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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schaltnetzteil für UMZCH. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker Die Vorteile eines Schaltnetzteils im Vergleich zu einem klassischen Netzwerknetzteil mit einer Leistung von 150 W liegen auf der Hand: deutlich geringeres Gewicht und geringere Abmessungen. Bei korrekter Planung und Installation sind sowohl im UMZCH als auch im gesamten Audiosystem spürbare Störungen und Hintergrundgeräusche aus dem Wechselstromnetz ausgeschlossen. Eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus einer Impulsstromversorgung ist auch bei der Herstellung eines leistungsstärkeren Wandlers mit mehreren Ausgangsspannungen hilfreich. Schaltnetzteile (SMPS) in UMZCH sein oder nicht? Eine solche sakramentale Frage in Bezug auf diese Geräteklasse ist keineswegs zufällig. Dies wird auch durch die Diskussion unter Funkamateuren im Forum der der Veröffentlichung gewidmeten Website der Zeitschrift belegt [1]. Die meisten Diskussionsteilnehmer halten den Einsatz von SMPS im UMZCH nach wie vor für gerechtfertigt. Es gibt jedoch einen Nachteil im Design des SMPS-Impulstransformators [1], auf den die Diskussionsteilnehmer überhaupt nicht geachtet haben. Seine Primärwicklung ist aus zwei Drähten gewickelt. Obwohl die magnetische Kopplung der Windungen in diesem Fall maximal ist, wird sie auf riskante Weise erreicht. In allen benachbarten Windungen erreicht die effektive Potentialdifferenz die gleichgerichtete Netzspannung (ca. 300 V). Die Lackisolierung von Leitern hält einer solchen Belastung stand, doch was kann mit ihr nach mehrjährigem Gebrauch passieren? Selbst wenn es keine Überlappung der Leiter gibt (und das ist nicht ausgeschlossen), kann ihre unvermeidliche mechanische Verschiebung beim Erhitzen und Abkühlen nach jedem Einschalten die elektrische Festigkeit der Isolierung erheblich schwächen, und dann... im besten Fall die Sicherung "Ausbrennen". In diesem Fall ist es gerechtfertigter, den PELSHO-Draht anstelle des vom Autor empfohlenen PEV-2 zu verwenden. Im Allgemeinen ist die vorgeschlagene Schaltungsdesignoption durchaus realisierbar. Flyback-SMPS haben einige Vorteile (mit Ausnahme der maximalen Umwandlungsleistung) gegenüber dem in [1] vorgeschlagenen Impulswandler. Nur ein Schalttransistor, effektive Stabilisierung der Ausgangsspannung bei Netzspannungs- und Lastwechsel, hohe technologische Effizienz der Wicklungen für den W-förmigen Magnetkern im Vergleich zum Ring (Ringkern) – das sind nicht alle Vorteile eines solchen ein Konverter. Seit der Veröffentlichung des erwähnten Artikels sind etwa vier Jahre vergangen; in dieser Zeit wurden in der Zeitschrift insbesondere [2-4] weitere Schaltungsdesignoptionen für SMPS vorgeschlagen. Im selben Artikel schlage ich eine Version eines ähnlichen Geräts mit Mehrkanalausgang vor. Die wichtigsten Parameter
Der quadratische Mittelwert der Ausgangsspannungswelligkeit wurde mit einem Millivoltmeter VZ-48A gemessen. Der Arbeitsbereich der Eingangsspannung charakterisiert sowohl die Möglichkeit des Langzeitbetriebs des Schaltnetzteils im angegebenen Intervall als auch die Fähigkeit, kurzfristige Einbrüche und Überspannungen der Netzspannung zu neutralisieren, ohne die angegebenen Parameter zu verschlechtern. Beachten Sie jedoch, dass das Einschalten des Geräts bei einer Netzspannung unter 170 V nicht möglich ist. Die Betriebsart des Sperrwandlers ist mit intermittierendem Magnetfluss im Impulstransformator, der Maximalwert des Schaltimpuls-Tastverhältnisses beträgt 0,45 (bei minimaler Netzspannung). Leistungsstärkere Ausgangsspannungsgleichrichter (Kanäle 1, 2) sind für die Versorgung der Ausgangsstufen der UMZCH-Brücke ausgelegt, und leistungsschwächere Gleichrichter (Kanäle 3, 4) sind für Eingangsverstärkerschaltungen am Operationsverstärker vorgesehen. Gerät und Design Betrachten Sie den Betrieb des Geräts gemäß dem in Abb. eines.
Sowohl die Schaltung selbst als auch die verwendeten Elemente mit ihrem möglichen Ersatz wurden in [2-4] ausführlich beschrieben, sodass hier keine weiteren Kommentare erforderlich sind. Es ist jedoch notwendig, die hier verwendete Methode zum Einschalten des sekundären Regelkreises detaillierter zu beschreiben, da ihre Eigenschaften bei der Einrichtung eines SMPS unbedingt zu berücksichtigen sind. Mit leichten Vereinfachungen lässt sich der Prozess der Stabilisierung der Ausgangsspannung durch die sekundäre Rückkopplungsschleife wie folgt darstellen. Als Nachführelement in ähnlichen Geräten wird ein sogenannter Parallelstabilisator verwendet - die Mikroschaltung DA2 KR142EN19A (importiertes Analogon - TL431 mit beliebigem Buchstabenindex). Die Last der Mikroschaltung ist ein parallel geschalteter Ballastwiderstand R17 und eine Sendediode (Pins 1, 2 des Optokopplers U1) mit einem Strombegrenzungswiderstand R18. Der Ballastwiderstand erzeugt die Mindestlast, die für die normale Funktion der Mikroschaltung erforderlich ist. Die Ausgangsspannung wird über einen einstellbaren Widerstandsteiler R14-R16 dem Steuereingang der Mikroschaltung (Pin 1) zugeführt. Um einen Regelspielraum zu gewährleisten, ist der Teiler so berechnet, dass am Steuereingang der Mikroschaltung bei der Nennausgangsspannung des SMPS das durch den Trimmwiderstand R15 eingestellte Spannungsintervall etwa 2,5 ± 0,25 V beträgt. Angenommen, auf dem Höhepunkt der Tonträgerlautstärke steigt der vom UMZCH verbrauchte Strom stark an und aufgrund des erhöhten Spannungsabfalls an der Wicklung IVa und der Gleichrichterdiode VD6 sinkt die Ausgangsspannung der +35-V-Quelle. Dementsprechend nimmt die Spannung am Steuereingang der DA2-Mikroschaltung (Pin 1) ab und der Strom durch den Ballastwiderstand und die Sendediode nimmt stark ab. Der Ersatzwiderstand des Kollektor-Emitter-Abschnitts des Fototransistors, der optisch mit der emittierenden Diode gekoppelt ist, erhöht sich. Da dieser Widerstand parallel zum Widerstand R3 geschaltet ist, der den oberen Zweig des Widerstandsspannungsteilers darstellt, sinkt die Spannung am Eingang des Fehlersignalverstärkers (+2,5 V an Pin 2 von DA1). Der Fehlersignalverstärker gleicht diesen Rückgang der Eingangsspannung sofort aus, indem er das Tastverhältnis der Schaltimpulse erhöht und dadurch den vorherigen Spannungswert am Geräteausgang wiederherstellt. Zur Ausstattung des Gerätes gehören auch mehrkanalige Ausgangsspannungsquellen. Die Überwachung und Regelung der Ausgangsspannung erfolgt nur in einem Kanal, die starke magnetische Kopplung zwischen allen Sekundärwicklungen ermöglicht jedoch eine effektive Stabilisierung der Spannung in jedem Kanal durch einen PWM-Controller. Die Leiterplatte des Geräts ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.
Unter den Designmerkmalen des SMPS ist Folgendes zu beachten. Die PHI-Controllereinheit A1 (die Zeichnung ihrer Platine ist in Abb. 3 zu sehen) wird über einen vierpoligen Einheitsstecker X1, ähnlich dem, der in USST-Fernsehern verwendet wird, mit der Hauptplatine verbunden. Die Befestigungsschrauben zwischen der Hauptplatine und der Heizung Die Spüle stellt ihre elektrische Verbindung zum gemeinsamen SMPS-Kabel her. Der Schalttransistor VT1 ist durch eine Glimmerplatte auf einem Rippenstrahler mit den Maßen 70x45x24 mm verbaut. Das A7,5-Controllerboard wird mit zwei Schrauben auf 1 mm hohen Rohrständern am selben Kühlkörper befestigt. Der über eine Adapterplatte in die Platine eingebaute DA1-Chip wird mit der wärmeableitenden Oberfläche des Gehäuses fest gegen den Kühlkörper gedrückt. Durch die Verwendung der wärmeleitenden Silikonpaste KPT8 kann der Controller die Betriebstemperatur des Transistors überwachen und das SMPS in Notsituationen bei Überhitzung automatisch ausschalten. Bei der Montage auf der Platine A1 wird der Transistor VT1 mit vorgeformten Anschlüssen so verlötet, dass seine Ebene parallel zur Oberfläche der Platine verläuft und der Metallflansch des Transistorgehäuses dem Kühlkörper zugewandt ist, der durch eine Klemmleiste und zwei zusätzliche Schrauben verbunden ist. Auch die A1-Platine selbst ist mit der Seite, auf der sich die Elemente befinden, dem Kühlkörper zugewandt. Die Kondensatoren C9, C10 werden von der Seite der Leiterbahnen her direkt an die entsprechenden Panelkontakte angelötet.
Auf der Hauptplatine ist über eine Adapterplatte auch der Optokoppler U1 verbaut. Die +35-V-Spannung wird dem sekundären Regelkreis über einen Kühlkörper zugeführt, der elektrisch mit der Kathode der VD6-Diode verbunden ist, wodurch auf eine zusätzliche Brücke auf der Leiterplatte verzichtet werden kann. Die Version des Autors verwendet einen Lamellenkühler mit den Abmessungen 40 x 20 x 18 mm, wie er zuvor für P213-P217-Transistoren hergestellt wurde. Als Kühlkörper können Sie auch U-förmig gewalztes Aluminium mit einer Dicke von 1,5...2 mm und den Abmessungen 100x40 mm verwenden. Die Diode wird so in die Platine eingelötet, dass ihr mit der Kathode elektrisch verbundener Metallflansch zum Kühlkörper zeigt, und dann mit zwei Schrauben festgedrückt. Der gleiche Kühlkörper ist für die VD7-Diode geeignet. Das Gerät benötigt keine zusätzliche Zwangskühlung. Trimmerwiderstand R15 - Typ SPZ-16V. Mit den ausgewählten Oxidfilterkondensatoren (CapHon-Serie oder ähnlich) wird die erforderliche Welligkeit der Ausgangsspannung vollständig durch Standard-Hochfrequenzdrosseln bereitgestellt und es besteht keine Notwendigkeit, selbst solche herzustellen. DM-2-Drosseln werden in 35x2,4-V-Kanälen und DM-2 in 15x0,6-V-Kanälen verwendet. Alle diese Drosseln werden senkrecht zur Hauptplatine installiert. Für die Drossel L2 wird ein 10 mm großes Stück Ferritrohr verwendet, das insbesondere in den genannten Drosseln verwendet wird. Ein PEV-2 0,72-Draht wird durch das axiale Loch im Rohr geführt und dann werden beide Enden um 180° von der ursprünglichen Position gebogen, wodurch eine geschlossene Windung entsteht. Diese Induktivität unterdrückt wirksam hochfrequente Schwingungen, die im Transformator beim Ein- und Ausschalten des Schalttransistors auftreten, und eliminiert außerdem die Selbsterregung in Steuerkreisen. Der Impulstransformator des Geräts und seine anderen Hauptelemente werden mit dem Spezialprogramm VIPer Design Software berechnet, das ausführlich in [4] beschrieben wird. Die Induktivität der Primärwicklung des Transformators sollte bei einer Wandlungsfrequenz von 50 kHz 420...450 μH entsprechen. Die Leiterplatte des Geräts war ursprünglich für einen Transformator mit einem Sh10x10-Magnetkern aus M2500NMS1-Ferrit mit einer Standard-Kontaktplatte (Pin-Nummern 1'-6', 7-12) ausgelegt. Doch dann wurde die Platine um die Pads 1-6 ergänzt. Das Problem, einen Transformator als eines der Hauptelemente auszuwählen, das die Zuverlässigkeit des gesamten Geräts bestimmt, entstand für den Autor aufgrund der Tatsache, dass er in einem der Unternehmen der Hauptstadt unter dem Deckmantel eines Magnetkerns Ш10x10 aus M2500NMS1-Ferrit Es wurde ein Magnetkern der gleichen Standardgröße ohne Werkskennzeichnung verkauft. Im Transformator wurde es so heiß, dass der Temperaturanstieg offensichtlich nicht in die berechnete Toleranz passte. Die Betriebsfrequenz der Umwandlung und dementsprechend die Anzahl der Windungen, die Reihenfolge der Wicklungen und der Durchmesser der Leiter wurden variiert, aber alles ohne Erfolg. Als sich die Menge der negativen Ergebnisse häufte, entstand die Idee, den elektrischen Widerstand des vorhandenen Magnetkerns mit dem Ferrit M3000NMS2 (W 12x20) zu vergleichen. Die Messergebnisse bestätigten die Vermutung: Der vom Ts4341-Gerät gemessene elektrische Widerstand hing schwach von der relativen Position der angebrachten Messelektroden ab und betrug für das Material des „falschen“ Magnetkerns 0,9 ... 1,2 kOhm und für Ferrit M3000NMS2 - 2...3 kOhm. In der Referenzliteratur wird angegeben, dass der elektrische Widerstand von M2000NM1 0,5 Ohm-m und der von M2500NMS1 (M3000NMS2) 1 Ohm-m beträgt. Infolgedessen wurde in einem der Unternehmen, das importierte Komponenten verkaufte, unter vielen Komponenten der günstigste Impulstransformator für SAMSUNG-Fernseher (Dezimalzahl P/N 5106-061101-00) mit einer Magnetkerngröße von ER42/22/15 und einer nicht -Es wurde ein Magnetspalt von 1,3 mm gewählt (gemessener Induktivitätskoeffizient ca. 180 nH pro Windung). Der elektrische Widerstand des Materials entsprach nahezu dem von M3000NMS2-Ferrit (W 12x20). Um solche und andere vorgefertigte Transformatoren in SMPS zu verwenden, werden die folgenden technologischen Vorgänge durchgeführt. Vor der Demontage wird die elektrostatische Abschirmung vom Transformator entfernt, dann vollständig in Aceton oder ein anderes Lösungsmittel eingetaucht und drei Tage darin aufbewahrt. Nach einem solchen Vorgang sollte sich der Rahmen mit den Wicklungen ohne nennenswerten Kraftaufwand entlang der zentralen Stange des Magnetkreises bewegen. Dieser Magnetkreis wird durch Pappabstandshalter auf der den Anschlüssen gegenüberliegenden Seite in einen Schraubstock eingespannt. Erhitzen Sie mit zwei leistungsstarken Lötkolben die Stelle, an der die Verbindungen der beiden Hälften des Magnetkreises verklebt sind, auf 100...120 °C und führen Sie durch einen U-förmigen Dorn einen leichten Hammerschlag auf den Rahmen aus mit Wicklungen in Richtung der Transformatorklemmen. Durch den Aufprall sollten sich die Hälften des Magnetkreises trennen. Es bleibt nur noch, die Wicklungen gemäß den Angaben im Artikel neu zu wickeln. Ein erheblicher Spielraum im Querschnitt des Magnetkernfensters ermöglicht die Verwendung von Wickeldrähten mit größerem Durchmesser und gegebenenfalls eine Erhöhung der Ausgangsleistung des SMPS. Es ist auch möglich, einen Transformator mit einem Magnetkern Ø12x20x21 aus M3000NMS2-Ferrit zu verwenden, der in Schaltnetzteilen für USCT-Fernseher verwendet wird. Darüber hinaus kann die Ausgangsleistung des SMPS in diesem Fall deutlich erhöht werden, ohne den elektrischen Teil des Geräts zu verändern. Ein Transformator mit einer Nennleistung von 120 W (maximal 180...200 W) muss jedoch nach den Empfehlungen von Yu. Semenov [2] berechnet werden. Bei dieser Modifikation müssen einige Elemente auf der Platine leicht verschoben werden. Auf dem Magnetkern des vom Autor verwendeten Impulstransformator-Netzteils des SAMSUNG-Fernsehers werden zunächst 17 Windungen in zwei PEV-2 0,57-Drähten (Wicklung la) gelegt, dann werden nach der Wicklung die Isolationswicklungen IV6 und IVa zwischen den Wicklungen gewickelt ( die zweite und dritte Schicht - jeweils 21 Windungen) Draht PEV-2 1,0 und erneut eine Isolierung zwischen den Wicklungen. In der vierten Schicht befinden sich zwei Drähte PEV-2 0,41 „entladen“ – 9 Windungen der Wicklungen Shb und Sha. Nach der Isolierung zwischen den Wicklungen besteht die 5. Schicht aus 8 Windungen PEV-2-Draht 0,12 (wieder „entladen“) der Wicklung II. Die 6. und 7. Schicht bestehen aus 16 Wicklungen, bestehend aus 17 bzw. 16 Windungen, in zwei PEV-2 0,57-Drähten. Der Anschluss der Abschnitte la und 16 der Primärwicklung erfolgt durch Anlöten der entsprechenden Leitungen an Pin 2 (2'), der um einige Millimeter gekürzt ist, damit er die Montage des Transformators auf der Platine nicht behindert. Pin 2 ist nicht in die Platine eingelötet. Nach dem Aufkleben des Magnetkreises wird auf dem fertigen Transformator eine Abschirmung angebracht – eine 15 mm breite Spule aus Kupferfolie, die den mittleren Teil der Spule abdeckt. Wie Experimente mit anderen Magnetkernen gezeigt haben, ist bei Verwendung eines Sh10x10-Magnetkerns (M2500NMS1) mit einem nichtmagnetischen Spalt von etwa 1 mm die Anzahl der Windungen in den Wicklungen dieselbe wie beim „koreanischen“ Magnetkern. Darüber hinaus ist es durchaus möglich, den strukturellen nichtmagnetischen Spalt von 1 mm am Mittelkern durch 0,5 mm dicke Getinax-Dichtungen zwischen den Seitenstäben eines herkömmlichen Magnetkreises zu ersetzen. In diesem Fall erhöht sich die Streuinduktivität des Transformators von 4 auf 6 μH, der resultierende Spannungsstoß am Drain im Moment des Abschaltens des Schalttransistors IRFBC40 ist jedoch noch weit von seinem Grenzwert von 600 V entfernt. Einrichten einer USV Wenn die Installation des Geräts fehlerfrei erfolgt und wartungsfähige Elemente verwendet werden, kommt es bei der Installation auf die Einstellung der Ausgangsspannung (Auswahl der Betriebsart des Optokopplers) an. Es lässt sich jedoch nicht vollständig ausschließen, dass das SMPS beim ersten Einschalten nicht funktioniert, daher werden wir uns den Einrichtungsprozess genauer ansehen. Die hier präsentierten Informationen werden auch beim Einrichten eines selbst entwickelten SMPS mit anderen Ausgangsspannungen nützlich sein. Stellen Sie vor dem Einbau des Feldeffekttransistors zunächst sicher, dass dieser in einwandfreiem Zustand ist. Wie das geht, wurde beispielsweise in [5] und anderen in der Zeitschrift veröffentlichten Artikeln ausführlich beschrieben. Anschließend werden mit einem Universalgerät zur Überprüfung des SMPS [5] bei abgeklemmter A1-Steuereinheit die korrekte Phasenlage der Transformatorwicklungen und die Funktionsfähigkeit der Ausgangsgleichrichter überprüft. Damit die Betriebsfrequenz des Geräts der erforderlichen Wandlungsfrequenz (50 kHz) entspricht, reicht es aus, einen weiteren 220 pF-Kondensator parallel zum 120 pF-Frequenzeinstellkondensator im Gerät einzulöten. Die Ausgangsspannungen des SMPS entsprechen in etwa den erforderlichen. Am Ausgang des Geräts sind Widerstände enthalten, deren Widerstandswert etwa der halben Last entspricht. In jedem der 2x15 V-Kanäle können dies Glühlampen mit einem Betriebsstrom von 0,1...0,2 A sein, so dass eine visuelle Kontrolle des Auftretens der Ausgangsspannungen möglich ist. Bei 2x35-V-Kanälen werden als Last zwei in Reihe geschaltete Widerstände mit einem Widerstandswert von 33 Ohm (25 W PEV) verwendet. Der nächste Schritt besteht darin, die Funktionsfähigkeit des Controllers zu überprüfen und die Funktion des SMPS mit dem primären Regelkreis zu überwachen, wobei der sekundäre Stromkreis vorübergehend ausgeschaltet wird, indem der Schieberegler des Widerstands R15 gemäß dem Diagramm in die untere Position gebracht und der Optokoppler entfernt wird U1 vom Panel. Beim Einrichten eines SMPS ist es notwendig, die Ausgangsspannung ständig mit einem Voltmeter zu überwachen. Sein Wert von 36 V ist der maximal zulässige Wert für die DA2-Mikroschaltung, und auch die Sperrspannung an den Gleichrichterdioden VD6, VD7 liegt nahe am maximal zulässigen Wert. Um den elektrischen Sicherheitsspielraum des Geräts zu ermitteln, erhöhte der Autor diese Spannung bewusst für mehrere Minuten auf 45 V. Ein langfristiger Betrieb des SMPS in diesem Modus ist jedoch aufgrund einer starken Abnahme der Zuverlässigkeit nicht möglich. Um die Funktionsfähigkeit des DA1-Mikroschaltkreises zu überprüfen und die Funktionsfähigkeit des primären Regelkreises zu überwachen, wird ein „technologischer“ Trimmwiderstand mit einem Nennwert von 3-22 kOhm an die Schaltpunkte des Widerstands R33 angelötet (vorübergehend ausgeschlossen). ein Rheostat, dessen Schieberegler auf die Position des maximalen Widerstands eingestellt ist, und an den Kondensator C13 zu diesem Zeitpunkt eine 18-V-Zenerdiode mit geringer Leistung anlöten, die die Versorgungsspannung des Controllers begrenzt. Beim Entfernen des Knotens A1 vom Anschluss Ohne das SMPS an das Netzwerk anzuschließen, stellen Sie die Spannung durch Drehen des technologischen Widerstandsschiebers an Pin 1 des Steckers Gate des Schalttransistors VT13. Bei Bedarf wird durch Auswahl der R17,5C1-Schaltung die Wiederholrate der Schaltimpulse angepasst. Wenn keine Impulse vorhanden sind, ersetzen Sie den DA3-Chip. Reduzieren Sie im nächsten Schritt die LIP-Spannung auf +15 V, stellen Sie mit einem technologischen Widerstand die Spannung von +2,5 V an Pin 3 des Steckers X1 wieder her, schalten Sie dann den LIP aus und verbinden Sie das SMPS mit dem Netzwerk. Die Versorgungsspannung der Mikroschaltung steigt relativ langsam an, wenn der Kondensator C13 geladen wird, und zwischen der Versorgung mit Netzspannung und dem Moment des Einschaltens ist deutlich ein Zeitintervall von 0,5...2 s zu erkennen. Es ist möglich, dass bei einigen Mustern der Mikroschaltungen KR1033EU10 (UC3842, KA3842) die Versorgungsspannung der Mikroschaltung nicht den Schwellenwert von 14,5...17,5 V erreicht, der zum Einschalten der Mikroschaltung erforderlich ist (sie wird beispielsweise „einfrieren“) bei +14 V), und dann muss der Widerstandswert des Widerstands R9 verringert werden. Durch sanftes Bewegen des Schiebereglers des Prozesswiderstands ist man von der Möglichkeit überzeugt, die Ausgangsspannung des SMPS zu regulieren. An diesem Punkt sind die Überprüfung der Funktionsfähigkeit des DA1-Mikroschaltkreises und die Überwachung der Leistung des primären Regelkreises abgeschlossen und es wird mit der Einrichtung des sekundären Regelkreises fortgefahren. Im Panel für Optokoppler U1 ist eine beliebige LED mit der Anode an Pin 1 und der Kathode an Pin 2 installiert. Ein 18...1 mA Milliamperemeter ist an den offenen Stromkreis von Stromkreis R15 angeschlossen - Pin 30 des Optokopplers (dies kann... ein kombiniertes Messgerät sein). Ein LPS mit einer Ausgangsspannung von 35 V wird in entsprechender Polarität an den +35 V-Ausgang des SMPS angeschlossen (die Last kann in diesem Fall abgeschaltet werden). Der Widerstand R18, der den Wert der maximalen Ausgangsleistung (doppelt so groß wie der Nennwert – etwa 150 W) bestimmt, ist so vorgewählt, dass der geregelte Strom 15 mA nicht überschreitet, wenn sich der Schieber des Widerstands R12 in der obersten Position im Stromkreis befindet . Wenn der Strom deutlich höher ist (die LED kann ausfallen, ist aber immer noch billiger als ein Optokoppler) und nicht durch den Trimmwiderstand R15 reguliert wird, tauschen Sie den DA2-Chip aus. Anschließend wird anstelle der LED ein Optokoppler eingebaut und die Regelbarkeit des Eingangsstroms und seines Maximalwerts erneut überprüft. Wenn kein Strom vorhanden ist, ersetzen Sie den Optokoppler. Danach wird der Schieber des Widerstands R15 gemäß Diagramm auf die niedrigste Position gebracht und der Minuspol des LIP mit Anschluss 2 des Optokopplers verbunden. Erhöhen Sie die Ausgangsspannung des LIP sanft von Null und stellen Sie den gesteuerten Strom im Bereich von 1 ... 2 mA ein. Ein zweiter LIP wird an den Kondensator C13 angeschlossen und die Spannung an seinem Ausgang auf 12,5 V eingestellt, während die Netzstromversorgung ausgeschaltet sein muss. Durch die Anpassung des Prozesswiderstands stellen wir sicher, dass die Spannung an Pin 3 des Steckers zuvor eingestellte Spannung von 1 V. Sollte dies nicht der Fall sein, tauschen Sie den Optokoppler aus. Stellen Sie erneut den Eingangsstrom der Sendediode im Bereich von 0,5...2 mA ein und stellen Sie mit einem technologischen Widerstand 2,5 V an Pin 3 des Steckers X1 wieder her, woraufhin der zweite LIP mit einer Spannung von +12,5 V anliegt ausgeschaltet und der erste LIP mit einer Ausgangsspannung von +35 V wird wieder an den SMPS-Ausgang angeschlossen. Bewegen Sie den Schieber des Widerstands R15 sanft (nach oben gemäß der Abbildung) und stoppen Sie die Einstellung in dem Moment, in dem sich die Milliamperemeter-Nadel zu bewegen beginnt. Trennen Sie das LLP vom Block und schalten Sie stattdessen die entsprechende Last ein. Jetzt kann die Netzspannung wieder an das Schaltnetzteil angelegt werden. Bei eingeschaltetem Netzwerk kann die +35-V-Spannung am Geräteausgang um Zehntel Volt vom erforderlichen Wert abweichen. Mit der Methode der sukzessiven Näherung unter Verwendung von Einstellungen des Widerstands R15 und des Prozesswiderstands (sie hängen stark voneinander ab) wird der Eingangsstrom der Sendediode auf etwa 1,5 mA eingestellt und die Spannung am SMPS-Ausgang beträgt +35 V. Durch Schließen Die Anschlüsse eines der Lastwiderstände (33 Ohm) im +-Kreis 35 V steuern die Abnahme des Stroms der Sendediode um ca. 0,5 mA und beim Schließen eines anderen Lastwiderstands im -35-V-Kreis an zusätzliche Reduzierung um 0,5 mA. In diesem Fall kann man mit einem Oszilloskop einen deutlichen zweistufigen Anstieg des Tastverhältnisses der Schaltimpulse beobachten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der LATR zur Änderung der Netzspannung im Bereich von 125 bis 250 V verwendet wird. Bei allen Änderungen der ohmschen Last und der Netzspannung muss die Ausgangsspannung des SMPS mit einer Genauigkeit von nicht schlechter stabilisiert werden 0,1 V. Anschließend werden das Milliamperemeter und die schützende Zenerdiode aus dem Gerät entfernt und der Prozesswiderstand (R3) abgelötet. Sein effektiver Widerstand wird gemessen und stattdessen ein Widerstand mit dem nächstliegenden Wert eingelötet. Achten Sie auf die erforderliche Stabilität der Ausgangsspannung. Danach wird die maximale Leistung gemessen, die das Netzteil bei der Nennnetzspannung liefert, wofür Lastwiderstände mit einem Widerstandswert von 33 Ohm parallel an den Netzteilausgang angeschlossen werden – zwei für jeden Kanal. Der Strom in der Last wird mit einem 3-A-Amperemeter gesteuert. Durch Verringern des Widerstands des Widerstands R18 (in der Version des Autors auf 680 Ohm) wird das Schutzgerät bei einem Strom von mehr als 2,5 A eingeschaltet, wenn eine zusätzliche Last vorhanden ist in Verbindung gebracht. Anschließend muss bei Nennlast die veränderte Ausgangsspannung von +15 V durch Anpassung des Widerstands R35 wiederhergestellt werden. Dadurch sinkt die Ausgangsspannung bei maximaler Last je nach Parameter um 2...3 V die Mikroschaltung. Damit ist der Aufbau des sekundären Regelkreises abgeschlossen. Steuern Sie am Ende des Setups unter Vorsichtsmaßnahmen die Impulse am Drain des Feldeffekttransistors VT1. Bei hochfrequenter Selbsterregung, die beispielsweise auftreten kann, wenn die Anschlüsse der Induktivität L2 geschlossen sind, treten im gesteuerten Stromkreis zusätzlich zu den Hauptwechselrichterimpulsen schmale Impulse auf (ca. 1 μs Dauer). ) Störimpulse. Ihr Spektrum ist so breit, dass es selbst im UKW-Bereich schwierig ist, Radiosender zu empfangen, wenn sich der Empfänger nur wenige Meter von einem funktionierenden SMPS entfernt befindet. Mit dieser Methode können Sie das Vorhandensein einer Selbsterregung in einem Gerät „nach Gehör“ ohne Oszilloskop erkennen. Nach Beseitigung der Erregung ggf. die Belastung auf den Nennwert erhöhen und nach etwa einer halben Stunde die eingestellten thermischen Bedingungen des Transformators, der Gleichrichterbrücke, des Schalttransistors und der Dioden in den Ausgangskreisen überprüfen. Wenn alle Teile in gutem Zustand sind, sollte die Temperatur ihrer Gehäuse die Umgebungstemperatur nicht um mehr als 20 °C überschreiten. Die importierte Gleichrichterbrücke, die für die SMPS-Version des Erstautors gekauft wurde, erwies sich als minderwertig und überhitzte selbst im Leerlauf stark (wenn keine Last an den Netzgleichrichter angeschlossen war). Die Ursache dieses Mangels kann nur durch Messung des Sperrstroms der Brückendioden bei einer Spannung von etwa 300 V ermittelt werden. Eine Überhitzung der Gleichrichterbrücke und deren Zerstörung können zu Schäden an den übrigen Elementen des Netzgleichrichters und danach führen , der Schalttransistor mit dem Controller. Die vorgeschlagene topologische Version der Leiterplatte des Geräts kann mit einigen Vereinfachungen auch verwendet werden, wenn der A1-Controllerknoten durch sein vollständiges Analogon ersetzt wird – den importierten VIPer100 (VIPer100A)-Mikroschaltkreis. Über das Testen von SMPS Die am Anfang des Artikels angegebenen SMPS-Parameter wurden im Nennmodus mit konstanter Last an den Netzteilausgängen gemessen. Seine maximale Leistung lässt sich anhand des maximalen Laststroms an den Ausgängen +35 V und -35 V abschätzen, der 2,5 A erreicht, wenn die Spannung an diesen Ausgängen um etwa 3 V abnimmt. Wird hingegen ein UMZCH mit hoher Ausgangsleistung als Last an das Netzteil angeschlossen, entspricht dies dem dynamischen Modus. Bei Spitzen in der Lautstärke des verstärkten Audiosignals, insbesondere im Frequenzband 20...200 Hz, Die Belastung des Schaltnetzteils nimmt zu, überschreitet manchmal (kurzfristig) den Nennstromwert um ein Vielfaches und schwächt sich in Pausen auf ein Minimum ab, das durch den Ruhestrom der UMZCH-Ausgangstransistoren begrenzt ist. Es liegt auf der Hand, dass automatische Steuerungssysteme in der Mikroschaltung es ermöglichen, Schwankungen der Ausgangsspannung, die mit dynamischen Belastungen einhergehen, teilweise zu kompensieren. Es ist jedoch klar, dass diese Möglichkeiten nicht unbegrenzt sind und daher ein gewisser Puffer zwischen dem SMPS und dem UMZCH erforderlich ist, der plötzliche Laständerungen abschwächt. Als solcher Puffer werden zusätzliche Filterkondensatoren im Leistungskanal jedes Zweigs des UMZCH verwendet. Vergleicht man Hochfrequenzschaltungen mit herkömmlichen Netzstromversorgungen, kann man davon ausgehen, dass erstere aufgrund der Möglichkeit der Verwendung von Filterkondensatoren geringerer Kapazität gegenüber letzteren einen gewissen Vorteil haben dürften. Normalerweise verwenden Funkamateure in herkömmlichen Stromversorgungen Filterkondensatoren mit einer Kapazität von 4700 uF pro 50 W UMZCH-Leistung, aber manchmal wird ihre Kapazität auf viele Zehntausend Mikrofarad erhöht. Nach Ansicht des Autors gibt es keine Grundlage für eine solche Erhöhung des IIP. Schließlich werden Filterkondensatoren in herkömmlichen Netzteilen mit Energie mit einer Frequenz von 100 Hz und in SMPS mit 50 kHz gespeist! Natürlich besteht keine Hoffnung, dass in diesem Fall die Kapazität 500-mal kleiner gewählt werden kann, aber es ist notwendig, einige ihrer optimalen Werte herauszufinden. Dieses Problem wurde bei Betriebstests dieses SMPS mit einem Stereoverstärker in den Vordergrund gerückt. Tests wurden mit einem UMZCH auf der TDA7294-Mikroschaltung [6] gemäß der vom Hersteller empfohlenen Anschlussschaltung durchgeführt. Die Ausgangsleistung des UMZCH beträgt bei einer Nennlast von 8 Ohm 60...70 W. Jeder Kanal eines Stereo-UMZCH mit zusätzlichen Filterkondensatoren von 2200 μF wurde über Hochfrequenzdrosseln DM-35 (2,4 μH) an eine bipolare Quelle ±5 V angeschlossen. Genau die gleichen Drosseln wurden verwendet, um eine bipolare ±15-V-Quelle an die Tonsteuereinheit anzuschließen. Der UMZCH schaltet sich nahezu lautlos ein. Die Messungen zeigten, dass selbst bei maximalem Pegel des Tonsignals im 20-Hz-50-kHz-Band ohne merkliche Verzerrung bei einer 8-Ohm-Last der durchschnittliche Strom, der von einer ±35-V-Quelle aufgenommen wird, 1,1...1,2 nicht überschreitet A für jeden Verstärkerkanal. Es ist zu beachten, dass ein Push-Pull-UMZCH für jeden der Stromquellenkanäle (+35 V und -35 V) einen Impulsstrom mit einem Arbeitszyklus nahe zwei verbraucht. Während der Pause gelingt es den Kondensatoren der Glättungsfilter, die Ladung wiederherzustellen und in der nächsten Signalperiode einen gepulsten Laststrom bereitzustellen. Bei der maximalen Ausgangsleistung des UMZCH überschreitet der Spannungsabfall gegenüber dem Nennwert 2 V nicht. Da diese Art des Testens von Verstärkern anhand eines Tonsignals bei der Verstärkung von Musiksignalen sehr weit von den realen Betriebsbedingungen entfernt ist, Die Ausgangsspannungen des SMPS bleiben stabil. Literatur
Autor: S. Kosenko, Woronesch
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