منبع تغذیه سوئیچینگ چیست و چه تفاوتی با یک آنالوگ معمولی دارد؟ منبع تغذیه سوئیچینگ چیست و کجا استفاده می شود؟

اصل تحقق نیروی ثانویه از طریق استفاده از دستگاه های اضافی که انرژی مدارها را تامین می کنند برای مدت طولانی در اکثر وسایل برقی مورد استفاده قرار گرفته است. این دستگاه ها منبع تغذیه هستند. آنها برای تبدیل ولتاژ به سطح مورد نیاز خدمت می کنند. PSU ها می توانند عناصر داخلی یا جداگانه باشند. دو اصل برای تبدیل برق وجود دارد. اولی مبتنی بر استفاده از ترانسفورماتورهای آنالوگ است و دومی مبتنی بر استفاده از منابع تغذیه سوئیچینگ است. تفاوت بین این اصول بسیار بزرگ است، اما، متأسفانه، همه آن را درک نمی کنند. در این مقاله خواهیم فهمید که منبع تغذیه سوئیچینگ چگونه کار می کند و تفاوت آن با آنالوگ چقدر است. بیا شروع کنیم. برو!

منبع تغذیه ترانسفورماتور اولین چیزی بود که ظاهر شد. اصل کار آنها این است که با استفاده از یک ترانسفورماتور قدرت که به شبکه 220 ولت متصل است، ساختار ولتاژ را تغییر می دهند. در آنجا دامنه هارمونیک سینوسی کاهش می یابد که بیشتر به دستگاه یکسو کننده ارسال می شود. سپس ولتاژ توسط یک خازن متصل موازی که با توجه به توان مجاز انتخاب می شود صاف می شود. تنظیم ولتاژ در پایانه های خروجی با تغییر موقعیت مقاومت های برش تضمین می شود.

حالا بیایید به سراغ منابع تغذیه پالسی برویم. آنها کمی بعد ظاهر شدند، با این حال، به دلیل تعدادی از ویژگی های مثبت، بلافاصله محبوبیت قابل توجهی به دست آوردند، یعنی:

• در دسترس بودن بسته بندی؛
• قابلیت اطمینان؛
• امکان افزایش محدوده عملکرد برای ولتاژهای خروجی.

تمام دستگاه هایی که از اصل منبع تغذیه پالسی استفاده می کنند عملاً هیچ تفاوتی با یکدیگر ندارند.

عناصر یک منبع تغذیه پالس عبارتند از:

• منبع تغذیه خطی؛
• منبع تغذیه آماده به کار؛
• ژنراتور (ZPI، کنترل)؛
• ترانزیستور کلیدی؛
• Optocoupler;
• مدارهای کنترل

برای انتخاب منبع تغذیه با مجموعه ای از پارامترهای خاص، از وب سایت ChipHunt استفاده کنید.

بیایید در نهایت بفهمیم منبع تغذیه سوئیچینگ چگونه کار می کند. از اصول برهمکنش بین عناصر مدار اینورتر استفاده می کند و به همین دلیل است که یک ولتاژ تثبیت شده به دست می آید.

ابتدا یکسو کننده ولتاژ معمولی 220 ولت دریافت می کند، سپس دامنه با استفاده از خازن های فیلتر خازنی صاف می شود. پس از این، سینوسی های عبوری توسط پل دیود خروجی اصلاح می شوند. سپس سینوسی ها به پالس های با فرکانس بالا تبدیل می شوند. تبدیل را می توان با جداسازی گالوانیکی شبکه منبع تغذیه از مدارهای خروجی یا بدون چنین جداسازی انجام داد.

اگر منبع تغذیه به صورت گالوانیکی ایزوله باشد، سیگنال‌های فرکانس بالا به یک ترانسفورماتور ارسال می‌شوند که جداسازی گالوانیکی را انجام می‌دهد. برای افزایش راندمان ترانسفورماتور، فرکانس افزایش می یابد.

عملکرد یک منبع تغذیه پالس بر اساس تعامل سه زنجیره است:

• کنترلر PWM (تبدیل مدولاسیون عرض پالس را کنترل می کند).
• آبشاری از کلیدهای برق (شامل ترانزیستورهایی است که طبق یکی از سه مدار روشن می شوند: پل، نیم پل، با نقطه میانی).
• ترانسفورماتور پالس (دارای سیم پیچ اولیه و ثانویه است که در اطراف هسته مغناطیسی نصب می شود).

اگر منبع تغذیه بدون جداسازی باشد، از ترانسفورماتور ایزولاسیون فرکانس بالا استفاده نمی شود و سیگنال مستقیماً به فیلتر پایین گذر تغذیه می شود.

با مقایسه منابع تغذیه سوئیچینگ با منابع آنالوگ، می توانید مزایای آشکار اولی را مشاهده کنید. یو پی اس ها وزن کمتری دارند، در حالی که کارایی آنها به طور قابل توجهی بالاتر است. آنها دارای محدوده ولتاژ تغذیه گسترده تر و محافظت داخلی هستند. هزینه چنین منابع تغذیه معمولا کمتر است.

معایب شامل وجود تداخل فرکانس بالا و محدودیت های قدرت (هم در بارهای زیاد و هم در بارهای کم) است.

می توانید یو پی اس را با استفاده از یک لامپ رشته ای معمولی بررسی کنید. لطفا توجه داشته باشید که نباید لامپ را به شکاف ترانزیستور راه دور متصل کنید، زیرا سیم پیچ اولیه برای عبور جریان مستقیم طراحی نشده است، بنابراین تحت هیچ شرایطی نباید اجازه عبور از آن را داد.

اگر لامپ روشن شود، منبع تغذیه به طور معمول کار می کند، اما اگر روشن نشد، منبع تغذیه کار نمی کند. فلاش کوتاه نشان می دهد که UPS بلافاصله پس از راه اندازی قفل شده است. درخشش بسیار روشن نشان دهنده عدم تثبیت ولتاژ خروجی است.

اکنون خواهید دانست که اصل عملکرد سوئیچینگ و منابع تغذیه آنالوگ معمولی بر چه اساسی استوار است. هر یک از آنها ویژگی های ساختاری و عملیاتی خاص خود را دارند که باید درک شوند. همچنین می توانید عملکرد یو پی اس را با استفاده از یک لامپ رشته ای معمولی بررسی کنید. در نظرات بنویسید که آیا این مقاله برای شما مفید بوده است یا خیر و هر سوالی در مورد موضوع مورد بحث دارید بپرسید.

آنها همیشه عناصر مهم هر دستگاه الکترونیکی بوده اند. این دستگاه ها در تقویت کننده ها و گیرنده ها استفاده می شوند. وظیفه اصلی منابع تغذیه کاهش حداکثر ولتاژی است که از شبکه می آید. اولین مدل ها تنها پس از اختراع سیم پیچ AC ظاهر شدند.

علاوه بر این، توسعه منابع تغذیه تحت تأثیر ورود ترانسفورماتورها به مدار دستگاه قرار گرفت. ویژگی مدل های پالس این است که از یکسو کننده استفاده می کنند. بنابراین، تثبیت ولتاژ در شبکه به روشی کمی متفاوت از دستگاه های معمولی که از مبدل استفاده می شود، انجام می شود.

دستگاه منبع تغذیه

اگر منبع تغذیه معمولی را در نظر بگیریم که در گیرنده های رادیویی استفاده می شود، از یک ترانسفورماتور فرکانس، یک ترانزیستور و چندین دیود تشکیل شده است. علاوه بر این، مدار حاوی یک خفه کننده است. خازن ها با ظرفیت های مختلف نصب می شوند و پارامترهای آنها می تواند بسیار متفاوت باشد. یکسو کننده ها معمولا از نوع خازن استفاده می شوند. آنها به دسته ولتاژ بالا تعلق دارند.

بهره برداری از بلوک های مدرن

در ابتدا، ولتاژ به یکسو کننده پل تامین می شود. در این مرحله محدود کننده پیک جریان فعال می شود. این لازم است تا فیوز موجود در منبع تغذیه نسوزد. سپس جریان از طریق فیلترهای مخصوص از مدار عبور می کند و در آنجا تبدیل می شود. برای شارژ مقاومت ها به چندین خازن نیاز است. واحد فقط پس از خرابی دینیستور راه اندازی می شود. سپس ترانزیستور در منبع تغذیه باز می شود. این امکان کاهش چشمگیر نوسانات خود را فراهم می کند.

هنگامی که تولید ولتاژ رخ می دهد، دیودهای موجود در مدار فعال می شوند. آنها با استفاده از کاتد به یکدیگر متصل می شوند. یک پتانسیل منفی در سیستم امکان قفل کردن دینیستور را فراهم می کند. راه اندازی یکسو کننده پس از خاموش شدن ترانزیستور تسهیل می شود. علاوه بر این، دو فیوز برای جلوگیری از اشباع ترانزیستورها در نظر گرفته شده است. آنها فقط پس از خرابی در مدار کار می کنند. برای شروع بازخورد، یک ترانسفورماتور مورد نیاز است. توسط دیودهای پالسی در منبع تغذیه تغذیه می شود. در خروجی، جریان متناوب از خازن ها عبور می کند.

ویژگی های بلوک های آزمایشگاهی

اصل عملکرد منابع تغذیه سوئیچینگ این نوع بر اساس تبدیل جریان فعال است. یکسوساز پل در مدار استاندارد وجود دارد. برای از بین بردن تمام تداخل ها از فیلترها در ابتدا و همچنین در انتهای مدار استفاده می شود. منبع تغذیه آزمایشگاهی پالسی دارای خازن های معمولی است. اشباع ترانزیستورها به تدریج اتفاق می افتد و این تأثیر مثبتی روی دیودها دارد. تنظیم ولتاژ در بسیاری از مدل ها ارائه می شود. سیستم حفاظتی برای نجات بلوک ها از اتصال کوتاه طراحی شده است. کابل برای آنها معمولا در یک سری غیر ماژولار استفاده می شود. در این حالت، توان مدل می تواند تا 500 وات برسد.

کانکتورهای منبع تغذیه در سیستم اغلب از نوع ATX 20 نصب می شوند.برای خنک کردن دستگاه، یک فن در کیس تعبیه شده است. سرعت چرخش تیغه ها باید در این حالت تنظیم شود. یک واحد آزمایشگاهی باید بتواند حداکثر بار را در 23 A تحمل کند. در همان زمان، پارامتر مقاومت به طور متوسط ​​در 3 اهم حفظ می شود. حداکثر فرکانس منبع تغذیه آزمایشگاه سوئیچینگ 5 هرتز است.

چگونه دستگاه ها را تعمیر کنیم؟

اغلب، منابع تغذیه به دلیل سوختن فیوزها آسیب می بینند. آنها در کنار خازن ها قرار دارند. تعمیر منابع تغذیه سوئیچینگ باید با برداشتن پوشش محافظ آغاز شود. در مرحله بعد، بررسی یکپارچگی ریز مدار مهم است. اگر هیچ نقصی روی آن مشاهده نشد، می توان با استفاده از تستر آن را بررسی کرد. برای حذف فیوزها ابتدا باید خازن ها را جدا کنید. پس از این می توان آنها را بدون هیچ مشکلی حذف کرد.

برای بررسی یکپارچگی این دستگاه، پایه آن را بررسی کنید. فیوزهای سوخته دارای یک نقطه تیره در پایین هستند که نشان دهنده آسیب دیدن ماژول است. برای جایگزینی این عنصر، باید به علامت گذاری آن توجه کنید. سپس می توانید یک محصول مشابه را در فروشگاه لوازم الکترونیکی رادیویی خریداری کنید. نصب فیوز فقط پس از تثبیت میعانات انجام می شود. یکی دیگر از مشکلات رایج در منابع تغذیه، خطای ترانسفورماتورها در نظر گرفته می شود. آنها جعبه هایی هستند که در آنها کویل نصب می شود.

هنگامی که ولتاژ بسیار بالایی به دستگاه اعمال می شود، نمی توانند آن را تحمل کنند. در نتیجه، یکپارچگی سیم پیچ به خطر می افتد. تعمیر منبع تغذیه سوئیچینگ با چنین خرابی غیرممکن است. در این حالت ترانسفورماتور مانند فیوز فقط قابل تعویض است.

منابع تغذیه شبکه

اصل عملکرد منابع تغذیه سوئیچینگ نوع شبکه مبتنی بر کاهش فرکانس پایین در دامنه تداخل است. این به لطف استفاده از دیودهای ولتاژ بالا اتفاق می افتد. بنابراین، کنترل فرکانس محدود کننده موثرتر است. علاوه بر این، لازم به ذکر است که ترانزیستورها در توان متوسط ​​استفاده می شوند. بار روی فیوزها حداقل است.

مقاومت ها در مدارهای استاندارد به ندرت استفاده می شوند. این تا حد زیادی به دلیل این واقعیت است که خازن قادر به مشارکت در تبدیل جریان است. مشکل اصلی این نوع منبع تغذیه میدان الکترومغناطیسی است. اگر از خازن ها با ظرفیت کم استفاده شود، ترانسفورماتور در خطر است. در این صورت باید بسیار مراقب قدرت دستگاه باشید. منبع تغذیه سوئیچینگ شبکه دارای محدود کننده هایی برای پیک جریان است و بلافاصله بالای یکسو کننده ها قرار دارند. وظیفه اصلی آنها کنترل فرکانس کاری برای تثبیت دامنه است.

دیودها در این سیستم تا حدی به عنوان فیوز عمل می کنند. فقط از ترانزیستورها برای هدایت یکسو کننده استفاده می شود. فرآیند قفل کردن، به نوبه خود، برای فعال کردن فیلترها ضروری است. خازن ها همچنین می توانند به عنوان نوع ایزوله در سیستم استفاده شوند. در این حالت ترانسفورماتور بسیار سریعتر راه اندازی می شود.

کاربرد ریز مدارها

طیف گسترده ای از ریز مدارها در منابع تغذیه استفاده می شود. در این شرایط، مقدار زیادی به تعداد عناصر فعال بستگی دارد. در صورت استفاده از بیش از دو دیود، برد باید برای فیلترهای ورودی و خروجی طراحی شود. ترانسفورماتورها نیز در ظرفیت های مختلفی تولید می شوند و ابعاد آنها کاملاً متفاوت است.

می توانید ریز مدارها را خودتان لحیم کنید. در این مورد، شما باید حداکثر مقاومت مقاومت ها را با در نظر گرفتن قدرت دستگاه محاسبه کنید. برای ایجاد یک مدل قابل تنظیم، از بلوک های ویژه استفاده می شود. این نوع سیستم با تراک های دوبل ساخته می شود. ریپل در داخل برد خیلی سریعتر اتفاق می افتد.

مزایای منابع تغذیه تنظیم شده

اصل عملکرد منابع تغذیه سوئیچینگ با رگولاتورها استفاده از یک کنترل کننده خاص است. این عنصر در مدار می تواند توان عملیاتی ترانزیستورها را تغییر دهد. بنابراین، فرکانس محدود کننده در ورودی و خروجی به طور قابل توجهی متفاوت است. منبع تغذیه سوئیچینگ را می توان به روش های مختلفی پیکربندی کرد. تنظیم ولتاژ با در نظر گرفتن نوع ترانسفورماتور انجام می شود. برای خنک کردن دستگاه از خنک کننده های معمولی استفاده می شود. مشکل این دستگاه ها معمولا جریان اضافی است. برای حل این مشکل از فیلترهای محافظ استفاده می شود.

توان دستگاه ها به طور متوسط ​​حدود 300 وات در نوسان است. فقط از کابل های غیر ماژولار در سیستم استفاده می شود. به این ترتیب می توان از اتصال کوتاه جلوگیری کرد. کانکتورهای منبع تغذیه برای اتصال دستگاه ها معمولا در سری ATX 14 نصب می شوند.مدل استاندارد دارای دو خروجی است. یکسو کننده ها با ولتاژ بالاتر استفاده می شوند. آنها می توانند مقاومت 3 اهم را تحمل کنند. به نوبه خود، حداکثر بار منبع تغذیه تنظیم شده سوئیچینگ تا 12 آمپر است.

کارکرد واحدهای 12 ولتی

پالس شامل دو دیود است. در این حالت فیلترهایی با ظرفیت کم نصب می شوند. در این حالت، فرآیند ضربان بسیار کند اتفاق می افتد. فرکانس متوسط ​​در حدود 2 هرتز در نوسان است. راندمان بسیاری از مدل ها از 78% تجاوز نمی کند. این بلوک ها همچنین با فشردگی خود متمایز می شوند. این به این دلیل است که ترانسفورماتورها با قدرت کم نصب می شوند. آنها نیازی به یخچال ندارند.

مدار منبع تغذیه سوئیچینگ 12 ولت علاوه بر این شامل استفاده از مقاومت هایی با علامت P23 است. آنها می توانند تنها 2 اهم مقاومت را تحمل کنند، اما این قدرت برای یک دستگاه کافی است. منبع تغذیه سوئیچینگ 12 ولت اغلب برای لامپ ها استفاده می شود.

جعبه تلویزیون چگونه کار می کند؟

اصل عملکرد منابع تغذیه سوئیچینگ این نوع استفاده از فیلترهای فیلم است. این دستگاه ها قادر به مقابله با تداخل دامنه های مختلف هستند. سیم پیچ چوک آنها مصنوعی است. بنابراین، حفاظت با کیفیت بالا از اجزای مهم تضمین می شود. تمام واشرهای موجود در منبع تغذیه از هر طرف عایق هستند.

ترانسفورماتور نیز به نوبه خود دارای یک خنک کننده مجزا برای خنک سازی است. برای سهولت استفاده، معمولاً روی حالت بی صدا تنظیم می شود. این دستگاه ها حداکثر تا 60 درجه را تحمل می کنند. فرکانس کاری منبع تغذیه سوئیچینگ تلویزیون در 33 هرتز حفظ می شود. در دماهای زیر صفر نیز می توان از این دستگاه ها استفاده کرد، اما در این شرایط بیشتر به نوع میعانات مورد استفاده و سطح مقطع مدار مغناطیسی بستگی دارد.

مدل های دستگاه 24 ولت

در مدل های 24 ولتی از یکسو کننده های فرکانس پایین استفاده می شود. فقط دو دیود می توانند با موفقیت با تداخل مقابله کنند. راندمان چنین دستگاه هایی می تواند تا 60٪ برسد. رگولاتورها به ندرت بر روی منابع تغذیه نصب می شوند. فرکانس کاری مدل ها به طور متوسط ​​از 23 هرتز تجاوز نمی کند. مقاومت ها فقط 2 اهم را تحمل می کنند. ترانزیستورها در مدل ها با علامت PR2 نصب می شوند.

برای تثبیت ولتاژ، از مقاومت در مدار استفاده نمی شود. فیلترهای منبع تغذیه سوئیچینگ 24 ولت از نوع خازن هستند. در برخی موارد، گونه های تقسیم کننده را می توان یافت. آنها برای محدود کردن حداکثر فرکانس جریان ضروری هستند. برای شروع سریع یکسو کننده، دینیستورها به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند. پتانسیل منفی دستگاه با استفاده از کاتد حذف می شود. در خروجی، جریان با مسدود کردن یکسو کننده تثبیت می شود.

سمت های قدرت در نمودار DA1

منابع تغذیه از این نوع با سایر دستگاه ها تفاوت دارند زیرا می توانند بارهای سنگین را تحمل کنند. در مدار استاندارد فقط یک خازن وجود دارد. برای عملکرد عادی منبع تغذیه، از رگولاتور استفاده می شود. کنترلر مستقیماً در کنار مقاومت نصب می شود. بیش از سه دیود در مدار یافت نمی شود.

فرآیند تبدیل معکوس مستقیم در دینیستور آغاز می شود. برای شروع مکانیزم باز کردن قفل، یک دریچه گاز مخصوص در سیستم در نظر گرفته شده است. امواج با دامنه زیاد توسط خازن میرا می شوند. معمولاً از نوع تقسیم کننده نصب می شود. فیوزها به ندرت در مدارهای استاندارد یافت می شوند. این با این واقعیت توجیه می شود که حداکثر دما در ترانسفورماتور از 50 درجه تجاوز نمی کند. بنابراین، چوک بالاست به طور مستقل با وظایف خود مقابله می کند.

مدل های دستگاه های دارای تراشه DA2

ریز مدارهای منبع تغذیه سوئیچینگ از این نوع با افزایش مقاومت آنها از سایر دستگاه ها متمایز می شوند. آنها عمدتاً برای ابزارهای اندازه گیری استفاده می شوند. به عنوان مثال یک اسیلوسکوپ است که نوسانات را نشان می دهد. تثبیت ولتاژ برای او بسیار مهم است. در نتیجه خوانش های دستگاه دقیق تر خواهد بود.

بسیاری از مدل ها به رگولاتور مجهز نیستند. فیلترها عمدتاً دو طرفه هستند. در خروجی مدار، ترانزیستورها طبق معمول نصب می شوند. همه اینها تحمل حداکثر بار 30 A را ممکن می کند. به نوبه خود، نشانگر حداکثر فرکانس در حدود 23 هرتز است.

بلوک با تراشه های DA3 نصب شده

این ریز مدار به شما امکان می دهد نه تنها یک رگولاتور، بلکه یک کنترل کننده نیز نصب کنید که نوسانات شبکه را کنترل می کند. مقاومت ترانزیستورهای دستگاه می تواند تقریباً 3 اهم را تحمل کند. منبع تغذیه سوئیچینگ قدرتمند DA3 می تواند بار 4 آمپر را تحمل کند. می توانید فن ها را برای خنک کردن یکسو کننده ها وصل کنید. در نتیجه می توان از دستگاه ها در هر دمایی استفاده کرد. مزیت دیگر وجود سه فیلتر است.

دو عدد از آنها در ورودی زیر خازن ها نصب می شوند. یک فیلتر از نوع جداکننده در خروجی موجود است و ولتاژی را که از مقاومت می آید تثبیت می کند. در مدار استاندارد بیش از دو دیود وجود ندارد. با این حال، مقدار زیادی به سازنده بستگی دارد و این باید در نظر گرفته شود. مشکل اصلی منابع تغذیه از این نوع این است که قادر به مقابله با تداخل فرکانس پایین نیستند. در نتیجه، نصب آنها بر روی ابزار اندازه گیری غیر عملی است.

بلوک دیود VD1 چگونه کار می کند؟

این بلوک ها برای پشتیبانی از حداکثر سه دستگاه طراحی شده اند. رگولاتورهای سه طرفه دارند. کابل های ارتباطی فقط کابل های غیر ماژولار نصب می شوند. بنابراین، تبدیل فعلی به سرعت اتفاق می افتد. یکسو کننده ها در بسیاری از مدل ها در سری KKT2 نصب می شوند.

تفاوت آنها در این است که می توانند انرژی را از خازن به سیم پیچ منتقل کنند. در نتیجه، بار از فیلترها تا حدی حذف می شود. عملکرد چنین دستگاه هایی بسیار بالا است. در دمای بالای 50 درجه نیز می توان از آنها استفاده کرد.

پیشرفت فنی هنوز متوقف نشده است و امروزه منابع تغذیه از نوع ترانسفورماتور با واحدهای سوئیچینگ جایگزین شده اند. دلایل زیادی برای این وجود دارد، اما مهمترین آنها عبارتند از:

• سادگی و هزینه کم تولید؛
• راحتی در استفاده؛
• ابعاد کلی جمع و جور و به طور قابل توجهی راحت.

راهنمای نحوه انتخاب ردیاب سیم کشی مخفی و نحوه استفاده از آن را بخوانید.

از نقطه نظر فنی، منبع تغذیه سوئیچینگ دستگاهی است که ولتاژ شبکه را تصحیح می کند و سپس از آن یک پالس با پاسخ فرکانسی 10 کیلوهرتز تشکیل می دهد. شایان ذکر است که راندمان این وسیله فنی به 80 درصد می رسد.

اصل عملیات

در واقع، کل اصل عملکرد یک منبع تغذیه سوئیچینگ به این واقعیت خلاصه می شود که هدف دستگاهی از این نوع اصلاح ولتاژی است که هنگام اتصال به شبکه به آن عرضه می شود و سپس یک پالس کاری تشکیل می دهد که به همین دلیل است. این واحد الکتریکی می تواند کار کند.

بسیاری از مردم تعجب می کنند که تفاوت های اصلی بین دستگاه پالس و معمولی چیست؟ همه چیز به این واقعیت مربوط می شود که ویژگی های فنی بهبود یافته و ابعاد کلی کوچکتر است. همچنین واحد پالس انرژی بیشتری نسبت به نسخه استاندارد خود فراهم می کند.

انواع

در حال حاضر، در صورت لزوم، در قلمرو فدراسیون روسیه، می توانید منابع تغذیه سوئیچینگ انواع و دسته های زیر را پیدا کنید:

• توقف در IR2153 - این اصلاح محبوب ترین در بین مصرف کنندگان داخلی است.
• در TL494
• در UC3842
• از یک لامپ صرفه جویی در انرژی - چیزی شبیه یک دستگاه فنی اصلاح شده از نوع هیبریدی است.
• برای تقویت کننده - دارای مشخصات فنی بالایی است.
• از بالاست الکترونیکی - با نام مشخص است که دستگاه بر اساس عملکرد تعادل نوع الکترونیکی است. بررسی انواع لامپ های LED برای خانه و نحوه انتخاب را بخوانید.
• قابل تنظیم - این نوع واحد مکانیکی را می توان به تنهایی پیکربندی و تنظیم کرد.
• برای UMZCH - یک برنامه خاص باریک دارد.
• قدرتمند - دارای ویژگی های قدرت بالا.
• 200 ولت - این نوع دستگاه برای حداکثر ولتاژ 220 ولت طراحی شده است.
• شبکه 150 وات - فقط از شبکه کار می کند، حداکثر توان - 150 وات.
• 12 ولت - یک دستگاه فنی که می تواند به طور معمول در ولتاژ 12 ولت کار کند.
• 24 ولت - عملکرد عادی دستگاه فقط در 24 ولت امکان پذیر است
• پل - در هنگام مونتاژ، از یک طرح اتصال پل استفاده شد.
• برای تقویت کننده لوله - تمام مشخصات فنی برای کار با تقویت کننده لوله طراحی شده است.
• برای LED ها - دارای حساسیت بالا است، برای کار با LED استفاده می شود.
• Bipolar دارای قطبیت دوگانه است، دستگاه مطابق با استانداردهای با کیفیت بالا است.
• Flyback - متمرکز بر عملکرد معکوس، دارای درجه بندی قدرت و ولتاژ بالا است.

طرح

تمام منابع تغذیه سوئیچینگ، بسته به محدوده عملکرد و ویژگی های فنی، مدارهای مختلفی دارند:

• 12 ولت - گزینه استاندارد برای مونتاژ سیستمی از این نوع است.
• 2000 وات - این مدار فقط برای دستگاه های فنی با قدرت بالا در نظر گرفته شده است.
• برای یک پیچ گوشتی 18 ولت، مدار خاص است و به دانش خاصی از استاد در هنگام مونتاژ نیاز دارد.
• برای تقویت کننده لوله - در این مورد ما در مورد یک طرح شماتیک ساده صحبت می کنیم که، از جمله، خروجی تقویت کننده لوله را در نظر می گیرد.
• برای لپ تاپ ها - نیاز به وجود یک سیستم حفاظتی ویژه در برابر نوسانات ولتاژ دارد.
• در Top 200 - مشخصات فنی دستگاه 40 V و 3 A خواهد بود. در مورد طراحی دینام بخوانید.
• در TL494، مدار محدودیت جریان و تنظیم ولتاژ ورودی را در نظر می گیرد.
• در UC3845، مونتاژ منبع تغذیه سوئیچینگ طبق این طرح دشوار نیست.
• منبع تغذیه سوئیچینگ بر اساس مدار ir2153 - قابل استفاده برای تقویت کننده های فرکانس پایین.
• بر روی تراشه LNK364PN - بر اساس طراحی ریز مدار UC 3842 اجرا شده است.
• در یک ترانزیستور اثر میدانی، قبلاً از نام آن مشخص است که این مدار برای یک ترانزیستور اثر میدانی قابل استفاده است.
• مدار منبع تغذیه سوئیچینگ حالت رو به جلو از نظر طراحی ساده است و در هنگام مونتاژ به مهارت خاصی نیاز ندارد.

تعمیر

منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) امروزه بیشترین استفاده را دارند و با موفقیت در تمام دستگاه های رادیویی الکترونیکی مدرن استفاده می شوند.

شکل 3 بلوک دیاگرام منبع تغذیه سوئیچینگ ساخته شده بر اساس مدار سنتی را نشان می دهد.یکسو کننده های ثانویه بر اساس مدار نیم موج ساخته شده اند. نام این گره ها هدف آنها را آشکار می کند و نیازی به توضیح ندارد. اجزای اصلی مدار اولیه عبارتند از: فیلتر ورودی، یکسو کننده ولتاژ شبکه و مبدل ولتاژ تغذیه HF یکسو شده با ترانسفورماتور.

فیلتر یکسو کننده خط

تبدیل کننده

مبدل RF

یکسو کننده های ثانویه

فیلتر ورودی




شکل 3 - بلوک دیاگرام منبع تغذیه پالسی

اصل اساسی زیربنای عملکرد SMPS، تبدیل ولتاژ شبکه متناوب 220 ولت و فرکانس 50 هرتز به یک ولتاژ متناوب با فرکانس بالا مستطیلی است که به مقادیر مورد نیاز تبدیل شده، تصحیح و فیلتر می شود.

تبدیل با استفاده از یک ترانزیستور قدرتمند که در حالت سوئیچ کار می کند و یک ترانسفورماتور پالس انجام می شود که با هم یک مدار مبدل RF را تشکیل می دهند. در مورد طراحی مدار، دو گزینه مبدل ممکن وجود دارد: اولی مطابق مدار یک خود نوسان ساز پالسی ساخته شده است (به عنوان مثال، این در UPS تلویزیون ها استفاده می شد) و دومی با کنترل خارجی (در اکثر موارد استفاده می شود). دستگاه های رادیویی الکترونیکی مدرن).

از آنجایی که فرکانس مبدل معمولاً از 18 تا 50 کیلوهرتز انتخاب می شود، ابعاد ترانسفورماتور پالس و در نتیجه کل منبع تغذیه کاملا فشرده است که یک پارامتر مهم برای تجهیزات مدرن است. نمودار ساده شده یک پالس مبدل با کنترل خارجی در شکل 4 نشان داده شده است.



شکل 4 - نمودار شماتیک منبع تغذیه پالسی با واحد منبع تغذیه.

مبدل بر روی ترانزیستور VT1 و ترانسفورماتور T1 ساخته شده است. ولتاژ شبکه از طریق فیلتر اصلی (SF) به یکسو کننده اصلی (SV) تامین می شود، جایی که یکسو می شود، توسط خازن فیلتر (SF) فیلتر می شود و از طریق سیم پیچ W1 ترانسفورماتور T1 به کلکتور ترانزیستور عرضه می شود. VT1. هنگامی که یک پالس مستطیلی به مدار پایه ترانزیستور اعمال می شود، ترانزیستور باز می شود و جریان فزاینده ای از آن عبور می کند. من j. جریان مشابهی از سیم پیچ W1 ترانسفورماتور T1 عبور می کند، که منجر به افزایش شار مغناطیسی در هسته ترانسفورماتور می شود، در حالی که یک emf خود القایی در سیم پیچ ثانویه W2 ترانسفورماتور القا می شود. در نهایت، یک ولتاژ مثبت در خروجی دیود VD ظاهر می شود. علاوه بر این، اگر مدت زمان پالس اعمال شده به پایه ترانزیستور VT1 را افزایش دهیم، ولتاژ در مدار ثانویه افزایش می یابد، زیرا انرژی بیشتری آزاد می شود و اگر مدت زمان کاهش یابد، ولتاژ نیز کاهش می یابد. بنابراین، با تغییر مدت زمان پالس در مدار پایه ترانزیستور، می توانیم ولتاژهای خروجی سیم پیچ ثانویه T1 را تغییر دهیم و در نتیجه ولتاژهای خروجی منبع تغذیه را تثبیت کنیم. تنها چیزی که برای این مورد نیاز است مداری است که پالس های ماشه ای تولید کرده و مدت زمان آنها (عرض جغرافیایی) را کنترل کند. یک کنترلر PWM به عنوان چنین مداری استفاده می شود. PWM - مدولاسیون عرض پالس.

برای تثبیت ولتاژهای خروجی UPS، مدار کنترل کننده PWM "باید" مقدار ولتاژهای خروجی را بداند. برای این منظور، از یک مدار ردیابی (یا مدار بازخورد) استفاده می شود که بر روی اپتوکوپلر U1 و مقاومت R2 ساخته شده است. افزایش ولتاژ در مدار ثانویه ترانسفورماتور T1 منجر به افزایش شدت تابش LED و در نتیجه کاهش مقاومت اتصال فوتو ترانزیستور (بخشی از اپتوکوپلر U1) می شود. که به نوبه خود منجر به افزایش افت ولتاژ در مقاومت R2 می شود که به صورت سری به ترانزیستور فوتو متصل می شود و ولتاژ در پایه 1 کنترل کننده PWM کاهش می یابد. کاهش ولتاژ باعث می شود که مدار منطقی موجود در کنترل کننده PWM مدت زمان پالس را افزایش دهد تا زمانی که ولتاژ در پایه اول با پارامترهای مشخص شده مطابقت داشته باشد. هنگامی که ولتاژ کاهش می یابد، روند معکوس می شود.

UPS از دو اصل برای اجرای مدارهای ردیابی استفاده می کند - "مستقیم" و "غیر مستقیم". روش توصیف شده در بالا "مستقیم" نامیده می شود، زیرا ولتاژ بازخورد مستقیماً از یکسو کننده ثانویه حذف می شود. با ردیابی "غیر مستقیم"، ولتاژ بازخورد از سیم پیچ اضافی ترانسفورماتور پالس حذف می شود (شکل 5).



شکل 5 - نمودار شماتیک منبع تغذیه پالسی با واحد منبع تغذیه.

کاهش یا افزایش ولتاژ در سیم پیچ W2 منجر به تغییر ولتاژ در سیم پیچ W3 می شود که از طریق مقاومت R2 به پایه 1 کنترل کننده PWM نیز اعمال می شود.

حفاظت SMPS در برابر اتصال کوتاه.

اتصال کوتاه (SC) در بار UPS. در این صورت تمام انرژی وارد شده به مدار ثانویه یو پی اس از بین رفته و ولتاژ خروجی تقریباً صفر خواهد شد. بر این اساس، مدار کنترل کننده PWM سعی می کند مدت زمان پالس را افزایش دهد تا سطح این ولتاژ را به مقدار مناسب برساند. در نتیجه ترانزیستور VT1 بیشتر و بیشتر باز می ماند و جریان عبوری از آن افزایش می یابد. در نهایت این امر منجر به از کار افتادن این ترانزیستور می شود. UPS از ترانزیستور مبدل در برابر اضافه بارهای فعلی در چنین شرایط اضطراری محافظت می کند. این بر اساس یک مقاومت RProtection است که به صورت سری به مداری که جریان کلکتور Ik از آن عبور می کند متصل است. افزایش جریان Ik که از ترانزیستور VT1 عبور می کند منجر به افزایش افت ولتاژ در این مقاومت می شود و در نتیجه ولتاژ وارد شده به پایه 2 کنترل کننده PWM نیز کاهش می یابد. هنگامی که این ولتاژ به سطح معینی که مطابق با حداکثر جریان مجاز ترانزیستور است کاهش یابد، مدار منطقی کنترلر PWM تولید پالس را در پایه 3 متوقف می کند و منبع تغذیه به حالت حفاظتی می رود یا به عبارت دیگر می چرخد. خاموش

در خاتمه، لازم است به تفصیل در مورد مزایای UPS صحبت کنیم. همانطور که قبلا ذکر شد، فرکانس مبدل پالس بسیار زیاد است و بنابراین ابعاد کلی ترانسفورماتور پالس کاهش می یابد، به این معنی که هر چقدر هم که متناقض به نظر برسد، هزینه یک یو پی اس کمتر از منبع تغذیه سنتی است. مصرف فلز کمتر برای هسته مغناطیسی و مس برای سیم پیچ ها، حتی اگر تعداد قطعات در UPS افزایش یابد. مزیت دیگر یو پی اس، ظرفیت کوچک خازن فیلتر یکسو کننده ثانویه در مقایسه با منبع تغذیه معمولی است. کاهش ظرفیت با افزایش فرکانس امکان پذیر شد. و در نهایت راندمان یک منبع تغذیه سوئیچینگ به 80 درصد می رسد. این به این دلیل است که UPS تنها زمانی که ترانزیستور مبدل باز است، برق را از شبکه الکتریکی مصرف می کند؛ در صورت بسته بودن، انرژی به دلیل تخلیه خازن فیلتر مدار ثانویه به بار منتقل می شود.

معایب شامل افزایش پیچیدگی مدار UPS و افزایش نویز پالس منتشر شده توسط UPS است. افزایش تداخل به این دلیل است که ترانزیستور مبدل در حالت سوئیچ کار می کند. در این حالت، ترانزیستور منبع نویز پالسی است که در طی فرآیندهای گذرا ترانزیستور رخ می دهد. این یک نقطه ضعف هر ترانزیستوری است که در حالت سوئیچینگ کار می کند. اما اگر ترانزیستور با ولتاژهای پایین (مثلاً منطق ترانزیستور با ولتاژ 5 ولت) کار کند، مشکلی نیست؛ در مورد ما، ولتاژ اعمال شده به کلکتور ترانزیستور تقریباً 315 ولت است. برای مقابله با این تداخل، UPS از فیلترهای مدارهای شبکه پیچیده تری نسبت به منبع تغذیه معمولی استفاده می کند.

6) من قصد دارم ترانسفورماتور قدرت را بر روی یک هسته Epcos از نوع ETD44/22/15 ساخته شده از مواد N95 پیاده سازی کنم. شاید وقتی داده های سیم پیچ و توان کلی را محاسبه می کنم، انتخاب من بیشتر تغییر کند.

7) من برای مدت طولانی بین انتخاب نوع یکسو کننده در سیم پیچ ثانویه بین یک دیود شاتکی دوگانه و یکسو کننده سنکرون تردید داشتم. شما می توانید یک دیود شاتکی دوگانه نصب کنید، اما این P = 0.6V * 40A = 24 W در گرما است، با قدرت SMPS تقریبا 650 وات، 4٪ تلفات به دست می آید! هنگام استفاده از رایج ترین IRF3205 در یکسو کننده سنکرون، مقاومت کانال حرارتی آزاد می شود. P = 0.008 اهم * 40A * 40A = 12.8 وات. معلوم می شود ما 2 برابر یا 2 درصد راندمان برنده می شویم! همه چیز خوب بود تا اینکه یک راه حل مبتنی بر IR11688S را روی تخته نان مونتاژ کردم. تلفات سوئیچینگ پویا به تلفات استاتیک کانال اضافه شد و در نهایت این اتفاق افتاد. ظرفیت کارگران میدانی برای جریان های بالا هنوز زیاد است. این را می توان با درایورهایی مانند HCPL3120 درمان کرد، اما این امر قیمت محصول را افزایش می دهد و طراحی مدار را بیش از حد پیچیده می کند. در واقع به این دلایل تصمیم گرفته شد که یک شاتکی دوبل نصب شود و آرام بخوابد.

8) مدار LC در خروجی اولاً موج جریان را کاهش می دهد و ثانیاً به شما امکان می دهد تمام هارمونیک ها را "قطع" کنید. آخرین مشکل در هنگام برق رسانی به دستگاه هایی که در محدوده فرکانس رادیویی کار می کنند و مدارهای آنالوگ فرکانس بالا را در خود جای می دهند بسیار مهم است. در مورد ما، ما در مورد یک فرستنده گیرنده HF صحبت می کنیم، بنابراین یک فیلتر در اینجا به سادگی حیاتی است، در غیر این صورت تداخل به هوا "خزنده" می شود. در حالت ایده‌آل، می‌توانید یک تثبیت‌کننده خطی را نیز در خروجی قرار دهید و حداقل موج‌های واحدهای mV را دریافت کنید، اما در واقعیت، سرعت سیستم‌عامل به شما این امکان را می‌دهد که حتی بدون «دیگ بخار»، امواج ولتاژ 20-30 میلی‌ولت را دریافت کنید. فرستنده و گیرنده، گره های بحرانی از طریق LDO های خود تغذیه می شوند، بنابراین افزونگی آن آشکار است.

خوب، ما عملکرد را مرور کردیم و این تازه شروع است)) اما اشکالی ندارد، سپس با شدت بیشتری پیش خواهد رفت زیرا جالب ترین بخش شروع می شود - محاسبات همه چیز!

محاسبه ترانسفورماتور قدرت برای مبدل ولتاژ نیم پل

اکنون ارزش آن را دارد که کمی در مورد طراحی و توپولوژی فکر کنیم. من قصد دارم به جای IGBT از ترانزیستورهای اثر میدانی استفاده کنم، بنابراین می توانم فرکانس کاری بالاتری را انتخاب کنم، در حالی که به 100 یا 125 کیلوهرتز فکر می کنم؛ اتفاقاً همان فرکانس روی PFC خواهد بود. افزایش فرکانس باعث می شود که ابعاد ترانسفورماتور کمی کاهش یابد. از طرف دیگر، من نمی خواهم فرکانس را زیاد افزایش دهم، زیرا ... من از TL494 به عنوان کنترلر استفاده می کنم، بعد از 150 کیلوهرتز دیگر عملکرد خوبی ندارد و تلفات دینامیکی افزایش می یابد.

بر اساس این ورودی ها، ترانسفورماتور خود را محاسبه می کنیم. من چندین مجموعه ETD44/22/15 در انبار دارم و فعلاً روی آن تمرکز می کنم. لیست داده های منبع به شرح زیر است:

1) مواد N95؛
2) نوع هسته ETD44/22/15؛
3) فرکانس کاری - 100 کیلوهرتز؛
4) ولتاژ خروجی - 15 ولت؛
5) جریان خروجی - 40A.

برای محاسبه ترانسفورماتور تا 5 کیلو وات، از برنامه "Old Man" استفاده می کنم، راحت است و کاملاً دقیق محاسبه می کند. پس از 5 کیلو وات، جادو شروع می شود، فرکانس ها برای کاهش اندازه افزایش می یابد و چگالی میدان و جریان به چنان مقادیری می رسد که حتی افکت پوست می تواند پارامترها را تقریباً 2 بار تغییر دهد، بنابراین برای قدرت های بالا از مد قدیمی استفاده می کنم. روش "با فرمول ها و طراحی با مداد روی کاغذ." با وارد کردن داده های ورودی خود به برنامه، نتیجه زیر به دست آمد:


شکل 2 - نتیجه محاسبه ترانسفورماتور برای نیم پل

شکل سمت چپ داده های ورودی را نشان می دهد که در بالا توضیح دادم. در مرکز، نتایجی که بیشتر مورد توجه ما هستند با رنگ بنفش برجسته شده اند. به طور خلاصه به آنها می پردازم:

1) ولتاژ ورودی 380 ولت DC است، تثبیت شده است، زیرا برق نیم پل توسط PFC تامین می شود. چنین قدرتی طراحی بسیاری از اجزا را ساده می کند، زیرا موج جریان حداقل است و ترانسفورماتور نیازی به کشیدن ولتاژ زمانی که ولتاژ ورودی 140 ولت است ندارد.

2) قدرت مصرف شده (پمپ شده از طریق هسته) 600 وات است، که 2 برابر کمتر از توان کلی است (آن چیزی که هسته می تواند بدون وارد شدن به اشباع پمپ کند)، یعنی همه چیز خوب است. من مواد N95 را در برنامه پیدا نکردم، اما در وب سایت Epcos در دیتاشیت متوجه شدم که N87 و N95 نتایج بسیار مشابهی خواهند داشت، با بررسی روی کاغذ متوجه شدم که تفاوت 50 وات در قدرت کلی خطای وحشتناکی نیست

3) داده های سیم پیچ اولیه: ما 21 سیم را به 2 سیم با قطر 0.8 میلی متر می پیچیم، فکر می کنم همه چیز اینجا روشن است؟ چگالی جریان حدود 8A/mm2 است، به این معنی که سیم پیچ ها بیش از حد گرم نمی شوند - همه چیز خوب است.

4) داده های مربوط به سیم پیچ ثانویه: ما 2 سیم پیچ 2 دور هر کدام را با همان سیم 0.8 میلی متر می پیچیم، اما در حال حاضر در 14 - هنوز جریان 40A است! در مرحله بعد ، ابتدای یک سیم پیچ و انتهای سیم پیچ دیگر را به هم وصل می کنیم ، نحوه انجام این کار را بعداً توضیح خواهم داد ، به دلایلی مردم اغلب در این لحظه هنگام مونتاژ دچار بی حالی می شوند. به نظر می رسد اینجا هم جادویی وجود ندارد.

5) اندوکتانس چوک خروجی 4.9 μH است، جریان به ترتیب 40A است. ما به آن نیاز داریم تا هیچ موج جریان عظیمی در خروجی بلوک ما وجود نداشته باشد. در طول فرآیند اشکال زدایی، من روی اسیلوسکوپ نحوه کار با و بدون آن را نشان خواهم داد، همه چیز مشخص خواهد شد.

محاسبه 5 دقیقه طول کشید، اگر کسی سؤالی دارد، در نظرات یا PM بپرسید - به شما می گویم. برای جلوگیری از جستجوی خود برنامه، پیشنهاد می کنم با استفاده از لینک، آن را از ابر دانلود کنید. و تشکر عمیق من از پیرمرد برای کارش!

مرحله منطقی بعدی محاسبه چوک خروجی برای نیم پل خواهد بود، این دقیقا همان چیزی است که در 4.9 μH است.

محاسبه پارامترهای سیم پیچ برای چوک خروجی

ما داده های ورودی را در پاراگراف قبلی هنگام محاسبه ترانسفورماتور دریافت کردیم، این:

1) اندوکتانس - 4.9 µH;
2) جریان نامی - 40A.
3) دامنه قبل از دریچه گاز - 18 ولت.
4) ولتاژ بعد از سلف - 15 ولت.

ما همچنین از برنامه Old Man استفاده می کنیم (همه آنها در لینک بالا هستند) و داده های زیر را دریافت می کنیم:


شکل 3 - داده های محاسبه شده برای سیم پیچی چوک خروجی

حالا بیایید به نتایج نگاه کنیم:


1) با توجه به داده های ورودی، 2 تفاوت وجود دارد: فرکانس انتخاب شده همان فرکانس است که مبدل در آن کار می کند، من فکر می کنم این منطقی است. نکته دوم مربوط به چگالی جریان است، بلافاصله توجه می کنم - دریچه گاز باید گرم شود! این دقیقاً چقدر قوی است که ما قبلاً تعیین می کنیم، من یک چگالی جریان 8A/mm 2 را برای بدست آوردن دمای 35 درجه انتخاب کردم، این را می توان در داده های خروجی (با رنگ سبز مشخص شده) مشاهده کرد. از این گذشته ، همانطور که به یاد داریم ، با توجه به الزامات موجود در خروجی ، یک "SMPS سرد" مورد نیاز است. من همچنین می خواهم به یک نکته شاید کاملاً واضح برای مبتدیان توجه کنم - اگر جریان زیادی از آن عبور کند سلف کمتر گرم می شود ، یعنی با بار نامی 40A ، سلف حداقل گرمایش را خواهد داشت. هنگامی که جریان کمتر از جریان نامی باشد، برای بخشی از انرژی به عنوان یک بار فعال (مقاومت) شروع به کار می کند و تمام انرژی اضافی را به گرما تبدیل می کند.

2) حداکثر القاء، این مقداری است که نمی توان از آن فراتر رفت، در غیر این صورت میدان مغناطیسی هسته را اشباع می کند و همه چیز بسیار بد خواهد بود. این پارامتر به مواد و ابعاد کلی آن بستگی دارد. برای هسته های آهن اتمیزه شده مدرن، مقدار معمولی 0.5-0.55 T است.

3) داده های سیم پیچی: 9 دور با یک مورب 10 رشته سیم به قطر 0.8 میلی متر پیچیده می شود. این برنامه حتی تقریباً نشان می دهد که چند لایه برای این کار مورد نیاز است. من با 9 هسته باد می کنم، زیرا ... سپس راحت خواهد بود که قیطان بزرگ را به 3 "بافته" 3 سیمی تقسیم کنید و آنها را بدون هیچ مشکلی روی تخته لحیم کنید.

4) در واقع خود حلقه ای که روی آن می پیچم دارای ابعاد 40/24/14.5 میلی متر است، با ذخیره کافی است. مواد شماره 52، فکر می کنم بسیاری از افراد حلقه های زرد-آبی را در بلوک های ATX دیده اند؛ آنها اغلب در چوک های تثبیت کننده گروهی (GS) استفاده می شوند.

محاسبه ترانسفورماتور منبع تغذیه آماده به کار

نمودار عملکردی نشان می دهد که من می خواهم از فلای بک "کلاسیک" در TOP227 به عنوان منبع تغذیه آماده به کار استفاده کنم؛ تمام کنترل کننده های PWM، نشانه ها و فن های سیستم خنک کننده از آن تغذیه می شوند. متوجه شدم که فن ها فقط پس از مدتی از اتاق کنترل تغذیه می شوند، بنابراین این لحظه در نمودار نشان داده نمی شود، اما اشکالی ندارد، این توسعه در زمان واقعی است))

بیایید داده های ورودی خود را کمی تنظیم کنیم تا ببینیم به چه چیزی نیاز داریم:


1) سیم پیچ خروجی برای PWM: 15V 1A + 15V 1A.
2) سیم پیچ خروجی خود توان: 15 ولت 0.1 آمپر؛
3) سیم پیچ خروجی برای خنک کننده: 15 ولت 1 آمپر.

ما نیاز به منبع تغذیه با توان کل داریم - 2*15 وات + 1.5 وات + 15 وات = 46.5 وات. این برق برای TOP227 معمولی است، من از آن در SMPS های کوچک تا 75 وات برای انواع شارژ باتری، پیچ گوشتی ها و سایر زباله ها استفاده می کنم، برای سال ها عجیب است که هنوز حتی یک عدد هم سوخته نشده است.

بیایید به برنامه دیگری از پیرمرد برویم و ترانسفورماتور را برای فلای بک محاسبه کنیم:


شکل 4 - داده های محاسبه برای ترانسفورماتور قدرت آماده به کار

1) انتخاب هسته به سادگی قابل توجیه است - من آن را به اندازه یک جعبه دارم و همان 75 وات را می کشد)) داده های هسته. از مواد N87 ساخته شده است و دارای شکاف 0.2 میلی متر در هر نیمه یا 0.4 میلی متر به اصطلاح شکاف کامل است. این هسته مستقیماً برای چوک ها در نظر گرفته شده است، و برای مبدل های فلای بک این اندوکتانس دقیقاً چوک است، اما من هنوز وارد علف های هرز نمی شوم. اگر هیچ شکافی در ترانسفورماتور نیم پل وجود نداشت، برای مبدل فلای بک لازم است، در غیر این صورت، مانند هر سلف، به سادگی بدون شکاف به حالت اشباع می رود.

2) اطلاعات مربوط به سوئیچ منبع تخلیه 700 ولت و مقاومت کانال 2.7 اهم از برگه داده در TOP227 گرفته شده است؛ این کنترلر دارای یک سوئیچ برق تعبیه شده در خود میکرو مدار است.

3) من حداقل ولتاژ ورودی را کمی با حاشیه - 160 ولت گرفتم، این کار را انجام دادم تا اگر خود منبع تغذیه خاموش شود، وظیفه و نشانگر در کار باقی بماند، ولتاژ تغذیه پایین غیر عادی را گزارش کنند.

4) سیم پیچ اولیه ما از 45 پیچ سیم 0.335 میلی متر در یک هسته تشکیل شده است. سیم پیچ های برق ثانویه دارای 4 پیچ و 4 هسته با سیم 0.335 میلی متر (قطر) هستند، سیم پیچ خودتامین پارامترهای یکسانی دارد، بنابراین همه چیز یکسان است، فقط 1 هسته، زیرا جریان یک مرتبه قدر کمتر است.

محاسبه چوک قدرت تصحیح کننده توان فعال

من فکر می کنم جالب ترین قسمت این پروژه اصلاح کننده ضریب قدرت است، زیرا ... اطلاعات کمی در مورد آنها در اینترنت وجود دارد، و حتی کمتر طرح های کار و توصیف شده وجود دارد.

ما برنامه را برای محاسبه انتخاب می کنیم - PFC_ring (PFC به زبان باسورمانی KKM است)، ما از ورودی های زیر استفاده می کنیم:

1) ولتاژ منبع تغذیه - 140 - 265 ولت؛
2) توان نامی - 600 وات؛
3) ولتاژ خروجی - 380 ولت DC.
4) فرکانس کاری - 100 کیلوهرتز، به دلیل انتخاب کنترلر PWM.


شکل 5 - محاسبه چوک قدرت یک PFC فعال

1) در سمت چپ، طبق معمول، داده های اولیه را وارد می کنیم، 140 ولت را به عنوان حداقل آستانه تنظیم می کنیم، بلوکی می گیریم که می تواند با ولتاژ شبکه 140 ولت کار کند، بنابراین یک "تثبیت کننده ولتاژ داخلی" دریافت می کنیم.

مدار پاور و کنترل کاملا استاندارد است، اگر سوالی داشتید در نظرات یا پیام خصوصی بپرسید. سعی می کنم در صورت امکان به همه پاسخ دهم و توضیح دهم.

طراحی PCB منبع تغذیه سوئیچینگ

بنابراین من به مرحله ای رسیدم که برای خیلی ها چیزی مقدس باقی می ماند - طراحی / توسعه / ردیابی یک برد مدار چاپی. چرا من اصطلاح "طراحی" را ترجیح می دهم؟ این به ماهیت این عملیات نزدیکتر است؛ برای من، "سیم کشی" یک تخته همیشه یک فرآیند خلاقانه است، مانند هنرمندی که یک تصویر را نقاشی می کند، و درک آنچه شما انجام می دهید برای مردم کشورهای دیگر آسان تر خواهد بود.

فرآیند طراحی تخته به خودی خود حاوی هیچ مشکلی نیست؛ آنها در دستگاهی که برای آن در نظر گرفته شده است وجود دارد. در واقع، الکترونیک قدرت، قوانین و الزامات وحشیانه ای را در برابر پس زمینه همان گذرگاه های داده دیجیتال آنالوگ مایکروویو یا پرسرعت مطرح نمی کند.

من الزامات اساسی و قوانین مربوط به مدارهای برق را فهرست می کنم، این اجازه می دهد تا 99٪ از طرح های آماتور اجرا شوند. من در مورد تفاوت های ظریف و "ترفندها" به شما نمی گویم - هر کس باید خود را انتخاب کند، تجربه کسب کند و سپس با آن کار کند. و به این ترتیب رفتیم:

کمی در مورد چگالی جریان در هادی های چاپی

مردم اغلب به این پارامتر فکر نمی‌کنند، و من با موقعیت‌هایی مواجه شده‌ام که قسمت برق از هادی‌های 0.6 میلی‌متری ساخته شده است، و 80 درصد از سطح تخته به سادگی خالی است. چرا این کار برای من یک راز است.

بنابراین چه چگالی جریان را می توان در نظر گرفت؟ برای یک سیم معمولی، رقم استاندارد 10A/mm 2 است، این محدودیت به خنک شدن سیم بستگی دارد. می توانید جریان بیشتری را عبور دهید، اما ابتدا آن را در نیتروژن مایع قرار دهید. به عنوان مثال، هادی های تخت، مانند هادی های روی برد مدار چاپی، سطح بزرگ تری دارند که خنک شدن آنها را آسان تر می کند، به این معنی که می توانید چگالی جریان بالاتری را بپردازید. برای شرایط عادی با خنک کننده غیرفعال یا هوا، مرسوم است که 35-50 A/mm 2 را در نظر بگیرید که 35 برای خنک کننده غیرفعال است، 50 در حضور گردش هوای مصنوعی است (مورد من). رقم دیگری وجود دارد - 125 A/mm 2، این رقم واقعاً بزرگ است، همه ابررساناها نمی توانند آن را بپردازند، اما فقط با خنک کننده مایع غوطه ور قابل دستیابی است.

من در حین کار با شرکتی که در زمینه ارتباطات مهندسی و طراحی سرور فعالیت می‌کردم با این مورد مواجه شدم؛ طراحی مادربرد، یعنی قطعه با منبع تغذیه و سوئیچینگ چند فازی، بر عهده من بود. وقتی چگالی جریان 125 A/mm 2 را دیدم بسیار تعجب کردم، اما آنها این امکان را برای من توضیح دادند و این امکان را در جایگاه به من نشان دادند - سپس فهمیدم که چرا کل رک سرورها در استخرهای عظیم روغن غوطه ور هستند)) )

در سخت افزار من همه چیز ساده تر است، 50 A/mm 2 یک رقم کاملاً مناسب است، با ضخامت مس 35 میکرون، چند ضلعی ها مقطع مورد نیاز را بدون هیچ مشکلی فراهم می کنند. بقیه برای توسعه کلی و درک موضوع بود.



2) طول هادی ها - در این مرحله نیازی به تراز کردن خطوط با دقت 0.1 میلی متر نیست، همانطور که برای مثال هنگام "کشیدن" گذرگاه داده DDR3 انجام می شود. اگرچه هنوز هم بسیار مطلوب است که طول خطوط سیگنال تقریباً برابر با طول باشد. +-30٪ طول کافی خواهد بود، نکته اصلی این است که HIN را 10 برابر طولانی تر از LIN نکنید. این امر ضروری است تا جبهه های سیگنال نسبت به یکدیگر جابجا نشوند، زیرا حتی در فرکانس تنها صد کیلوهرتز، اختلاف 5-10 برابر می تواند باعث عبور جریان در سوئیچ ها شود. این امر به ویژه زمانی صادق است که مقدار "زمان مرده" پایین باشد، حتی در 3٪ برای TL494 این درست است.

3) شکاف بین هادی ها - کاهش جریان های نشتی ضروری است، به ویژه برای هادی هایی که سیگنال RF (PWM) در آنها جریان دارد، زیرا میدان در هادی ها به شدت ایجاد می شود و سیگنال RF، به دلیل اثر پوست، تمایل به فرار دارد. هم روی سطح هادی و هم فراتر از محدوده آن. معمولاً فاصله 2-3 میلی متر کافی است.

4) شکاف جداسازی گالوانیکی شکاف بین بخش های جدا شده گالوانیکی تخته است، معمولاً نیاز شکست حدود 5 کیلو ولت است. برای شکستن 1 میلی متر هوا به 1-1.2 کیلو ولت نیاز دارید، اما در مورد ما خرابی نه تنها از طریق هوا، بلکه از طریق PCB و ماسک نیز امکان پذیر است. در کارخانه از موادی استفاده می شود که تحت آزمایش الکتریکی قرار می گیرند و می توانید با آرامش بخوابید. بنابراین مشکل اصلی هوا است و از شرایطی که در بالا توضیح داده شد می توان نتیجه گرفت که حدود 5-6 میلی متر فاصله کافی خواهد بود. اساساً جداسازی چند ضلعی ها در زیر ترانسفورماتور، زیرا این وسیله اصلی جداسازی گالوانیکی است.

حالا بیایید مستقیماً به طراحی تابلو برویم، در این مقاله به جزئیات فوق العاده نمی پردازم و به طور کلی تمایل زیادی به نوشتن یک کتاب کامل متن ندارم. اگر گروه زیادی از افراد علاقه مند وجود داشته باشد (در پایان نظرسنجی انجام خواهم داد)، سپس فقط فیلم هایی را در مورد "سیم کشی" این دستگاه می سازم، سریع تر و آموزنده تر خواهد بود.

مراحل ساخت برد مدار چاپی:

1) اول از همه، شما باید در مورد ابعاد تقریبی دستگاه تصمیم بگیرید. اگر کیف آماده دارید، باید صندلی را در آن اندازه بگیرید و ابعاد تخته را بر اساس آن قرار دهید. من قصد دارم یک کیس سفارشی از آلومینیوم یا برنج بسازم، بنابراین سعی می کنم جمع و جورترین دستگاه ممکن را بدون از دست دادن ویژگی های کیفیت و عملکرد بسازم.


شکل 9 - ایجاد یک جای خالی برای تابلوی آینده

به یاد داشته باشید - ابعاد تخته باید مضربی از 1 میلی متر باشد! یا حداقل 0.5 میلی متر، در غیر این صورت هنوز وصیت نامه من از لنین را به یاد خواهید آورد وقتی همه چیز را در یک پانل جمع می کنید و برای تولید جاهای خالی می سازید و طراحانی که برای تخته شما قاب می سازند شما را با لعن و نفرین پر می کنند. نیازی به ایجاد تخته ای با ابعاد ala "208.625 میلی متر" نیست مگر اینکه کاملاً ضروری باشد!
P.S. ممنون رفیق لونکوف برای این واقعیت که او هنوز این فکر روشن را به من منتقل کرد))

در اینجا من 4 عمل انجام دادم:

الف) من خود تخته را با ابعاد کلی 250x150 میلی متر ساختم. در حالی که این یک اندازه تقریبی است، پس من فکر می کنم به طور قابل توجهی کوچک می شود.
ب) گوشه ها را گرد کرد، زیرا در طول فرآیند تحویل و مونتاژ، تیزی ها از بین می روند و چروک می شوند + تخته زیباتر به نظر می رسد.
ج) سوراخ های نصب شده، فلزی نشده، با قطر سوراخ 3 میلی متر برای اتصال دهنده ها و قفسه های استاندارد.
د) یک کلاس "NPTH" ایجاد کردم، که در آن تمام سوراخ‌های بدون آبکاری را تعریف کردم و یک قانون برای آن ایجاد کردم، و یک شکاف 0.4 میلی‌متری بین سایر اجزا و اجزای کلاس ایجاد کردم. این نیاز تکنولوژیکی Rezonit برای کلاس دقت استاندارد (4th) است.


شکل 10 - ایجاد یک قانون برای سوراخ های غیر آبکاری

2) گام بعدی این است که اجزا را با در نظر گرفتن همه الزامات مرتب کنید؛ از قبل باید بسیار نزدیک به نسخه نهایی باشد، زیرا در اکثر مواقع ابعاد نهایی تخته و فاکتور فرم آن مشخص می شود.


شکل 11 - قرار دادن اولیه اجزا تکمیل شده است

من اجزای اصلی را نصب کردم، آنها به احتمال زیاد حرکت نخواهند کرد، و بنابراین ابعاد کلی تخته در نهایت تعیین شد - 220 x 150 میلی متر. فضای خالی روی برد به دلایلی باقی مانده است؛ ماژول های کنترل و سایر اجزای کوچک SMD در آنجا قرار خواهند گرفت. برای کاهش هزینه برد و سهولت نصب، تمام اجزا فقط در لایه بالایی قرار می گیرند و بر این اساس تنها یک لایه چاپ سیلک وجود خواهد داشت.


شکل 13 - نمای سه بعدی برد پس از چیدمان اجزا

3) اکنون با تعیین مکان و ساختار کلی، اجزای باقی مانده را مرتب می کنیم و تخته را "جدا می کنیم". طراحی برد را می توان به دو روش انجام داد: به صورت دستی و با استفاده از اتوروتر، که قبلاً اقدامات آن را با چند ده قانون شرح داده بودیم. هر دو روش خوب است، اما من همچنان این تخته را با دست درست می کنم، زیرا ... اجزای کمی وجود دارد و الزامات خاصی برای تراز خط و یکپارچگی سیگنال وجود ندارد و نباید وجود داشته باشد. این قطعاً سریعتر خواهد بود، زمانی که کامپوننت های زیادی (از 500 به بعد) وجود داشته باشد و قسمت اصلی مدار دیجیتال باشد، اتوروتینگ خوب است. اگرچه اگر کسی علاقه مند باشد، می توانم به شما نشان دهم که چگونه تخته ها را به طور خودکار در 2 دقیقه جدا کنید. درست است، قبل از آن باید تمام روز قوانین را بنویسید، هه.

بعد از 3-4 ساعت "جادوگری" (نیمی از زمانی که مدل های گم شده را می کشیدم) با دما و یک فنجان چای، بالاخره تخته را سیم کشی کردم. من حتی به صرفه جویی در فضا فکر نمی کردم، بسیاری می گویند که ابعاد می تواند 20-30٪ کاهش یابد و آنها درست خواهند بود. من یک کپی یک تکه دارم و اتلاف وقتم که به وضوح از 1 dm2 برای تخته دو لایه گرانتر است، حیف بود. در مورد قیمت تخته صحبت شد - هنگام سفارش از Rezonit، 1 dm 2 از یک تخته دو لایه کلاس استاندارد حدود 180-200 روبل هزینه دارد، بنابراین نمی توانید در اینجا مقدار زیادی صرفه جویی کنید مگر اینکه یک دسته از 500+ قطعه داشته باشید. دوره. بر این اساس، من می توانم توصیه کنم - اگر سطح آن کلاس 4 است و هیچ الزامی برای ابعاد وجود ندارد، با کاهش مساحت منحرف نشوید. و این هم خروجی:


شکل 14 - طراحی برد برای منبع تغذیه سوئیچینگ

در آینده یک کیس برای این دستگاه طراحی خواهم کرد و باید ابعاد کامل آن را بدانم و همچنین بتوانم آن را در داخل کیس "آزمایش" کنم تا در مرحله نهایی مشخص نشود، مثلا که برد اصلی با کانکتورهای کیس یا نمایشگر تداخل دارد. برای انجام این کار، من همیشه سعی می کنم تمام اجزا را به صورت سه بعدی ترسیم کنم، خروجی این نتیجه و یک فایل با فرمت .step برای من است. Autodesk Inventor:


شکل 15 - نمای سه بعدی دستگاه حاصل


شکل 16 - نمای سه بعدی دستگاه (نمای بالا)

اکنون اسناد آماده است. اکنون باید بسته مورد نیاز فایل ها را برای سفارش اجزا ایجاد کنم، من تمام تنظیمات را قبلاً در Altium ثبت کرده ام، بنابراین همه چیز با یک دکمه آپلود می شود. ما به فایل های Gerber و یک فایل NC Drill نیاز داریم، اولی اطلاعات مربوط به لایه ها را ذخیره می کند و دومی مختصات حفاری را ذخیره می کند. می توانید فایل دانلود مستندات را در انتهای مقاله در پروژه مشاهده کنید؛ همه چیز چیزی شبیه به این است:


شکل 17 - تشکیل بسته اسنادی برای سفارش برد مدار چاپی

پس از آماده شدن فایل ها می توانید تابلوها را سفارش دهید. من سازندگان خاصی را توصیه نمی‌کنم؛ احتمالاً نمونه‌های بهتر و ارزان‌تری برای نمونه‌های اولیه وجود دارد. من تمام تخته های کلاس استاندارد 2،4،6 لایه را از Rezonit سفارش می دهم که در آنجا تخته های 2 و 4 لایه کلاس 5 را سفارش می دهم. بردهای کلاس 5 که در چین 6 تا 24 لایه وجود دارد (مثلاً pcbway)، اما بردهای HDI و کلاس 5 با 24 لایه یا بیشتر در حال حاضر فقط در تایوان هستند، بالاخره کیفیت در چین هنوز ضعیف است و کجا برچسب قیمت لنگ نیست چندان خوب نیست. همه چیز در مورد نمونه های اولیه است!

به دنبال اعتقاداتم، به رزنیت می روم، آه، چقدر اعصاب به هم ریختند و چقدر خون نوشیدند... اما به نظر می رسد اخیراً خودشان را اصلاح کردند و به اندازه کافی شروع به کار کردند، البته با لگد. من از طریق حساب شخصی خود سفارش می دهم، جزئیات پرداخت را وارد می کنم، فایل ها را آپلود و ارسال می کنم. من اکانت شخصی آنها را دوست دارم؛ اتفاقاً آنها بلافاصله قیمت را محاسبه می کنند و با تغییر پارامترها می توانید بدون افت کیفیت به قیمت بهتری برسید.

به عنوان مثال، اکنون من یک برد روی PCB 2 میلی متری با مس 35 میکرون می خواستم، اما معلوم شد که این گزینه 2.5 برابر گران تر از گزینه با PCB 1.5 میلی متر و 35 میکرون است - بنابراین دومی را انتخاب کردم. برای افزایش استحکام تخته، من سوراخ های اضافی برای پایه ها اضافه کردم - مشکل حل شد، قیمت بهینه شد. ضمناً اگر برد به صورت سری می رفت، جایی حدود 100 عدد این اختلاف 2.5 برابری از بین می رفت و قیمت ها برابر می شد، زیرا پس از آن یک ورق غیراستاندارد برای ما خریداری شد و بدون هیچ چیزی خرج شد.


شکل 18 - نمای نهایی محاسبه هزینه برد

هزینه نهایی تعیین می شود: 3618 روبل. از این تعداد، 2100 آماده سازی است، برای هر پروژه فقط یک بار پرداخت می شود، تمام تکرارهای بعدی سفارش بدون آن ادامه می یابد و شما فقط برای منطقه پرداخت خواهید کرد. در این مورد، 759 روبل برای یک تخته با مساحت 3.3 dm2، هر چه سری بزرگتر باشد، هزینه کمتر خواهد بود، اگرچه اکنون 230 روبل / dm2 است که کاملا قابل قبول است. البته، امکان تولید فوری وجود داشت، اما من اغلب سفارش می‌دهم، با یک مدیر کار می‌کنم، و دختر همیشه سعی می‌کند سریع‌تر سفارش را انجام دهد اگر تولید شلوغ نباشد - در نهایت، حتی با "سریال‌های کوچک" ” گزینه، زمان چرخش 5-6 روز است، فقط کافی است مودبانه ارتباط برقرار کنید و با مردم بی ادبی نکنید. و من عجله ای ندارم، بنابراین تصمیم گرفتم حدود 40٪ پس انداز کنم که حداقل خوب است.

پایان

خوب، من به نتیجه منطقی مقاله رسیده ام - به دست آوردن طراحی مدار، طراحی برد و سفارش تخته در تولید. در کل 2 قسمت خواهد بود که اولی پیش روی شماست و در قسمت دوم نحوه نصب، مونتاژ و دیباگ دستگاه را به شما خواهم گفت.

همانطور که قول داده بودم، کد منبع پروژه و سایر محصولات را به اشتراک می گذارم:

1) منبع پروژه در Altium Designer 16 - ;
2) فایل های سفارش برد مدار چاپی - . اگر بخواهید تکرار کنید و مثلاً از چین سفارش دهید، این آرشیو بیش از حد کافی است.
3) نمودار دستگاه در pdf - . برای کسانی که نمی خواهند وقت خود را صرف نصب Altium از طریق تلفن یا برای بررسی (کیفیت بالا) کنند.
4) باز هم برای کسانی که قصد نصب نرم افزارهای سنگین را ندارند، اما علاقه مند به چرخاندن سخت افزار هستند، یک مدل سه بعدی را به صورت pdf - . برای مشاهده آن، باید فایل را دانلود کنید؛ زمانی که آن را باز کردید، در گوشه بالا سمت راست روی “Trust the document only one” کلیک کنید، سپس بر روی مرکز فایل کلیک کنید تا صفحه سفید به یک مدل تبدیل شود.

نظر خوانندگان رو هم بپرسم... الان تابلوها هم سفارش داده شده و همینطور اجزا - راستی 2 هفته مونده، در مورد چی مقاله بنویسم؟ علاوه بر چنین "جهش"هایی مانند این، گاهی اوقات می خواهید چیزی مینیاتوری اما مفید را مجسمه سازی کنید، من چندین گزینه را در نظرسنجی ها ارائه کردم یا شاید گزینه شما را در یک پیام خصوصی پیشنهاد کنم تا نظرات را به هم نریزید.

فقط کاربران ثبت نام شده می توانند در نظرسنجی شرکت کنند. بفرمایید داخل لطفا.