Schaltnetzteil mit geringem Stromverbrauch, 220/9-10,5 Volt, 45 Milliampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Der wissenschaftliche und technische Fortschritt steht nicht still, radioelektronische Geräte und Geräte werden kleiner, verlieren an Volumen und Gewicht und auch der Stromverbrauch sinkt. Um einige Geräte mit Strom zu versorgen, reicht eine Stromquelle mit einer Leistung von nicht mehr als 400...500 mW oder sogar weniger aus. Stromversorgungen auf Basis von Niederfrequenz-Abwärtstransformatoren werden nach und nach durch SMPS ersetzt. Das Einzige, was bis heute relevant ist, ist die galvanische Trennung der Last vom Wechselstromnetz.

Das vorgeschlagene SMPS zeichnet sich dadurch aus, dass es einfach herzustellen ist. Gleichzeitig sorgt es für eine galvanische Trennung der Last vom Wechselstromnetz und widersteht dem Ausgangskurzschluss. Zu den Nachteilen gehört eine niedrige Ausgangsspannungsstabilisierung, aber bei Bedarf kann dieser Nachteil durch den Einsatz eines integrierten Spannungsstabilisators mit geringer Leistung der 78Lxx-Serie oder ähnlichem behoben werden.

Technische Eigenschaften

• Netzspannung, V.......220±10%
• Konvertierungsfrequenz. kHz......20 100
• Ausgangsspannung, V ....... 9 ... 10,5
• Maximaler Ausgangsstrom, mA.......45

Das Gerätediagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Es basiert auf dem IR2153D-Chip, einem Treiber mit integriertem Oszillator. Diese Mikroschaltung dient zur Steuerung zweier in Reihe geschalteter Feldeffekttransistoren und zum Aufbau leistungsstarker Impulsspannungswandler. Die Ausgangsstufen der Treiber sind so geschaltet, dass sie parallel mit Strom versorgt werden, wodurch sie wie zwei gegenphasige Halbbrückenschalter arbeiten. Wenn an die Ausgänge dieser Stufen – NO und LO (Pins 7 und 5) – ein Impulstransformator angeschlossen wird, entsteht eine Brückenschaltung eines Spannungswandlers.

Reis. 1 (zum Vergrößern anklicken)

Der Treiber wird vom Wechselstromnetz über einen Dämpfungskondensator C1, einen Strombegrenzungswiderstand R2 und einen Gleichrichter mit Dioden VD1-VD4 gespeist. Die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung wird durch den Kondensator C2 geglättet. Der Widerstand R1 sorgt für die Entladung des Kondensators C1 nach dem Trennen der Stromquelle vom Netz.

Die Versorgungsspannung wird durch eine eingebaute 15,6-V-Zenerdiode stabilisiert. Die Umwandlungsfrequenz wird durch die R3C3-Schaltung eingestellt und kann durch die Formel bestimmt werden:

F \u1d 1,4 / (3C3 (R75 + XNUMX Ohm))

Bei den im Diagramm angegebenen Nennwerten liegt die Wandlungsfrequenz bei ca. 70 kHz.

Die Ausgangsstufen des DA1-Treibers stellen einen Ausgangsimpulsstrom von bis zu 200 mA bereit. Dadurch ist es möglich, die Primärwicklung des Transformators T1 direkt an die Ausgänge der Mikroschaltung anzuschließen. Die Wechselspannung der Sekundärwicklung wird einem Spannungsverdoppelungsgleichrichter zugeführt, der aus Dioden VD5, VD6 und Kondensatoren C4, C5 besteht. Das Vorhandensein der Ausgangsspannung wird durch die LED HL1 angezeigt.

Das SMPS verwendet Widerstände MLT, C2-23, Kondensator C1 Typ K73-17 oder importiert, es muss für den Betrieb mit einer Wechselspannung von mindestens 400 V ausgelegt sein, Kondensator C3 - K10-17 oder SMD, der Rest sind Oxidkondensatoren von einheimischer oder importierter Herkunft. Die 1N4007-Dioden können durch 1N4005, 1N4006 oder eine Diodenbrücke mit geringer Leistung ersetzt werden, die für den Betrieb in einem 220-V-Netz ausgelegt ist, zum Beispiel KTs407A. Schottky-Dioden 1N5819 sind austauschbar mit 1N5817, 1N5818 oder Dioden der Serien KD510, KD521, KD522, im letzteren Fall sinkt die Ausgangsspannung jedoch um etwa 1 V. Die HL1-LED kann jede Farbe haben.

Der Transformator ist auf einen Magnetkern der Standardgröße R10x6x4 (EPCOS B64290L0038-N87) aus Ferrit mit einer magnetischen Permeabilität von 2200 gewickelt. Es wird PELSHO-Draht mit einem Durchmesser von 0,12 mm verwendet. Die Primärwicklung ist Windung für Windung in einer Reihe gewickelt – das sind etwa 85 Windungen (eine Abweichung von ±10 Windungen ist zulässig). Um die Zuverlässigkeit der Isolierung zu erhöhen, wird die Primärwicklung mit 2...3 Lackschichten beschichtet; für diese Zwecke wird Aerosol-Auto-Acryllack verwendet, der eine erhöhte Beständigkeit gegen atmosphärische und mechanische Einflüsse aufweist. Dann wird die Sekundärwicklung gewickelt - 30 Windungen, ebenfalls Windung für Windung in einer Reihe.

Eine Leiterplatte für das Gerät wurde nicht entwickelt. Alle Teile werden mittels Drahtverdrahtung auf einer Prototyp-Leiterplatte platziert (Abb. 2). Die Platine ist in einem Kunststoffgehäuse mit den Abmessungen 60-35-25 mm untergebracht. Für die LED-, Netzwerk- und Ausgangskabel müssen Löcher in das Gehäuse gebohrt werden.

Fig. 2

Die Ausgangsleistung des Netzteils hängt von der Kapazität des Löschkondensators C1 ab. Die Tabelle zeigt seine Kapazität für verschiedene Ausgangsleistungswerte.

Die Lastkennlinien der Quelle sind in Abb. 3 dargestellt. XNUMX.

Fig. 3

Wenn die von der Last verbrauchte Leistung nicht optimal ist, wird die überschüssige Energie zum Erhitzen des Chips verwendet. Nach der Montage muss das Gerät nicht konfiguriert werden und kann sofort zur Stromversorgung der entsprechenden Last verwendet werden.

Autor: Deparma A.

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