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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Drei Netzteile mit Schaltreglern. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Selbstgebaute Netzteile mit Schaltspannungsstabilisatoren waren früher sehr schwierig herzustellen und zu konfigurieren, da sie vollständig aus diskreten Elementen hergestellt werden mussten. Daher erfreuten sich im Amateurfunkumfeld Netzteile mit Linearstabilisatoren deutlich größerer Beliebtheit. Die Hauptnachteile von Linearstabilisatoren sind ein geringer Wirkungsgrad mit einem großen Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung sowie die Notwendigkeit, einen Kühlkörper von beträchtlicher Größe zu verwenden, was zu einer Erhöhung des Gewichts und der Abmessungen der Struktur führt. Geräte mit Schaltregler bieten einen höheren Wirkungsgrad, wiegen weniger und sind in der Regel kleiner als Geräte mit linearen Spannungsreglern. Durch den Einsatz spezieller integrierter Schaltkreise von Schaltreglern ist es möglich, die Schaltkreise von Schaltreglern deutlich zu vereinfachen und gleichzeitig deren Zuverlässigkeit und Leistung zu erhöhen. Ein schematisches Diagramm eines Low-Power-Netzteils mit einem Schaltspannungsregler ist in Abb. dargestellt. 1. Dieses Netzteil liefert eine Ausgangsspannung von 3,3 V bis 9 V bei einem Laststrom von bis zu 0,5 A. Der Schaltregler in diesem Design ist auf einem beliebten, kostengünstigen integrierten Schaltkreis wie MC34063AP von Motorola implementiert. Diese Mikroschaltung bleibt bei einer Eingangsspannung von 3 ... 40 V betriebsbereit und ermöglicht die Erstellung von Aufwärts-, Abwärts- und invertierenden Spannungswandlern. Die Mikroschaltung ist als Impuls-Abwärtswandler enthalten. Die Verwendung in diesem Modus ist am sinnvollsten, wenn die Eingangsspannung die stabilisierte Spannung um mindestens das 1,5-fache überschreitet. Bei einem geringeren Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung nimmt der Wirkungsgrad des Stabilisators ab und nähert sich dem Wirkungsgrad von Linearstabilisatoren an. Die für den Normalbetrieb des Abwärtswandlers erforderliche Mindestdifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung beträgt 3 V.
Der Primärwicklung des Abwärtstransformators T220 wird über die Sicherung FU1 und den nicht brennbaren Schutzwiderstand R1 eine Wechselspannung von 1 V zugeführt. Die Spannung von der Sekundärwicklung des Transformators wird über eine selbstheilende Sicherung FU2 einem Brückengleichrichter aus Schottky-Dioden VD1 ... VD4 zugeführt. Der Kondensator C1 glättet die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung. Der Varistor RU1 schützt den Netztransformator und die Brückengleichrichterdioden vor Schäden durch Netzspannungsspitzen und Impulsrauschen. Der niederohmige Widerstand R2 ist notwendig, um den DA1-Chip vor Überlastung zu schützen. Je größer sein Widerstand, desto geringer ist der Strom, bei dem der eingebaute Schutz des Chips aktiviert wird. Die Oszillatorfrequenz der Mikroschaltung wird durch den Kondensator C4 eingestellt. Die Schottky-Diode VD5 und die Speicherdrossel L1 sind an der Umwandlung der hohen Eingangsspannung in eine niedrige stabilisierte Ausgangsspannung beteiligt, deren Wert von den Widerstandswerten des Widerstands R5 und dem Gesamtwiderstand des in Reihe geschalteten Konstantwiderstands R3 abhängt und variabel ist R4. Da der Komparator der Mikroschaltung versucht, eine Spannung von etwa 5 V an Pin 1,25 aufrechtzuerhalten, ist die Ausgangsspannung des Stabilisators umso niedriger, je größer der Gesamtwiderstand der Widerstände R3 und R4 ist. Die Induktivitäten L2 und L3 sind Teil der LC-Filter, die die Welligkeit der stabilisierten Ausgangsspannung glätten. Eine leistungsstarke Zenerdiode VD7 schützt die Last im Falle einer Stabilisatorstörung vor Schäden, während die selbstrückstellende Sicherung FU2 funktioniert. Die Diode VD6 verringert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Chips. Die HL1-LED leuchtet, wenn am Ausgang ein Spannungsstabilisator vorhanden ist. Genau nach dem Schema der Abb. gefertigt. Eines der zu wartenden Teile ist ein Netzteil, das keine Einrichtung eines Netzteils mit einem schaltenden Gleichspannungsregler erfordert, der auf der beliebten integrierten Schaltung der LM1-Serie basiert. Schaltspannungsregler, die auf den Mikroschaltungen dieser Serie hergestellt sind, können liefern Strom bis zu 2575 A an die Last. LM1T kann bis zu 2575 V betragen. In diesem Design wird eine Mikroschaltung vom Typ LM40T-2575 verwendet, die für eine feste stabilisierte Ausgangsspannung von +5.0 V ausgelegt ist. Um den Anwendungsbereich von a zu erweitern Bei einem Gerät mit einem solchen Stabilisator wurde eine Schaltungslösung verwendet, die es ermöglicht, andere Spannungen am Ausgang des Netzteils zu erhalten. Der Knoten am Abwärtstransformator T1 funktioniert auf die gleiche Weise wie der ähnliche Knoten im ersten Gerät. Kondensatoren C1, C2, C3 – der Leistungsfilter des DA1-Chips. Drossel L1 – Lagerung. Die Ausgangsspannungswelligkeit des Stabilisators wird durch einen zweiteiligen Tiefpassfilter C4C9L2C10C11L3 C12C13 geglättet. Mit dem Schalter SB1 können Sie die Ausgangsspannung von 5 oder 9 V wählen. Bei geöffneten Kontakten dieses Schalters wird die Spannung an Pin 4 von DA1 über den Widerstand R2 zugeführt, dessen Widerstandswert die Ausgangsspannung des Stabilisators bestimmt. Je größer der Widerstandswert dieses Widerstands ist, desto höher ist die Ausgangsspannung. Bei geschlossenen Kontakten SB1 entspricht die Spannung am Ausgang des Stabilisators der Betriebsausgangsspannung des angelegten. Es ist zu beachten, dass Spannungsstabilisatoren mit Abwärtsschaltung weniger Strom vom Gleichrichter verbrauchen als den Strom, den sie der Last zuführen. Darüber hinaus ist dieser Strom bei konstantem Laststrom umso geringer, je größer der Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung des Stabilisators ist. Für einen stabilen Betrieb des Geräts müssen die Kondensatoren C2, C3 so nah wie möglich an den Stromversorgungspins des DA1-Chips installiert werden. Diese Bedingung sollte auch für den Kondensator C1 erfüllt sein. Auf Abb. 2. Es wird ein Diagramm einer leistungsstärkeren Mikroschaltung dargestellt, in diesem Fall 5,0 ... 5,2 V.
Der Widerstand R3 und die Diode VD6 verringern die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Mikroschaltung. Bei einer Ausgangsspannung von 5 V leuchtet die „grüne“ LED HL1. Bei einer Ausgangsspannung von 9 V leuchtet auch die „rote“ LED HL2, da die Spannung am Ausgang des Stabilisators größer ist als die Gesamtbetriebsspannung der HL2-LED und der Zenerdiode VD8. Eine am Ausgang des Spannungsstabilisators installierte leistungsstarke Zenerdiode VD7 verringert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Last bei Ausfall des Stabilisators. Unverkennbar aus gebrauchsfähigen Teilen nach dem Schema der Abb. gefertigt. 2-Netzteil funktioniert sofort nach dem Anschließen an das Netzwerk. Bei Bedarf können Sie durch Auswahl des Widerstandswerts des Widerstands R2 die Ausgangsspannung genauer auf 9 V oder einen anderen Wert in der Nähe Ihres Bedarfs einstellen. Anstelle von R2 kann auch ein variabler Widerstand eingebaut werden, dann ist es möglich, die Ausgangsspannung beispielsweise von 5 auf 12 V stufenlos zu regeln. Der Metallgehäuseschirm des variablen Widerstands muss an eine gemeinsame Leitung angeschlossen werden. Bei einer Ausgangsspannung des Stabilisators von 9 V, einem Laststrom von 1 A und einer Eingangsspannung von 16 V beträgt der vom Stabilisator verbrauchte Strom etwa 0,6 A, was einem Wirkungsgrad von etwa 93 % entspricht, ohne Verluste in der Stufe -Abwärtstransformator und Brückengleichrichter. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad eines Linearstabilisators würde unter den gleichen Bedingungen nicht mehr als 56 % betragen. Bei einer Eingangsspannung von 19 V, einem Ausgang von 5 V und einem Laststrom von 1 A beträgt der vom Brückengleichrichter verbrauchte Strom des Stabilisators etwa 0,31 A, was einem Wirkungsgrad von etwa 84 % entspricht, der Amplitude von die Welligkeitsspannung am Ausgang des Stabilisators bei maximalem Laststrom überschreitet 20 mV bei einem Frequenzbetrieb des Impulswandlers DA1 nicht. Auf Abb. In Abb. 3 zeigt ein schematisches Diagramm einer noch leistungsstärkeren Stromquelle, bei der es sich um ein Ladegerät und ein Netzteil mit einem Schaltspannungsregler handelt. Mit diesem Gerät können Sie zwei Geräte gleichzeitig anschließen, zum Beispiel einen Pocket-Flash-Player, eine Kamera, ein Mobiltelefon, um deren eingebaute Akkus über ein USB-Schnittstellenkabel aufzuladen oder diese Geräte direkt mit Strom zu versorgen, um Batterie zu sparen Ressourcen. Darüber hinaus kann diese Ausführung als leistungsstarkes Labornetzteil mit Überlastschutz eingesetzt werden. Das Gerät wird mit einem integrierten Schaltkreis vom Typ L4960 von SGS-Thomson Microelectronics zusammengebaut, bei dem es sich um einen einstellbaren Abwärtsschaltspannungsregler handelt. Diese Mikroschaltung kann einen Laststrom von bis zu 2,5 A liefern, ihre Ausgangsspannung beträgt +5.40 V und der Wirkungsgrad beträgt bis zu 90 %. Die maximale Versorgungsspannung der Mikroschaltung L4960 beträgt +46 V. Die Mikroschaltung verfügt über einen eingebauten Schutz gegen Überlastung und Überhitzung. Der Knoten am Abwärtstransformator T1 funktioniert auf die gleiche Weise wie ein ähnlicher Knoten in den zuvor besprochenen Geräten. Die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung wird durch einen Oxidkondensator C4 mit hoher Kapazität geglättet. Die Gleichspannung wird dem integrierten Schaltregler DA1 zugeführt. Auf Abb. In Abb. 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines noch leistungsstärkeren Netzteils.
Die Wandlungsfrequenz DA1 beträgt etwa 83 kHz bei einem Laststrom von 1 A. Die Induktivität L1 ist ein Speicher. Die Ausgangsspannung hängt vom Verhältnis der Widerstände der Widerstände R5, R6 und R3 ab. Bei einem Gesamtwiderstand von Null des variablen Widerstands R5 und des Widerstands R6 beträgt die Ausgangsspannung des Schaltreglers 5,0 ... 5,2 V. Die Welligkeit der Ausgangsspannung wird durch einen zweigliedrigen LC-P-Filter C12C13 L2C15C16L3C17C18 geglättet. Die Welligkeit der Ausgangsspannung überschreitet bei der Frequenz des Wandlers bei einem Laststrom von 20 A nicht 1 mV. Widerstand R7 und Diode VD1 schützen DA1 vor möglichen Schäden. Dieses Netzteil kann in zwei Modi betrieben werden, die über die Taste SB1 ausgewählt werden. In der im Schaltplan gezeigten Position arbeitet das Gerät als USB-Ladegerät mit einer Ausgangsspannung von +5 V, die nicht von der Position des variablen Widerstands abhängt R5-Schieber. Wird SB1 in die zweite Position geschoben, arbeitet das Gerät als Netzteil mit einstellbarer Ausgangsspannung. Der Betriebsmodus wird durch die HL3-LED angezeigt. Wenn der Aufbau im Modus „Ladegerät“ betrieben wird, leuchtet diese LED grün oder gelb, wenn das Gerät als Labornetzteil arbeitet. Die Knoten an den Transistoren VT1, VT2 sollen das Vorhandensein eines Ladestroms anzeigen. Mit dem im Schaltplan angegebenen Widerstandswert der Widerstände R9, R12 leuchten die LEDs HL1, HL2, wenn durch die entsprechende Last ein Strom von mehr als 150 mA fließt. Wenn Sie möchten, dass die LEDs bei einem geringeren Ladestrom leuchten, können Sie die 2SA105-Siliziumtransistoren durch Germaniumtransistoren, beispielsweise MP39B, ersetzen. MP25A, MP26, was vorzuziehen ist, oder stellen Sie die Widerstände R9, R12 auf einen höheren Widerstand ein. Die selbstrückstellenden Sicherungen FU3, FU4 funktionieren bei Kurzschluss oder Überlast. Eine leistungsstarke Zenerdiode VD7 und ein Kondensator C14 schützen an USB-Buchsen angeschlossene Geräte vor einem Anstieg der Ausgangsspannung, der beim Umschalten von SB1 auftreten kann. Bitte beachten Sie, dass die Steckdose XS1 über eine rücksetzbare Sicherung FU3 mit höherem Strom versorgt wird. Darüber hinaus können Sie durch das Vorhandensein der SB2-Taste Geräte mit einem relativ hohen Stromverbrauch an diese Buchse anschließen. Dazu müssen die Kontakte SB2 geschlossen werden, wodurch der Abfall der Ausgangsspannung am Widerstand R9 beseitigt wird. Die leistungsstarke VD8-Zenerdiode verringert das Risiko einer Beschädigung der Last bei Ausfall des Spannungsreglers. Wenn die Spannung am Ausgang des Stabilisators aus irgendeinem Grund mehr als 15 V beträgt, funktioniert entweder der eingebaute Schutz der Mikroschaltung oder die selbstrückstellende Sicherung FU2. Wenn gleichzeitig die Stromversorgung nicht so schnell wie möglich abgeschaltet wird, wird die VD8-Zenerdiode kaputt gehen. Um einen Ausfall der schützenden Zenerdiode in diesem und früheren Designs zu vermeiden, kann der Überspannungsschutz durch eine Standard-Trinistorbaugruppe ergänzt werden, die aus einem Trinistor mittlerer Leistung, einer Zenerdiode und einem Widerstand besteht. anstelle eines Abwärtstransformators. TP112-8 eignet sich für alle mit einer Gesamtleistung von 7 W und einer Spannung an der Sekundärwicklung von 14 ... 18 V. Anstelle eines Transformatortyps. TP114-7 ist für jeden geeignet, der über eine Gesamtleistung von mindestens 13 W und eine Spannung an der Sekundärwicklung von 15.20 V verfügt. Typ Transformator. TP-30-2 kann ersetzt werden durch. TTP40 oder ähnlich mit einer Gesamtleistung von mindestens 30 Watt. Je höher die Spannung am Ausgang des Brückengleichrichters ist, desto weniger Strom verbraucht der Stabilisator bei konstantem Laststrom. Der Varistor TNR10G471K kann durch jeden 430 V, 470 V ersetzt werden, zum Beispiel FNR-07K471, FNR-14K471 MLT, C1-4, C2-23, C1-14. Der Widerstand R1 ist in allen Stromkreisen vorzugsweise nicht brennbar, beispielsweise nicht brennbar. P1-7 oder kleiner Draht mit einer Leistung von 1 oder 2 W in einem Keramikgehäuse. Variabler Widerstand – SDR-4 oder ähnlich mit linearer Kennlinie. Auf der Achse des variablen Widerstands muss ein Griff aus Isoliermaterial angebracht werden. Oxidkondensatoren - importierte Analoga von K50-35, K50-68, K53-19. Unpolare Kondensatoren - Keramik, importierte Analoga von K10-17, KM-5, KM-6 oder ungünstig im SMD-Design. Parallel zu den Dioden des Brückengleichrichters und am Eingang von Spannungsstabilisatoren eingebaute Keramikkondensatoren müssen für eine Betriebsspannung von mindestens 30 V ausgelegt sein. Die restlichen Keramikkondensatoren können für eine Betriebsspannung von 16 V eingebaut werden. Anstelle der Schottky-Dioden SR360 können Sie die Dioden MBR350, 1N5825, MBR360, DQ06, MBRD660CT, MBR1060, 50WR06 verwenden. Dieselben Dioden können die Schottky-Dioden 1N5822 und die Schottky-Dioden mit geringer Leistung - 1N5819 - ersetzen. Wenn keine Dioden mit Schottky-Barriere vorhanden sind, können stattdessen Dioden der Serien KD213, 2D213 verwendet werden. , KD1. Die Zenerdiode KS4001A kann durch KS1V ersetzt werden. 4001N1. Die Zenerdiode 4007N4001 kann durch 4007RMT208VTZ ersetzt werden. 209SMB243BT162, 162N1. Die Zenerdiode BZV5341C-1V5339 kann durch 1N5919A, TZMC-1V5919 anstelle der Zenerdiode ersetzt werden. R3KE1A kann 5919N55 oder D4D installiert werden. anstelle einer Zenerdiode. R3KE1A passt zu 4731 N4, D3E. LEDs passen zu jeder ähnlichen Dauerleuchtfarbe. Anstelle der pn-p-Low-Power-Transistoren 6SA12 reichen alle Serien SS1, 5349SA815, KT6, KT15, KT1 und KT5352 aus. Der integrierte Schaltkreis MC34063AP kann durch den MC34063AP1 oder den zuverlässigeren MC33063A im DIP-8-Gehäuse ersetzt werden. Um die Zuverlässigkeit solcher Mikroschaltungen mit Hilfe von Wärmeleitkleber zu erhöhen, ist es notwendig, einen Kupferrippenkühlkörper mit einer Kühlfläche von 8 cm2575 aufzukleben. Der integrierte Schaltkreis LM5.0T-5 ist für eine Ausgangsspannung von +220 V ausgelegt, er ist in einem fünfpoligen TO-2575-Gehäuse gefertigt. Stattdessen können Sie den Mikroschaltkreis LM5.0TV-220 verwenden. im Körper hergestellt. TO-2575 oder L.M2D5.0T-2576 oder ein ähnlicher Chip aus der LM2576-Serie. Mikroschaltungen der Serie LM3 ermöglichen einen Laststrom von bis zu 2575 A. Unter den Mikroschaltungen der Serien LM2576, LM3,3 gibt es auch Mikroschaltungen für feste Ausgangsspannungen von 12 V, 15 V, 1,23 V und einstellbar - Adj für eine Ausgangsspannung von 37 ... 60 V. Die Mikroschaltung muss auf einem Kupfer- oder Duraluminium-Kühlkörper mit einer Kühlfläche von mindestens 2 cm3 installiert werden. Wenn das Netzteil nach dem Schema von Abb. zusammengebaut ist. 2576, wird für einen Laststrom von 200 A ausgelegt, dann muss der Kühlkörper für die Mikroschaltung der LM300-Serie mindestens 4960 cm200 groß sein. und in einem engen, schlecht belüfteten Gebäude mindestens XNUMX cmXNUMX. Der LXNUMX-Chip muss zudem auf einem Kühlkörper mit einer Kühlfläche von mindestens XNUMX cmXNUMX verbaut werden. (eine Seite). Anstelle der rücksetzbaren Polymersicherungen der MF-R-Serie reichen auch ähnliche LP60-Serien aus. Typschalter. P2K, PKN, deren freie Kontaktgruppen parallel geschaltet sind. Die Speicherdrossel (L1 in allen Stromkreisen) muss eine Induktivität von 150.300 μH haben, sie kann auf einem K32x20x6 Ringmagnetkreis aus 2000NN Ferrit hergestellt werden. Mit einer Diamantkreissäge oder einer guten Bügelsäge wird ein 1 ... 1.5 mm breiter Durchschnitt in den Ring eingearbeitet. In den entstandenen Spalt wird ein Stück Textolith ohne Folie eingeklebt. Nach dem Umwickeln des Rings mit lackiertem Stoff werden mit einer 22x0,18 mm Litze 50 ... 60 Windungen darauf gewickelt, das sind ca. 2 Meter Draht. Sollte sich der Ring beim Zuschneiden in zwei Hälften teilen, kann er mit Sekundenkleber zusammengeklebt werden. Zwischen den Lagen der Wicklung muss eine Lage lackiertes Tuch bzw. PVC-Band. Jede Wickellage ist mit Zaponlak imprägniert. Die Induktivitäten L2 und L3 in allen Stromkreisen enthalten 15 Windungen desselben Drahtes, die auf einen K20x12x6-Ring aus M2000NM-Ferrit gewickelt sind. Vor dem Auflegen der Wicklung wird der Ring leicht gefeilt und in zwei Hälften gebrochen. Anschließend mit Sekundenkleber oder Leim verkleben. BF und trocknete mindestens einen Tag bei Raumtemperatur. Für einen Spannungsstabilisator, hergestellt nach dem Schema von Abb. 1 können kleinere Magnetkreise verwendet werden. Sie können auch geeignete Industriedrosseln mit einem Wicklungswiderstand von maximal 0,05 Ohm verwenden. Für einen Stabilisator, der nach dem Schema von Abb. 3 ist es wünschenswert, dass der Widerstand der Induktorwicklungen nicht mehr als 0,02 Ohm beträgt. Zusätzlich können Sie anstelle der Drosseln L2 und L3 auch Drosseln verwenden, die auf hergestellt sind. H-förmige Ferritkerne, zum Beispiel aus Rasterkorrekturspulen von Bildröhrenfernsehern und Monitoren. Autor: Butov A.L.
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