Single-Chip-AC/DC-Wandler mit PFM. Schema, Beschreibung

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Single-Chip-AC/DC-Wandler mit PFM. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Das im Artikel vorgestellte Single-Cycle-Switching-Netzteil (SMPS) mittlerer Leistung kann als Ersatz für einen herkömmlichen Netzwerkadapter auf Basis eines linearen Netzteils verwendet werden.

Wichtigste technische Merkmale

Bereich der zulässigen Wechselspannungen des Versorgungsnetzes, V......80...276
Die Anzahl der Phasen der Netzspannung ...... 1
Bewertete konstante Ausgangsspannung, V......20
Maximal zulässiger Strom, der von der Last aufgenommen wird, A......4
Von der Stromversorgung aus dem Netzwerk ohne Last aufgenommener Strom, mA......13
Typischer Steuerbereich der Umwandlungsfrequenz, kHz......20...70

Das schematische Diagramm der Stromversorgung ist in Abb. 1 dargestellt. eines.

Single-Chip-AC/DC-Wandler mit PFM

Das SMPS verfügt über eine galvanische Trennung der Eingangs- und Ausgangskreise. Die Hauptkomponente des SMPS ist eine spezielle Mikroschaltung der Marke 1182EMZ des Brjansker Unternehmens NPC SIT. Referenzinformationen zur Mikroschaltung 1182EMZ finden Sie im Nachschlagewerk [1, S. 34, 35], was insbesondere besagt, dass die angegebene Mikroschaltung keine Analoga hat. Die Vorteile der Mikroschaltung dieses SMPS sind das Vorhandensein eines eingebauten Schutzes gegen Laststromüberlastungen und Überhitzung seines Halbleiterkristalls. Die Mikroschaltung arbeitet nach dem Prinzip der Pulsfrequenzmodulation (PFM) mit einem Erzeugungsfrequenzbereich von 20 kHz bis 70 kHz. Der Betriebsfrequenzbereich des PFM kann durch Ändern der Induktivität der Primärwicklung des Impulsspannungstransformators TV1 variiert werden. Die Amplitude der an die Primärwicklung des Transformators TV1 angelegten Spannungsimpulse hängt von der elektrischen Durchbruchspannung der Zenerdiode VD1 ab.

Zweck und möglicher Austausch von Komponenten

Das zweiteilige Bauteil SA1 ist der Netzschalter und FU1 ist die Sicherung, die den Wechselstromgenerator vor Überlastung schützt, wenn DA1 ausfällt. Der Hochspannungs-Keramikkondensator C1, der den Marken K15-5, K15-U2, KSO-10, KSO-11 oder KSO-13 entnommen werden kann, unterdrückt die Welligkeit, die von einem Wandler bestehend aus einer DA1-Mikroschaltung und einem TV1-Impuls erzeugt wird Transformator. Dieser Kondensator muss möglichst geringe Werte der parasitären Parameter Induktivität und Widerstand aufweisen und auch beim Anlegen einer Wechselspannung an die Platten zuverlässig funktionieren.

Ein Einweggleichrichter, aufgebaut auf einer Diode VD2 und einem kapazitiven Filter auf dem Kondensator C2, gewährleistet den Betrieb der DA1-Mikroschaltung. Die Diode VD2 kann durch Geräte der Marken SF12, SF14, UF4002, US1D oder KD212A ersetzt werden, und der Kondensator C2 kann durch die Marken K73-11, K73-20, K73-15, K73-16, K73-22 oder K73P verwendet werden. 2 Marken. Der Elektrolytkondensator C3 soll die Welligkeit der an die Last angelegten Gleichspannung unterdrücken. Dieser Kondensator C3 kann wie K50-6, K50-29, K50-31 oder ein ähnlicher importierter Kondensator mit möglichst kleinen Abmessungen verwendet werden. Die Diode VD3 der Marke BYW80-200 richtet die an der Wicklung III des Spannungstransformators TV1 induzierte Impulsspannung gleich. Es ist notwendig, den thermischen Kontakt dieser Diode mit dem Kühler des DA1-Chips sicherzustellen, was möglicherweise die Verwendung eines Abstandshalters aus elektrisch isolierendem Material wie Glimmer oder Berylliumkeramik erfordert. Die Diode VD3 muss hochfrequent oder gepulst sein; Es kann durch ein Gerät 15ETN03, MUR820, KD213A, KD213B oder KD213V ersetzt werden.

Der DA1-Chip sollte mit der Wärmeleitpaste KPT-113 auf einem HS118-, HS134-, HS184-, HS8- oder ähnlichen Kühler montiert werden. Die Mikroschaltung ist in einem Metall-Kunststoff-Gehäuse „Multiwatt-9“ untergebracht und hat folgende Pinbelegung:

1 - Ausgang ist für den Anschluss der Primärwicklung des Transformators vorgesehen;

2 und 3 - Schlussfolgerungen zur Versorgung mit Wechselspannung des Netzes;

4 - Der Ausgang ist zum Anschluss der Primärwicklung des Transformators erforderlich. 5, 6 und 9 – nicht verwendet;

7 - lokaler gemeinsamer Draht der Mikroschaltung;

8 - Pin zum Anschluss einer Zenerdiode. Die Betriebstemperatur der Erwärmung des Halbleiterkristalls der Mikroschaltung liegt im Bereich von -40°C bis +150°C. Der typische Wärmewiderstand des Chips – des Chipkörpers – beträgt 4 °C/W, und der Wärmewiderstand des Chips – die Umgebung erreicht 50 °C/W. Der Schwellenwert zum Schutz vor Überhitzung des Mikroschaltungskristalls liegt im Bereich von +135°C bis +160°C. Darüber hinaus hält die Mikroschaltung statischen Spannungen von bis zu 2 kV stand.

Der Impulsspannungstransformator TV1 besteht aus einem Ferritkern der Standardgröße Ø12x15. Der Ferritgehalt kann 2500 NMS1, 2500 NMS2 oder 3000 NMS betragen. Die Länge des nichtmagnetischen Spalts wird so gewählt, dass die Induktivität der Primärwicklung 2,5 mH beträgt (in diesem Fall beträgt die Umwandlungsfrequenz etwa 30 kHz). Wicklung I besteht aus 47 Windungen, Wicklung aus 11–14 Windungen und Wicklung III aus 24 Windungen aus PEV-, PEL- oder PELSHO-Draht. Der Durchmesser des Drahtes mit Isolierung von Wicklung I beträgt 0,41 mm, Wicklung 11-0,14 mm und Wicklung III - 0,89 mm. Obwohl solche Wickeldrähte mit großem Durchmesser aufgrund von Oberflächeneffekten zu erhöhten Verlusten führen, kann man damit leben oder Litzen mit äquivalentem Querschnitt verwenden. Jede Wicklung ist mit drei Lagen Mylar, Lack oder Teflonfolie voneinander isoliert.

Der Festwiderstand R1 und die LED HL1 bilden einen Schaltkreis, der den Einschaltzustand der Stromquelle anzeigt, und stellen außerdem eine kleine nicht schaltbare Last eines Single-Ended-Wandlers dar. Es ist zulässig, den Widerstand R1 der Marken MLT, OMLT, C2-22, C2-23 oder einer ähnlichen Marke zu verwenden. Die LED kann unter der Marke KIPM05D-1ZH, KIPM05D1-1ZH, KIPM05E-1ZH, KIPM05E1-1ZH, KIPM06D-1ZH, KIPM07D-1ZH, KIPD35A-ZH oder ähnlich verwendet werden.

Design

Bei der Installation von SMPS sollten alle Verbindungen mit möglichst kurzen Leitern hergestellt werden. Es empfiehlt sich, die Schenkel 2 und 3 der DA1-Mikroschaltung in entgegengesetzte Richtungen zu biegen, um Durchschlag und Kurzschluss zu vermeiden.

Einstellung und Anpassung

Die Stromquelle sollte sofort und ohne Anpassungen funktionieren. Es kann jedoch erforderlich sein, die Windungszahl der Wicklung III des Transformators TV1 zu wählen, um die Ausgangsspannung genauer einzustellen. Wenn Sie während des Betriebs des SMPS ein Quietschen oder andere Fremdgeräusche hören, sollten Sie die Induktivität der Primärwicklung des Impulsspannungstransformators TV1 ändern und so den PFM-Frequenzbereich anpassen.

Literatur

Integrierte Schaltkreise: Mikroschaltungen für Schaltnetzteile und ihre Anwendung. Auflage 2. - M.: DODEKA, 2000. - 608 S.

Autor: E.Moskatov, Taganrog, moskatov.narod.ru

Siehe andere Artikel Abschnitt Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter.

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