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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schaltnetzteil 220/15 Volt 70 Watt auf einem KA2S0880-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Um die veralteten Standard-PWM-Modulatoren zu umgehen, beginnen wir vielleicht mit fortschrittlicheren Stromversorgungsschaltungen, die auf dem Schalten des Netzschalters bei Null-Induktorstrom oder, anders ausgedrückt, Offline-Schalter basieren. Solche Schaltungen unterscheiden sich von herkömmlichen Schaltungen durch einen sehr hohen Wirkungsgrad, einen geringen Geräuschpegel und bei der Wahl der entsprechenden Elementbasis durch ihre einfache Konstruktion und einfache Konfiguration. Abbildung 1 zeigt ein Diagramm eines 70-W-Netzteils zur Stromversorgung eines Stereoverstärkers mit 2 x 20 W. Der Stromwandler basiert auf dem KA2S0880-Chip, der alle notwendigen Komponenten zum Aufbau des Primärteils der Stromversorgung enthält. Es ist anzumerken, dass die Fairchild Corporation bei der Entwicklung dieser Mikroschaltung großartige Arbeit geleistet hat – die Mikroschaltung ist sehr stabil im Betrieb und verfügt über alle notwendigen Schutzmaßnahmen. Das auf Basis dieser Mikroschaltung aufgebaute Netzteil verfügt über einen echten Schutz gegen Überlast und Kurzschluss, einen Lastschutz bei Notüberschreitung der zulässigen Spannung und die Möglichkeit, einen Schlafmodus einzuführen. Ein offensichtlicher Nachteil dieser Schaltung besteht darin, dass das Gerät bei Volllast nicht einschaltet. Zuerst müssen Sie es separat einschalten und dann laden. Eigenschaften:
Versorgungsspannung: 200…240 V Ausgangsspannung: Keine Last. . . . . . . . . . . . . . . . . ±16,5 V Volllast. . . . . . . . . . . . . . ±15…±15,5V Maximale Langzeit-Ausgangsleistung, auch begrenzt durch die Mikroschaltung. . . . . . . 70 W Betriebsfrequenz. . . . . . . . . . . . . . . . . 20 kHz Geräteeffizienz. . . . . . . . . . . . . . . . . 90…93 % 
(zum Vergrößern klicken) Das Netzteil ist für eine symmetrische Belastung ausgelegt, bei der die Stromaufnahme auf Plus- und Minusseite gleich ist – Niederfrequenzverstärker. Eine ungleichmäßige Belastung führt zu einer Überbeanspruchung einer der Schultern und der Block kann in den Schutz gehen. Vergessen Sie bei der Auswahl der Teile nicht die Anforderungen an deren Parameter und das Design des Geräts. Gleichrichterdioden müssen eine Sperrspannung von mindestens 200 Volt haben, die Kondensatoren C11 und C12 sind bewusst für eine Spannung von 50 Volt gewählt, d.h. große - Tatsache ist, dass sie sich erwärmen, bei Frequenzen von etwa 20-30 kHz haben sie eine minimale Impedanz, bei der Spannungsstöße wirksam unterdrückt werden, und erwärmen sich dadurch. Achten Sie auf das Aussehen der Komponenten, insbesondere der Mikroschaltung und der Gleichrichterdioden – ein zerkratztes, unscheinbares, hässliches Gehäuse weist entweder auf eine minderwertige Herstellung des Teils oder auf eine „minderwertige“ Produktion hin. Verwenden Sie keine Kondensatoren der Serie K73-17, da diese oft ausfallen. Der Chip kann entweder von Fairchild oder Samsung (SEC) hergestellt werden. Bei Schaltkreisen, die Transformatoren enthalten, ist die Phasenlage ihrer Wicklungen sehr wichtig. Bei der Phasenlage der Wicklungen muss darauf geachtet werden, dass die Anfänge und Enden der Wicklungen mit ihren Punkten im Stromkreis verbunden sind. Bei falscher Phasenlage arbeiten die Wicklungen phasenverschoben, was den Betrieb des Stromkreises stört und zu Schäden an Bauteilen führen kann. Die Wicklungsanfänge im Diagramm sind mit einem Punkt an einem der Wicklungsklemmen gekennzeichnet. Es ist wie bei Lautsprechern – die Ausgänge sind mit Pluszeichen gekennzeichnet. Für Sie und mich ist es am besten, die Wicklungen wie in Abbildung 2 zu wickeln – entweder als Option 1 oder als Option 2, aber ohne diese Optionen zu vermischen .
Dadurch können wir leichter herausfinden, welcher Ausgang der Anfang und welcher das Ende sein wird. Ein Beispiel für die Phasenlage der Wicklungen ist in Abbildung 3 dargestellt. Die Punkte zeigen die Anfänge der Wicklungen.
Der Transformator ist auf einen Ш12Х12-Kern aus M2000-Ferrit gewickelt, mit einem Spalt im Magnetkern von 0,2 mm. Die Primärwicklung hat 36 Windungen, aufgeteilt in zwei gleiche Teile. Ein Teil wird in die erste Schicht gewickelt, der zweite in die letzte. Dazwischen liegen Sekundärwicklungen: Ausgang – 7+7 Windungen in jeweils zwei Drähten, Mikroschaltungs-Leistungswicklung – 7 Windungen. Alle Wicklungen sind mit Draht mit einem Durchmesser von 0,6 mm umwickelt. Wir machen aus Papier einen Spalt, kleben ihn an die Enden des Ferrits, fügen alles mit der Spule zusammen und kleben den Magnetkreis mit Sekundenkleber fest. Ein ohne Installationsfehler zusammengebautes Gerät beginnt sofort und störungsfrei zu arbeiten. Um uns jedoch vor möglichen Fehlern zu schützen, werden wir das Gerät Schritt für Schritt zum ersten Mal einschalten. Anstelle einer Sicherung schalten wir eine normale 220-V-100-W-Lampe ein. Dadurch wird eine mögliche Beschädigung des Mikroschaltkreises verhindert. Lassen Sie uns die Zenerdioden von den Thyristoren ablöten. An den Ausgang des Netzteils zwischen „+“ und „-“ schließen wir eine Last an – eine 30-40 Ohm Nichrom-Spirale mit einer Leistung von mindestens 100 W. Wir werden es nur zur Überprüfung der Stromversorgung verwenden. Solche Spiralen werden in Geschäften zur Reparatur von Elektroheizungen verkauft, entweder als Spirale einzeln oder in einer Glasröhre. Wir brauchen nur einen Teil der Spirale. Wir messen den erforderlichen Widerstand mit einem Tester und schließen ihn an den Ausgang des Netzteils an. Vergessen Sie nicht, dass die Spirale zwischen „+“ und „-“ der Quelle angeschlossen ist und wir die Spannung vom gemeinsamen Draht (GND) messen. Schließen Sie den Tester an den „+“-Ausgang des Netzteils an und stecken Sie das Gerät in eine Steckdose. Nach einer Sekunde sollte die Ausgangsspannung +16,5 Volt erreichen. Wir warten 5 Sekunden, schalten das Gerät aus und beobachten die Erwärmung der Teile. Wenn es verdächtig erhitzte Elemente gibt, ignorieren Sie diese nicht!!! Vergessen Sie nicht, dass Sie gerade ein NETZ-Netzteil zusammengebaut haben, das eine „versteckte“, aber starke zerstörerische Kraft hat :) Wenn die Ausgangsspannung mehr als 16 Volt beträgt, zum Beispiel 20, 30 Volt, dann funktioniert der Rückkopplungskreis nicht . Dies kann entweder auf Fehler in der Schaltung oder fehlerhafte Teile zurückzuführen sein. Muss das überprüfen. Wenn die Spannung weniger als 16 Volt beträgt und die Mikroschaltung innerhalb von 5 Sekunden sehr heiß wird, bedeutet dies, dass unsere Sekundärwicklungen im Verhältnis zur Primärwicklung falsch phasengesteuert sind. Es kann sich herausstellen, dass beim Einschalten des Geräts an das Netzwerk nichts am Ausgang vorhanden ist :( In diesem Fall überprüfen wir die Spannung am Netzwerkkondensator - etwa 300 Volt, die Spannung am dritten Zweig der Mikroschaltung relativ an den primären gemeinsamen Draht (Pin 2). Es sollte innerhalb von 12-15 Volt springen - diese Mikroschaltung versucht zu starten, aber etwas verhindert dies. Überprüfen wir ihren Speisekreis - die Hilfswicklung und ihren Gleichrichter, die Phasenlage der Wicklung . Wenn alles korrekt ist, ist die Mikroschaltung möglicherweise aufgrund eines Kurzschlusses in der Last, defekter Gleichrichterdioden oder Überlastung in den Schutzzustand übergegangen. Schalten wir das Gerät aus, warten Sie, bis der Netzkondensator unter 30 Volt entladen ist, und versuchen Sie, es erneut einzuschalten mit einer angeschlossenen Spirale nicht von 30-40 Ohm, sondern von 50-60. Es ist auch möglich, dass die Dioden D 4 und D 5 nicht bei hohen Frequenzen arbeiten können, das heißt, sie sind für diese Schaltung nicht geeignet. In diesem Fall ist die Transformator pfeift, geht kaputt, armes Ding :( Wenn das nicht klappt, dann erinnern wir uns, wie viele Windungen wir gewickelt haben und wie :). Wenn die Spannung am dritten Pin der Mikroschaltung beispielsweise weit über 20 Volt geht, 30, 40 Volt, dann haben wir zu viele Windungen auf der Hilfswicklung gewickelt, oder diese Wicklung ist im Verhältnis zur Primärwicklung wieder falsch phasiert. Der nächste Schritt besteht darin, den Betrieb des Geräts ohne Last zu überprüfen. Dabei wird die Stabilisierung des Rückkopplungskreises überprüft. Dies erfolgt über einen Optokoppler. Die erforderliche Ausgangsspannung wird durch die Zenerdiode D 6 eingestellt, sie ist jedoch eineinhalb Volt höher als die Zenerdiode :) Wenn wir genau die erforderliche Spannung an der Spule messen, d.h. 15-16 Volt, dann Last ausschalten. Die Spannung sollte sich nicht ändern, anderthalb Volt stören uns nicht. Wir sind bereit, das Gerät sofort von der Steckdose zu trennen, wenn die Spannung ohne Last stark ansteigt, sonst können wir die Gleichrichterdioden, Kondensatoren und Optokoppler zerstören. Als nächstes prüfen wir den Lastschutz bei Überschreitung der Ausgangsspannung. Der Schutz wird im Notfallmodus ausgelöst, ohne dass versucht wird, das Gerät neu zu starten. Es gibt Schutz sowohl für den positiven als auch für den negativen Zweig, und sie arbeiten unabhängig voneinander, aber der Effekt ist gleich :) Das Funktionsprinzip besteht darin, dass am Ausgang ein Kurzschluss erzeugt wird, wodurch der Mikroschaltkreis in den Schutzzustand übergeht. Thyristoren haben eine gute Leistung und im Falle eines Unfalls wird die Last innerhalb weniger Millisekunden vom Strom getrennt. Wenn diese Schaltung in Zukunft plötzlich funktioniert, müssen Sie die Stromversorgung von Anfang an mit der gleichen Methode überprüfen. Zur Kontrolle erhöhen wir die Ausgangsspannung zwangsweise um mehrere Volt. Dazu schalten wir eine weitere in Reihe mit der Zenerdiode für mehrere Volt – 4,7 oder 5,1 oder 6,2 V. Wir schließen es mit einem Jumper kurz und schalten das Gerät ein. Wir messen die Ausgangsspannung – das ist normal. Wir öffnen den Jumper, der Transformator sollte „ticken“ und das Gerät sollte sich ausschalten. Wir warten, bis sich der Netzkondensator entladen hat, setzen den Jumper wieder auf und schalten ihn ein. Die Ausgangsspannungen sollten normal sein. Wenn das Gerät alle Tests ohne Störungen absolviert hat, belasten wir es mit einer 15-Ohm-Last und lassen es eine halbe Stunde stehen. Danach wird das Gerät als vaterlandstauglich anerkannt. :) :) Leiterplattenmontage Die Leiterplatte wird separat für die spezifische Gestaltung des Transformatorrahmens und seiner Pinbelegung entwickelt. Beim Entwurf einer Leiterplatte müssen folgende Punkte berücksichtigt werden: Platzieren Sie miteinander verbundene Teile nicht weit voneinander entfernt. Entlang der Gleise fließen Impulsströme, die Störungen in den umgebenden Raum aussenden. Je länger die Gleise sind, desto mehr Störungen erzeugen sie. Halten Sie ausreichend Abstand zwischen den Gleisen des Netzteils ein. Wenn die Spannung zwischen benachbarten Gleisen 200–300 Volt beträgt, sollte der Abstand zwischen ihnen mindestens 4–5 mm betragen. Halten Sie außerdem den Abstand zwischen den Gleisen und den Teilen des Netzes und Nebenteilen ein. Die einzige Komponente, mit der wir nichts anfangen können, ist der Optokoppler. Es hat einen Abstand zwischen den Beinen von etwa einem Zentimeter, alle anderen Abstände zwischen Netz und Sekundärteil müssen mindestens 1 cm betragen. Auf der Sekundärseite sollte die Leiterbahn vom Optokoppler möglichst nahe an der Diode D4 angeschlossen werden. Um sicherzustellen, dass die Leiterbahn hohe Ströme verträgt, wird sie häufig mit Lot gefüllt. Aber das kann man nicht bei jedem Track machen. Wenn möglich, sollte es eher breiter als dicker sein, sonst entsteht eine parasitäre Verbindung zwischen den dicken Leiterbahnen, die am Ausgang Rauschen erzeugen und viele andere schmutzige Tricks bewirken kann. Die Kondensatoren C15, C 16 sollten näher an den Dioden angeschlossen werden und nicht an den Elektrolyten C11, C 12. SEHR WICHTIG!!!! Siehe Abbildung 4.
Der Pfad führt von der Diode D1 zum Keramikkondensator C1, von diesem zum Elektrolyten C2, von dort zur Spule L1 – das ist richtig.
Ein Weg, an dem mehrere Elemente hängen, sollte um jedes von ihnen herumgehen und nicht daran vorbeigehen. In der Pulstechnik kommt es oft auf Millimeterabstände an. Zum Beispiel: Abbildung 6.
Wenn der Verbindungspunkt des Keramikkondensators C1 5 mm weiter von der Diode D1 entfernt wird, verschlechtert sich die Stabilisierung um ein halbes Volt und der Wirkungsgrad sinkt um 1 %. Und hier sind Fotos des zusammengebauten Prototyps:
Veröffentlichung: radiokot.ru
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Kommentare zum Artikel: kvnpolkownik Fragen an den Autor - gibt es am Ausgang Thyristoren oder Triacs?
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