|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Universelles Gerät zum Testen von SMPS. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Beim Entwickeln und Testen von Schaltnetzteilen stoßen Funkamateure häufig auf die Situation, dass ein scheinbar korrekt zusammengebautes Netzteil „den Dienst verweigert“. Es reicht aus, versehentlich die Polarität mindestens einer von mehreren Gleichrichterdioden am Ausgang des Geräts zu ändern oder die Phasenlage einer Wicklung des Transformators zu stören. Die Folgen können äußerst unvorhersehbar sein, einschließlich Schäden an sehr teuren PWM-Controllern usw Schalttransistoren. Ein universeller Tester, der in diesem Artikel besprochen wird, hilft dabei, solch ein unangenehmes Phänomen zu verhindern. Zu beachten ist, dass beim SMPS-Test zwei unabhängige Stromquellen zum Einsatz kommen. Einer davon, Schwachstrom (Imax = 0,2 A), mit einer Ausgangsspannung von 10... 15 V, versorgt nach zusätzlicher Stabilisierung durch den DA1-Mikroschaltkreis auf einem Pegel von 8 V die Steuer-, Anzeige- und Schutzschaltungen des Gerät. Die zweite Hochstromquelle (Imax=5A) dient als Prüfspannungsquelle für die zu prüfenden Elemente. Zu diesem Zweck ist es zweckmäßig, einen Standard-SMPS-Netzgleichrichter zu verwenden. Obwohl der Transformator T1 und der Optokoppler U1 im Gerät für eine galvanische Trennung zwischen diesen Quellen sorgen, sollte beim Testen zur Vermeidung eines Stromschlags beachtet werden, dass der mit dem Transistor VT2 und dem Widerstand R9 verbundene Stromkreis unter Netzspannung steht. Wenn die Spannungsamplitude der Sägezahnimpulse am Widerstand R9 einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, bei dem der Strom der Sendediode des Optokopplers U1 ausreicht, um seinen Fototransistor zu öffnen, verhindert das Überlastsignal von dessen Kollektor den Durchgang von Impulsen vom Generator. Ein Kondensator C3 mit kleiner Kapazität, der parallel zum Kollektor-Emitter-Bereich des Fototransistors geschaltet ist, erhöht die Störfestigkeit des Geräts. Der beschriebene Tester verwendet einen IRFBC40-Schalttransistor, der einen maximalen Drain-Strom von 6,2 A und eine Drain-Source-Spannung von 600 V hat. Der Schwellenstrompegel beträgt 5 A und die Schutzreaktionsspannung beträgt 0,33 Ohm x 5 A = 1,65, 9 V. Die Verlustleistung des Stromsensors (R1) bei einem Tastverhältnis von D - 1,65 muss mindestens (2)0,33/8,25 - 0,2 W betragen. Wenn das Gerät zur Beurteilung der Belastbarkeit des Schaltnetzteils (D=8,25) verwendet wird, muss der Leistungspegel mindestens 0,2 x 1,65 = 1,65 W betragen. Wenn der Tester nur zum Testen der induktiven Elemente des SMPS verwendet werden soll, wie in unserem Fall, sollte die Widerstandsleistung unter Berücksichtigung der Sägezahnform der Stromimpulse mindestens 0,5 x 0,825 = XNUMX W betragen.
Natürlich kann der importierte Transistor durch einen inländischen KP707V2 oder einen ähnlichen ersetzt werden, aber für sie müssen die Parameter des Stromsensors gemäß den oben genannten Verhältnissen neu berechnet und beim Einrichten des Geräts berücksichtigt werden. Betrachten Sie die Arbeit von Schutzschaltungen an den Elementen DD2.1 und DD2.2. Die Schaltung R8C2, deren Zeitkonstante 3 ms beträgt, ist mit dem oberen Eingang des RS-Triggers (Pin 2 von DD8,2) verbunden. Es sorgt für eine vorübergehende Verzögerung beim Auftreten eines hohen Pegels am Eingang, der notwendig ist, um den Trigger des Schutzknotens in seinen Ausgangszustand zu bringen. Diese Funktion ist in Abb. dargestellt. 2 das Vorhandensein eines Zeitintervalls tmin zwischen dem Einschalten des Geräts und dem Beginn des SMPS-Tests.
In der Praxis führt dies zu Einschränkungen hinsichtlich der Reihenfolge des Einschaltens der beiden genannten unabhängigen Stromquellen: Zuerst sollten Sie die Niedrigstromquelle einschalten, dann die Hochstromquelle und in umgekehrter Reihenfolge ausschalten, zuerst die Hochstromquelle. Strom, dann der Schwachstrom. Durch die Einhaltung dieser Regel wird eine Beschädigung des Schalttransistors VT2 durch den allerersten Impuls beim Einschalten des Geräts verhindert. Darüber hinaus empfehle ich, beim ersten Einschalten des Schaltnetzteils nicht die volle Netzspannung anzulegen, sondern diese schrittweise zu erhöhen, beispielsweise mit einem Labor-Spartransformator. Bei Überlastung des Schalttransistors schaltet der RS-Trigger in den Nullzustand. An den Pins 1, 13 der Elemente DD1.3 und DD1.4 wird der High-Pegel durch einen Low-Pegel ersetzt und der weitere Impulsdurchgang gesperrt. Der geschaltete RS-Trigger schaltet die HL2-LED „Check“ aus und die HL1-LED „Overload“ ein. Der Generator an den Elementen DD2.3 und DD2.4 erzeugt ein akustisches Warnsignal. Nach dem Ausschalten der Stromversorgung und der Beseitigung der Überlastung ist das Gerät nach einiger Zeit, die zum Entladen der Kondensatoren C1 und C2 erforderlich ist, zum erneuten Einschalten bereit. Die Verwendung eines Geräts zur Schätzung des Induktor-Sättigungsstroms, das im SMPS-Ausgangsfilter verwendet wird, hat seine eigenen Eigenschaften. Schauen wir sie uns genauer an. Auf Abb. 3 zeigt das Anschlussschema des Testers in diesem Fall.
Das Netzteil (PSU) ist ein Hochstromnetzteil: Sein maximaler Strom muss den für die Geräteschutzschaltungen gewählten Schwellenwert von 5 A überschreiten. Parallel zur zu prüfenden Induktivität ist eine Diode VD1 geschaltet. Hier ist der Einsatz von KD212A o.ä. zulässig. Die Schaltfrequenz kann sehr hoch sein, insbesondere bei Drosseln mit einer Induktivität von Hunderten und Tausenden von Mikrohenry. Daher kann es bei der Messung der Drosselklappenparameter erforderlich sein, die Betriebsfrequenz bei konstanter (oder einstellbarer) Impulsdauer deutlich zu reduzieren. Die Leistung kann auch durch die Einführung einer Zenerdiode VD2 mit einer etwas höheren Betriebsspannung als der Messspannung gesteigert werden. Es ist auch wünschenswert, dass die Spannung am Netzteilausgang einstellbar ist. Parallel zum Widerstand R9 des Testers ist ein Oszilloskop angeschlossen. Mögliche Optionen A und B der beobachteten Diagramme des Spannungsabfalls am Stromsensor Ur9 sowie der Spannung U3 am Gate des Schalttransistors sind in Abb. dargestellt. 4.
Bekanntlich führt die an die Induktivität angelegte Spannung U zu einem linearen Anstieg des Stroms D1 in dieser. Diese Abhängigkeit wird mathematisch durch die Gleichung AI = (U/L)Δt ausgedrückt, oder anders ausgedrückt: Eine an eine Drossel mit einer Induktivität von 1 H angelegte Spannung von 1 V führt nach 1 s zu einem Anstieg des Stroms in es um 1 A. Wenn Zähler und Nenner des Bruchs auf der rechten Seite Gleichheiten sind, multipliziert mit dem Faktor 10-6, erhalten wir eine wichtige Folgerung: Um die Änderung des Stroms D1 in Ampere zu bestimmen, können wir die Induktivität in Mikrohenry ersetzen und Zeit in Mikrosekunden in die Formel ein, die wir bei Messungen verwenden werden. Nehmen wir an, dass die Spannung am Ausgang des Netzteils auf U = 20 V eingestellt ist und das Spannungsdiagramm UR9 bei einer bestimmten gewählten Drossel die Form A annimmt (Abb. 4). Lassen Sie uns die Eigenschaften der Drossel bewerten. Es ist offensichtlich, dass der Spitzenwert des Stroms I = U/R = 0,4/0,33 – 1,2 A ist, und wir können daraus schließen, dass die bewertete Induktivität beim Filtern von Strömen bis zu 1,2 A durchaus funktionsfähig ist. Darüber hinaus mit Hilfe von Mit einem Tester können Sie die Induktivität des Induktors auswerten, wofür Sie die Beziehung L = (U/AI)At verwenden müssen. Durch Einsetzen der entsprechenden Werte erhalten wir L = (20/1,2)2 - 33 μH. Natürlich wird die Genauigkeit der Bestimmung von vielen Indikatoren beeinflusst: der Toleranz des Wertes des Strommesswiderstands, dem Fehler bei der Messung von Spannung und Zeitintervall mit einem Oszilloskop, dem strombegrenzenden Effekt im Messkreis, der durch verursacht wird der aktive Widerstand der Induktivität und des Widerstands R9 und einige andere Faktoren. Nach groben Schätzungen wird der Gesamtfehler bei der Messung der Induktivität des Induktors mit dieser Methode jedoch 20 % nicht überschreiten. Diese Genauigkeit reicht völlig aus, um die Filtereigenschaften der Induktivität als Teil des SMPS-Ausgangsfilters zu beurteilen. Ohne Austausch der Induktivität erhöhen wir nun die Spannung am Netzteilausgang auf 40 V und erhalten gleichzeitig Option B des in Abb. gezeigten Diagramms. 4. Es ist wichtig, dass der Spitzenspannungswert UR9 den für die Schutzschaltungen eingestellten Schwellenwert nicht überschreitet, da sonst keine Messungen möglich sind. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, ist diese Bedingung erfüllt. Ähnliche Berechnungen wie die vorherigen lassen folgende Schlussfolgerungen zu:
Eine leichte Abweichung zwischen den Ergebnissen weist auf einen erhöhten Messfehler hin, der mit Schwierigkeiten bei der Bestimmung des Wendepunkts auf Kurve B verbunden ist. Typischerweise wird hierfür eine Papierschablone verwendet, die auf das Kurvenbild auf dem Oszilloskopbildschirm aufgetragen wird, wie durch eine Linie dargestellt B in Abb. 4. Daher ist es ratsam, bei Messungen die Spannung am Ausgang des Netzteils auf einen Wert zu reduzieren, bei dem das Diagramm eine streng lineare Form annimmt, ähnlich der Linie A, und die erhaltenen Ergebnisse zur Schätzung der Induktivität des Netzteils zu verwenden Induktivität und der darin enthaltene Sättigungsstrom. Mit der Verwendung geschlossener Magnetkreise aus Material mit hoher magnetischer Permeabilität (mehr als 200) ist eine Erhöhung der Sättigungswahrscheinlichkeit im Induktor bei niedrigem Strom verbunden. Um eine Sättigung zu vermeiden, sollten Ringe aus Magnetodielektrikum auf Basis von Alsifer oder Molybdän-Permalloy-Legierungen verwendet oder ein nichtmagnetischer Spalt eingeführt werden. Wenn wir Ferritring-, W-förmige und gepanzerte Magnetkerne vergleichen, sollte man erkennen, dass die beiden letzteren hinsichtlich der Schaffung eines nichtmagnetischen Spalts technologisch weiter fortgeschritten sind, obwohl es möglich ist, Abschnitte von Ferritstäben zu verwenden, die in Funkempfängern verwendet werden für Magnetantennen als schwach sättigbare Magnetkerne (je geringer die magnetische Permeabilität, desto besser). Und die letzte Möglichkeit, das Gerät beim Testen von SMPS zu verwenden, ist als einstellbares Lastäquivalent, darüber hinaus als gepulste Last, was besonders wichtig für Netzteile ist, die als Teil des UMZCH verwendet werden. Spitze, Maximum, Durchschnitt, Musik, Wärme und eine Reihe anderer Begriffe, die die aus gepulsten Einflüssen abgeleitete Leistung charakterisieren, wurden nicht umsonst von Spezialisten erfunden, um diese Klasse von Funkgeräten zu bewerten. Natürlich muss in diesem Fall der Generator im Tester auf den Tonfrequenzbereich abgestimmt und das Tastverhältnis der Schaltimpulse angepasst werden, wie es am Anfang des Artikels empfohlen wurde. Bei Messungen sollten Sie auf die thermischen Bedingungen der DA1-Mikroschaltung und des VT1-Transistors achten. Wenn das Tastverhältnis nahe bei 1 liegt, ist es möglich, dass sie durch leistungsstärkere Elemente ersetzt werden müssen. Je nach Ausgangsleistung und Ausgangsspannung des SMPS benötigen Sie mehrere Widerstände mit einem Widerstandswert von einigen bis mehreren zehn Ohm bei einer Verlustleistung von 30...50 W. In ihrer Abwesenheit ist es zulässig, als Lastäquivalent Autolampen mit einer Betriebsspannung von 12 V zu verwenden, und unter ihnen ist es einfach, Exemplare auszuwählen, die für einen Nennstrom von Bruchteilen bis zu mehreren zehn Ampere ausgelegt sind. Wenn die maximale Verlustleistung bei einem Strom durch den Schalttransistor von 5 A für die Volllast des Schaltnetzteils nicht ausreicht, kann der Hochspannungs-Feldeffekttransistor IRFBC40 durch einen Niederspannungs-Feldeffekttransistor, zum Beispiel IRFZ48N, ersetzt werden. mit einem maximalen konstanten (durchschnittlichen) Strom von 45 A und einem Impulsstrom von bis zu 210 A. Der Anschlussplan bei Verwendung des Geräts als einstellbares Äquivalent einer Impulslast ist in Abb. dargestellt. 5.
Ein an den Messkreis angeschlossenes Amperemeter zeigt den durchschnittlichen Stromwert an. Wenn die Amperemeterwerte durch das Tastverhältnis geteilt werden, erhalten wir den Amplitudenwert (Spitzenwert) des Stroms im Lastkreis. Wenn das Tastverhältnis nahe bei 1 liegt, ist die Belastung für das SMPS maximal. Der Schalttransistor VT2 im Tester sollte auf einem Kühlkörper mit einer Fläche von 100...200 cm2 installiert werden. Wir werden den Mikroschaltungsstabilisator KR1157EN802A durch ein ausländisches Analogon 78L82 oder leistungsstärkere regulierte inländische Modelle KR142EN12A, KR142EN12B ersetzen. Die Mikroschaltung K561TL1 kann durch K561LA7 ersetzt werden. Anstelle von KT505B können Sie jeden Hochfrequenz-Mittelleistungstransistor mit der entsprechenden Struktur verwenden. Piezokeramischer Schallgeber HA1 – beliebig lieferbar. KD522B-Dioden können durch beliebige Siliziumdioden mit geringem Stromverbrauch ersetzt werden, zum Beispiel durch die Serien KD521, KD522, Optokoppler – alle Dioden der Serien AOT127, AOT128. LEDs – alle mit deutlich sichtbarem Leuchten bei einem Strom von etwa 5 mA. Kondensator C1 ist ein beliebiger Oxidkondensator mit der angegebenen Kapazität, der Rest besteht aus Keramik. Alle Widerstände sind MLT, C1-4, C2-23, mit Ausnahme des importierten R9. Transformator T1 - Impuls FIT-5. Wenn keiner gefunden werden kann, wird der Transformator unabhängig hergestellt. Sein Magnetkern besteht aus zwei zusammengefalteten K10x6x3-Ferritringen mit einer magnetischen Permeabilität von 1500...2000. Die scharfen Kanten der Ringe werden mit einer Feile abgerundet, der Magnetkreis mit Isolierlack überzogen und nach dem Trocknen 100 Windungen zu zwei PELSHO 0,12-Drähten gewickelt. Der Transformator sollte unter Berücksichtigung der Phasenlage der Wicklungen I und II angeschlossen werden, wie in Abb. 1. Der Transformator kann auch auf Basis der gepanzerten Magnetkerne B14 oder B18 hergestellt werden. In diesem Fall müssen die Wicklungen mit 50...70 Windungen PEV-2 0,12-0,17-Draht zuverlässig voneinander isoliert sein. Das Einrichten des Geräts beginnt mit der Überprüfung der Parameter der Impulse am Ausgang des Generators (Pin 10 DD1). Bei Bedarf werden sie durch Auswahl der Kapazität des Kondensators C4 und des Widerstandswerts der Widerstände R4 und R6 angepasst. Trennen Sie dann den oberen Anschluss des Widerstands R10 im Diagramm und verbinden Sie ihn mit dem Pluspol der geregelten Stromquelle, deren Minuspol mit Anschluss 2 des Optokopplers U1 verbunden ist. Durch sanftes Erhöhen der Spannung wird der Moment des Impulsverlusts an den Ausgängen der Elemente DD1.3, DD1.4 aufgezeichnet. Durch die Auswahl des Widerstands R10 erreichen sie die Impulsfreiheit bei einer Spannung von 1,65 ± 0,05 V, wonach die Verbindung wiederhergestellt wird. Im nächsten Schritt wird durch Auswahl des Widerstands R5 der Strom der LEDs HL1, HL2 auf etwa 5 mA eingestellt. Überprüfen Sie abschließend die Polarität der Impulse am Gate des Transistors VT2. Wenn sie nicht der Abb. entsprechen. 2, ändern Sie die Phasenlage einer der Wicklungen des Transformators T1. Der letzte Schritt ist die Überwachung der Leistung des Schalttransistors VT2, wofür das Gerät gemäß Abb. an den Netzgleichrichter des getesteten Schaltnetzteils angeschlossen wird. 5. Das Schaltnetzteil muss über einen Netzspannungsschalter, eine 2-A-Sicherung und eine Einschaltstrombegrenzungsschaltung verfügen. Als Last dient eine Beleuchtungslampe mit einer Spannung von 220 V und einer Leistung von 60 W. Es ist ratsam, aber nicht notwendig, ein Gleichstrom-Amperemeter mit einer Messgrenze von 0,5 A in den Stromkreis einzubinden. Nach dem Einschalten des Netzgleichrichters wird eine Versorgungsspannung von 10...15 V mehrmals an den Tester angelegt und wieder abgenommen . Wenn der Generator läuft, leuchtet die Lampe mit voller Intensität und das Amperemeter zeigt einen Strom von etwa 0,08 A an. Verwenden Sie vorsichtig ein Oszilloskop, um die Impulse am Drain des Transistors VT2 zu überwachen. Wenn der Transistor defekt ist, leuchtet die Lampe nur halb so hell wie üblich und reagiert nicht, wenn die Versorgungsspannung des Geräts abgeschaltet wird. Der defekte Transistor sollte ausgetauscht werden und nach weiteren Tests ist das Gerät betriebsbereit. Um die Fähigkeiten zu erweitern, kann das Gerät mit zwei Schaltern ergänzt werden, die Sätze von Widerständen R4, R6 und Kondensator C4 unterschiedlicher Werte schalten, mit deren Hilfe mehrere feste Werte der Frequenz und des Tastverhältnisses der Impulse eingestellt werden. Autor: S. Kosenko, Woronesch
Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
02.05.2024 Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop
02.05.2024 Luftfalle für Insekten
01.05.2024
▪ Ernährung verbessert die Stimmung ▪ Kontakte zwischen Schiffbauern des alten Roms und Vietnams ▪ Einsparungen an Geldautomaten ▪ MIPS Warrior I64 6400-Bit-Prozessorkerne ▪ MATSUSHITA hat komplett auf bleifreie Platinen umgestellt
▪ Abschnitt der Website Experimente in der Physik. Artikelauswahl ▪ Artikel Warum haben viele Pixar- und Disney-Cartoons die Kombination A113? Ausführliche Antwort ▪ Schneeglöckchen-Artikel. Legenden, Kultivierung, Anwendungsmethoden ▪ Artikel Elektrische Maschinenräume. Gebäudeteil. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen
www.diagramm.com.ua |
Siehe andere Artikel Abschnitt 
Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:
Alle Sprachen dieser Seite