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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Flyback-kaskadiertes SMPS, 220/12,6 Volt, 0,5 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Der den Lesern zur Kenntnis gebrachte Artikel enthält eine Beschreibung des Funktionsprinzips und ein praktisches Diagramm eines SMPS, das auf einem kaskadierten Flyback-Spannungswandler basiert. Das Fehlen von Spannungsstößen am Drain des Feldeffekt-Schalttransistors ermöglicht es, die Anforderungen an seine maximal zulässige Spannung zu reduzieren. Netzwerkschaltnetzteil, dessen Schaltung in Abb. dargestellt ist. 1 bezieht sich auf die sogenannten Sperrwandler, das Schema seiner Ausgangsstufe unterscheidet sich jedoch erheblich vom „klassischen“ Sperrwandler. Es ist ersichtlich, dass im Drain-Kreis des Transistors VT1 kein Dämpfungsdioden-Widerstands-Kondensator-Kreis vorhanden ist, eine separate Wicklung eines Impulstransformators zur Stromversorgung des Controllers nicht erforderlich ist und stattdessen zwei separate Energiespeicher vorhanden sind Zum Einsatz kommen eine L2-Drossel und ein Trenntransformator T1.
In der Ausgangsstufe ist ein vereinfachtes Diagramm davon in Abb. dargestellt. 2 kann der Energieübertragungsprozess bedingt in zwei Phasen unterteilt werden. Beim ersten wird während des Vorwärtshubs Energie im Magnetfeld des Induktors L1 akkumuliert und während des Rückwärtshubs über die offene Diode VD1 an den Kondensator C1 übertragen. Am Ende des Rückwärtshubs wird der Kondensator C1 wie folgt aufgeladen. dass seine obere Auskleidung gemäß dem Schema ein negatives Potenzial gegenüber der unteren erhält. In der zweiten Stufe wird beim nächsten Vorwärtshub der geladene Kondensator C1 über den offenen Transistor VT1 und die Diode VD2 mit der Primärwicklung des Transformators T1 verbunden und beginnt sich zu entladen. Zu diesem Zeitpunkt wird Energie im Magnetfeld des Transformators T1 akkumuliert und schließlich wird die Energie beim nächsten Rückwärtshub über einen Gleichrichter an der Diode VD3 und mit einem Glättungskondensator C2 an den Ausgang übertragen.
Lassen Sie uns nun die Arbeit des SMPS (siehe Abb. 1) genauer analysieren. Auf den Dioden VD1-VD4 ist ein Brückengleichrichter aufgebaut, die Kondensatoren C4, C5 glätten die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung. Da die Prozesse der Energieakkumulation kombiniert werden, fließt der Gesamtstrom der Induktivität L1 und der Primärwicklung des Transformators T2 durch den offenen Transistor VT1. Der Strom in L2 steigt unter Einwirkung einer gleichgerichteten Spannung linear an, und die Anstiegsgeschwindigkeit wird durch diese Spannung und die Induktivität der Induktivität bestimmt. Auch in der Primärwicklung T1 steigt der Strom linear an und die Kapazität des Kondensators C9 ist so gewählt, dass sich beim Vorwärtshub die Spannung an ihm geringfügig ändert. Diese Stromkomponente des Transistors hat die gleiche Richtung wie der Drosselstrom, da am oberen Anschluss der Primärwicklung des Transformators T1 eine Spannung negativer Polarität anliegt. Wenn der Strom durch den Transistor VT1 einen bestimmten Wert erreicht, bewirkt die Spannung am Widerstand R9, der als Stromsensor fungiert, dass der Steuerregler DA1 umschaltet und der Feldeffekttransistor schließt. Als Nachteil vermerken wir, dass bei gleicher Leistung wie beim „klassischen“ Sperrwandler der Transistorstrom hier höher ist. Die Vorteile des Geräts zeigen sich in der umgekehrten Phase: Wenn der Feldeffekttransistor VT1 schließt, lädt der Induktorstrom L2 den Kondensator C9 aufgrund der Selbstinduktions-EMF auf. Da sich die Spannung an diesem Kondensator nicht sofort ändern kann, verläuft der Übergangsprozess am Drain des Transistors reibungslos, es gibt keinen Spannungsstoß, sodass keine Dämpfungsdioden-Widerstandskondensatorschaltung erforderlich ist, was die Effizienz erheblich verringert das Netzteil bei geringen Ausgangsleistungen. Mit Beginn des Rückwärtshubs stoppt der Prozess der Energieakkumulation im Transformator T1 und die Spannung an seiner Primärwicklung, die während des Vorwärtshubs negativ war, wird aufgrund der Selbstinduktion positiv - die VD6-Diode öffnet sich. Versorgung des DA1-Controllers mit Versorgungsspannung. und Diode VD9. Zuführen der Ladung. Bei Anschluss an das Stromnetz erfolgt die Versorgungsspannung des Controllers zunächst über den Stromkreis R6C8 und wird durch die Zenerdiode VD5 auf 15 V begrenzt. Der Widerstand R10 begrenzt den Strom dieser Zenerdiode im Dauerzustand und die Drossel L1 schützt den Controller zusätzlich Stromversorgungskreise vor Spannungsspitzen schützen. Die Konvertierungsfrequenz wird durch die Elemente R4, C3 eingestellt und beträgt etwa 62 kHz. Die Ausgangsspannung wird von einem Optokoppler U1 gesteuert und durch Ändern des Tastverhältnisses der Steuerimpulse geregelt, die dem Gate des Transistors VT1 zugeführt werden. Das SMPS liefert eine Ausgangsspannung von 12,6 V bei einem Strom von bis zu 0,5 A. Die Instabilität der Ausgangsspannung überschreitet nicht ± 2,5 %, und ihre Welligkeit bei der Wandlungsfrequenz überschreitet nicht 100 mV. Der Wirkungsgrad bei einer Ausgangsleistung von 6 W beträgt mindestens 0,72. Wenn die Last getrennt wird, arbeitet das SMPS im Neustartmodus, während die Ausgangsspannung nicht ansteigt. Die Mindestlast, bei der es in den Stabilisierungsmodus wechselt, kann über die Anzeige-LED angezeigt werden. Der vom Netzwerk verbrauchte Strom wird in diesem Modus auf einige Milliampere reduziert. Das Gerät wurde auf zwei Steckplatinen montiert. Auf einem davon befindet sich der DA1-Controller mit zugehörigen Elementen, auf dem zweiten der Rest. Die Platinen sind durch Drähte möglichst geringer Länge miteinander verbunden. Die Controllerplatine verwendet oberflächenmontierte Widerstände und Kondensatoren der Größe 1206. Kondensatoren C5, C9 – K73-17, C4, C11 – Oxidkondensatoren geeigneter Größe und Betriebsspannung. Induktivität L1 – EC24, Widerstand R9 besteht aus zwei parallel geschalteten und R5 – zwei in Reihe geschalteten. Wir ersetzen den IRF830-Transistor durch einen anderen Feldschalttransistor mit einer zulässigen Drain-Source-Spannung von 500 V, einem Strom von 4,5 A und einem offenen Kanalwiderstand von nicht mehr als 1,5 Ohm. Für den Transistor ist kein Kühlkörper erforderlich. Das Gerät verwendet einen UCC38C44D-Chip von Texas Instruments. Mit geringfügigen Änderungen an der Schaltung können Sie ähnliche Controller aus anderen Familien verwenden, einschließlich des UC3844A. Wichtig ist, dass das maximale Tastverhältnis der Ausgangsimpulse 50 % beträgt. Für die Herstellung der Induktivität L2 und des Transformators T1 wurde ein kleiner W-förmiger Magnetkreis EFD15 von Epcos, Material Nr. 87, komplett mit Standardrahmen verwendet. die Induktivität einer Windung beträgt 100 nH. Der Induktor L2 enthält 130 Windungen PEV-2 0,2-Draht, ist in vier Lagen verlegt und hat eine Induktivität von 1,7 mH. Sie können auch eine vorgefertigte Drossel mit einem Sättigungsstrom von 0,3 ... 0,4 A verwenden, zum Beispiel SDR1006-152KL von Bourns. Der Transformator T1 enthält zwei Wicklungen mit 36 Windungen PEV-2 0,35, die durch zwei Lagen Polyesterband voneinander isoliert sind. Die Induktivität jeder Wicklung beträgt 0,12 mH. Die Verwendung dieser Magnetkreise ermöglicht es, eine Höhe des montierten Geräts von etwa 10 mm zu erreichen. Für den Transformator ist auch die Verwendung eines ringförmigen Magnetkerns aus MP-140-Material mit einem Außendurchmesser von 18 mm zulässig, der Wirkungsgrad sinkt um 2 ... 2,5 %. In diesem Fall sollte die Windungszahl auf 50 erhöht werden und es ist bequemer, die Wicklungen mit einem doppelt gefalteten Draht mit hochwertiger Isolierung zu wickeln, zum Beispiel MS16-14 oder MP37-12. Der so hergestellte Transformator weist eine geringere Streuinduktivität auf und das Gerät arbeitet damit stabiler. Da die meisten Elemente des Geräts unter Netzspannung stehen, empfiehlt es sich, zur Einstellung und Überprüfung einen Trenntransformator geeigneter Leistung zu verwenden, indem eine Last angeschlossen wird, die dem Ausgang des einzustellenden Schaltnetzteils entspricht. Zunächst müssen Sie sicherstellen, dass der Controller und seine Schaltkreise in gutem Zustand sind. Ohne Anschluss des Geräts an das Netzwerk ist eine konstante Spannung von 13 ... erforderlich. Das Gerät erfordert keine Auswahl von Elementen und keine Anpassung. Sie können die Ausgangsspannung in einem kleinen Bereich ändern, indem Sie einen Widerstand R11 (1,2 kOhm) wählen. Nachdem die Nennlast an den Ausgang angeschlossen wurde, wird die Ausgangsspannung überprüft und, ohne das Schaltnetzteil auszuschalten, wird sein Ausgang kurzgeschlossen. In diesem Fall sollte der durchschnittliche Strom, der aus dem Netzwerk verbraucht wird, sinken, was auf den normalen Betrieb der Schutzschaltungen hinweist. Autor: V. Sokol, Dorf Chashnikovo, Bezirk Solnechnogorsk, Gebiet Moskau.
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