einholen... Nun sind die Platinen bestellt, ebenso die Bauteile – tatsächlich sind es noch 2 Wochen, worüber soll ich einen Artikel schreiben? Zusätzlich zu solchen „Mutanten“ möchte man manchmal etwas Kleines, aber Nützliches formen. Ich habe in den Umfragen mehrere Optionen vorgestellt oder vielleicht Ihre Option in einer privaten Nachricht vorgeschlagen, um die Kommentare nicht zu überladen.

An der Umfrage können nur registrierte Benutzer teilnehmen. , Bitte.

Mehrmals wurde ich von Netzteilen gerettet, deren Schaltkreise bereits klassisch geworden sind und für jeden, der mindestens einmal in seinem Leben etwas Elektronisches gelötet hat, einfach bleiben.

Ähnliche Schaltungen wurden von vielen Funkamateuren für unterschiedliche Zwecke entwickelt, aber jeder Designer fügte etwas Eigenes in die Schaltung ein, änderte Berechnungen, einzelne Komponenten der Schaltung, Umwandlungsfrequenz, Leistung und passte sie an einige Bedürfnisse an, die nur dem Autor selbst bekannt waren. ..

Oft musste ich solche Schaltkreise anstelle ihrer sperrigen Transformator-Gegenstücke verwenden, um Gewicht und Volumen meiner Strukturen zu reduzieren, die über das Netzwerk mit Strom versorgt werden mussten. Als Beispiel: ein Stereoverstärker auf einer Mikroschaltung, zusammengebaut in einem Aluminiumgehäuse aus einem alten Modem.

Es macht keinen besonderen Sinn, die Funktionsweise der Schaltung zu beschreiben, da sie klassisch ist. Ich möchte nur anmerken, dass ich mich geweigert habe, einen im Lawinendurchbruchmodus arbeitenden Transistor als Auslöseschaltung zu verwenden, weil Unijunction-Transistoren vom Typ KT117 arbeiten in der Starteinheit wesentlich zuverlässiger. Ich laufe auch gerne auf einem Dinistor.

Die Abbildung zeigt: a) Pinbelegung alter KT117-Transistoren (ohne Zunge), b) moderne Pinbelegung von KT117, c) Anordnung der Pins im Diagramm, d) Analogon eines Unijunction-Transistors auf zwei gewöhnlichen (alle Transistoren reichen aus) richtige Struktur- p-n-p (VT1)-Strukturen vom Typ KT208, KT209, KT213, KT361, KT501, KT502, KT3107; n-p-n-Strukturen(VT2) Typ KT315, KT340, KT342, KT503, KT3102)

USV-Schaltung basierend auf Bipolartransistoren

USV-Schaltung basierend auf Feldeffekttransistoren

Die Schaltung von Feldeffekttransistoren ist etwas komplizierter, was auf die Notwendigkeit zurückzuführen ist, ihre Gates vor Überspannung zu schützen.

Fehler. Diode VD1 umkehren!

Alle Wicklungsdaten der Transformatoren sind in den Abbildungen dargestellt. Die maximale Lastleistung, die von einem Netzteil mit einem Transformator auf einem 3000NM 32×16X8 Ferritring geliefert werden kann, beträgt etwa 70 W und auf einem K40×25X11 der gleichen Marke 150 W.

Diode VD1 In beiden Schaltkreisen deaktiviert es die Triggerschaltung, indem es nach dem Start des Wandlers eine negative Spannung an den Emitter des Unijunction-Transistors anlegt.

Von den Funktionen- Die Stromversorgung wird durch Schließen der Wicklung II des Kommutierungstransformators abgeschaltet. In diesem Fall wird der untere Transistor im Stromkreis ausgeschaltet und die Erzeugung unterbrochen. Übrigens kommt es gerade wegen des „Kurzschlusses“ der Wicklung zu einem Stromausfall.

Die Blockierung des Transistors ist in diesem Fall zwar offensichtlich auf die Schließung des Emitterübergangsschalters durch den Kontakt zurückzuführen, aber zweitrangig. In diesem Fall ist ein Unijunction-Transistor nicht in der Lage, den Wandler zu starten, der sich in diesem Zustand (beide Schalter sind durch den nahezu Nullwiderstand der Transformatorwicklungen bei Gleichstrom gesperrt) beliebig lange befinden kann.

Eine richtig berechnete und sorgfältig zusammengestellte Stromversorgungskonstruktion lässt sich in der Regel leicht unter der erforderlichen Last starten und verhält sich im Betrieb stabil.

Konstantin (Riswel)

Russland, Kaliningrad

Seit meiner Kindheit - Musik und Elektro-/Radiogeräte. Ich habe aus unterschiedlichen Gründen und nur zum Spaß viele verschiedene Schaltkreise neu gelötet, sowohl meine eigenen als auch die anderer.

Im Laufe meiner 18-jährigen Tätigkeit bei North-West Telecom habe ich viele verschiedene Ständer zum Testen verschiedener zu reparierender Geräte hergestellt.
Er entwarf mehrere digitale Impulsdauermessgeräte, die sich in Funktionalität und elementarer Basis unterschieden.

Mehr als 30 Verbesserungsvorschläge zur Modernisierung von Einheiten verschiedener Spezialausrüstungen, inkl. - Stromversorgung. Seit langem beschäftige ich mich zunehmend mit Energieautomatisierung und Elektronik.

Warum bin ich hier? Ja, denn hier sind alle gleich wie ich. Für mich besteht hier großes Interesse, da ich nicht besonders stark in der Audiotechnik bin, aber gerne mehr Erfahrungen in diesem Bereich sammeln würde.

Guten Tag! Meine Meinung: Das Schema (zuerst) wird funktionieren, alles was Sie brauchen ist da! Tipps zum Ersetzen des Treibers, zum Erweitern der Kapazität usw. es gibt unbegründete. Wenn Sie etwas ändern, ist dies ein separates Schema und andere Diskussionen. Der Schwachpunkt sind Kondensatoren mit einem Mittelpunkt von 200 V! Ja, es wird funktionieren, aber wenn der Kondensator es könnte, äußerte er seinen Wunsch, die Durchbruchspannung auf 350 V zu erhöhen! Ein Filter ist nur die halbe Mühe, aber die Last abzukoppeln und an der Transformatorwicklung zu arbeiten, ist eine andere Sache. Wir zählen, wer nicht zu faul ist: 310 V (z. B. Stromversorgung) + 150 V (EMF der Transformatorinduktivitätsentladung) = 460 V. Die Hälfte entspricht 230 V. Oder vielleicht „BANG!“ - vielleicht, aber es wird „p-sh-sh-sh-i-k!“ sein. und der Kondensator wird auslaufen. Scheint klar erklärt zu sein. Und das Schema wird funktionieren und das liefern, wofür es berechnet wurde! Tatsache! Schutz! Die beste Verteidigung ist die, die einfach ist! Diese. Sicherung am Ein- und Ausgang. Die Ansprechgeschwindigkeit der Sicherung ist für einen Tastimpulsstrom von 25 A ausreichend! Verstehen Sie, dass das ausreicht? Genug. Um eine maximale Effizienz zu erzielen, muss die Pulsfrequenz für den verwendeten Transformator ausgewählt werden. Dies liegt auf der Hand Der Ferrit wurde auf 100 Grad erhitzt. Bei Verlust von Objekten wird die Berechnung angepasst. Die Auswahl ist einfach. Wir messen den Stromverbrauch des Stromkreises nach dem Gleichrichter. Indem wir die Frequenz von höher auf niedriger ändern, finden wir den Moment, in dem der Strom ansteigt – Stopp! Wir erhöhen die Frequenz um 1-2 kHz. Alle! Wie ändere ich die Frequenz? Ersetzen Sie einfach den Widerstand Rt durch einen Trimmer mit höherem Widerstand (ohne Fanatismus). Sie müssen außerdem die Frequenz für den Transformator aus dem Netzteil des Computers auswählen. Der Bereich der Betriebsfrequenzen reicht von 32 kHz bis 55 kHz. Viel Glück an alle. Das zweite Schema ist eine Variante aller Fehler des ersten und einiger anderer Schemata aus dem Internet! Warum? Das erste und wichtigste im „Datenblatt“ IR2153 IRF740 ist ein klarer Widerspruch: Die Durchbruchspannung beträgt nicht weniger als 600 V. und die Tasten sind 400 V. Die Gate-Kapazität beträgt für 2153 (Last) maximal 1000 pF und für 740 = 1400 pF. Ja, die Glühbirnen leuchten, aber bei diesem Gerät sind Sie dazu verdammt, mehr als einen Teilesatz zu kaufen. Die Ausgangsspannung bricht ein – es ist keine Impulssteilheit erforderlich. Wird der Wirkungsgrad unter dem Maximum liegen, heizen wir auf Umfeld. Generell ist die Teileauswahl für das (zweite) Schema ein Fehler! Für 740 benötigen Sie einen Treiber 2155 (Herstellerempfehlung) mit einer Kapazität von bis zu 2200 pF unter Last. Schema – Experimentieren Sie mit Explosion! Montage unbedingt mit Brille und Handschuhen durchführen! Was würde ich kombinieren? Schlüssel STP5NK60C (oder 4NK60, 6NK60, 7NK60...) Achten Sie bei der Auswahl eines Schlüssels auf den Strom bei 100 g – 2-3 A reichen aus, und natürlich auf die Gate-Kapazität =< 1000 пф. Остальное все рабочее, правда я бы подобрал частоту и ток драйвера как описал выше. Напомню: запас в электронике не всегда уместен. Скажем взять ключи на пробой в 1000 в - это неправильно. IRF740 - отличные ключи для применения в Китае, напряжение сети 110 - 120 в. Как то так.

In den meisten modernen elektronische Geräte Analoge (Transformator-)Netzteile werden praktisch nicht verwendet, sie werden durch gepulste Spannungswandler ersetzt. Um zu verstehen, warum dies geschah, ist es notwendig, darüber nachzudenken Design-Merkmale sowie die Stärken und Schwächen dieser Geräte. Wir werden auch über den Zweck der Hauptkomponenten gepulster Quellen sprechen und ein einfaches Beispiel für eine Implementierung liefern, die mit Ihren eigenen Händen zusammengebaut werden kann.

Konstruktionsmerkmale und Funktionsprinzip

Von den verschiedenen Methoden zur Umwandlung von Spannung in Leistungselektronikkomponenten sind zwei am weitesten verbreitet:

1. Analog, dessen Hauptelement ein Abwärtstransformator ist, bietet er neben seiner Hauptfunktion auch eine galvanische Trennung.
2. Impulsprinzip.

Schauen wir uns an, wie sich diese beiden Optionen unterscheiden.

Netzteil basierend auf einem Leistungstransformator

Betrachten wir ein vereinfachtes Blockdiagramm dieses Geräts. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, ist am Eingang ein Abwärtstransformator installiert, mit dessen Hilfe die Amplitude der Versorgungsspannung umgewandelt wird, beispielsweise aus 220 V erhalten wir 15 V. Der nächste Block ist ein Gleichrichter, sein Die Aufgabe besteht darin, den sinusförmigen Strom in einen gepulsten Strom umzuwandeln (die Harmonische ist oben dargestellt). konventionelles Bild). Zu diesem Zweck werden gleichrichtende Halbleiterelemente (Dioden) verwendet, die über eine Brückenschaltung verbunden sind. Ihr Funktionsprinzip finden Sie auf unserer Website.

Der nächste Block erfüllt zwei Funktionen: Er glättet die Spannung (zu diesem Zweck wird ein Kondensator entsprechender Kapazität verwendet) und stabilisiert sie. Letzteres ist notwendig, damit die Spannung bei steigender Belastung nicht „abfällt“.

Das angegebene Blockschaltbild ist stark vereinfacht; in der Regel verfügt eine solche Quelle über einen Eingangsfilter und Schutzschaltungen, dies ist jedoch für die Erläuterung der Funktionsweise des Geräts nicht wichtig.

Alle Nachteile der oben genannten Option hängen direkt oder indirekt mit dem Hauptkonstruktionselement zusammen – dem Transformator. Erstens schränken sein Gewicht und seine Abmessungen die Miniaturisierung ein. Um nicht unbegründet zu sein, verwenden wir als Beispiel einen Abwärtstransformator 220/12 V mit einer Nennleistung von 250 W. Das Gewicht einer solchen Einheit beträgt etwa 4 Kilogramm, die Abmessungen betragen 125x124x89 mm. Sie können sich vorstellen, wie viel ein darauf basierendes Laptop-Ladegerät wiegen würde.

Zweitens ist der Preis solcher Geräte teilweise um ein Vielfaches höher als die Gesamtkosten der anderen Komponenten.

Pulsgeräte

Wie aus dem Blockdiagramm in Abbildung 3 ersichtlich ist, unterscheidet sich das Funktionsprinzip dieser Geräte erheblich von Analogwandlern, vor allem durch das Fehlen eines Eingangsabwärtstransformators.

Abbildung 3. Blockschaltbild eines Schaltnetzteils

Betrachten wir den Betriebsalgorithmus einer solchen Quelle:

• Der Netzwerkfilter wird mit Strom versorgt; seine Aufgabe besteht darin, das durch den Betrieb entstehende eingehende und ausgehende Netzwerkrauschen zu minimieren.
• Als nächstes kommen die Einheit zur Umwandlung der Sinusspannung in eine gepulste Konstantspannung und ein Glättungsfilter zum Einsatz.
• Im nächsten Schritt wird ein Wechselrichter an den Prozess angeschlossen, dessen Aufgabe die Bildung rechteckförmiger Hochfrequenzsignale ist. Die Rückmeldung an den Wechselrichter erfolgt über die Steuereinheit.
• Der nächste Block ist IT, er ist für den automatischen Generatorbetrieb, die Spannungsversorgung des Stromkreises, den Schutz, die Reglersteuerung sowie die Last erforderlich. Darüber hinaus gehört es zur IT-Aufgabe, die galvanische Trennung zwischen Hoch- und Niederspannungsstromkreisen sicherzustellen.

Im Gegensatz zu einem Abwärtstransformator besteht der Kern dieses Geräts aus ferrimagnetischen Materialien, was zur zuverlässigen Übertragung von HF-Signalen beiträgt, die im Bereich von 20–100 kHz liegen können. Besonderheit Wichtig ist, dass beim Anschließen der Anfang und das Ende der Wicklungen unbedingt berücksichtigt werden müssen. Die geringen Abmessungen dieses Geräts ermöglichen die Herstellung von Miniaturgeräten; ein Beispiel ist der elektronische Kabelbaum (Vorschaltgerät) einer LED- oder Energiesparlampe.

• Als nächstes kommt der Ausgangsgleichrichter zum Einsatz, da dieser mit Hochfrequenzspannung arbeitet; für diesen Prozess werden Hochgeschwindigkeits-Halbleiterelemente benötigt, weshalb Schottky-Dioden verwendet werden.
• In der letzten Phase wird eine Glättung an einem vorteilhaften Filter durchgeführt, wonach Spannung an die Last angelegt wird.

Schauen wir uns nun, wie versprochen, das Funktionsprinzip des Hauptelements dieses Geräts an – des Wechselrichters.

Wie funktioniert ein Wechselrichter?

Die HF-Modulation kann auf drei Arten erfolgen:

• Pulsfrequenz;
• Phasenimpuls;
• Impulsbreite.

In der Praxis wird die letzte Option verwendet. Dies liegt sowohl an der Einfachheit der Implementierung als auch daran, dass PWM im Gegensatz zu den beiden anderen Modulationsverfahren eine konstante Kommunikationsfrequenz aufweist. Unten ist ein Blockdiagramm dargestellt, das den Betrieb des Controllers beschreibt.

Der Betriebsalgorithmus des Geräts ist wie folgt:

Der Referenzfrequenzgenerator erzeugt eine Reihe von Rechtecksignalen, deren Frequenz der Referenzfrequenz entspricht. Basierend auf diesem Signal wird ein Sägezahn U P gebildet, der dem Eingang des Komparators K PWM zugeführt wird. Das vom Regelverstärker kommende UUS-Signal wird dem zweiten Eingang dieses Geräts zugeführt. Das von diesem Verstärker erzeugte Signal entspricht der proportionalen Differenz zwischen U P (Referenzspannung) und U RS (Steuersignal aus dem Rückkopplungskreis). Das heißt, das Steuersignal UUS ist tatsächlich eine Fehlspannung mit einem Pegel, der sowohl vom Strom an der Last als auch von der Spannung an ihr (U OUT) abhängt.

Mit dieser Implementierungsmethode können Sie einen geschlossenen Stromkreis organisieren, der die Steuerung der Ausgangsspannung ermöglicht, d. h. es handelt sich tatsächlich um eine linear-diskrete Funktionseinheit. An seinem Ausgang werden Impulse erzeugt, deren Dauer von der Differenz zwischen Referenz- und Steuersignal abhängt. Darauf aufbauend wird eine Spannung zur Ansteuerung des Schlüsseltransistors des Wechselrichters erzeugt.

Der Prozess der Stabilisierung der Ausgangsspannung erfolgt durch Überwachung ihres Pegels; bei einer Änderung ändert sich die Spannung des Steuersignals U PC proportional, was zu einer Verlängerung oder Verkürzung der Dauer zwischen den Impulsen führt.

Dadurch ändert sich die Leistung der Sekundärkreise, was für eine Stabilisierung der Ausgangsspannung sorgt.

Um die Sicherheit zu gewährleisten, ist eine galvanische Trennung zwischen dem Versorgungsnetz und Rückmeldung. In der Regel werden hierfür Optokoppler verwendet.

Stärken und Schwächen gepulster Quellen

Wenn wir analoge und gepulste Geräte gleicher Leistung vergleichen, haben letztere folgende Vorteile:

• Geringe Größe und geringes Gewicht aufgrund des Fehlens eines Niederfrequenz-Abwärtstransformators und von Steuerelementen, die eine Wärmeabfuhr mithilfe großer Strahler erfordern. Durch den Einsatz der Hochfrequenz-Signalumwandlungstechnologie ist es möglich, die Kapazität der in den Filtern verwendeten Kondensatoren zu reduzieren, was den Einbau kleinerer Elemente ermöglicht.
• Höherer Wirkungsgrad, da die Hauptverluste nur durch transiente Vorgänge verursacht werden, während in analogen Schaltungen bei der elektromagnetischen Wandlung ständig viel Energie verloren geht. Das Ergebnis spricht für sich: Die Effizienz steigt auf 95–98 %.
• Geringere Kosten aufgrund der Verwendung leistungsschwächerer Halbleiterelemente.
• Größerer Eingangsspannungsbereich. Diese Art von Ausrüstung stellt keine hohen Anforderungen an Frequenz und Amplitude; daher ist der Anschluss an Netzwerke verschiedener Standards zulässig.
• Verfügbarkeit eines zuverlässigen Schutzes gegen Kurzschlüsse, Überlastung und andere Notfallsituationen.

Zu den Nachteilen der Pulstechnologie gehören:

Das Vorhandensein von HF-Störungen ist eine Folge des Betriebs des Hochfrequenzwandlers. Dieser Faktor erfordert die Installation eines Filters, der Störungen unterdrückt. Leider ist sein Betrieb nicht immer effektiv, was einige Einschränkungen bei der Verwendung solcher Geräte in Hochpräzisionsgeräten mit sich bringt.

Besondere Anforderungen an die Belastung, diese sollte nicht verringert oder erhöht werden. Sobald der Strompegel den oberen oder unteren Schwellenwert überschreitet, weichen die Ausgangsspannungseigenschaften deutlich von den Standardwerten ab. In der Regel sorgen Hersteller (auch neuerdings auch chinesische) für solche Situationen vor und bauen entsprechende Schutzmaßnahmen in ihre Produkte ein.

Geltungsbereich

Fast die gesamte moderne Elektronik wird aus Blöcken dieser Art mit Strom versorgt, zum Beispiel:

Zusammenbau eines Schaltnetzteils mit eigenen Händen

Betrachten wir die Schaltung eines einfachen Netzteils, bei dem das oben beschriebene Funktionsprinzip angewendet wird.

Bezeichnungen:

• Widerstände: R1 – 100 Ohm, R2 – von 150 kOhm bis 300 kOhm (wählbar), R3 – 1 kOhm.
• Kapazitäten: C1 und C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (wählbar), 012 µF, C6 – 10 µF x 50 V, C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
• Dioden: VD1-4 – KD258V, VD5 und VD7 – KD510A, VD6 – KS156A, VD8-11 – KD258A.
• Transistor VT1 – KT872A.
• Spannungsstabilisator D1 - Mikroschaltung KR142 mit Index EH5 - EH8 (abhängig von der erforderlichen Ausgangsspannung).
• Transformator T1 – es wird ein w-förmiger Ferritkern mit den Abmessungen 5x5 verwendet. Die Primärwicklung ist mit 600 Windungen Ø 0,1 mm Draht gewickelt, die Sekundärwicklung (Pins 3-4) enthält 44 Windungen Ø 0,25 mm und die letzte Wicklung enthält 5 Windungen Ø 0,1 mm.
• Sicherung FU1 – 0,25A.

Beim Setup kommt es darauf an, die Werte von R2 und C5 auszuwählen, die die Erregung des Generators bei einer Eingangsspannung von 185-240 V gewährleisten.

Die Art der Stromversorgung ist, wie bereits erwähnt, schaltend. Diese Lösung reduziert das Gewicht und die Größe der Struktur erheblich, funktioniert aber nicht schlechter als der gewöhnliche Netzwerktransformator, den wir gewohnt sind. Die Schaltung ist auf einem leistungsstarken IR2153-Treiber aufgebaut. Befindet sich die Mikroschaltung in einem DIP-Gehäuse, muss eine Diode eingebaut werden. Bitte beachten Sie, dass es sich bei der Diode nicht um eine gewöhnliche, sondern um eine ultraschnelle Diode handelt, da die Betriebsfrequenz des Generators mehrere zehn Kilohertz beträgt und gewöhnliche Gleichrichterdioden hier nicht funktionieren.

In meinem Fall wurde die gesamte Schaltung in großen Mengen zusammengebaut, da ich sie nur zusammengebaut habe, um ihre Funktionalität zu testen. Ich musste die Schaltung praktisch nicht aufbauen und begann sofort wie ein Schweizer Uhrwerk zu arbeiten.

Transformator— Es ist ratsam, ein fertiges Netzteil von einem Computer-Netzteil zu nehmen (buchstäblich jeder wird es tun, ich habe einen Transformator mit Pigtail von einem ATX-350-Watt-Netzteil genommen). Am Ausgang des Transformators können Sie einen Gleichrichter aus SCHOTTTKY-Dioden verwenden (zu finden auch in Computereinheiten Netzteil) oder beliebige schnelle und ultraschnelle Dioden mit einem Strom von 10 Ampere oder mehr können Sie auch unseren KD213A einbauen.

Schließen Sie den Stromkreis über eine 220-Volt-100-Watt-Glühlampe an das Netzwerk an. In meinem Fall wurden alle Tests mit einem 12-220-Wechselrichter mit Kurzschluss- und Überlastschutz durchgeführt, und erst nach der Feinabstimmung habe ich beschlossen, ihn an das Netzwerk anzuschließen 220-Volt-Netz.

Wie soll die zusammengebaute Schaltung funktionieren?

• Die Tasten sind kalt, ohne Ausgangslast (selbst bei einer Ausgangslast von 50 Watt blieben meine Tasten eisig).
• Der Mikroschaltkreis sollte während des Betriebs nicht überhitzen.
• Jeder Kondensator sollte eine Spannung von etwa 150 Volt haben, wobei der Nennwert dieser Spannung um 10-15 Volt abweichen kann.
• Die Schaltung sollte geräuschlos arbeiten.
• Der Leistungswiderstand der Mikroschaltung (47k) sollte im Betrieb leicht überhitzen; eine leichte Überhitzung des Snubber-Widerstandes (100 Ohm) ist ebenfalls möglich.

Die Hauptprobleme, die nach der Montage auftreten

Problem 1. Wir haben einen Stromkreis zusammengebaut; beim Anschließen blinkt die Kontrollleuchte, die an den Ausgang des Transformators angeschlossen ist, und der Stromkreis selbst macht seltsame Geräusche.

Lösung. Höchstwahrscheinlich ist nicht genügend Spannung vorhanden, um die Mikroschaltung mit Strom zu versorgen. Versuchen Sie, den Widerstand des 47k-Widerstands auf 45 zu reduzieren. Wenn das nicht hilft, dann auf 40 usw. (in Schritten von 2 bis 3 kOhm), bis die Schaltung normal funktioniert.

Problem 2. Wir haben einen Stromkreis aufgebaut; wenn Strom angelegt wird, erwärmt sich nichts oder explodiert, aber die Spannung und der Strom am Transformatorausgang sind vernachlässigbar (nahezu Null).

Lösung. Ersetzen Sie den 400-V-1uF-Kondensator durch eine 2-mH-Induktivität.

Problem 3. Einer der Elektrolyte wird sehr heiß.

Lösung. Höchstwahrscheinlich funktioniert es nicht. Ersetzen Sie es durch ein neues und überprüfen Sie gleichzeitig den Diodengleichrichter. Möglicherweise wird der Kondensator aufgrund des nicht funktionierenden Gleichrichters ausgetauscht.

Das Schaltnetzteil des ir2153 kann zur Stromversorgung leistungsstarker, hochwertiger Verstärker oder als solcher verwendet werden Ladegerät Für leistungsstarke Bleibatterien kann es auch als Stromversorgung verwendet werden – alles liegt in Ihrem Ermessen.

Die Leistung des Gerätes kann bis zu 400 Watt erreichen Dazu müssen Sie einen 450-Watt-ATX-Transformator verwenden und die Elektrolytkondensatoren durch 470-µF-Kondensatoren ersetzen – fertig!

Im Allgemeinen, Pulsblockade Sie können Netzteile für nur 10–12 US-Dollar selbst zusammenbauen, und das vorausgesetzt, Sie nehmen alle Komponenten aus einem Funkfachgeschäft, aber jeder Funkamateur hat mehr als die Hälfte der in der Schaltung verwendeten Funkkomponenten.