|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל האבולוציה של ספקי כוח מפולסים
אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / ספקי כוח המאמר שאנו מביאים לתשומת לבם של הקוראים מוקדש להחלפת ספקי כוח מסוג Flyback, בשימוש נרחב בספקי כוח לטלוויזיות, מחשבים וציוד אלקטרוני אחר. מקורות כאלה פופולריים גם בקרב חובבי רדיו. המאמר יתמקד בספקי כוח המורכבים במיקרו-מעגלים KR1033EU10 ו-VIPer-100A, וחישובם באמצעות חבילת תוכנה מיוחדת. PWM CONTROLLER KR1033EU10(iC3842) החלפת ספקי כוח (SMPS) הפכה לנפוצה באמצע המאה הקודמת. וכיום IIPs עוברים שינויים אבולוציוניים כמעט מדי שנה. כל מחלקה של IIP, לאחר שכבשה פעם את הנישה שלה, נשארת בה לנצח, או לפחות במשך זמן רב, והם מתפתחים כמעט באופן עצמאי. SMPS מגושרים משמשים בדרך כלל כחזקים (150 W או יותר). SMPS של זרם הפוך משמשים לעתים קרובות כהספק נמוך והספק בינוני (עד 150 W). כעת בסיס האלמנטים עבור מקורות כאלה מתעדכן כל כך מהר שחובב רדיו ממוצע ותעשיית הרדיו המקומית עוקבים אחר השינויים הללו בהתפתחויות שלהם באיחור גדול. בקרי ה-PWM המשולבים KR1033EU5 (אנלוגי זר - TDA4605), שתוארו במאמר [1], עדיין לא הספיקו להכנס למכשירי חשמל ביתיים, אבל בציוד וידאו זר, ובמיוחד מסכי וידאו, המגוון החדש שלהם כבר בשימוש נרחב - UC3842, KA3842 ו-UC3844, KA3844 (אנלוגים מקומיים של KR1033EU10 ו-KR1033EU11, בהתאמה). מבחינה חיצונית ומהותית לא שונה מהאב-טיפוס, בקרי ה-PWM החדשים יחסית עברו בכל זאת מספר שיפורים. ואם חובבי רדיו רבים כבר התוודעו לאב הטיפוס בדפי "רדיו" ב-[2], אז עדיין לא פורסמו תיאורי ה-SMPS עם בקרי PWM של סדרת UC384X, למעט [3], שם המיקרו-מעגל שצוין משמש בצורה קצת לא שגרתית - כמווסת עבור מייצב מתח דופק מופחת. בואו נסתכל בקצרה על המאפיינים העיקריים וההבדלים בין מעגל המיקרו KR1033EU10 (UC3842, KA3842), שנקרא עוד EU10, לבין KR1033EU5 (TDA4605), הנקרא EU5. שני המיקרו-מעגלים עשויים במארז פלסטיק 2101.8-1 (על פי מינוח זר - DIP-8). מטרת הפינים EU10 מובאת בטבלה.
характеристики Основные
בקר ה-EU10 PWM, כמו ה-EU5, נועד לחבר טרנזיסטור n-channel אפקט שדה עם שער מבודד ובעצם יש לו את אותה פונקציונליות. הבה נשים לב לתכונה הראשונה של EU10. תדירות ההמרה ב-SMPS ב-EU5 נקבעת אוטומטית בהתאם למתח של ספק הכוח, פרמטרי המיקרו-מעגל והטרנזיסטור המיתוג, השראות הפיתול הראשוני של שנאי הדופק, צריכת החשמל בעומס וכו'. לכן, כאשר נחשפים לגורמים מערערים, תדר ההמרה מתברר כ"צף": עבור כל SMPS שנעשה ב-EU5, תלוי רק בהספק העומס, הוא יכול לקבל ערך מ-18 קילו-הרץ למקסימום ועד 70 קילו-הרץ ב-EUXNUMX. עומס מינימלי. תכונה זו מקשה במקצת על תכנון שנאי של SMPS כזה, כך שבדרך כלל מבוצעים עבורו חישוב משוער ואב-טיפוס, ולאחר מכן, בהתבסס על תוצאות בדיקות עם עומס אמיתי, מתבצעות ההתאמות הנדרשות. במיקרו-מעגל EU10, תדירות ההמרה ההפעלה נקבעת על ידי מעגל RC חיצוני להגדרת תדר המחובר לפין 4. מכיוון שנגד מעגל ה-RC מחובר למקור פנימי של מתח ייחוס דיוק של 5 V - פין 8, ללא תלות בגורמים שונים של ערעור יציבות גורמים, תדירות ההמרה ההפעלה קבועה בצורה נוקשה. באיור. 1, a מראה את הצורה האקספוננציאלית של המתח Uc בקבל הגדרת התדר, התואמת לפולסי המיתוג במוצא של בקר ה-PWM (פין 6 Uout), המוצג באיור. 1, ב.
כדי לאפיין את מצב הפעולה של בקר PWM, נוח להשתמש במחזור העבודה של פעימות מיתוג D - זהו הפרמטר ההפוך של מחזור העבודה שלהם. ערך מחזור העבודה תמיד קטן מאחד. עם זאת, לא מומלץ לבחור בו יותר מ-0,5 [3]. טריגר ספירה פנימי נוסף הוכנס למעגל המוצא של בקר ה-PWM KR1033EU11 (UC3844), המגביל את מחזור העבודה D≤0,5, אך במקביל, מעגל ה-RC להגדרת התדר מיועד לתדירות הפעולה כפולה של המחולל הפנימי (לעומת קצב החזרות של פולסי המיתוג). לסיום תיאור קצר כללי של בקרי PWM מסדרת UC384X, נציין שה-UC3843 דומה ל-UC3842, וה-UC3845 דומה ל-UC3844, אך הם מיועדים למתח אספקה נמוך יותר. עבורם, רמת הסף של מתח האספקה בעת מעבר למצב "מופעל" היא עבור דגימות בודדות 7,8...9 וולט (ערך ממוצע 8,4 וולט), "כבוי" - 7...8,2 וולט (ערך ממוצע - 7,6 וולט). ). הבה נסביר את הרעיון של יציבות הרעש של בקר PWM (איור 1). במהלך הזמן טוף, קבל הגדרת התדר נטען ממתח של כ-1,5 וולט, התואם לרמת הסף התחתונה של המשווה הפנימי, עד לעליון, שהוא כ-2,75 וולט. ברגע זה, הפלט של ה- בקר PWM נמוך. כאשר המתח על הקבל Uc מגיע לרמת הסף העליונה, מעגל הפריקה הפנימי מופעל והקבל נפרק ל-0,75 V בקירוב. המתח במוצא של בקר PWM ברגע זה עובר למצב יחיד. ואז במהלך הזמן tON. עד שהמתח על פני הקבל מגיע לרמת הסף הנמוכה, טרנזיסטור המיתוג מופעל. האיור מראה כי אות הפרעה למעלה במתח של 0,1...0,5 וולט בסוף מחזור הטעינה עלול לגרום לפעולה מוקדמת של מעגל הפריקה ולהתנעה כוזבת של הגנרטור הפנימי, המוצג בקווים מקווקו. מאפיין זה הוא החיסרון העיקרי של קבוצת בקרי ה-PWM הנבחנים, אך ניתן להחליש אותו באופן משמעותי במספר דרכים. ראשית, קבלים קרמיים (השראות נמוכה) בעלי קיבולת של כ-7 μF מחוברים לפינים 8 ו-0,1 של המיקרו-מעגל. שנית, הם ממלאים דרישות מסוימות לטופולוגיה של המעגל המודפס ולעיצוב ה-SMPS, אשר מפחיתות את משרעת אותות ההפרעה, אשר יוסבר בהמשך. שלישית, הקיבול של קבל הגדרת התדר נבחר להיות לפחות 1000 pF. והדרך האמינה ביותר לבטל לחלוטין את החיסרון הזה היא לסנכרן את תדר הפעולה של בקר ה-PWM עם מקור חיצוני של מתח דופק, המתואר בפירוט ב-[4]. ההבדל העיקרי השני בין ה-EU10 הוא האופן שבו הוא מנטר את זרם הפעולה ב-SMPS. ב-EU5, השינוי בזרם בפיתול האחסון של השנאי מדומה על ידי מעגל RC חיצוני, ואם אלמנטים אלה נבחרים בצורה שגויה, טרנזיסטור המיתוג עלול להיכשל. למיקרו-מעגל EU10 יש השוואת בקרת זרם מיוחדת, בעלת שתי כניסות - הפוך ולא הפוך. פין 3 מחובר באופן פנימי לכניסה הבלתי מתהפכת של המשווה. חיישן זרם התנגדות או שנאי מחובר אליו חיצונית במעגל המקור של טרנזיסטור המיתוג. ברגע שמתח האות מחיישן הזרם עולה על ערך הסף של 1 V, המתאים לערך שיא הזרם במעגל הניקוז של הטרנזיסטור, המשווה יכבה את מגבר המוצא של בקר PWM. לדוגמה, עבור טרנזיסטור עם זרם ניקוז מרבי של 4 A, ערך השיא המתאים לרמת תגובת ההגנה נבחר להיות 3,7 A. כאשר ה-SMPS עומס יתר על המידה, כיבוי כזה יתרחש בכל פולס, וימנע נזק ל-SMPS. טרנזיסטור מיתוג. ניתן להתאים את רמת תגובת ההגנה הנוכחית על ידי שינוי ההתנגדות של הנגד במעגל הניקוז של הטרנזיסטור או על ידי שינוי מקדם השידור של חיישן זרם השנאי. והמאפיין האחרון והשלישי של ה-EU10, הנובע מהשני, הוא שיטת ויסות המתח במוצא ה-SMPS. שימו לב שעקרון הוויסות נשאר זהה - בקרת רוחב הדופק. אם EU5 שולט ברגע ההשלמה של העברת החלק הבא של האנרגיה על ידי מעבר המתח בפיתולים המשניים דרך אפס ואז מוציא חלק חדש כזה על מנת לשמור על המתח קבוע במוצא של תקשורת העזר מתפתל, ולכן בעומס, אז EU10 עובד אחרת במקצת. כדי לווסת את מתח המוצא של ה-SMPS, כמו גם לנטרל את ההשפעה השלילית של גורמים מערערים, נעשה שימוש בכניסה של מגבר אות השגיאה - פין 2, שאליו מחוברת סלילת עזר נוספת של השנאי, ובכך יוצרת חיבור חיצוני לולאת משוב, הנקראת לולאת הבקרה הראשית. המגבר עוקב אחר ההשפעה המטרידה של גורמים מערערים ומתאים את הפרמטרים של פולסי המיתוג כך שהמתח במוצא סליל התקשורת ובעומס יישאר קבוע. מאפייני התדר והפאזה של מאפיין ההעברה של מגבר אות השגיאה, הקובעים את יציבותו, מוסדרים על ידי מעגל RC חיצוני המחובר לפין 1, המחובר באופן פנימי ליציאה של מגבר זה. הודות לארכיטקטורה זו של המיקרו-מעגל, המפתחים סיפקו את היכולת להשתמש בפין 1 לכיבוי מרחוק או חירום של ה-SMPS (מעבר למצב STANDBY MODE - מצב המתנה), חיבורו לחוט משותף באמצעות טרנזיסטור חיצוני. אם מחברים לפין זה חיישן אופטו-אלקטרוני, המחובר חשמלית ליציאה, מתקבל מעגל בקרת מתח מוצא שני, המשפר את תכונות הייצוב של ה-SMPS ובנוסף מאפשר התחלה "רכה" של ה-SMPS. ייצוב מתח המוצא של ה-SMPS מתרחש כדלקמן. הפלט של מגבר אות השגיאה בתוך המיקרו-מעגל מחובר באמצעות מעגלים תואמים לכניסה ההפוכה של משווה בקרת הזרם. חיישן זרם מחובר לכניסה הבלתי מתהפכת של המשווה. בהשוואה הנוכחית, מרגע תחילת כל פעימת מיתוג, מושווים שני האותות הללו. אם האותות תואמים, כל פעימת מיתוג תיפסק ברגע שהזרם בפיתול האחסון יגיע לערך השיא הנדרש. במצב רגיל, זה יקרה הרבה לפני שזרם השיא יגיע לערך הגבול של זרם הניקוז של טרנזיסטור המיתוג. בתורו, זרם השיא קובע את כוח הפעולה של השנאי. האנרגיה המאוחסנת בפיתול האגירה של שנאי עם השראות L נקבעת על ידי השוויון W = LIP2/2, ואם צבירת האנרגיה נעצרת ברגע זה, כאשר הזרם הגובר ליניארי בפיתול מגיע לערך השיא הנדרש IP, מעגלי כוח משניים יקבלו את החלק הדרוש של האנרגיה. יתרה מכך, אם, במתח קבוע של ספק הכוח U0, נשווה שתי גרסאות של הממיר, הנבדלות, למשל, בפקטור של שניים בתדירות ההמרה, השראות של פיתול האחסון אמורה להיות שונה בפקטור של שתיים. זה הכרחי על מנת לשנות את קצב העלייה של זרם שן המסור, שנקבע על ידי היחס U0 /L. לכן, למשל, אם הזרם בפיתול בתדר המרה של 100 קילו-הרץ ברגע הפעולה של הפולס המתכוון מגיע לערך שיא לאחר 2 מיקרו-שניות, אז בתדר של 50 קילו-הרץ עקב הכפלת השראות ב- אותו מתח U0 - לאחר 4 מיקרון. העוצמה של שתי האפשרויות נשארת זהה, שכן בביטוי המאפיין אותה P=W/T (T=1/f היא תקופת תדר ההמרה) גם המונה וגם המכנה ישתנו באופן יחסי. אבל הממדים של הליבה המגנטית של השנאי עבור אפשרויות אלה יהיו שונות באופן משמעותי: ככל שהתדר גבוה יותר, כך הליבה המגנטית הנדרשת עבור אותו הספק קטנה יותר. באופן דומה, עם השראות L קבועה ומתח משתנה U0, מרווח הזמן tON ישתנה. שבמהלכו מצטברת אנרגיה בפיתול הראשוני של השנאי, מכיוון שהיא ביחס הפוך ליחס U0 / L. לפיכך, האנרגיה האצורה בכל פולס נשארת קבועה ובלתי תלויה בגורמים מערערים. חובבי רדיו שרוצים ללמוד את דיאגרמת הבלוק, התיאור הפונקציונלי ותכונות העיצוב של המיקרו-מעגל EU10 בפירוט רב יותר יכולים לעיין בספר העיון [4]. אספקת חשמל על שבב KR1033EU10 תכנית של הגרסה הפשוטה ביותר המוצעת של SMPS. הבסיס שלו הוא בקר PWM KR1033EU10 (UC3842, KA3842), המוצג באיור. 2.
פרמטרים עיקריים של SMPS
מקור המתח ברשת, כמו גם מסנני הרשת בתדר נמוך ובתדר גבוה, מתוכננים בדומה לאב הטיפוס [2] ואין להם תכונות מיוחדות, מלבד שהאלמנט שמגביל את נחשול הזרם כאשר ה-SMPS מופעל הוא תרמיסטור RK1 עם TCR שלילי. כאשר הוא מופעל, ההתנגדות שלו היא מקסימלית, ולאחר מכן כשהיא מתחממת בהשפעת הזרם הנצרך על ידי המכשיר, היא פוחתת. זה עוזר להגן על גשר דיודות רשת VD1 מפני נזק במהלך האתחול. עם זאת, עם הפעלה מחדש מהירה, היעילות של הגנה כזו נמוכה. מחלק המתח R1 - R3 במעגל מגבר אות השגיאה מספק ויסות וייצוב של מתח המוצא SMPS באמצעות לולאת הבקרה הראשית. הנגד R6 מספק חשמל למיקרו-מעגל במצב אתחול, כאשר הזרם שהוא צורך אינו עולה על 1 mA. לאחר הפעלת ה-SMPS, מתח החשמל המיושר דרך הנגד המגביל R6 מסופק לקבל המסנן C11 במעגל החשמל של המיקרו-מעגל. כאשר המתח על הקבל מגיע לרמת הסף של המיקרו-מעגל לעבור למצב "מופעל" (ערך אופייני - 16 V), המשווה מופעל ומתח יסופק לכל האלמנטים של בקר ה-PWM, ולאחר מכן המתח הפנימי. מקור מתח הייחוס מופעל, ולאחר מכן מחולל פעימות המיתוג ומגבר המוצא. ה-SMPS עובר ממצב הפעלה למצב הפעלה, ומספק חשמל למעגל המיקרו מפיתול התקשורת העזר של השנאי דרך דיודה VD5. הזרם הנצרך על ידי המיקרו-מעגל עולה ל-11...17 mA. אם המתח ברשת יורד, מתח המוצא של ה-SMPS ומתח האספקה של המיקרו-מעגל יירד בהדרגה. קצב הירידה במתח המוצא קטן מאות מונים ממתח הכניסה עקב ייצוב, אך יבוא זמן שבו מתח האספקה של המיקרו-מעגל יגיע לרמת הסף למעבר למצב "כבוי" (ערך טיפוסי - 10 וולט). ברגע זה, המשווה יפעל והחשמל מכל רכיבי הבקר יכובה. ההפרש (6 V) בין רמות הסף להפעלה וכיבוי של המיקרו-מעגל (היסטרזה של מתח אספקה) נחוץ כדי למנוע החלפה לא יציבה של מעגלי חשמל במצב הפעלה. קצב החזרה של פולסי מיתוג (תדירות הפעולה של המרה ל-SMPS) נקבע על ידי הפרמטרים של מעגל R5C8. על מנת שתדירות ההמרה תתאים לערך המחושב f = 30 קילוהרץ, ייתכן שיהיה צורך לבחור את הדירוגים של רכיבי הגדרת התדר. כיצד לקבוע את הערכים הנדרשים של רכיבי הגדרת תדר עבור תדר הפעלה אחר יידונו בהמשך. בעת תכנון הגרסה המתוארת של ה-SMPS, הוקדשה תשומת לב מיוחדת להבטחת יציבות הרעש שלו. במידה רבה, היציבות הכוללת של מגבר אות השגיאה של הבקר, ולכן ה-SMPS, נקבעת על ידי הפרמטרים של מעגל הפיצוי R4C5. האלמנטים הבאים משרתים את אותה מטרה: דיודה VD2, אשר מבטלת נחשולי מתח שלילי ביחס לחוט אספקת החשמל המשותף של המיקרו-מעגל בירידה של פולסי מיתוג; דיודת זנר VD3. הגבלת גלים "חדים" של מתח חיובי בחזיתות של פולסי מיתוג; משרן L2 ונגד מגביל זרם R7, המונעים עירור עצמי של טרנזיסטור המיתוג בתדרים גבוהים. קבלים קרמיים C9 ו-C10, המחוברים ישירות לפינים 7 ו-8 של המיקרו-מעגל, מגבירים באופן משמעותי את יציבות המגבר. בחיישן הזרם - הנגד R11 - נוצרים פולסי מתח שן מסור עבור מעגלי הוויסות וההגנה, שערך השיא שלהם תלוי בזרם הניקוז של טרנזיסטור המיתוג. משרעת האות הופכת שווה ל-1 V בזרם ניקוז של 3,7 A. זה מבטיח הגנה אמינה של הטרנזיסטור מפני נזק. קבל התחמוצת C13 המחובר במקביל לנגד מפחית באופן משמעותי את רעשי המיתוג, ומונע פעולת שווא של משווה בקרת הזרם. קבל C7 משרת את אותה מטרה. קבל C6 מתאים את תלילות מתח שן המסור בפינים 3 ו-4 של המיקרו-מעגל, ומפחית משמעותית הפרעות בתדר גבוה, מה שמבטיח גם את היציבות הנדרשת של הבקר. נדרשים אמצעים יעילים לא פחות כדי להפחית את משרעת ההפרעות שנוצרת ב-SMPS. תפקיד חשוב מאוד בכך ניתן למסך האלקטרוסטטי המותקן על שנאי הדופק. הפרעות חזקות נפלטות גם מגוף הקירור שעליו מותקן טרנזיסטור המיתוג, אם גוף הקירור אינו מחובר לחוט משותף והטרנזיסטור אינו מבודד ממנו בעזרת פלטת נציץ. הפרעות משמעותיות נוצרות על ידי זרמי פולסים הזורמים במוליכים המחוברים לניקוז של טרנזיסטור המיתוג ולפיתול המוצא. על מנת להחליש אותם, ב-SMPS המתואר הטרנזיסטור מחובר לשנאי עם חתיכה קצרה של כבל קואקסיאלי, והמוליך המודפס המחבר את דיודת המיישר וסליל הפלט נבחר להיות באורך מינימלי ובחתך רוחב גדול. ברור למדי שהתרומה המשמעותית ליצירת הפרעות נעשית על ידי תהליכי מיתוג המתרחשים כאשר הטרנזיסטור מופעל וכיבוי. הנוכחות של קיבול בין-אלקטרודה מקור ניקוז בטרנזיסטור אפקט שדה, כמו גם קיבול מבוזר והשראות דליפה בפיתולי השנאי, מובילים, ברגע שהטרנזיסטור כבוי, להופעה בניקוז שלו, תחילה של נחשול "חד" של מתח משמעותי, ולאחר מכן של אות בתדר גבוה משוכך באופן אקספוננציאלי. תדירות המילוי של אות זה, אלא אם כן ננקטו אמצעים מיוחדים, נקבעת על ידי השראות הדליפה של השנאי והקיבול בין האלקטרודות של הטרנזיסטור. מעגל הבולמים VD4R10C12, המחובר במקביל לפתלת האחסון של השנאי, מדכא תנודות חופשיות באות זה ו"קושר" את נחשול המתח למקור החשמל. בדרך כלל, בממירי flyback, קבל נוסף עם או בלי נגד ודיודה מחוברים במקביל לסדרה מחובר לניקוז של טרנזיסטור המיתוג ביחס לחוט המשותף (מקור). אלמנטים אלה לא רק מדכאים ביעילות תהליכי מיתוג, אלא גם עוזרים להפחית את קצב עליית המתח בניקוז הטרנזיסטור ברגע שהוא כבוי, ובכך מונעים פיזור מסוכן של הספק מיידי על הטרנזיסטור והעברת השילוב של פעולה מקסימלית זרם ומתח הפעלה מרבי לאזור של מצבי פעולה בטוחים. ב-SMPS המתואר, פונקציה זו מבוצעת בהצלחה על ידי משרן L3. מתח המוצא המיושר מסופק לעומס באמצעות מסנן בצורת U, שבגללו מצטמצם אדוות מתח המוצא לרמה הנדרשת. קבל C17 מחבר את מעגלי המוצא והקלט של ה-SMPS בתדר גבוה, למעשה מחליש את ההפרעות שנוצרות ומשפר משמעותית את התאימות האלקטרומגנטית של ה-SMPS עם מכשירים המחוברים למעגלי החשמל. ציור של המעגל המודפס SMPS מוצג באיור. 3. הוא עשוי מרבד פיברגלס פויל חד צדדי בעובי 1,5 מ"מ וחוזר בעצם על עיצוב אב הטיפוס [2]. היוצא מן הכלל הוא אזורים גדולים של מתכת מתמשכת שנותרו על הלוח, אשר עוזרים להגביר את חסינות הרעש של המכשיר.
חלקים ואלמנטים שאינם פגומים משמשים במכשיר. קבל C1 - K73-17 למתח נקוב של 630 V, C2, C3 - K15-5, C12 ו-C17 - K78-2 או K15-5 למתח נקוב של לפחות 1000 V. קבל תחמוצת C4 - K50-32 . מותר להחליף אותו ב-K50-35B המקומי או באנלוגי מיובא. עבור קבלים C9 ו-STO - KM-5 - הלידים מתקצרים למינימום האופטימלי ומולחמים ישירות לפינים 5,7, 8 ו-13 של המיקרו-מעגל מהצד של המוליכים המודפסים. קבל תחמוצת C53 - K14-11 או טנטלום אחר, קבל C50 - K35-14. קבלי תחמוצת C16 - C50 מיובאים. אתה יכול להשתמש באלה ביתיים, אבל הגדלים שלהם מעט יותר גדולים. כל שאר הקבלים הם כל קבלים קרמיים עם מתח נקוב של לפחות XNUMX וולט. ניתן להחליף תרמיסטור מיובא SCK105, שבו שלושת התווים האלפביתיים הראשונים מציינים את הסדרה, התווים הדיגיטליים הרביעי והחמישי מציינים את ההתנגדות הנומינלית באוהם בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, והספרה האחרונה מציינת את זרם הפעולה המרבי באמפר. עם ביתי עם פרמטרים דומים. כל הנגדים הם OMLT, למעט הנגד המיובא R11, שגודלו מתאים בערך ל-OMLT-1 המקומי. נגד גוזם R2 - SPZ-38b. נחליף את גשר המיישר KTs405A (VD1) בדיודות נפרדות עם מתח הפוך מותר של לפחות 400 V וזרם של לפחות 1 A. דיודה D310 (VD2) עם זרם קדימה מותר של 0,5 A ומתח הפוך של ניתן להחליף 20V בחדש עם מחסום שוטקי, אשר ירידת המתח שלו לפנים בזרם המרבי לא עולה על 0,5V. נחליף את דיודת הזנר (VD3) בכל אחת אחרת בעלת הספק נמוך עם מתח ייצוב של 16. ..18 V. דיודת הדופק במקום VD4 (KD257D) חייבת להיות מתוכננת לתדר פעולה של לפחות 50 קילוהרץ, מתח הפוך מרבי 1000 וולט וזרם מרבי 3 A. דיודה KD220B (VD5) תוחלף ב-KD220A או אחר עם פרמטרים דומים. דיודת המיישר KD213B (VD6) בתדר פעולה של עד 100 קילו-הרץ יכולה לעמוד במתח הפוך של 200 V וזרם מרבי של 10 A. מותר לחבר דיודות דומות במקביל, המיועדות לזרם נמוך יותר, ללא זרם נגדי איזון. אפשר גם להשתמש בדיודות מודרניות. אנו נחליף את הטרנזיסטור KP707V2 באנלוגים מיובאים עם מתח מקור ניקוז מרבי של לפחות 700 V וזרם ניקוז מותר של לפחות 4 A. הוא מותקן על גוף קירור עם שטח קירור יעיל של 100. .200 סמ"ר דרך צלחת נציץ מצופה משני הצדדים במשחה מוליכת חום KPT-2. מסוף הניקוז של הטרנזיסטור בצד המוליכים המודפסים של הלוח מחובר לשנאי עם חתיכה קצרה של כבל קואקסיאלי בקוטר חיצוני של כ-5 מ"מ, לאחר שהשחיל בעבר את הליבה המרכזית דרך צינור פריט. באיור. איור 3 מציג באופן קונבנציונלי את נקודות ההתחלה והסיום לחיבור המשרן L3, אך התמונה של קטע הכבל אינה מוצגת. כדי למנוע הפרעות נוספות, יש לחבר את צמת הכבל לחוט המשותף במקומות מוגדרים בהחלט: מצד אחד, בסביבה הקרובה של נקודת החיבור של דיודה VD4 ומסוף 3 של השנאי, מצד שני, ב נקודה משותפת של אפס פוטנציאל R11C13. צינור הפריט מודבק דרך אטם מבודד ללוח בצד המוליכים המודפסים מתחת לאלמנטים R11, C13. מותר להחליף את המשנק התעשייתי של מסנן קו L1 באחד תוצרת בית. הוא מלופף לשני מוליכים MGTF 0,35 על גבי טייפ רדיו טבעת פריט 1500NM-2000NM בקוטר חיצוני של כ-20 מ"מ עד למילוי. משנקים L2 ו-L3 הם קטעים של צינורות באורך 5...7 ו-10...12 מ"מ, בהתאמה, עשויים מפריט בתדר גבוה, המשמשים במשנקים DM-1,0 וכו'. כדי לקבל את ערכי השראות המצוינים ב- תרשים, עבור משרן L2 תצטרך אחד סיבוב של חוט PEVT הוא 0,41, ועבור L3 - שני סיבובים. בגרסת המחבר נעשה שימוש במוצרים מיובאים דומים, ונדרש סיבוב אחד (דרך מעבר) לכל משרן. Choke L4 מלופף על חתיכת מוט בקוטר 10 ואורך 35...40 מ"מ עשוי פריט 400NN. הפיתול שלו מכיל 30 סיבובים של חוט PEV-2 1,5. הליבה המגנטית של שנאי T1 מורכבת משני חצאים Ш12x20x21 של M3000NMS2 פריט, המשמשת בספקי כוח לטלוויזיה עבור טלוויזיות 3(4)USCT וכו', עם פער לא מגנטי על המוט המרכזי של 2,4 מ"מ. הפיתולים מפותלים על מסגרת סטנדרטית עם מסופי מגע, שמספורם מתאים לזה שמוצג בתרשים. הם מבוצעים כדלקמן. ראשית, החלק הראשון של הפיתול הראשוני הוא פצע - 26 סיבובים של PEVT 0,41 בשני חוטים. הוא מבודד בשתי שכבות של בד לכה בעובי 0,05 מ"מ. פיתול פלט של 25 סיבובים של חוט PEV-2 1,5 מתפתל מעל הבידוד. במקרה זה, המסופים 10, 12 ו- 14 על המסגרת מוסרים, וחוט מתפתל משמש כמסופים, המעביר אותו דרך החריצים בין המסופים 10 ו- 12, 12 ו- 14, בהתאמה. בתרשים, מספרי הטרמינל מסומנים באופן קונבנציונלי 10a ו-12a. לאחר מכן מונחות שתי שכבות בידוד ומעליו מלופפים חלק שני של הפיתול הראשוני המכיל 44 סיבובים. לבסוף, פיתול התקשורת העזר מפותל מ-12 סיבובים של חוט PEVT בקוטר של 0,15...0,21 מ"מ, מפזר אותו באופן שווה על פני כל רוחב המסגרת ומכסה אותו בשכבת בידוד נוספת למעלה. לאחר הדבקת לוחות הפריט של השנאי, הפיתולים יחד עם הליבה המגנטית מכוסים במסך אלקטרוסטטי העשוי משכבה אחת של רדיד נחושת. מספר הסיבובים בפיתולים נקבע על ידי הליבה המגנטית והפער הלא מגנטי, ולכן יש לחשב אותם מחדש עבור ליבה מגנטית אחרת. ה-SMPS מחובר לרשת באמצעות כבל דו-חוטי, שברווח שלו מחובר מתג PKn41 או מתג TV2-1 וכן נתיך 2 A. אם במהלך ייצור השנאי השלב של הפיתולים אינו מופרע ומשתמשים בחלקים הניתנים לשירות, הגדרת המכשיר מצטמצמת להגדרת מתח המוצא עם נגד חיתוך R2. השימוש באלמנטים של מעגל הגדרת התדר R5C8 ללא בחירתם המוקדמת עלול להוביל לסטייה קלה של תדר הפעולה מהערך המחושב. הסוג והדירוג של רוב האלמנטים המשמשים ב-SMPS נקבעו בהתאם לתוצאות של תכנון בעזרת מחשב, אשר יידונו בהמשך. תכונות עיצוב של REVERSE SMPS אולי ה-IIP המתואר יספק לחלוטין כמה חובבי רדיו, והוא יחליט לחזור עליו מבלי לשנות דבר. אבל ההסתברות לאירוע כזה היא מאוד מאוד קטנה: בהתאם להיקף תחומי העניין של רדיו חובבים, והם תמיד מרובי פנים, ייתכן שתזדקק למקור שהפרמטרים שלו יהיו שונים באופן משמעותי מאלה שניתנו. לכן, ברוב המקרים המעשיים, יידרש שינוי של המכשיר המתואר וביצוע שינויים מסוימים בו. קבוצת החברות STMicroelectronics המייצרת רכיבים רדיו-אלקטרוניים פיתחה ומוכרת קו של מעגלים מיקרו תחת השם המסחרי VIPer בשוק העולמי, כולל הרוסי. מבלי להיכנס לפרטי הקיצור בשימוש, נציין רק שמוצר זה הוא גרסה משולבת של הפרגמנט הראשי של ה-SMPS, כולל טרנזיסטור מיתוג ובקר PWM. לדברי המפתחים, מיקרו-מעגלים כאלה צריכים להקל באופן משמעותי על עבודתם של מעצבים ומפעילי SMPS. עלייה מסוימת (פי 2...4 - תלוי במיקרו-מעגל הנבחר) בעלות בסיס האלמנטים של ה-SMPS עם החלפת VIPer, בהשוואה לעיצוב הדיסקרטי שלו, מפוצה במלואה גם על ידי האפשרויות של עיצוב בעזרת מחשב. כמו שחזור מהיר של פונקציונליות פשוט על ידי החלפת המיקרו-מעגל במקרה של תקלה. לתכנון אוטומטי של SMPS המבוסס על מיקרו-מעגלים של VIPer, אותה חברה פיתחה חבילת תוכנה המופצת באופן חופשי VIPer Design Software. ניתן להוריד את הגרסה העדכנית ביותר של התוכנית (v2.12) בקיבולת של 4 מגה מאתר המפתח . חבילת תוכנה זו, המכונה להלן DS (תוכנת עיצוב), יכולה לשמש בהצלחה לעיצוב הגרסה המתוארת של SMPS המבוססת על בקר UC3842 PWM. ממשק ידידותי למשתמש מאפשר לך לבצע משימה כה מורכבת תוך דקות ספורות. לפני השימוש ב-DS, נבהיר כמה מאפייני עיצוב הקשורים לבחירת האלמנטים ולקביעת תדירות הפעולה של ההמרה ב-SMPS. יש לזכור כי בשנאי פליבק פועם המעגל המגנטי נעשה תמיד עם פער לא מגנטי על המוט המרכזי (הליבה). אנחנו מדברים על שנאים עם לוחות בצורת W, כמו גם ליבות מגנטיות מודרניות KB (אנלוגי זר של RM) [5, 6]. הבה נשים לב גם להעדפה לשימוש בפריט לשנאי פולסים, למשל, המותג M3000NMS-2, ששמו מכיל את הסמל C. זהו סימן ליכולתו של חוט מגנטי העשוי מחומר זה לעבוד בו. שדות מגנטיים חזקים, אשר נובע, בניגוד לאחרים, מקדם טמפרטורה שלילי של הפסדים ספציפיים. למרות הירידה ביעילות וההידרדרות בתאימות האלקטרומגנטית של השנאי לאלמנטים אחרים, לא ניתן לנטוש את הפער הלא מגנטי. ראשית, בשדות מגנטיים חזקים, הפער מונע רוויה של המעגל המגנטי, ושנית, עם בחירה נכונה של מצב הפעולה של טרנזיסטור המיתוג, נוכחות הפער מונעת עלייה מוגזמת של ערך המשרעת של פעימות הזרם ב מעגל הניקוז שלו. לכן, עלינו להשלים עם הפסדים ולקחת בחשבון את העובדה שעוצמת קרינת ההפרעה הקשורה להרמוניות הבסיסיות והגבוהות יותר של תדר ההמרה ההפעלה עולה במהירות יחסית לאחר 100 קילו-הרץ. כמובן, ישנם חומרים מגנטיים שבהם התחומים מופרדים זה מזה על ידי חומר לא מגנטי (לדוגמה, ממגנטודיאלקטרי המבוסס על מוליבדן פרמאללוי בדרגות MP-60, MP-140, MP-160, MP-250, וכו'), יש בהם פער, כביכול מפוזר על כל נפח העבודה של הליבה המגנטית ולכן, עקרונית, ניתן להשתמש בליבות מגנטיות מוצקות ללא פער. המקור השני להפסדים ב-SMPS הוא ההתנגדות הגוברת של המוליכים המתפתלים עקב ירידה בעומק חדירת השדה בתדרים גבוהים יותר. לכן, כדי לצמצם את ההפסדים הנגרמים על ידי תופעה זו, רצוי לבצע את הפיתול ממספר מוליכים מקבילים, ששטח החתך שלהם שווה ערך לזה המקורי, אך משטח הצד לאורך היקף החתך. של המוליכים גדול פי כמה. ליתר דיוק, הגידול במשטח הרוחבי במקרה זה הוא פרופורציונלי לשורש הריבועי של מספר המוליכים המקבילים. המקור השלישי להפסדים קשור להיפוך המגנטיזציה של המעגל המגנטי. ולבסוף, המקור האחרון והרביעי להפסדים נובע מהצורך להשתמש במעגלי קבל התנגדות שונים המדכאים תהליכי מיתוג חולפים, והמהירות המוגבלת של אלמנטי הרדיו המשמשים ב-SMPS - קבלי תחמוצת, טרנזיסטורי אפקט שדה, דיודות מיישר . המתח הלא-סינוסואידי (פולס) על אלמנטים אלו ומשרעת הזרם הגדולה (עד מספר אמפר) מובילים לחלק ניכר מההפסדים בהם. יש לקחת בחשבון את כל ההפסדים הללו בעת תכנון SMPS באמצעות DS. מכיוון שהפסדים בשנאי מובילים לחימום של פיתוליו והליבה המגנטית שלו, אחד הקריטריונים משמש להערכתם: או עליית הטמפרטורה המותרת של השנאי ללא קירור מאולץ שלו, שנבחר בדרך כלל בטווח של 30... 50 מעלות צלזיוס, או המשקל הסגולי של הפסדים נלקח שווה ל-1 ...5% מהספק השנאי. הביצועים הכוללים של ה-SMPS מוערכים על בסיס יעילות. במקרה הטוב, ערכו יכול להגיע ל-92...95%, במקרה הרע - 60...65%. בחירת דיודות טרנזיסטור המיתוג ודיודות המיישר ניתן לבחור את טרנזיסטור המיתוג ללא כל חישובים עם מרווח מרובה. אבל את הבעיה הזו אפשר לפתור בצורה יותר רציונלית. כיצד לקבוע את הפרמטרים שטרנזיסטור המיתוג חייב לעמוד בהם, בהתאם למאפיינים הטכניים של ה-SMPS המעוצב? למרבה הצער, חבילת DS אינה עונה ישירות על השאלה שהועלתה. לכן, ראשית נשקול את צורת מתח הפולס בניקוז הטרנזיסטור Uc (איור 4).
בהתאם לנתונים הראשוניים, במתח רשת מדורג של 220 וולט במוצא מיישר הרשת, מבלי לקחת בחשבון את מפל המתח על פני דיודות המיישרים והתרמיסטור, נקבל [7] U0 = 220√2 =310 V. בנוסף, בניקוז הטרנזיסטור יש מתח נוסף Uadd. למתח הרשת המיושר. בספרות זרה וב-DS זה נקרא UR (משתקף - משתקף, מושרה). כפי שמראות התוצאות של תכנון ניסוי של מספר גרסאות של שנאי דופק, ערכו תמיד מתברר כקרוב מאוד לברירת המחדל של 80 V המוצעת ב-DS. נראה כיצד לקבוע את הערך האמיתי של המתח הנוסף. המתח על פני השראות עומד ביחס ישר לקצב השינוי של הזרם בה: U = LΔI/Δt או U·Δt = L·ΔI. מכיוון שהשינויים בזרם בעת הפעלה וכיבוי של הטרנזיסטור זהים עבור תהליך יציב, אזורי המלבנים המסומנים S+ ו- S- באיור. 4. בחישוב השטחים שלהם, נקבל את המשוואה Uo·D·T = Uadd(1-D)T או לאחר טרנספורמציות Uadd = Uo·D /(1-D). מצד שני, בהתאם לפרשנות הגיאומטרית של תהליך העברת האנרגיה, מתח המוצא על הפיתול המשני הוא המתח הנוסף שעבר טרנספורמציה על הפיתול הראשוני: Uadd = k·Uout, כאשר k = wl/wout הוא מקדם הטרנספורמציה (wl, wout הוא מספר הסיבובים של הפיתולים הראשוניים והמוצאים בהתאמה). באופן קפדני, ההנחה שכל חלק של אנרגיה הנלקחת מהרשת במחזור הראשון מועברת לחלוטין לעומס במחזור השני, כפי שמוצג באיור. 4 כקו מוצק, והשידור מסתיים בדיוק ברגע שהטרנזיסטור מופעל, הוא במידה מסוימת מותנה. במציאות, SMPS יכול לפעול בשני מצבים: מצב שטף מגנטי מתמשך ומצב שטף לסירוגין. בפועל, זה אומר שאם עד שהטרנזיסטור המיתוג מופעל, הזרם בפיתולים הוא אפס, אז מצב זה מתאים למצב הזרימה לסירוגין. אחרת, מתרחש משטר זרימה מתמשך. באיור. איור 5 מציג דיאגרמות של מתח וזרם ברכיבי SMPS: Uc - מתח בניקוז הטרנזיסטור; lc - זרם ניקוז של טרנזיסטור המיתוג; lw out - זרם בפיתול המשני; UH הוא המתח על פני העומס.
מצב הזרם הרציף מתאים לתמונה. 5, א. התכונה העיקרית שלו היא שהטרנזיסטור נדלק בזרם ניקוז מסוים. היתרון של מצב זה הוא זרם השיא הנמוך ביותר ברכיבי SMPS בהשוואה למצבים אחרים ואדוות מתח המוצא הנמוכות ביותר. אם, כאשר מתח הרשת מופחת למינימום, מחזור העבודה עשוי לעלות מעל 50%, DS מזהירה את המשתמש כי יש לבצע התאמות בחישובים. זה נובע מהמוזרויות של מגנטיזציה של המעגל המגנטי במצב דופק חד-מחזורי והאפשרות להגדיל את המשרעת של זרם הניקוז של הטרנזיסטור מעל הגבול המותר. מצב הזרם לסירוגין מוצג באיור. 5, ג. לאחר השלמת תהליך העברת האנרגיה, הדיודה נסגרת. בפיתולים, כאשר מתח הדופק יורד, מתעוררות תנודות חופשיות מובלו. מצב זה מאופיין באמפליטודת הזרם הגבוהה ביותר ברכיבי ה-SMPS ובאדווה מרבי של מתח מוצא. המצב האופטימלי הוא המעבר בין שני המצבים בעלי השם, המוצג באיור. 5 ב. תוכנית DS מאפשרת לך לשלוט על המשרעת, צורת הזרם והמתח בטרנזיסטור, כמו גם לקבוע את מצב הפעולה של ה-SMPS המעוצב ואת הערך של מחזור העבודה הדופק בכל מתח רשת אפשרי. תוספת משמעותית למתח הפועל בניקוז הטרנזיסטור נעשית על ידי השראות דליפה (ב-DS היא מכונה Leakage Inductance). זה קשור ישירות לשדות התועים בשנאי. במהלך פעולת מיתוג פולסים, כאשר הטרנזיסטור פתוח, נצברת אנרגיה לא רק בפיתול האחסון, אלא גם בשראות הדליפה. כאשר הטרנזיסטור כבוי, אנרגיה זו מובילה להופעת נחשול מתח נוסף בניקוז שלו, המוצג באיור. 4 קו מקווקו. כדי להגביל אותו, משתמשים בשרשראות בולמים. בתוכנית DS, אתה יכול לבחור מעגל נגד-קבלים (RC Clamper) או דיודת זנר מגבילה (Transil Clamper). חישוב השראות הדליפה ונחשולי המתח הנלווים היא משימה מורכבת מאוד, שכן יש צורך לקחת בחשבון את ההשראות והקיבול הדינמי של הפיתולים, הפער הלא מגנטי בליבה המגנטית של השנאי, חתך הפיתולים, פרמטרי תכנון. של העיצוב שלהם וגורמים רבים אחרים. תוכנית DS משתמשת בערך ממוצע מסוים של השראות דליפה, שהמשתמש יכול לשנות בכוח במידת הצורך. ניתן לנטר את רמת הגבלת נחשולי המתח בכל מקרה ספציפי של תכנון SMPS בחלון Waveform (אוסצילוגרמה) ולהביא בחשבון בעת בחירת טרנזיסטור המבוסס על מתח הניקוז המרבי המותר. בחירת דיודת מיישר ב-DS היא פשוטה. חלון ה-OUT (פלט) מספק את המידע הדרוש על הפרמטרים שלו: זרם קדימה ואחורה, ירידה קדימה ומתח הפוך המרבי המותר. עיצוב אוטומטי של SMPS הפוך אז, הפעל את המחשב והפעל את תוכנית DS. מסך הפתיחה מופיע על מסך הצג למשך מספר שניות, ולאחר מכן נפתח חלון (איור 6). כברירת מחדל, התוכנית טוענת פרויקט "ריק" תחת השם "Default.vpa".
אנו מזיזים את סמן העכבר ללחצן הקלט הכחול על המסך, והסבר כלים מופיע על מסך הצג: Edition of AC Line Parameters (עריכת פרמטרי רשת AC). אנחנו לוחצים על הכפתור. חלון פרמטרי קלט מופיע על מסך הצג, המוצג באיור. 7.
בסעיף Line Frequency (תדר רשת) אנו מגדירים 50 הרץ, בקטע AC Input Range (מרווח מתח חילופין קלט) באמצעות הסליידר, או לאחר הצבת הסמן בחלון המתאים - בהקלדה מהמקלדת - אנו מגדירים מינימום מתח (מתח מינימלי) ומתח מקסימלי (מתח מקסימלי), הראשון - עם דיוק של 5 וולט, השני -10 וולט. ניתן להגדיר כל אחד מהמתחים מהמקלדת בדיוק של 1 וולט. עבור רוב המכשירים, שינוי מותר במתח הרשת נחשב ל-10...+5% מהערך הנומינלי או לאחר עיגול לקראת הגדלת המרווח - 195...240 V. ניתן להגדיר את המרווח מעט יותר רחב, אך בכל מקרה לא צריך להשאיר אותו מוגדר כברירת מחדל, שכן ככל שהוא גדול יותר, הדרישות מחמירות יותר לבסיס האלמנטים המשמשים. ואז באותו חלון אנחנו עוברים לקטע Input Ripple (משרעת אמפליטדת מתח כניסה) וקובעים את הערך הנדרש שלו. הקיבול של קבל מסנן מיישר הרשת ואמפליטודה של אדוות מתח המוצא יהיו תלויים בפרמטר זה, אשר בתורו תלוי גם בזרם העומס ובקיבול של קבל מסנן המוצא. ערך האדוות המקובל הוא 10...30 V. הגדר 30 V, ולחץ על כפתור Done - done (ניתן להשתמש בכפתור Cancel כדי לבטל את השינויים שבוצעו, במידת הצורך). חלון פרמטרי הקלט ייסגר אוטומטית והמערכת תבצע כמה התאמות: לדוגמה, הקיבול של קבל המסנן של מיישר הרשת ישתנה. בשלב התכנון הבא, אנו ממשיכים להגדרת תדירות המרת ההפעלה ובחירה ראשונית של טרנזיסטור המיתוג, עבורו אנו לוחצים על כפתור ה-VIPer. בחלון VIPer ו-Regulation Parameters שמופיע (איור 8), בחלון Select your VIPer, קרא את הרשימה הנפתחת של המוצרים ובחר VIPer 100A. כעת, ממש מתחת לשמו, יוצגו הפרמטרים העיקריים: Rdson: 2,8 אוהם (התנגדות של קטע מקור הניקוז כשהוא פועל); Idlim: 3,0 A (מגבלת זרם ניקוז); Vdmax: 700 V (מתח ניקוז מקסימלי). בקטע Around VIPer, ערך המתח השתקף נשאר מוגדר על ידי המערכת, ותדר המיתוג מוגדר ל-30 קילו-הרץ. זה יקטין את ההפסדים ויסתדר ללא חלקים נדירים, אם כי כדי למזער את גודל השנאי עדיף להשתמש בתדר גבוה יותר - עד 100 קילו-הרץ. סעיף הרגולציה נשאר לא פעיל ולא ניתן לעריכה. ניתן לעשות זאת רק לאחר הכנסת לולאת בקרה משנית. לחץ על כפתור סיום. החלון ייסגר אוטומטית.
לאחר מכן, עבור אל כפתור היציאה הירוק. בחלון פרמטרים ראשי פלט שנפתח (פרמטרים של מקור מתח המוצא הראשי) (איור 9), המשך לעריכת סעיף הספק פלט: בחלון מתח, הגדר 27 V; בחלון הנוכחי אנו מחייגים 3 A; בחלון הזרם המינימלי אנו משאירים את התוכנית על 0 mA, אשר מניח את היכולת לפעול במצב סרק.
לאחר מכן, ערוך את הקטע 'סוג פלט' (מסנן פלט). אתה יכול להשאיר את ברירת המחדל של מסנן LC בצורת U עצמי מותקן. אם תבחר ישירות (מסנן הוא קבל המחובר במקביל לעומס), ייתכן שיידרש קבל גדול מאוד. בעת בחירת Vreg (ווסת מתח), יותקן וסת מתח ליניארי משולב נוסף במוצא. במקרה זה, עליך לציין את ערך ה-Dropout (נפילת מתח על פני המייצב). יש בחירה בין סטנדרטי (סטנדרטי), נשירה נמוכה (נמוכה) ונשירה חצי נמוכה (בינונית). השאר את מסנן הפלט ל-Self. נעבור לעריכת ערך אדוות מתח המוצא - הקטע Output Ripple: בחלון First Cell Ripple (אדווה בשלב הראשון) הגדר 0,3 V, Second Cell Ripple (אדווה בשלב השני) - 0,1 V. אחרי כל לעיל מניפולציות, לחץ על כפתור החל. התוכנית תחשב מיד את הפרמטרים של רכיבי מעגל המוצא ותציג את תוצאות החישוב עבור דיודת המיישר: Vdrop: 906 mV - נפילת מתח קדימה, Vrmax: 150 V - מתח הפוך מקסימלי (למרבה הצער, פגם בעיבוד תוכנה קיים באותה עת של כתיבה מאפשר לך לראות רק את החלק העליון של הפיקסלים של האלמנט שצוין), Ploss: 3 W - הפסדים על הדיודה; מפרט Max@125 °C - פרמטרים של דיודת STPR520 בטמפרטורה שצוינה: Vf: 990 mV - מפל מתח קדימה, אם: 5 A - זרם קדימה מותר, Vr: 200 V - מתח הפוך מרבי; Ir: 50 uA @ 25 °C - זרם הפוך מרבי בטמפרטורה שצוינה. באמצעות ספר העיון, אנו בוחרים אנלוג מקומי קרוב של KD213B. יש לציין כי בשל צורת מתח הפולסים, השונה מאוד מהפיתול, דיודת המיישר, המשתתפת ביצירת מתח נמוך יחסית של 27 וולט, חווה מתח הפוך גבוה משמעותית - כ-150 וולט - וקחו עובדה זו בחשבון בעת בחירת דיודות. לאחר השלמת שלב עיצוב זה, לחץ על כפתור אישור בחלון הפתוח של פרמטרים ראשי פלט, ולאחר מכן הוא נסגר. ושלב התכנון האחרון קשור לעריכת הפרמטרים של שנאי הדופק. לחץ על הכפתור האפור Transformer, ולאחר מכן ייפתח חלון Transformer Design, המוצג באיור. 10.
החלון מכיל שני חלקים עיקריים: Transformer Parameters ו-Transformer Outlook, שתכולתם מתאימה לשנאי שגודלו מצוין בסעיף Core Size. התוכנית משתמשת בגודל הליבה המגנטית המינימלית המותרת, בהתאם לקריטריון הערכת אובדן ברירת המחדל טמפרטורה עלייה בסעיף קריטריוני בחירת הליבה. מול קריטריון זה יש תיבת סימון, בשורה אחת איתה מצוינים ערכיה: יעד 40°С (מותר) ו-34,8°С בפועל (בפועל). במקרה זה, הערכים של הקריטריון המינורי Power Dissiped תואמים ליעד 2%, בפועל 2,2%. האחרון, כשהוא חורג מהנורמה הקבועה, מוצג בחלון על רקע אדום. אם תבחר בקריטריון השני בתור הראשי (הזז את תיבת הסימון שליד שמו), ולאחר מכן לחץ על כפתור החל, הפרמטרים של השנאי ישתנו מיד בחלון הגיאומטריה של סעיף גודל ליבה, הממדים של כל לוח מוצגים בסדר הבא: רוחב/גובה/עובי E36/18/11 E series (גיאומטריה לסדרת E - אנלוגי זר של לוחות בצורת W) . לאנלוגי הביתי W 10x10 יש כמעט אותם מידות. אם אתה משתמש בו, אתה יכול לעבור לסעיף הבא. אם ליבה מגנטית כזו אינה זמינה, אבל יש Ш12x20x21 עשוי מפריט M3000NMS2, המשמש בספקי כוח עבור 3(4) טלוויזיות USCT ואחרות, יש צורך לחשב מחדש את פרמטרי השנאי. לשם כך, בסעיף Core Size, סמן את התיבה בחלון Fixed ולחץ על כפתור Edit, ולאחר מכן יופיע חלון Core Size (איור 11).
אנו משאירים את צורת הליבה המגנטית מסדרת E ללא שינוי (במידת הצורך, באותו חלון ניתן לבחור ליבה מגנטית אחרת מהרשימה המסופקת, למשל, סדרת RM10). לאחר מכן, בחלון הגיאומטריה, בחר גודל סטנדרטי קרוב ל-E42/21/20 הקיים. לחץ על כפתור אישור, ולאחר מכן ייסגר חלון גודל ליבה. כעת בסעיף גודל ליבה תוכלו לקרוא את הפרמטרים של הליבה המגנטית שנבחרה: Ae 236 mm2 (שטח חתך); Le 98 מ"מ (אורך קו מגנטי ממוצע); Lm 85 מ"מ (אורך סליל ממוצע); W 200 מ"מ (שטח חתך חלון); Ve 2 mm23100 (נפח ליבה מגנטית). שימו לב: לאחר הגדלת הגודל, הבאנר האדום התואם את הקריטריון הלא-עיקרי Power Dissiped Power נעלם - בעבר ערכו בפועל של 3% עלה על הנדרש, אך כעת הוא חזר לקדמותו ועומד על 2,2%. נעבור לתוכן הסעיף Core Material (חומר ליבה מגנטית). כברירת מחדל, התוכנית מציעה: סוג N27, ספק SIEMENS (מותג פריט N27 מבית SIEMENS). השוואת הפרמטרים שלו עם המאפיינים של פריטים ביתיים M3000NMS2 הניתנים בספר העיון [8], אנו מציינים את ההסכמה הטובה ביניהם. אם אתה צריך להשתמש פריט אחר, עליך לסמן את התיבה בחלון המוגדר על ידי משתמש וללחוץ על כפתור העריכה, ולאחר מכן יופיע חלון Transformer Core Material, המוצג באיור. 12.
זה מאפשר לך לבחור את היצרן והמותג של פריט, שהפרמטרים שלו מוצגים באותו חלון. חשוב לציין שלא משנה באיזה פריט תבחרו, הערך של פרמטר השראות הראשית (ראה איור 10) נשאר ללא שינוי. הבה נפנה לקטע Transformer Outlook (פרמטרי פלט שנאי), המספק מידע על פיתולי השנאי. עכשיו אתה יכול לשכתב אותם (או להדפיס אותם במדפסת, יש אפשרות כזו) ולהתחיל ביישום מעשי. שגיאות חישוב מסוימות, כמו כל גורם מערער יציבות אחר, יסולקו על ידי יחידות הבקרה האוטומטיות של בקר ה-PWM, אך זה יקטין את מרווח היציבות של ה-SMPS עבור השפעות מטרידות אחרות. לכן, עדיין עדיף לקחת את הזמן ולהתאים את התוצאות של עיצוב בעזרת מחשב, ולקרב אותן כמה שיותר לאלו האמיתיות. תיקון תוצאות העיצוב הבה נפנה שוב לחלון Transformer Design, המוצג באיור. עשר. בסעיף Wire Selection Parallel Conductors, נשאיר את תיבת הסימון ברירת המחדל של התוכנית בפריט Single Wire, שתתאים לשימוש במוליכים בודדים בפיתול. אם תבחרו בפריט //Wires (מוליכים מקבילים) ובחלון המתאים תקנו את 10 המוליכים שהותקנו על ידי המערכת למספר משוער אחר, בהתאם לתדירות ההפעלה, התוכנית תחשב מחדש את פיתולי השנאי עם ערכים ראשוניים חדשים. אפשר להשתמש במוליכים באותו קוטר עבור כל הפיתולים. כדי לעשות זאת, פשוט סמן את התיבה בחלון קוטר יחיד ולחץ על כפתור החל. נגביל את עצמנו לשימוש במוליכים בודדים בקטרים שונים. כעת בסעיף Transformer Outlook תוכלו לקרוא מידע עזר על כל הפיתולים: קלט AWG20 75T 1W (ראשי - חוט מס' 20 לפי תקן AWG, 75 סיבובים של חוט בודד), עזר AWG42 13T 1W (עזר - חוט מס' 42 , 13 סיבובים), Out AWG 13 26T 1W (פלט - חוט מס' 13, 26 סיבובים). כדי לברר את קוטר החוט במילימטרים, עברו למדור פרטי AWG ולחץ על אחד משלושת הכפתורים הצבעוניים, שצבעם מתאים לצבע הפיתולים. השם המתאים של הפיתול מופיע בכותרת AWG Details, והפרמטרים הגיאומטריים והחשמליים שלו מופיעים למטה. לדוגמה, עבור סלילה עזר (Aux) Ø64 אום Iso 76 אום; Rdc=6,9 R; Rac = 6,9 R (קוטר - 64 מיקרומטר = 0,064 מ"מ, עם בידוד - 0,076 מ"מ; התנגדות DC - 6,9 אוהם; התנגדות AC - 6,9 אוהם). סעיף השימוש בשנאים מספק תקנים בסיסיים המאפיינים חלק מהעתודות שיש לספק בעת תכנון שנאי. אלה כוללים Window Factor Utilization (מקדם מילוי של חתך החלון), אשר כברירת מחדל לא יעלה על 80%, ו-Bsat Margin (מרווח לאינדוקציה מקסימלית במעגל המגנטי) ביחס לאינדוקציה במצב רוויה Bsat 380 mT - לא פחות יותר מ-25%. הערך המחושב של ההשראה המגנטית של צפיפות השטף 116 mT הוא רק כ-30% מהמקסימום האפשרי, כלומר המרווח הוא 70%, והשוליים הנדרשים מתקיימים. אינדוקציה מגנטית כה נמוכה נובעת מפער האוויר הלא מגנטי המצוין כאן, שווה ל-2,28 מ"מ. בהתאם לאלגוריתם התכנון, התוכנית חישבה שההשראות של השראות הראשונית המתפתלת צריכה להיות 0,73 mH. אבל אם אתה נוקט גישה קריטית לתוצאות התכנון, יש צורך לקחת בחשבון את השגיאה בחישובים מראש. ספרי עיון על מוצרי פריט מציינים שהפרמטרים האלקטרומגנטיים שלהם עשויים להיות שונים מהערכים הנתונים ב-±25%. לכן, עדיף לא לסמוך על המקרה ולא להעמיס יתר על המידה את מכלול הגורמים המעורערים בהשפעות מטרידות נוספות, אלא לתקן את תוצאות התכנון. זה מתייחס, קודם כל, להשראה של הפיתול הראשוני של השנאי. מכיוון שכאשר מפתחים SMPS, ייתכן שלחובב רדיו עומד לרשותו מעגל מגנטי עם פער לא מגנטי השונה מהמחושב. נסיבות אלו מצביעות גם על הצורך לקחת בחשבון את השראות האמיתית של הפיתול הראשוני. נוסחאות מתמטיות ידועות אינן מאפשרות לחשב את השראות של הפיתול הראשוני בדיוק גבוה, מכיוון שהן אינן לוקחות בחשבון את ההשפעה החזקה של הפער הלא מגנטי על החדירות המגנטית האפקטיבית של חומר הליבה המגנטית. לכן, הדרך הקלה ביותר היא ללפף פיתול בדיקה עם מספר הסיבובים wtest במעגל המגנטי הזמין. למדוד את השראות שלו Lprobe, ולאחר מכן לחשב את מספר הסיבובים w הנדרש עבור השראות L נתונה: w = wprobe√ דגימות L/L. ברור שההשראות של הפיתול תלויה מעט מאוד בקוטר המוליך. יכול לקרות שלחובב הרדיו אין לרשותו את מבחר החוטים המתפתלים הנדרשים על ידי המערכת, אך ישנו סט חוטים בקוטר שונה שניתן להשתמש בהם לייצור שנאי. לדוגמה, עבור הפיתול העיקרי התוכנית ממליצה להשתמש בחוט בקוטר של 0,812 מ"מ. יתרה מכך, בתדר המרה של 30 קילו-הרץ, לא תוכל "להכריח" את התוכנית לעבור למוליכים מקבילים. עם זאת, ברוב שנאי הדופק עבור ספקי כוח לטלוויזיה, הפיתולים עשויים ממספר מוליכים מקבילים. הבה נבצע פעולה זו מחוץ למערכת התכנון בעזרת מחשב. ממצב השוויון של משטח הצד, המשווה את ההיקף של מוליכים בודדים ומקבילים, אנו קובעים את הקוטר שלהם: d2 = d1/2 -0,41 מ"מ. השראות של הפיתול הראשוני של השנאי, המכילה 26 סיבובים של שני מוליכים PEV-2 0,41, מלופפים על ליבה מגנטית מלוחות שנאי Ш12x20x21 עם פער לא מגנטי על המוט המרכזי של 2,4 מ"מ, התבררה כשווה ל- 103 μH. כדי להשיג את השראות הנדרשת של 730 µH, הפיתול חייב להיות מורכב מכ-70 סיבובים. הבה נתאים באופן פרופורציונלי את הפיתולים הנותרים המומלצים על ידי התוכנית: w2 = (70/75)·13 -12 סיבובים; wvyx = (70/75) 26 - 24 סיבובים. השראות בפועל של הפיתול הראשוני של שנאי המיוצר בהתאם לפרמטרים הנתונים שווה בערך ל-770 μH, מה שמתאים היטב לחישוב. עבור פיתול הפלט, התוכנית ממליצה להשתמש בחוט בקוטר של 1,8 מ"מ, והתנגדות הפיתול לזרם ישר תהיה 25 mOhm, ועבור זרם חילופין - 38 mOhm. למרבה הצער, לרשות המחבר לא עמד החוט הנדרש, ולכן היה צריך להחליף אותו בקיים בקוטר שונה - 1,5 מ"מ. על העלייה הבלתי נמנעת בהתנגדות הפיתול והירידה המקבילה במתח המוצא יצטרכו לפצות על ידי הגדלת מספר הסיבובים 25. מרווח משמעותי של עליית הטמפרטורה המחושבת של השנאי (15,5 מעלות צלזיוס מול 40 מעלות צלזיוס המותרת) נותן את הזכות לקוות לתוקף של התאמה כזו. בהשלמת חישוב השנאי, אנו קובעים את המתח הנוסף Uadd = (70/25) 27 = 75,6 V, ובהתחשב ביעילות - 81,6 V, שהיא קרובה מאוד לזו שנקבעה על ידי התוכנית, ולכן ל-VIPer. חלון (ראה איור 8) אתה לא צריך לחזור. אנו פונים לבחירה של טרנזיסטור מיתוג. בסרגל הכלים של DS, לחץ על כפתור Waveform (אוסצילוגרמה), ולאחר מכן החלון המוצג באיור. 13, שבו עד ארבעה פרמטרים שונים של SMPS ניתן לצפות בו זמנית לפי בחירה.
נשאיר את שני החלונות שמציעה המערכת לצפייה באוסילוגרמות, ובחלון הראשון מציגים את התלות Idrain = f(Vin)@Pmax (תלות זרם הניקוז במתח הכניסה בצריכת חשמל מקסימלית), ובשני. - Vdrain = f(Vin)@Pmax (מתח ניקוז תלות ממתח הכניסה בצריכת חשמל מקסימלית). על ידי שינוי מתח הכניסה באמצעות המחוון בפס הגלילה, אתה יכול לחקור את אופי השינוי של הפרמטרים שצוינו. מהדיאגרמות הללו נוכל להסיק את המסקנות הבאות: עם כל השינויים המותרים בפרמטרי המתח והעומס ברשת, ה- SMPS המעוצב פועל במצב זרם לסירוגין - הדבר מעיד בנוסף על ידי הכיתוב בפינה הימנית העליונה של החלונות עם אוסצילוגרמות; משרעת זרם הניקוז של טרנזיסטור המיתוג במתח הרשת המרבי הוא 2,7 A; במתח מינימלי, משרעת הזרם נשארת זהה, ומחזור העבודה של פולסי המיתוג גדל מ-0,18 ל-0,24; המתח המרבי בניקוז הטרנזיסטור (במתח הרשת המרבי) מגיע ל-640 וולט. התוצאות שהתקבלו מאפשרות לנו להסיק כי עבור ה-SMPS המתוכנן מותר להשתמש בטרנזיסטור אפקט שדה KP707V2 או אחר, שזרם הניקוז המרבי שלו הוא 4 A, ומתח מקור הניקוז המרבי הוא 700 V. על מנת לקבל את התוצאות של תכנון ממוחשב של SMPS, מספיק ללחוץ על כפתור BOM (Bill Of Materials - רשימת אלמנטים) בסרגל הכלים של DS (ראה איור 6), ולאחר מכן חלון ה-BOM List יוצג מופיעים (איור 14). אם יש צורך להדפיס את רשימת הרכיבים, לחץ על הלחצן הדפס.
נזכיר שהחישוב בוצע עבור SMPS הניתן להחלפה ב-VIPer, אך למעשה הוא מורכב על בסיס בקר UC3842 PWM. למרות כל קווי הדמיון והדמיון ביניהם, עדיין יש הבדל משמעותי שאי אפשר להתעלם ממנו בכל מקרה. זה נובע מהעובדה שבמקרה הראשון, הנגד להגדרת התדר מחובר ישירות לאספקת החשמל של המעגל המיקרו +15 וולט, ובשני - למקור הפנימי של מתח מיוצב +5 וולט. לכן, ב כדי להבטיח את התדירות הנדרשת של פעימות מיתוג f = 30 קילו-הרץ במחזור עבודה ממוצע D = (0,18 + 0,24)/2 = 0,21, יש צורך להתאים את הדירוגים של מעגל RC להגדרת התדר. תדר המתנד בשבב UC3842 נקבע בהתאם לדירוג מעגל ה-RC לפי היחס f-1,72/RC. הזמן tOFF, שבמהלכו טרנזיסטור המיתוג נשאר כבוי (ראה איור 1), קשור לתקופת הדופק T ולמחזור העבודה D על ידי השוויון tOFF = T(1-D). מצד שני, זמן זה נקבע גם לפי הפרמטרים של מעגל ה-RC: tOFF = RCIn[(0,00063R-2,7)/(0,00063R-4)]. בהחלפת נוסחאות אלו ולאחר מכן חיזוק השוויון האחרון, נקבל את המשוואה R = {2,7-4exp[(1-D)/1,72]}/ /{0,00063[1-exp[(1-D)/1,72 ,XNUMX]] }. בהתבסס על מחזור העבודה הממוצע הנדרש D = 0,21, נקבל R = 9,889 kOhm ו-C = 5798 pF. אולי הפעלת ניסיון של ה-SMPS תראה שהם זקוקים להתאמה מסוימת.כדי לבטל סטייה משמעותית בתדירות ומחזור העבודה של פולסי המיתוג מאלו המחושבים, אני ממליץ להשתמש במכשיר מדידה דיגיטלי לבחירת נגד וקבל עם הערכים הנדרשים. ניתן לשפר את המכשיר שפותח, למשל, על ידי הוספת סנכרון של תדר הפעולה של בקר ה-PWM עם מקור מתח דופק חיצוני, כיבוי מרחוק של ה-SMPS, מעגל בקרת מתח מוצא משני והתחלה "רכה", באמצעות מוליבדן-פרמאלוי. , כמו גם ליבות מגנטיות מודרניות GAMMAMET [9]. ספרות
מחבר: S. Kosenko, Voronezh
עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
▪ מיקרו-בקרים Texas Instruments MSP432 ▪ רוֹבּוֹט
▪ חלק של האתר חומרים אלקטרוטכניים. בחירת מאמרים ▪ מאמר מהי אוסמוזה? תשובה מפורטת ▪ מאמר בטיחות בעבודה ובמוסד חינוכי ▪ מאמר אבקות סבון המיוצרות ללא טחנות מיוחדות. מתכונים וטיפים פשוטים ▪ מאמר מצמד כיווני. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר
www.diagram.com.ua |
ראה מאמרים אחרים סעיף 
חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:
כל השפות של דף זה