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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schaltnetzteil mit Spannungsregler 1 ... 32 Volt mit einer Leistung von 200 Watt. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Das vorgestellte Netzteil verfügt über die Möglichkeit, die Spannung durch Drehen des Knopfes des R9-Widerstands von 1 auf 32 Volt zu ändern, es verfügt über einen Überlastschutz und die nötige Leistung für alle Amateurfunkexperimente. Die Belastbarkeit in allen Bereichen beträgt nicht mehr als 6 Ampere. Das Netzteil verfügt über Spannungsstabilisierung und galvanische Trennung vom 220-V-Netz. Dieses Netzteil wurde von mir und meinem Freund erfunden und im Einsatz getestet. Bei der Montage und Konfiguration des Netzteils (PSU) ist ein Zweistrahl-Oszilloskop erforderlich.
Die Wechselspannung wird dem Gerät zugeführt, um einen plötzlichen starken Stromstoß beim Laden der Kondensatoren C5 und C6 zu verhindern, bestehend aus den Widerständen R1, R2, R3-Relais, RES22, einem Transistor, einer Zenerdiode KS156A, einem Kondensator C1 und einem Kondensator mit einer Kapazität von 0.33 Mikrofarad bei 250 V sowie einer Diodenbaugruppe auf KD105B. Beim Einschalten werden die Kondensatoren C5 und C6 über den Widerstand R3 geladen, die Zeitverzögerungsschaltung des Relaisbetriebs sorgt für die nötige Zeit zum Laden der leistungsstarken Kondensatoren C5 und C6, nach dem Laden der Kondensatoren schließt das Relais die Kontakte und der Strom fließt direkt, wodurch es möglich wird, das Netzteil mit voller Leistung zu laden. Der nächste Knoten ist der Störschutzknoten der Stromversorgung zum Wechselstromnetz und zur Umgebung. Das Netzteilgehäuse muss aus Metall bestehen. Es dient als Abschirmung gegen Störungen im umgebenden Raum und muss geerdet werden. Über die Kondensatoren C2 und C3 wird eine Störspannung an das Gehäuse angelegt, die auch auf die Erdungsleitung gelangt. Der Rauschfilter im 220-V-Netz erfolgt auf der L1-Spule und dem C4-Kondensator. Der Leistungsgleichrichter besteht aus einer leistungsstarken Diodenbaugruppe KVRS1006, ist klein und hält einem Gleichstrom von 10 A und bis zu 50 A im Impuls stand. Auf den Kondensatoren C5 und C6 und den Widerständen R3 und R4 ist ein Spannungsteiler durch 2 montiert , wodurch die Spannung im Bereich von 150 Volt abgesenkt wird, wird diese Spannung dem Leistungstransformator T1 über den Kondensator C7 zugeführt, der eine kleine Kapazität aufweist und dadurch die leistungsstarken Feldeffekttransistoren beim Schalten des Transformators in Gleichstrom entkoppelt eine Frequenz von 50 kHz. Der Kondensator C7 verhindert den Ausfall der IRF740-Transistoren im Falle eines Stopps des Master-Impulsgenerators. Die Hochfrequenzdioden, die den T1-Transformator und die IRF740-Transistoren überbrücken, schützen vor Hochspannungsstößen des T1-Transformators, ohne die Transistoren mit Hochspannung zu durchbrechen. Die Transistoren selbst verfügen in diesem Fall zwar über einen Schutz, aber die Dioden arbeiten schneller und zuverlässiger. Die Wahl von Feldeffekttransistoren beruht auf der Tatsache, dass sie schnellere Taktraten als bipolare Transistoren aufweisen. Dies ist von großer Bedeutung, da Transistoren beim Übergang vom Aus- in den Offenzustand eine höhere Momentanleistung erfahren. Je schneller der Öffnungs- oder Schließzyklus der Transistoren ist, desto größer ist ihre Belastbarkeit. Die Steuerung der Feldeffekttransistoren wird vollständig der Mikroschaltung IR2113 anvertraut. Feldeffekttransistoren haben eine parasitäre Drain-Gate-Kapazität und wirken daher während der Steuerung bremsend. Die Mikroschaltung IR 2113 kann während der Steuerung einen Impulsstrom von bis zu 2 Ampere entwickeln und so eine schnelle Sättigung der Leistungs-Feldeffekttransistoren sowie einen Austritt aus der Sättigung gewährleisten. In den Gates der 10-Ohm-Transistoren enthaltene Widerstände verhindern einen übermäßigen Strom. Der Kondensator C18 und die Diode KD247D dienen als Stromquelle für die Steuereinheit der Mikroschaltung IR2113, die obere gemäß der Transistorschaltung IRF740. Die Amplitude an den Gates der Transistoren sollte 18..20 V nicht überschreiten und nicht unter 11 Volt liegen. Die Steuerimpulse des IR2113-Chips stammen vom Pulsweitenmodulator TL494. Durch die Verengung und Erweiterung von Rechteckimpulsen ändert diese Mikroschaltung die dem Leistungstransformator zugeführte Leistung und fungiert dadurch als Stabilisator und Spannungsregler. Die Steuerimpulse von den Ausgängen 9 und 10 des TL494 werden dem Steuereingang des oberen Transistors 10 IR2113 und des unteren 12 IR2113 zugeführt. Die Ausgänge des TL494 werden mit zwei 1 kΩ-Widerständen belastet. Die Frequenz des Hauptoszillators, mit der das Netzteil arbeitet, wird durch die Kapazität des an Eingang 5 des TL494 angeschlossenen Kondensators und des an Eingang 6 des TL494 angeschlossenen Trimmerwiderstands bestimmt. Die IRF740-Steuertransistoren müssen während ihres Betriebs zwischen den Impulsen schließen. Dies liegt daran, dass die Transistoren nicht sofort schließen können und daher ein Durchgangsstrom auftreten kann, wenn der obere Transistor noch nicht vollständig geschlossen ist und der untere bereits zu öffnen begonnen hat und daher sofort Gleichstrom fließen kann zwei Transistoren und sperren sie dadurch. Dazu wird an Eingang 4 des TL494 eine Spannung angelegt, die diesen Mindestabstand zwischen den Impulsen einstellt. Kondensator C14 und ein Trimmwiderstand von 15 kΩ erzeugen die gleiche Vorspannung, ermöglichen die Einstellung dieser Lücke und Kondensator C14 erhöht die Spannung sanft, wenn das Gerät an das Netzwerk angeschlossen wird. Beim Laden verringert es die Schutzstrecke und vergrößert die Breite der Steuerimpulse des Transformators T1. Was sollte auf einem Oszilloskop überprüft werden? Die schützende Totstrecke sollte nicht um ein Viertel ihrer Breite kleiner als die Impulsbreite sein. Die Impulsbreite der TL494-Ausgänge ist abhängig von der an Eingang 0 angelegten Spannung im Bereich von 3 ... 3 Volt einstellbar. Diese Spannung wird vom Spannungsregler der Mikroschaltung TL494 über die Ausgänge 14 und 13 geliefert und beträgt 5 V ± 5 %. Der Optokoppler, der eine galvanische Trennung durchführt, regelt diese an Eingang 3 des TL494 angelegte Spannung in Abhängigkeit von der Spannung des Netzteilausgangs. Ein mit dem Optokoppler in Reihe geschalteter 680-Ohm-Widerstand und ein 100-Mikrofarad-Kondensator verhindern eine Erregung der Stromversorgung. In diesem Fall müssen die Nennwerte dieser Teile erhöht werden. Wenn es zu einer Erregung kommt, darf das Netzteil auf keinen Fall belastet werden, da die Leistungstransistoren des IRF740 beim Laden der Kondensatoren C8, C9 und C10 überlastet werden können. Während der Erregung beginnt das Netzteil zu quietschen und die Ausgangsspannung beginnt zu springen. Der Gleichrichter der Sekundärwicklungen besteht aus zwei Schottky-Dioden; sie haben eine Geschwindigkeit von 100 kHz und einen maximalen Strom von bis zu 30 Ampere, ihr Typ ist KD2997A oder sie können durch KD213 mit einem beliebigen Buchstaben ersetzt werden. Die Glättung erfolgt zunächst an den Kondensatoren C8 und C9, C8 bei hohen Frequenzen, C9 bei niedrigen 50 Hz, dann durch eine Drossel und einen weiteren Kondensator C10. Der Kurzschlussschutz besteht aus einem Transistor, mehreren Widerständen und einem RS-Flip-Flop und hat eine hohe Geschwindigkeit. Die Einstellung des Betriebsstroms erfolgt über einen Abstimmwiderstand R8. Das spannungsverstärkte Signal vom Transistor VT1 wird dem Trigger zugeführt, der bei Auftreten einer Spannung unter 2 Volt an Eingang 4 den Optokoppler PS2501 über den Transistor einschaltet, der den 16. Eingang von TL494 mit +5 V verbindet, was zur Beendigung der Zufuhr von Steuerimpulsen führt. Vom Optokoppler am 16. Eingang der Mikroschaltung gelangt die Spannung über einen 10-kΩ-Widerstand zur Diode und zum Kondensator und lädt sich auf eine Diodensättigungsspannung von 0,5 Volt auf. In diesem Fall ist eine Siliziumdiode erforderlich, beispielsweise KD103A. Wenn der Auslöser-Steuerknopf gedrückt wird, schaltet sich der Optokoppler aus und das Netzteil verlässt den Überlastzustand. Am Eingang 16 TL494 nimmt die Spannung allmählich ab und entlädt sich auf einen Widerstand von 2 kΩ und 10 kΩ, und somit beginnt die Impulsbreite bis zu dem durch den variablen Widerstand R9 festgelegten Grenzwert anzusteigen. Die Details sollten mit denen im Diagramm übereinstimmen. Der T1-Transformator besteht aus W-förmigem Ferrit MN2000 mit einem Querschnitt von 12 x 14, einer Fensterhöhe von 31 mm und einer Breite von 9 mm. Die Primärwicklung hat 32 Windungen einzelner Leiter 0,3 mm PEV-2, die Sekundärwicklung 8 Windungen einzelner Leiter 0,8 mm PEV-2, für die Primärwicklung mit einem Gesamtquerschnitt aller Leiter 1 mm, sekundär 2 mm. Die Sekundärwicklung kann auch auf eine andere Spannung mit einer Rate von 4 Volt pro Windung gewickelt werden. Die Induktivität in der Ausgangsstufe besteht aus demselben Ferrit und verfügt über 20 Windungen PEV-2 1,2 mm. Der Transformator T2 hat eine Leistung von 4 ... 10 Watt. Leistungstransistoren benötigen Kühlkörper mit einer Fläche von 80 cm2, an den Dioden der Endstufe sind jeweils gleich. Autor: Rodikov E.Yu.; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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