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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ein einfacher Selbstgenerator-SMPS mit einer Leistung von 1,5 kW für UMZCH. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Die Entwicklung des vorgeschlagenen SMPS erfolgte auf der Grundlage des Prototyps, der in dem Artikel von E. Gaino und E. Moskatov „Leistungsstarkes Schaltnetzteil“ in „Radio“, 2004, Nr. 9, S. 31 beschrieben ist. 32, XNUMX. Das vorläufige Ziel bestand darin, die Ausgangsleistung um den Faktor drei zu erhöhen und gleichzeitig das Funktionsprinzip und die niedrigen Kosten des Produkts durch die Verwendung weit verbreiteter Komponenten beizubehalten. Aus diesem Grund wurde die Ansteuerung von Schalttransistoren bevorzugt über einen sättigbaren Transformator durchgeführt. Das Gerät verwendet Widerstände im positiven Rückkopplungskreis anstelle eines Treiberchips mit zahlreichen Verdrahtungskomponenten. Zudem ist der Basisstrom bipolarer Schalttransistoren um ein Vielfaches höher als der maximal zulässige Ausgangsstrom moderner Treiberchips wie IR2110, IR2113 und dergleichen. Um die Mikroschaltung an Transistoren anzupassen, ist die Einführung einer Verstärkungsanpassungsstufe und einer Hilfsquelle zu ihrer Stromversorgung erforderlich, was den Vorteil des vorgeschlagenen SMPS, wie z. B. eine geringe Anzahl von Komponenten, zunichte macht. Anstelle billiger und üblicher Bipolartransistoren könnten leistungsstarke MOSFETs oder IGBTs verwendet werden, dann würde aber ein weiterer Vorteil wegfallen – die geringen Kosten der Komponenten. Die Wandlungsfrequenz des Prototyps im Leerlauf beträgt nur 9 kHz, daher ist sein Impulstransformator schwer und erzeugt einen unangenehmen Pfeifton. Das vorgeschlagene SMPS weist einen solchen Nachteil nicht auf, da seine minimale Umwandlungsfrequenz 30 kHz beträgt. Das Diagramm des vorgeschlagenen SMPS ist in der Abbildung dargestellt. Die Basis des SMPS ist ein selbstschwingender Brückenspannungswandler mit einem nicht sättigbaren leistungsstarken Transformator T1 und einem sättigbaren Niederleistungstransformator T2. Der Einsatz solcher Wandler ist eine bekannte und weit verbreitete Lösung, sie wird in der „Elektronik“ eingesetzt B. Transformatoren“, Vorschaltgeräte für Energiesparlampen und andere Geräte, diese Geräte weisen jedoch im Vergleich zu den vorgeschlagenen Geräten eine geringere Leistung auf.
Wichtigste technische Merkmale:
Da der UMZCH über einen eigenen Stromschutz verfügt, ist diese Funktion im SMPS nicht erforderlich. Die Wandlungsfrequenz ist nicht konstant – je höher die Lastleistung, desto höher. Die Thermistoren RK1 und RK2 begrenzen den Startladestrom des Oxidkondensators C21 bei Anschluss an das Netzwerk. Um das Gerät im Notfall stromlos zu schalten, ist der SF1-Leistungsschalter vorgesehen. Der Gasableiter F1 schützt das Gerät vor Überlastungen der Netzspannung. Auf Kondensatoren. C10, C17 und der Zweiwicklungsinduktor L2 bilden einen U-förmigen Filter, der das Eindringen hochfrequenter Störungen vom SMPS in das Netzwerk verhindert. Die Diodenbrücke VD8 richtet die Wechselspannung des Netzes gleich, der Kondensator C21 glättet sie, der Kondensator C22 überbrückt den Ausgang des Gleichrichters bei hoher Frequenz. Aus den Widerständen R1, R2, R7, dem Kondensator C3 und dem Dinistor VD7 wird ein Entspannungsgenerator zusammengesetzt, der die Impulse erzeugt, die zum Starten des Generators nach dem Einschalten der Stromversorgung erforderlich sind, und die Bedingungen für die Erzeugung nach seinem Ausfall wiederherstellt. Die Widerstände R8-R15 begrenzen den Basisstrom der Schalttransistoren VT1-VT8, die Kondensatoren C6-C9, C11-C14 beschleunigen deren Schalten. Die Dioden VD5, VD6, VD9, VD10 dämpfen vorübergehende Spannungsstöße. Die Widerstände R3-R6, R18-R21 in den Emitterkreisen der Transistoren gleichen den durch sie fließenden Strom aus. Der Kondensator C20 beseitigt die Magnetisierung des Magnetkreises des nicht sättigbaren Transformators T1 durch Gleichstrom. Über die Widerstände R16, R17 wird ein positiver Rückkopplungskreis vom Ausgang des Wandlers (von der Wicklung III des Transformators T1) zu seinem Eingang (Wicklung V des Transformators T2) gebildet. Die Conversion-Häufigkeit, die mit der Formel berechnet werden kann:
wobei F die Konvertierungsfrequenz in kHz ist; U ist die Amplitude der Spannungsimpulse an der Wicklung V des Transformators T2, V; Vs – Sättigungsinduktion des Schalttransformators T2, T; q – Tastverhältnis der Impulse; Sc ist die Querschnittsfläche des Magnetkerns des Transformators T2, cm2; W ist die Windungszahl der Wicklung V des Transformators T2; K ist der Füllfaktor des Magnetkreises des Transformators T2, der für Ferrit nahezu Eins erreicht. Die Diodenbrücke VD1-VD4 richtet die Impulsspannung der Wicklung I des Transformators T1 gleich. Die Kondensatoren C1, C2, C4, C5, C15, C16, C18, C19 und die Zweiwicklungsinduktivität L1 glätten hochfrequente und niederfrequente Wellen der Ausgangsspannung. Die Sicherungen FU1 und FU2 bieten Schutz vor einem langsam ansteigenden Laststrom über den zulässigen Grenzwert hinaus. Die LED HL1 zeigt den Betriebszustand des Gerätes an, der Widerstand R22 ist strombegrenzend. Das Design des SMPS ist willkürlich, die relative Position der Komponenten ist nicht kritisch, obwohl es wünschenswert ist, dass jede der Dioden VD5, VD6, VD9, VD10 so nah wie möglich an ihrem Transistorpaar VT1VT3, VT2VT4, VT5VT7 platziert wird , VT6VT8. Die Quelle wird durch hängende Installation zusammengebaut. Automatischer Schalter A-0701NM (SF1), hergestellt von Sang. Mao Enterprise Co., Ltd., mit einem Ausschaltstrom von 15 A und einer Nennspannung von 250 V, kann durch A-0702A, A-0702X, A-0710W, CBLS2A15, M115-B120 ersetzt werden. Die Thermistoren SCK-2R515 (RK1 und RK2) können durch MS32 5R020, MS32 7R015 oder ähnliche NTC-Thermistoren mit einem maximal zulässigen Strom von mindestens 15 A und einem Nennwiderstand von 5 bis 10 Ohm bei einer Temperatur von 25 °C ersetzt werden. Wir ersetzen den Hauptschalter TR26-21C-11D1 (SA1) durch einen SWR74 oder einen beleuchteten Schalter MK-521A/N. Der Gasentlader 2027-35-C (F1) kann durch B88069-X2380-S102, B88069-X370-S102, B88069-X410, FS04X-1JOS oder FS04X-1JMG ersetzt werden. Anstelle von 30ETH06 (VD1 - VD4) sind die Dioden 80E8U04, DSEI30-06A, HFA25TB60, RHRG3060 geeignet. Jede Diode ist auf einem separaten Kühlkörper mit einer Kühlfläche von 90 cm2 montiert. Die Dioden HER1608G (VD5, VD6, VD9, VD10) können durch 15ETH06, 15ETX06S, HFA25TB60, DSEI12-06A, FES16JT und eine Diodenbrücke ersetzt werden. KVRS2510 (es muss mit einem Kühlkörper mit einer Nutzfläche von mindestens 50 cm2 ausgestattet sein) – einer der GBU25M. BR2510, BR2510W, KVRS3510 oder MV4010. Dinistor VD7 – einer von KN102A – KN102V und 2N102A – 2N102V; Die letzten drei sind für den Betrieb von SMPS bei erhöhten Temperaturen vorzuziehen. Geeignet sind auch importierte DB-3- oder D8-4-Dinistoren mit einer Schaltspannung von 32 bzw. 40 V. Schaltende Bipolartransistoren VT1-VT8 sind jeweils auf einem Kühlkörper mit einer Kühlfläche von 140 cm2 verbaut. Anstelle von KT812A können Sie acht Transistoren des gleichen Typs 2T812A, KT812B oder KT840A verwenden. Die Kondensatoren C1-C3, C15, C16, C22 sind Polyethylenterephthalat-MER oder MEF, und C20 besteht aus acht parallel geschalteten MER-Kondensatoren mit jeweils 1 μF und einer Nennspannung von 630 V. Die Kondensatoren C6-C9, C11-C14 sind Keramik. KM5B-N90, K10-17A-N50 K10-17B-N50. Kondensatoren. SYu und S17 - V32923-A2474M, ausgelegt für den Anschluss an ein Wechselstromnetz. Sie können durch die Kondensatoren 881131-S 1105-M, V81131-S1474-M, V81141-S1684-M ersetzt werden. В81141-С1334-М oder ähnlich. Oxidkondensatoren C4, C5, C18, C19, C21 – Aluminium K50-6 K50-35 oder ähnlich. Alle in der Stromversorgung verwendeten Festwiderstände sind nicht verdrahtet, zum Beispiel MLT, OMLT, S2-23, S2-33. Die Widerstände R1, R2 und R22 sollten eine Verlustleistung von 2 W haben. Die Widerstände R3-R6, R18-R21 sind importierte Keramik-CRL-Serien; sie können auch aus mehreren parallel geschalteten Widerständen bestehen, um den erforderlichen Widerstand und die erforderliche Verlustleistung zu erzielen. Der T1-Impulstransformator besteht aus einem Magnetkern der Standardgröße Ø20x28 aus Ferrit. M2000NM-9, entsprechend den technischen Spezifikationen OZHO.707.140TU. Es ist auch zulässig, Ferrit M2000NM1-17 zu verwenden. Wicklung I dieses Transformators enthält 2 Abschnitte mit 8 Windungen eines Bündels aus vier zusammengefalteten PETV-2 0,5-Drähten. Wicklung II enthält 28 Windungen aus zwei zusammengefalteten PETV-2 0,5-Drähten und Wicklung III enthält eine Windung aus PEV-2 0,5-Draht. Alle Wicklungen müssen mit Fluorkunststoff, Mylar oder Lackband zuverlässig voneinander isoliert werden. Der Transformator T2 ist auf einen ringförmigen Ferrit-Magnetkreis der Größe K6xXNUMXxXNUMX aus einem selbstschwingenden elektronischen Vorschaltgerät einer Energiesparlampe gewickelt. Jede der Wicklungen I–IV enthält vier Windungen PEV-2 0,25-Draht und Wicklung V enthält neun Windungen PEV-2 0,5-Draht. Drossel L1 ist Eigenbau. Es besteht aus einem ringförmigen Magnetkreis, der aus zwei identischen Teilen in Standardgröße besteht. KP35x26x7, hergestellt aus der Marke Alsifer. PM-60. Die Wicklungen I und II werden zu zwei Drähten PEV-2 2 gewickelt, bis das Fenster gefüllt ist. Anstelle von PEV-2 können Sie auch PETV-Draht verwenden. Die Drossel L2 ist eine vorgefertigte Drossel B82726-S2163-N30, die laut Reisepass einen Wicklungsstrom von 16 A bei einer maximalen Spannung zwischen ihnen von 250 V zulässt. Die Induktivität jeder Wicklung beträgt 2,2 mH. Sicherungen FU1 und FU2 - H630PT-15A H630-15A oder ähnlich. LED HL1 - beliebiges, vorzugsweise grünes Leuchten. Ein aus zu wartenden Teilen zusammengesetztes Schaltnetzteil sollte sofort nach dem Einschalten funktionieren. Wenn keine Autohekeration vorliegt, müssen Sie die Phasenlage der Wicklungen des Transformators T2 überprüfen und möglicherweise den Anschluss der Anschlüsse seiner Wicklung V oder der Wicklung III des Transformators T1 vertauschen. Weicht die Leerlaufwandlungsfrequenz deutlich von 30 kHz ab, deutet dies auf ein ungeeignetes Material oder einen Defekt im Magnetkreis des T2-Transformators hin, beispielsweise auf einen versteckten Riss. In diesem Fall muss der Magnetkern ausgetauscht werden. Autor: D. Butov, p. Kurba, Gebiet Jaroslawl
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