Einfaches Schaltnetzteil, 220/5 Volt 4 Ampere

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Der Artikel beschreibt ein einfaches und kostengünstiges Netzwerk-Netzteil (laut Autor betragen die Kosten für alle Komponenten nicht mehr als einhundert Rubel) mit einer Ausgangsspannung von 5 V und einem Laststrom von bis zu 4 A.

Die Stromquelle ist ein Single-Ended-Flyback-Spannungswandler mit Selbsterregung. Eine Besonderheit des vorgeschlagenen Geräts ist das Fehlen spezieller Mikroschaltungen, die Einfachheit und die geringen Herstellungskosten.

Wichtigste technische Merkmale

• Maximale Ausgangsleistung, W......20
• Ausgangsspannung, V ..... 5
• Maximaler Laststrom, A ...... 4
• Netzeingangsspannungsintervall, V......187...242
• Eingangsspannungsfrequenz, Hz......50
• Instabilität der Ausgangsspannung, %, nicht mehr......2
• Pulsationsamplitude, %......1
• Betriebstemperaturbereich, °С......-40...+70
• Abmessungen, mm......80x65x20
• Gewicht mit Kühlkörper, g......120

Das Gerätediagramm ist in der Abbildung dargestellt. Das Netzteil enthält einen Netzgleichrichter VD1-VD4, einen Rauschunterdrückungsfilter L1C1-C3, einen Wandler auf Basis eines Schalttransistors VT1 und eines Impulstransformators T1, einen Ausgangsgleichrichter VD8 mit einem Filter C9C10L2 und eine Stabilisierungseinheit auf Basis eines Stabilisators DA1 und ein Optokoppler U1.

(zum Vergrößern klicken)

Das Gerät funktioniert wie folgt. Nach dem Einschalten der Stromquelle öffnet sich der Schalttransistor VT1 leicht und Strom beginnt durch die Primärwicklung des Impulstransformators T1 zu fließen. In der Rückkopplungswicklung II des Transformators wird eine EMK induziert, die über den positiven Rückkopplungskreis – Widerstand R9, Diode VD5, Kondensator C5 – dem Gate des Feldeffekttransistors VT1 zugeführt wird. Dadurch entsteht ein lawinenartiger Prozess, der zum vollständigen Öffnen des Schalttransistors führt. Die Energieakkumulation beginnt im Transformator T1. Der Strom durch den Schalttransistor VT1 steigt linear an und die Spannung vom Stromsensor-Widerstand R10 über die Diode VD6 und den Kondensator C7 beeinflusst die Basis des Fototransistors des Optokopplers U1.1 und öffnet ihn leicht, wodurch die Spannung an der Gate des Feldeffekttransistors zu verringern. Der umgekehrte Vorgang beginnt und führt zum Schließen des Schalttransistors VT1. In diesem Moment öffnet die Diode VD8 und die im Transformator T1 angesammelte Energie wird an den Ausgangsfilterkondensator C9 übertragen.

Wenn die Ausgangsspannung aus irgendeinem Grund den Nennwert überschreitet, öffnet der Stabilisator DA1 und es beginnt Strom durch ihn und die in Reihe geschaltete Sendediode des Optokopplers U1.2 zu fließen. Die Emission der Diode führt zu einem früheren Öffnen des Optokopplertransistors, wodurch die Einschaltdauer des Schalttransistors abnimmt, weniger Energie im Transformator gespeichert wird und folglich die Ausgangsspannung abnimmt.

Wenn die Ausgangsspannung sinkt, nimmt der Strom durch die Optokoppler-Emissionsdiode ab und der Optokoppler-Transistor schließt. Dadurch erhöht sich die Offenzeit des Schalttransistors, es wird mehr Energie im Transformator gespeichert und die Ausgangsspannung wird wiederhergestellt.

Der Widerstand R3 ist notwendig, um die Wirkung des Dunkelstroms des Optokopplertransistors zu verringern und die thermische Stabilität des gesamten Geräts zu verbessern. Der Kondensator C7 erhöht die Stabilität der Stromversorgung. Die C6R8-Schaltung erzwingt die Schaltvorgänge des Transistors VT1 und erhöht den Wirkungsgrad des Geräts.

Nach dem obigen Schema wurden mehrere Dutzend Netzteile mit einer Ausgangsleistung von 15 ... 25 W hergestellt.

Anstelle des Schalttransistors VT1 können sowohl Feld- als auch Bipolartransistoren verwendet werden, beispielsweise der Serien 2T828, 2T839, KT872, KP707, Buz90 usw. Der Transistor Optron 4N35 wird durch einen der Serien AOT110, AOT126, AOT128 ersetzt. und KR142NA19A - TL431 Stabilisator - TL90 - TL4 35 . Die besten Ergebnisse wurden jedoch mit importierten Elementen (BUZ431, XNUMXNXNUMX, TLXNUMX) erzielt.

Alle Widerstände im Netzteil sind für die Oberflächenmontage der Standardgröße 1206 mit einer Leistung von 0,25 W vorgesehen, die Kondensatoren C1-C3, C8 - K10-47V für eine Spannung von 500 V, C5-C7 sind für die Oberflächenmontage der Standardgröße 0805 vorgesehen. der Rest sind beliebige Oxide.

Der Transformator T1 ist auf zwei zusammengefaltete Ringmagnetkerne K19x11x6,7 aus Permalloy MP 140 gewickelt. Die Primärwicklung enthält 180 Windungen PEV-2 0,35-Draht, Wicklung II - 8 Windungen PEV-2 0,2-Draht, Wicklung III für den Ausgang Spannung 5 V - 7 Windungen von fünf Leitern PEV-2 0,56. Die Wicklungsreihenfolge entspricht ihrer Nummerierung und die Windungen jeder Wicklung müssen gleichmäßig über den gesamten Umfang des Magnetkreises verteilt sein.

Die Induktoren L1 und L2 sind auf Ringmagnetkernen K15x7x6,7 aus MP140 Permalloy hergestellt. Die erste enthält zwei Wicklungen mit jeweils 30 Windungen, die mit PEV-2 0,2-Draht auf verschiedenen Hälften des Magnetkreises gewickelt sind, die zweite ist mit PEV-2 0,8-Draht in einer Schicht über die gesamte Länge des Magnetkreises gewickelt passt.

Um die Welligkeit der Ausgangsspannung zu reduzieren, sollte der gemeinsame Punkt der Kondensatoren C2 und C3 zuerst mit dem Minuspol des Kondensators C10 und dann mit den übrigen Teilen verbunden werden – Wicklung III des Transformators T1, Minuspol des Kondensators C9, Widerstand R12 und Klemme 2 des Stabilisators DA1.

Das Gerät ist auf einer Leiterplatte mit den Maßen 80x60 mm montiert. Auf der einen Seite der Platine befinden sich Leiterbahnen und oberflächenmontierbare Elemente sowie ein Schalttransistor VT1 und eine Diode VD8, die gegen eine gleichgroße Aluminium-Kühlkörperplatte gedrückt werden, auf der anderen Seite alles andere.

Es ist besser, das Gerät zum ersten Mal von einer strombegrenzenden Stromquelle, z. B. B5-50, einzuschalten, und die Betriebsspannung sollte sofort angelegt und nicht allmählich erhöht werden. Das Einrichten des Geräts besteht darin, die Ausgangsspannung durch den Teiler R11R12 einzustellen und gegebenenfalls den Schwellenwert für die Begrenzung der Ausgangsleistung (Beginn eines starken Abfalls der Ausgangsspannung bei zunehmendem Laststrom) durch den Stromsensor R10 einzustellen.

Um eine andere Ausgangsspannung zu erhalten, müssen die Windungszahl der Wicklung III des Transformators T1 und das Teilungsverhältnis des Teilers R11R12 proportional geändert werden.

Beim Betrieb des Geräts ist zu beachten, dass sein negativer Ausgang galvanisch mit dem Netz verbunden ist.

Autor: M.Dytskov, Zhukov, Region Kaluga

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