Cos'è un alimentatore switching e in cosa differisce da un normale alimentatore analogico? Cos'è un alimentatore switching e dove viene utilizzato?

31.08.2019 Windows 7, XP

Il principio di realizzare energia secondaria attraverso l'uso di dispositivi aggiuntivi che forniscono energia ai circuiti è stato utilizzato per molto tempo nella maggior parte degli apparecchi elettrici. Questi dispositivi sono alimentatori. Servono per convertire la tensione al livello richiesto. Gli alimentatori possono essere elementi integrati o separati. Esistono due principi per convertire l'elettricità. Il primo si basa sull'utilizzo di trasformatori analogici, il secondo sull'utilizzo di alimentatori switching. La differenza tra questi principi è piuttosto grande, ma sfortunatamente non tutti la capiscono. In questo articolo scopriremo come funziona un alimentatore switching e in cosa differisce tanto da uno analogico. Iniziamo. Andare!

Gli alimentatori a trasformatore furono i primi ad apparire. Il loro principio di funzionamento è che modificano la struttura della tensione utilizzando un trasformatore di potenza collegato a una rete da 220 V. Qui viene ridotta l'ampiezza dell'armonica sinusoidale, che viene ulteriormente inviata al dispositivo raddrizzatore. Quindi la tensione viene livellata da un condensatore collegato in parallelo, selezionato in base alla potenza consentita. La regolazione della tensione sui terminali di uscita è assicurata modificando la posizione dei resistori di regolazione.

Passiamo ora agli alimentatori a impulsi. Sono apparsi un po 'più tardi, tuttavia, hanno immediatamente guadagnato una notevole popolarità grazie a una serie di caratteristiche positive, vale a dire:

Disponibilità di imballaggi;
Affidabilità;
Possibilità di ampliare il campo di funzionamento delle tensioni di uscita.

Tutti i dispositivi che incorporano il principio dell'alimentazione a impulsi non sono praticamente diversi l'uno dall'altro.

Gli elementi di un alimentatore a impulsi sono:

Alimentazione lineare;
Alimentazione di riserva;
Generatore (ZPI, controllo);
Transistor chiave;
accoppiatore ottico;
Circuiti di controllo.

Per selezionare un alimentatore con un set specifico di parametri, utilizzare il sito Web ChipHunt.

Scopriamo finalmente come funziona un alimentatore switching. Utilizza i principi di interazione tra gli elementi del circuito inverter ed è grazie a ciò che si ottiene una tensione stabilizzata.

Innanzitutto, il raddrizzatore riceve una tensione normale di 220 V, quindi l'ampiezza viene livellata utilizzando condensatori di filtro capacitivi. Successivamente, le sinusoidi che passano vengono raddrizzate dal ponte di diodi di uscita. Quindi le sinusoidi vengono convertite in impulsi ad alta frequenza. La conversione può essere effettuata sia con separazione galvanica della rete di alimentazione dai circuiti di uscita, sia senza tale isolamento.

Se l'alimentazione è isolata galvanicamente, i segnali ad alta frequenza vengono inviati a un trasformatore che esegue l'isolamento galvanico. Per aumentare l'efficienza del trasformatore, la frequenza viene aumentata.

Il funzionamento di un alimentatore a impulsi si basa sull'interazione di tre catene:

Controller PWM (controlla la conversione della modulazione di larghezza di impulso);
Una cascata di interruttori di potenza (costituita da transistor che vengono accesi secondo uno dei tre circuiti: ponte, semiponte, con un punto medio);
Trasformatore di impulsi (ha avvolgimenti primari e secondari montati attorno al nucleo magnetico).

Se l'alimentazione è senza disaccoppiamento, il trasformatore di isolamento ad alta frequenza non viene utilizzato e il segnale viene inviato direttamente al filtro passa-basso.

Confrontando gli alimentatori switching con quelli analogici si notano gli evidenti vantaggi dei primi. Gli UPS hanno un peso inferiore, mentre la loro efficienza è significativamente più elevata. Hanno un intervallo di tensione di alimentazione più ampio e protezione integrata. Il costo di tali alimentatori è generalmente inferiore.

Gli svantaggi includono la presenza di interferenze ad alta frequenza e limitazioni di potenza (sia a carichi alti che bassi).

È possibile controllare l'UPS utilizzando una normale lampada a incandescenza. Si prega di notare che non è necessario collegare la lampada nell'intercapedine del transistor remoto, poiché l'avvolgimento primario non è progettato per far passare corrente continua, quindi in nessuna circostanza deve essere consentito il passaggio.

Se la lampada si accende, l'alimentatore funziona normalmente, ma se non si accende, l'alimentatore non funziona. Un breve lampeggio indica che l'UPS è bloccato immediatamente dopo l'avvio. Un bagliore molto luminoso indica una mancanza di stabilizzazione della tensione di uscita.

Ora saprai su cosa si basa il principio di funzionamento degli alimentatori switching e analogici convenzionali. Ognuno di essi ha le proprie caratteristiche strutturali e operative che è opportuno comprendere. È inoltre possibile verificare le prestazioni dell'UPS utilizzando una normale lampada a incandescenza. Scrivi nei commenti se questo articolo ti è stato utile e fai tutte le domande che hai sull'argomento trattato.

Sono sempre stati elementi importanti di qualsiasi dispositivo elettronico. Questi dispositivi sono utilizzati negli amplificatori e nei ricevitori. Si ritiene che la funzione principale degli alimentatori sia quella di ridurre la tensione massima proveniente dalla rete. I primi modelli apparvero solo dopo l'invenzione della bobina CA.

Inoltre, lo sviluppo degli alimentatori è stato influenzato dall'introduzione dei trasformatori nel circuito del dispositivo. La particolarità dei modelli a impulsi è che utilizzano raddrizzatori. Pertanto, la stabilizzazione della tensione nella rete viene eseguita in modo leggermente diverso rispetto ai dispositivi convenzionali in cui viene utilizzato un convertitore.

Dispositivo di alimentazione

Se consideriamo l'alimentatore convenzionale utilizzato nei ricevitori radio, è costituito da un trasformatore di frequenza, un transistor e diversi diodi. Inoltre, il circuito contiene uno starter. I condensatori sono installati con capacità diverse e i loro parametri possono variare notevolmente. I raddrizzatori vengono solitamente utilizzati del tipo a condensatore. Appartengono alla categoria dell'alta tensione.

Funzionamento dei blocchi moderni

Inizialmente, la tensione viene fornita al raddrizzatore a ponte. In questa fase viene attivato il limitatore della corrente di picco. Ciò è necessario affinché il fusibile nell'alimentatore non si bruci. Successivamente, la corrente passa attraverso il circuito attraverso filtri speciali, dove viene convertita. Sono necessari diversi condensatori per caricare i resistori. L'unità si avvia solo dopo un guasto del dinistor. Quindi il transistor viene sbloccato nell'alimentatore. Ciò consente di ridurre significativamente le auto-oscillazioni.

Quando si verifica la generazione di tensione, i diodi nel circuito vengono attivati. Sono collegati tra loro tramite catodi. Un potenziale negativo nel sistema consente di bloccare il dinistor. L'avviamento del raddrizzatore è facilitato dopo lo spegnimento del transistor. Inoltre sono forniti due fusibili per evitare la saturazione dei transistor. Operano nel circuito solo dopo un guasto. Per avviare il feedback è necessario un trasformatore. È alimentato da diodi pulsati nell'alimentatore. All'uscita, la corrente alternata passa attraverso i condensatori.

Caratteristiche dei blocchi da laboratorio

Il principio di funzionamento degli alimentatori switching di questo tipo si basa sulla conversione di corrente attiva. Nel circuito standard è presente un raddrizzatore a ponte. Per rimuovere tutte le interferenze, vengono utilizzati dei filtri all'inizio e anche alla fine del circuito. L'alimentatore da laboratorio a impulsi è dotato di condensatori convenzionali. La saturazione dei transistor avviene gradualmente e ciò ha un effetto positivo sui diodi. La regolazione della tensione è prevista in molti modelli. Il sistema di protezione è progettato per salvare i blocchi dai cortocircuiti. I cavi per loro vengono solitamente utilizzati in una serie non modulare. In questo caso, la potenza del modello può raggiungere fino a 500 W.

I connettori di alimentazione nel sistema sono spesso installati come tipo ATX 20. Per raffreddare l'unità, nel case è montata una ventola. In questo caso è necessario regolare la velocità di rotazione delle lame. Un'unità di tipo laboratorio dovrebbe essere in grado di sopportare il carico massimo a 23 A. Allo stesso tempo, il parametro di resistenza viene mantenuto in media a 3 ohm. La frequenza massima di un alimentatore da laboratorio a commutazione è 5 Hz.

Come riparare i dispositivi?

Molto spesso, gli alimentatori soffrono a causa dei fusibili bruciati. Si trovano accanto ai condensatori. La riparazione degli alimentatori a commutazione dovrebbe iniziare rimuovendo il coperchio protettivo. Successivamente, è importante ispezionare l'integrità del microcircuito. Se non sono visibili difetti, è possibile controllarlo utilizzando un tester. Per rimuovere i fusibili è necessario prima scollegare i condensatori. Successivamente possono essere rimossi senza problemi.

Per verificare l'integrità di questo dispositivo, ispezionarne la base. I fusibili bruciati presentano una macchia scura nella parte inferiore, che indica un danno al modulo. Per sostituire questo elemento, è necessario prestare attenzione ai suoi segni. Quindi puoi acquistare un prodotto simile in un negozio di elettronica radio. L'installazione del fusibile viene eseguita solo dopo aver riparato la condensa. Un altro problema comune negli alimentatori sono i guasti ai trasformatori. Sono scatole in cui sono installate le bobine.

Quando al dispositivo viene applicata una tensione molto elevata, non possono sopportarla. Di conseguenza, l'integrità dell'avvolgimento è compromessa. È impossibile riparare gli alimentatori a commutazione con un tale guasto. In questo caso il trasformatore, come il fusibile, può solo essere sostituito.

Alimentatori di rete

Il principio di funzionamento degli alimentatori switching di tipo rete si basa sulla riduzione a bassa frequenza dell'ampiezza dei disturbi. Ciò avviene grazie all'utilizzo di diodi ad alta tensione. Pertanto, è più efficace controllare la frequenza limite. Inoltre, va notato che i transistor vengono utilizzati a media potenza. Il carico sui fusibili è minimo.

I resistori vengono utilizzati abbastanza raramente in un circuito standard. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che il condensatore è in grado di partecipare alla conversione di corrente. Il problema principale con questo tipo di alimentazione è il campo elettromagnetico. Se si utilizzano condensatori con bassa capacità, il trasformatore è a rischio. In questo caso, dovresti stare molto attento alla potenza del dispositivo. L'alimentatore switching di rete è dotato di limitatori per la corrente di picco e si trovano immediatamente sopra i raddrizzatori. Il loro compito principale è controllare la frequenza operativa per stabilizzare l'ampiezza.

I diodi in questo sistema fungono parzialmente da fusibili. Per pilotare il raddrizzatore vengono utilizzati solo transistor. Il processo di blocco, a sua volta, è necessario per attivare i filtri. I condensatori possono essere utilizzati anche come tipo di isolamento nel sistema. In questo caso, il trasformatore si avvierà molto più velocemente.

Applicazione dei microcircuiti

Negli alimentatori viene utilizzata un'ampia varietà di microcircuiti. In questa situazione, molto dipende dal numero di elementi attivi. Se si utilizzano più di due diodi la scheda deve essere predisposta per filtri di ingresso e di uscita. Anche i trasformatori vengono prodotti con capacità diverse e le loro dimensioni sono abbastanza diverse.

Puoi saldare i microcircuiti da solo. In questo caso, è necessario calcolare la resistenza massima dei resistori tenendo conto della potenza del dispositivo. Per creare un modello regolabile, vengono utilizzati blocchi speciali. Questa tipologia di impianto è realizzato con doppio binario. L'ondulazione all'interno del tabellone avverrà molto più velocemente.

Vantaggi degli alimentatori regolati

Il principio di funzionamento degli alimentatori a commutazione con regolatori è l'uso di un controller speciale. Questo elemento nel circuito può modificare la produttività dei transistor. Pertanto, la frequenza limite in ingresso e in uscita è significativamente diversa. L'alimentatore switching può essere configurato in diversi modi. La regolazione della tensione viene effettuata tenendo conto del tipo di trasformatore. Per raffreddare il dispositivo vengono utilizzati dispositivi di raffreddamento convenzionali. Il problema con questi dispositivi è solitamente l'eccesso di corrente. Per risolvere questo problema vengono utilizzati filtri protettivi.

La potenza dei dispositivi oscilla in media intorno ai 300 W. Nel sistema vengono utilizzati solo cavi non modulari. In questo modo si possono evitare cortocircuiti. I connettori di alimentazione per il collegamento dei dispositivi sono generalmente installati nella serie ATX 14. Il modello standard ha due uscite. I raddrizzatori vengono utilizzati con una tensione più elevata. Possono resistere a una resistenza di 3 ohm. A sua volta, il carico massimo dell'alimentatore regolato a commutazione è fino a 12 A.

Funzionamento di unità a 12 volt

Pulse include due diodi. In questo caso, i filtri vengono installati con una capacità ridotta. In questo caso, il processo di pulsazione avviene in modo estremamente lento. La frequenza media oscilla intorno ai 2 Hz. L'efficienza di molti modelli non supera il 78%. Questi blocchi si distinguono anche per la loro compattezza. Ciò è dovuto al fatto che i trasformatori sono installati a bassa potenza. Non necessitano di refrigerazione.

Il circuito di alimentazione switching a 12 V prevede inoltre l'uso di resistori contrassegnati con P23. Possono sopportare solo 2 ohm di resistenza, ma questa è una potenza sufficiente per un dispositivo. Per le lampade viene utilizzato più spesso un alimentatore switching da 12 V.

Come funziona il televisore?

Il principio di funzionamento degli alimentatori switching di questo tipo è l'utilizzo di filtri a pellicola. Questi dispositivi sono in grado di far fronte a interferenze di varia ampiezza. Il loro avvolgimento di strozzamento è sintetico. In questo modo è garantita una protezione di alta qualità dei componenti importanti. Tutte le guarnizioni dell'alimentatore sono isolate su tutti i lati.

Il trasformatore, a sua volta, dispone di un dispositivo di raffreddamento separato per il raffreddamento. Per facilità d'uso, di solito è impostato su silenzioso. Questi dispositivi possono resistere a temperature massime fino a 60 gradi. La frequenza operativa dell'alimentatore switching del televisore è mantenuta a 33 Hz. A temperature inferiori allo zero è possibile utilizzare questi dispositivi, ma molto in questa situazione dipende dal tipo di condensa utilizzato e dalla sezione del circuito magnetico.

Modelli di dispositivi a 24 volt

Nei modelli a 24 volt vengono utilizzati raddrizzatori a bassa frequenza. Solo due diodi possono far fronte con successo alle interferenze. L'efficienza di tali dispositivi può raggiungere il 60%. I regolatori sono raramente installati sugli alimentatori. La frequenza operativa dei modelli non supera in media i 23 Hz. I resistori possono sopportare solo 2 ohm. I transistor nei modelli sono installati con la marcatura PR2.

Per stabilizzare la tensione, nel circuito non vengono utilizzati resistori. I filtri dell'alimentazione switching a 24V sono del tipo a condensatori. In alcuni casi si possono trovare specie che si dividono. Sono necessari per limitare la frequenza massima della corrente. Per avviare rapidamente un raddrizzatore, i dinistori vengono utilizzati abbastanza raramente. Il potenziale negativo del dispositivo viene rimosso utilizzando il catodo. In uscita, la corrente viene stabilizzata bloccando il raddrizzatore.

Lati di potenza sullo schema DA1

Gli alimentatori di questo tipo differiscono dagli altri dispositivi in quanto possono sopportare carichi pesanti. C'è solo un condensatore nel circuito standard. Per il normale funzionamento dell'alimentatore, viene utilizzato il regolatore. Il controller è installato direttamente accanto al resistore. Nel circuito non possono essere presenti più di tre diodi.

Il processo di conversione inversa diretta inizia nel dinistor. Per avviare il meccanismo di sblocco, nel sistema è prevista una valvola a farfalla speciale. Le onde di grande ampiezza vengono smorzate dal condensatore. Di solito è installato del tipo divisorio. I fusibili si trovano raramente in un circuito standard. Ciò è giustificato dal fatto che la temperatura massima nel trasformatore non supera i 50 gradi. Pertanto, l'induttanza di zavorra affronta i suoi compiti in modo indipendente.

Modelli di dispositivi con chip DA2

I microcircuiti di alimentazione a commutazione di questo tipo si distinguono dagli altri dispositivi per la loro maggiore resistenza. Sono utilizzati principalmente per strumenti di misura. Un esempio è un oscilloscopio che mostra le fluttuazioni. La stabilizzazione della tensione è molto importante per lui. Di conseguenza, le letture del dispositivo saranno più accurate.

Molti modelli non sono dotati di regolatori. I filtri sono principalmente a doppia faccia. All'uscita del circuito, i transistor sono installati come al solito. Tutto ciò consente di sopportare un carico massimo di 30 A. A sua volta, l'indicatore di frequenza massima è di circa 23 Hz.

Blocchi con chip DA3 installati

Questo microcircuito consente di installare non solo un regolatore, ma anche un controller che monitora le fluttuazioni nella rete. La resistenza dei transistor nel dispositivo può sopportare circa 3 ohm. Il potente alimentatore switching DA3 può gestire un carico di 4 A. È possibile collegare ventole per raffreddare i raddrizzatori. Di conseguenza, i dispositivi possono essere utilizzati a qualsiasi temperatura. Un altro vantaggio è la presenza di tre filtri.

Due di questi sono installati all'ingresso sotto i condensatori. All'uscita è disponibile un filtro di tipo separatore che stabilizza la tensione proveniente dal resistore. Non ci sono più di due diodi in un circuito standard. Tuttavia, molto dipende dal produttore e questo dovrebbe essere preso in considerazione. Il problema principale con gli alimentatori di questo tipo è che non sono in grado di far fronte alle interferenze a bassa frequenza. Di conseguenza, non è pratico installarli sugli strumenti di misura.

Come funziona il blocco diodi VD1?

Questi blocchi sono progettati per supportare fino a tre dispositivi. Hanno regolatori a tre vie. I cavi di comunicazione sono installati solo quelli non modulari. Pertanto, la conversione corrente avviene rapidamente. I raddrizzatori in molti modelli sono installati nella serie KKT2.

Differiscono in quanto possono trasferire energia dal condensatore all'avvolgimento. Di conseguenza, il carico dei filtri viene parzialmente rimosso. Le prestazioni di tali dispositivi sono piuttosto elevate. A temperature superiori a 50 gradi possono essere utilizzati anche.

Il progresso tecnico non si ferma e oggi gli alimentatori a trasformatore sono stati sostituiti da unità di commutazione. Ci sono molte ragioni per questo, ma le più importanti sono:

Semplicità e basso costo di produzione;
Facilità d'uso;
Dimensioni d'ingombro compatte e decisamente confortevoli.

Leggi la guida su come scegliere un rilevatore di cablaggio nascosto e come utilizzarlo.

Da un punto di vista tecnico un alimentatore switching è un dispositivo che raddrizza la tensione di rete e quindi forma da essa un impulso con una risposta in frequenza di 10 kHz. Vale la pena notare che l'efficienza di questo dispositivo tecnico raggiunge l'80%.

Principio di funzionamento

In effetti, l'intero principio di funzionamento di un alimentatore a commutazione si riduce al fatto che un dispositivo di questo tipo ha lo scopo di rettificare la tensione che gli viene fornita quando è collegato alla rete e quindi formare un impulso di lavoro, grazie al quale questa unità elettrica può funzionare.

Molte persone si chiedono quali siano le principali differenze tra un dispositivo a impulsi e uno normale? Tutto si riduce al fatto che ha caratteristiche tecniche migliorate e dimensioni complessive ridotte. Inoltre, l'unità a impulsi fornisce più energia rispetto alla sua versione standard.

Tipi

Al momento, sul territorio della Federazione Russa, se necessario, è possibile trovare alimentatori a commutazione delle seguenti varietà e categorie:

Tempi di inattività su IR2153: questa modifica è la più popolare tra i consumatori domestici;
Su TL494
Su UC3842
Da una lampada a risparmio energetico: è qualcosa come un dispositivo tecnico modificato di tipo ibrido;
Per un amplificatore – ha elevate caratteristiche tecniche;
Dal reattore elettronico - dal nome è chiaro che il dispositivo si basa sul funzionamento di una bilancia di tipo elettronico. Leggi la recensione su quali tipologie di lampade LED esistono per la casa e come sceglierle.
Regolabile: questo tipo di unità meccanica può essere configurata e regolata da sola;
Per UMZCH - ha un'applicazione specifica ristretta;
Potente – ha caratteristiche di elevata potenza;
200 volt: questo tipo di dispositivo è progettato per una tensione massima di 220 V;
Rete 150 W – funziona solo dalla rete, potenza massima – 150 W;
12 V – un dispositivo tecnico che può funzionare normalmente con una tensione di 12 V;
24 V – il funzionamento normale del dispositivo è possibile solo a 24 V
Ponte – durante l'assemblaggio è stato utilizzato uno schema di collegamento a ponte;
Per un amplificatore a valvole: tutte le specifiche tecniche sono progettate per funzionare con un amplificatore a valvole;
Per i LED – ha un'elevata sensibilità, utilizzata per lavorare con i LED;
Bipolare ha doppia polarità, il dispositivo soddisfa elevati standard di qualità;
Flyback: focalizzato sul funzionamento inverso, ha valori di potenza e tensione elevati.

schema

Tutti gli alimentatori a commutazione, a seconda dell'ambito di funzionamento e delle caratteristiche tecniche, hanno circuiti diversi:

12 V - è l'opzione standard per assemblare un sistema di questo tipo;
2000 W: questo circuito è destinato solo a dispositivi tecnici ad alta potenza;
Per un cacciavite da 18 V, il circuito è specifico e richiede conoscenze speciali da parte del maestro durante il montaggio;
Per un amplificatore a valvole: in questo caso stiamo parlando di un semplice disegno schematico che, tra le altre cose, tiene conto dell'uscita all'amplificatore a valvole;
Per i laptop: richiede la presenza di uno speciale sistema di protezione contro le sovratensioni;
Su Top 200: le caratteristiche tecniche del dispositivo saranno 40 V e 3 A. Leggi il design dell'alternatore.
Sul TL494 il circuito tiene conto della limitazione di corrente e della regolazione della tensione di ingresso;
Su UC3845 assemblare un alimentatore switching secondo questo schema non è difficile;
alimentatore switching basato sul circuito ir2153 - applicabile per amplificatori a bassa frequenza;
Sul chip LNK364PN - implementato sulla base del design del microcircuito dell'UC 3842;
Su un transistor ad effetto di campo è già chiaro dal nome che questo circuito è applicabile a un transistor ad effetto di campo;
Il circuito di un alimentatore switching in modalità diretta è semplice nel design e non richiede competenze particolari durante l'assemblaggio.

Riparazione

Gli alimentatori a commutazione (SMPS) sono oggi i più utilizzati e vengono utilizzati con successo in tutti i moderni dispositivi radioelettronici.

In figura 3 è mostrato lo schema a blocchi di un alimentatore switching realizzato secondo un circuito tradizionale, i raddrizzatori secondari sono realizzati secondo un circuito a semionda. I nomi di questi nodi rivelano il loro scopo e non necessitano di spiegazioni. I componenti principali del circuito primario sono: filtro di ingresso, raddrizzatore della tensione di rete e convertitore della tensione di alimentazione HF raddrizzata con trasformatore.

Filtro raddrizzatore di linea

Trasformatore

Convertitore RF

Raddrizzatori secondari

Filtro di ingresso

Figura 3 – Schema a blocchi di un alimentatore ad impulsi

Il principio di base alla base del funzionamento dell'SMPS è la conversione di una tensione di rete alternata di 220 volt e una frequenza di 50 Hz in una tensione alternata rettangolare ad alta frequenza, che viene trasformata ai valori richiesti, raddrizzata e filtrata.

La conversione viene eseguita utilizzando un potente transistor funzionante in modalità interruttore e un trasformatore di impulsi, che insieme formano un circuito convertitore RF. Per quanto riguarda la progettazione del circuito, ci sono due possibili opzioni di convertitore: la prima è realizzata secondo il circuito di un auto-oscillatore a impulsi (ad esempio, questo veniva utilizzato negli UPS dei televisori) e la seconda con controllo esterno (utilizzato nella maggior parte dei casi) moderni dispositivi radioelettronici).

Poiché la frequenza del convertitore viene solitamente selezionata tra 18 e 50 kHz, le dimensioni del trasformatore di impulsi e, di conseguenza, dell'intero alimentatore sono piuttosto compatte, il che è un parametro importante per le apparecchiature moderne. convertitore con controllo esterno è mostrato nella Figura 4.

Figura 4 - Schema schematico di un alimentatore a impulsi con alimentatore.

Il convertitore è realizzato sul transistor VT1 e sul trasformatore T1. La tensione di rete viene fornita attraverso il filtro di rete (SF) al raddrizzatore di rete (SV), dove viene raddrizzata, filtrata dal condensatore di filtro (SF) e attraverso l'avvolgimento W1 del trasformatore T1 viene fornita al collettore del transistor VT1. Quando viene applicato un impulso rettangolare al circuito di base del transistor, il transistor si apre e una corrente crescente lo attraversa IO j. La stessa corrente scorrerà attraverso l'avvolgimento W1 del trasformatore T1, il che porterà ad un aumento del flusso magnetico nel nucleo del trasformatore, mentre una fem di autoinduzione viene indotta nell'avvolgimento secondario W2 del trasformatore. Alla fine, all'uscita del diodo VD apparirà una tensione positiva. Inoltre, se aumentiamo la durata dell'impulso applicato alla base del transistor VT1, la tensione nel circuito secondario aumenterà, perché verrà rilasciata più energia e, se la durata viene ridotta, la tensione diminuirà di conseguenza. Pertanto, modificando la durata dell'impulso nel circuito di base del transistor, possiamo modificare le tensioni di uscita dell'avvolgimento secondario T1 e quindi stabilizzare le tensioni di uscita dell'alimentatore. L'unica cosa necessaria per questo è un circuito che genererà impulsi di trigger e ne controllerà la durata (latitudine). Un controller PWM viene utilizzato come tale circuito. PWM – modulazione della larghezza di impulso.

Per stabilizzare le tensioni di uscita dell'UPS, il circuito del controller PWM "deve conoscere" l'entità delle tensioni di uscita. Per questi scopi viene utilizzato un circuito di tracciamento (o circuito di retroazione), realizzato sul fotoaccoppiatore U1 e sul resistore R2. Un aumento della tensione nel circuito secondario del trasformatore T1 porterà ad un aumento dell'intensità della radiazione LED e quindi ad una diminuzione della resistenza di giunzione del fototransistor (parte del fotoaccoppiatore U1). Ciò a sua volta porterà ad un aumento della caduta di tensione sul resistore R2, che è collegato in serie al fototransistor e ad una diminuzione della tensione sul pin 1 del controller PWM. Una diminuzione della tensione fa sì che il circuito logico incluso nel controller PWM aumenti la durata dell'impulso finché la tensione sul 1° pin non corrisponde ai parametri specificati. Quando la tensione diminuisce, il processo è invertito.

L'UPS utilizza due principi per implementare i circuiti di tracciamento: "diretto" e "indiretto". Il metodo sopra descritto è detto “diretto”, poiché la tensione di retroazione viene rimossa direttamente dal raddrizzatore secondario. Con l'inseguimento “indiretto”, la tensione di retroazione viene rimossa dall'avvolgimento aggiuntivo del trasformatore di impulsi (Figura 5).

Figura 5 - Schema schematico di un alimentatore a impulsi con alimentatore.

Una diminuzione o un aumento della tensione sull'avvolgimento W2 porterà a una variazione della tensione sull'avvolgimento W3, che viene applicata anche attraverso il resistore R2 al pin 1 del controller PWM.

Protezione SMPS contro il cortocircuito.

Cortocircuito (SC) nel carico dell'UPS. In questo caso tutta l'energia fornita al circuito secondario dell'UPS andrà persa e la tensione in uscita sarà quasi nulla. Di conseguenza, il circuito del controller PWM proverà ad aumentare la durata dell'impulso per aumentare il livello di questa tensione al valore appropriato. Di conseguenza, il transistor VT1 rimarrà aperto sempre più a lungo e la corrente che lo attraversa aumenterà. Alla fine, ciò porterà al guasto di questo transistor. L'UPS fornisce protezione al transistor del convertitore contro i sovraccarichi di corrente in tali situazioni di emergenza. Si basa su una resistenza Rprotezione, collegata in serie al circuito attraverso il quale scorre la corrente di collettore Ik. Un aumento della corrente Ik che scorre attraverso il transistor VT1 porterà ad un aumento della caduta di tensione su questo resistore e, di conseguenza, diminuirà anche la tensione fornita al pin 2 del controller PWM. Quando questa tensione scende a un certo livello, che corrisponde alla corrente massima consentita del transistor, il circuito logico del controller PWM smetterà di generare impulsi sul pin 3 e l'alimentatore entrerà in modalità di protezione o, in altre parole, si spegnerà. spento.

In conclusione, è necessario soffermarsi in dettaglio sui vantaggi dell'UPS. Come già accennato, la frequenza del convertitore di impulsi è piuttosto elevata, e quindi le dimensioni complessive del trasformatore di impulsi sono ridotte, il che significa, per quanto paradossale possa sembrare, il costo di un UPS è inferiore a un alimentatore tradizionale perché minor consumo di metallo per il nucleo magnetico e di rame per gli avvolgimenti, anche se aumenta il numero delle parti dell'UPS. Un altro vantaggio dell'UPS è la ridotta capacità del condensatore del filtro del raddrizzatore secondario rispetto a un alimentatore convenzionale. La riduzione della capacità è stata resa possibile aumentando la frequenza. E infine, l'efficienza di un alimentatore switching raggiunge l'80%. Ciò è dovuto al fatto che l'UPS consuma energia dalla rete elettrica solo quando il transistor del convertitore è aperto; quando è chiuso l'energia viene trasferita al carico per effetto della scarica del condensatore di filtro del circuito secondario.

Gli svantaggi includono una maggiore complessità del circuito UPS e un aumento del rumore impulsivo emesso dall'UPS. L'aumento dell'interferenza è dovuto al fatto che il transistor del convertitore funziona in modalità interruttore. In questa modalità, il transistor è una fonte di rumore impulsivo che si verifica durante i processi transitori del transistor. Questo è uno svantaggio di qualsiasi transistor che funziona in modalità di commutazione. Ma se il transistor funziona con basse tensioni (ad esempio, la logica del transistor con una tensione di 5 V), questo non è un problema, nel nostro caso la tensione applicata al collettore del transistor è di circa 315 V. Per combattere questa interferenza, l'UPS utilizza filtri di circuiti di rete più complessi rispetto a un alimentatore convenzionale.

6) Ho intenzione di implementare il trasformatore di potenza su un nucleo Epcos di tipo ETD44/22/15 realizzato in materiale N95. Forse la mia scelta cambierà ulteriormente quando calcolerò i dati di avvolgimento e la potenza complessiva.

7) Ho esitato a lungo tra la scelta del tipo di raddrizzatore sull'avvolgimento secondario tra un doppio diodo Schottky e un raddrizzatore sincrono. Puoi installare un doppio diodo Schottky, ma questo è P = 0,6 V * 40 A = 24 W in calore, con una potenza SMPS di circa 650 W, si ottiene una perdita del 4%! Quando si utilizza il più comune IRF3205 in un raddrizzatore sincrono, la resistenza del canale termico verrà rilasciata P = 0,008 Ohm * 40 A * 40 A = 12,8 W. Si scopre che vinciamo 2 volte o il 2% di efficienza! Tutto andava bene finché non ho assemblato una soluzione basata su IR11688S su una breadboard. Alle perdite statiche sul canale si sono aggiunte le perdite di commutazione dinamica, e alla fine è quello che è successo. La capacità dei lavoratori sul campo per le correnti elevate è ancora ampia. Questo problema può essere risolto con driver come HCPL3120, ma ciò aumenta il prezzo del prodotto e complica eccessivamente la progettazione del circuito. In realtà, per questi motivi, si è deciso di installare un doppio Schottky e dormire sonni tranquilli.

8) Il circuito LC in uscita, in primo luogo, ridurrà l'ondulazione di corrente e, in secondo luogo, consentirà di "tagliare" tutte le armoniche. L'ultimo problema è estremamente rilevante quando si alimentano dispositivi che operano nella gamma delle radiofrequenze e incorporano circuiti analogici ad alta frequenza. Nel nostro caso, stiamo parlando di un ricetrasmettitore HF, quindi qui un filtro è semplicemente vitale, altrimenti l'interferenza "striscerà" nell'aria. Idealmente, puoi anche mettere uno stabilizzatore lineare in uscita e ottenere ondulazioni minime di unità di mV, ma in realtà la velocità del sistema operativo ti consentirà di ottenere ondulazioni di tensione entro 20-30 mV anche senza "caldaia"; all'interno Nel ricetrasmettitore, i nodi critici sono alimentati tramite i rispettivi LDO, quindi la sua ridondanza è ovvia.

Bene, abbiamo esaminato la funzionalità e questo è solo l'inizio)) Ma va bene, poi andrà più vigorosamente perché inizia la parte più interessante: i calcoli di tutto!

Calcolo di un trasformatore di potenza per un convertitore di tensione a mezzo ponte

Sulla base di questi input, calcoliamo il nostro trasformatore. Ho diversi set di ETD44/22/15 in magazzino e quindi per ora mi sto concentrando su quello, L'elenco dei dati di origine è il seguente:

1) Materiale N95;
2) Tipo nucleo ETD44/22/15;
3) Frequenza operativa - 100 kHz;
4) Tensione di uscita - 15 V;
5) Corrente di uscita - 40 A.

Per calcolare i trasformatori fino a 5 kW, utilizzo il programma "Old Man", è conveniente e calcola in modo abbastanza accurato. Dopo 5 kW inizia la magia, le frequenze aumentano fino a ridurne le dimensioni, e le densità di campo e di corrente raggiungono valori tali che anche l'effetto pelle può cambiare i parametri quasi 2 volte, quindi per potenze elevate utilizzo il vecchio stile metodo “con formule e disegno a matita su carta”. Inserendo i dati di input nel programma si è ottenuto il seguente risultato:

Figura 2 - Risultato del calcolo di un trasformatore per semiponte

La figura a sinistra mostra i dati di input, che ho descritto sopra. Al centro sono evidenziati in viola i risultati che ci interessano maggiormente. Li esaminerò brevemente:

1) La tensione di ingresso è 380 V CC, è stabilizzata, perché Il semiponte è alimentato dal PFC. Tale potenza semplifica la progettazione di molti componenti, perché L'ondulazione di corrente è minima e il trasformatore non deve assorbire tensione quando la tensione di rete in ingresso è 140 V.

2) La potenza consumata (pompata attraverso il nucleo) è risultata essere di 600 W, ovvero 2 volte inferiore alla potenza complessiva (quella che il nucleo può pompare senza andare in saturazione), il che significa che tutto va bene. Non ho trovato il materiale dell'N95 nel programma, ma sul sito Epcos nella scheda tecnica ho notato che N87 e N95 daranno risultati molto simili, controllando sul pezzo di carta ho scoperto che la differenza di 50 W nella potenza complessiva non è un errore terribile.

3) Dati sull'avvolgimento primario: avvolgiamo 21 spire in 2 fili con un diametro di 0,8 mm, penso che qui sia tutto chiaro? La densità di corrente è di circa 8 A/mm2, il che significa che gli avvolgimenti non si surriscaldano: va tutto bene.

4) Dati sull'avvolgimento secondario: avvolgiamo 2 avvolgimenti da 2 spire ciascuno con lo stesso filo da 0,8 mm, ma già a 14 - la corrente è ancora 40A! Successivamente, colleghiamo l'inizio di un avvolgimento e la fine dell'altro, spiegherò come farlo più tardi, per qualche motivo le persone spesso cadono in uno stato di torpore durante l'assemblaggio in questo momento. Sembra che non ci sia magia nemmeno qui.

5) L'induttanza dell'induttanza di uscita è 4,9 μH, la corrente è rispettivamente 40 A. Ne abbiamo bisogno in modo che non ci siano enormi increspature di corrente all'uscita del nostro blocco. Durante il processo di debug mostrerò su un oscilloscopio come lavorare con e senza di esso, tutto diventerà chiaro.

Il calcolo ha richiesto 5 minuti, se qualcuno ha domande, chiedi nei commenti o in privato: te lo dirò. Per evitare di cercare il programma stesso, suggerisco di scaricarlo dal cloud utilizzando il collegamento. E la mia profonda gratitudine al Vecchio per il suo lavoro!

Il prossimo passo logico sarà calcolare l'induttanza di uscita per il semiponte, questa è esattamente quella a 4,9 μH.

Calcolo dei parametri di avvolgimento per l'induttanza di uscita

Questo:

1) Induttanza - 4,9 µH;
2) Corrente nominale - 40 A;
3) Ampiezza prima dell'acceleratore - 18 V;
4) Tensione dopo l'induttore - 15 V.

Usiamo anche il programma di Old Man (tutti sono nel link sopra) e otteniamo i seguenti dati:

Figura 3 - Dati calcolati per l'avvolgimento dell'induttanza di uscita

Ora diamo un'occhiata ai risultati:

l'acceleratore dovrebbe riscaldarsi

2) Induzione massima, questo è un valore che non può essere superato, altrimenti il campo magnetico saturerà il nucleo e tutto andrà malissimo. Questo parametro dipende dal materiale e dalle sue dimensioni complessive. Per i moderni nuclei di ferro atomizzato, il valore tipico è 0,5-0,55 T;

3) Dati di avvolgimento: 9 spire vengono avvolte con un obliquo di 10 trefoli di filo con un diametro di 0,8 mm. Il programma indica anche approssimativamente quanti livelli saranno necessari per questo. Avvolgerò con 9 core, perché... poi converrà dividere la treccia grossa in 3 “trecce” da 3 fili ciascuna e saldarle sulla scheda senza problemi;

4) In realtà l'anello stesso su cui lo avvolgerò ha dimensioni di 40/24/14,5 mm, basta con una riserva. Materiale n. 52, penso che molte persone abbiano visto anelli giallo-blu nei blocchi ATX, sono spesso utilizzati negli induttanze di stabilizzazione di gruppo (GS).

Calcolo del trasformatore di alimentazione di riserva

Regoliamo leggermente i nostri dati di input per vedere di cosa abbiamo bisogno:

Abbiamo la necessità di un alimentatore con potenza totale - 2*15 W + 1,5 W + 15 W = 46,5 W. Questa è la potenza normale per TOP227, la uso in piccoli SMPS fino a 75 W per tutti i tipi di ricarica di batterie, cacciaviti e altri rifiuti, per molti anni è strano che nessuno si sia ancora bruciato.

Andiamo in un altro programma del Vecchio e calcoliamo il trasformatore per il trasformatore di riga:

Figura 4 – Dati di calcolo per il trasformatore di potenza di riserva

1) La scelta del core è giustificata semplicemente: ce l'ho nella quantità di una scatola e consuma gli stessi 75 W)) Dati sul core. È realizzato in materiale N87 e presenta uno spazio di 0,2 mm su ciascuna metà o il cosiddetto spazio intero di 0,4 mm. Questo nucleo è destinato direttamente alle induttanze e per i convertitori flyback questa induttanza è proprio l'induttanza, ma non entrerò ancora nelle erbacce. Se non c'era spazio vuoto nel trasformatore a semiponte, è necessario per il convertitore flyback, altrimenti, come qualsiasi induttore, andrà semplicemente in saturazione senza spazi vuoti.

2) I dati sull'interruttore drain-source da 700 V e sulla resistenza del canale da 2,7 Ohm sono presi dalla scheda tecnica su TOP227; questo controller ha un interruttore di alimentazione integrato nel microcircuito stesso.

3) Ho preso la tensione di ingresso minima un po 'con un margine - 160 V, questo è stato fatto in modo che se l'alimentatore stesso viene spento, il servizio e l'indicazione rimarranno in funzione, segnaleranno una tensione di alimentazione anormalmente bassa.

4) Il nostro avvolgimento primario è costituito da 45 spire di filo da 0,335 mm in un nucleo. Gli avvolgimenti di potenza secondari hanno 4 spire e 4 nuclei con un filo di 0,335 mm (diametro), l'avvolgimento di autoalimentazione ha gli stessi parametri, quindi tutto è uguale, solo 1 nucleo, perché la corrente è un ordine di grandezza inferiore.

Calcolo dell'induttanza di potenza del correttore di potenza attiva

Selezioniamo il programma per il calcolo: PFC_ring (PFC è KKM in basurmaniano), utilizziamo i seguenti input:

1) Tensione di alimentazione in ingresso - 140 - 265 V;
2) Potenza nominale - 600 W;
3) Tensione di uscita: 380 V CC;
4) Frequenza operativa - 100 kHz, a causa della scelta del controller PWM.

Figura 5 – Calcolo dell'induttanza di potenza di un PFC attivo

1) A sinistra, come al solito, inseriamo i dati iniziali, impostando 140V come soglia minima, otteniamo un blocco che può funzionare con una tensione di rete di 140V, quindi otteniamo uno “stabilizzatore di tensione integrato”;

La circuiteria della parte di potenza e di controllo è abbastanza standard; se avete domande non esitate a chiedere nei commenti o nei messaggi privati. Cercherò di rispondere e spiegare a tutti, se possibile.

Progettazione PCB di alimentatori switching

Il processo di progettazione della scheda in sé non contiene insidie; sono contenute nel dispositivo a cui è destinato. In effetti, l'elettronica di potenza non propone un gran numero di regole e requisiti sullo sfondo degli stessi bus dati analogici a microonde o digitali ad alta velocità.

Elencherò i requisiti di base e le regole relative specificamente ai circuiti di potenza, ciò consentirà di implementare il 99% dei progetti amatoriali. Non ti parlerò delle sfumature e dei "trucchi": ognuno deve acquisire le proprie competenze, acquisire esperienza e quindi operare con essa. E così siamo andati:

Un po' di densità di corrente nei conduttori stampati

Spesso le persone non pensano a questo parametro e mi sono imbattuto in situazioni in cui la parte di potenza è composta da conduttori da 0,6 mm, con l'80% dell'area della scheda semplicemente vuota. Perché questo è un mistero per me personalmente.

Quindi quale densità di corrente può essere presa in considerazione? Per un filo normale il valore standard è 10A/mm 2, questa limitazione è legata al raffreddamento del filo. Puoi far passare più corrente, ma prima mettila nell'azoto liquido. I conduttori piatti, come quelli di un circuito stampato, ad esempio, hanno una superficie maggiore, che li rende più facili da raffreddare, il che significa che puoi permetterti densità di corrente più elevate. Per condizioni normali con raffreddamento passivo o ad aria è consuetudine tenere conto di 35-50 A/mm 2, dove 35 è per il raffreddamento passivo, 50 è in presenza di circolazione artificiale dell'aria (il mio caso). C'è un'altra cifra: 125 A/mm 2, questa è una cifra davvero grande, non tutti i superconduttori possono permetterselo, ma è ottenibile solo con il raffreddamento a liquido sommergibile.

Quest'ultimo l'ho conosciuto lavorando con un'azienda che si occupava di ingegneria delle comunicazioni e progettazione di server; mi occupavo della progettazione della scheda madre, ovvero della parte con alimentazione multifase e switching. Sono rimasto molto sorpreso quando ho visto una densità di corrente di 125 A/mm 2, ma mi hanno spiegato questa possibilità e me l'hanno mostrata allo stand - poi ho capito perché interi rack di server sono immersi in enormi pozze d'olio)) )

Nel mio hardware tutto è più semplice, 50 A/mm 2 è una cifra abbastanza adeguata, con uno spessore del rame di 35 micron, i poligoni forniranno senza problemi la sezione richiesta. Il resto serviva per lo sviluppo generale e la comprensione del problema.

3) Lo spazio tra i conduttori - è necessario ridurre le correnti di dispersione, soprattutto per i conduttori dove scorre un segnale RF (PWM), perché il campo nei conduttori è forte e il segnale RF, a causa dell'effetto pelle, tende a fuoriuscire sia sulla superficie del conduttore che oltre i suoi limiti. Solitamente è sufficiente uno spazio di 2-3 mm;

4) Lo spazio di isolamento galvanico è lo spazio tra le sezioni galvanicamente isolate della scheda, solitamente il requisito di rottura è di circa 5 kV. Per sfondare 1 mm d'aria sono necessari circa 1-1,2 kV, ma nel nostro caso la rottura è possibile non solo attraverso l'aria, ma anche attraverso il PCB e una maschera. In fabbrica vengono utilizzati materiali sottoposti a test elettrici e si può dormire sonni tranquilli. Quindi il problema principale è l'aria e dalle condizioni sopra descritte possiamo concludere che saranno sufficienti circa 5-6 mm di spazio libero. Fondamentalmente, la separazione dei poligoni sotto il trasformatore, perché è il principale mezzo di isolamento galvanico.

Passiamo ora direttamente alla progettazione della lavagna, non entrerò nei dettagli in questo articolo, e in generale non ho molta voglia di scrivere un intero libro di testo. Se c'è un folto gruppo di persone interessate (farò un sondaggio alla fine), realizzerò semplicemente video sul "cablaggio" di questo dispositivo, sarà più veloce e più informativo.

Fasi della creazione di un circuito stampato:

1) Prima di tutto, devi decidere le dimensioni approssimative del dispositivo. Se disponi di una custodia già pronta, dovresti misurare il sedile al suo interno e basare su questo le dimensioni della tavola. Ho intenzione di realizzare una custodia su misura in alluminio o ottone, quindi cercherò di realizzare il dispositivo più compatto possibile senza perdere le caratteristiche di qualità e prestazioni.

Figura 9 - Creazione di uno spazio vuoto per la futura scheda

Ricorda: le dimensioni della tavola devono essere multipli di 1 mm! O almeno 0,5 mm, altrimenti ricorderai ancora la mia testimonianza di Lenin quando assemblerai tutto in un pannello e realizzerai pezzi grezzi per la produzione, e i designer che creeranno una custodia per la tua tavola ti inonderanno di maledizioni. Non è necessario creare una tavola con dimensioni ala “208.625 mm” a meno che non sia assolutamente necessario!
PS grazie compagno Lunkov per il fatto che mi ha ancora trasmesso questo pensiero brillante))

Qui ho fatto 4 operazioni:

R) Ho realizzato la tavola stessa con dimensioni complessive di 250x150 mm. Anche se questa è una dimensione approssimativa, penso che si ridurrà notevolmente;
b) Angoli arrotondati, perché durante il processo di consegna e assemblaggio, quelli taglienti verranno uccisi e spiegazzati + la tavola avrà un aspetto migliore;
c) Fori di montaggio posizionati, non metallizzati, con un diametro del foro di 3 mm per elementi di fissaggio e cremagliere standard;
d) Ho creato una classe "NPTH", in cui ho definito tutti i fori non placcati e ho creato una regola per essa, creando uno spazio di 0,4 mm tra tutti gli altri componenti e componenti della classe. Questo è il requisito tecnologico di Rezonit per la classe di precisione standard (4a).

Figura 10 – Creazione di un filetto per fori non placcati

2) Il passo successivo è disporre i componenti tenendo conto di tutti i requisiti; dovrebbe essere già molto vicino alla versione finale, perché Nella maggior parte dei casi, le dimensioni finali della scheda e il suo fattore di forma verranno determinati ora.

Figura 11 – Posizionamento primario dei componenti completato

Ho installato i componenti principali, molto probabilmente non si muoveranno e quindi sono state finalmente determinate le dimensioni complessive della scheda: 220 x 150 mm. Lo spazio libero sulla scheda è lasciato per un motivo: i moduli di controllo e altri piccoli componenti SMD verranno posizionati lì. Per ridurre il costo della scheda e facilitare l'installazione, tutti i componenti saranno solo sullo strato superiore e di conseguenza ci sarà un solo strato serigrafato.

Figura 13 - Vista 3D della scheda dopo la disposizione dei componenti

3) Ora, determinata la posizione e la struttura generale, sistemiamo i restanti componenti e “separamo” la scheda. La progettazione della scheda può essere eseguita in due modi: manualmente e utilizzando un autorouter, avendo precedentemente descritto le sue azioni con un paio di dozzine di regole. Entrambi i metodi sono buoni, ma farò comunque questa tavola a mano, perché... Ci sono pochi componenti e non ci sono requisiti speciali per l'allineamento della linea e l'integrità del segnale e non dovrebbero essercene. Questo sarà sicuramente più veloce, l'autorouting è buono quando ci sono molti componenti (da 500 in poi) e la parte principale del circuito è digitale. Tuttavia, se qualcuno è interessato, posso mostrarti come “separare” le schede automaticamente in 2 minuti. È vero, prima dovrai scrivere le regole tutto il giorno, eh.

Dopo 3-4 ore di “stregoneria” (per la metà del tempo ho disegnato i modelli mancanti) con la temperatura e una tazza di tè, ho finalmente cablato la scheda. Non ho nemmeno pensato a risparmiare spazio, molti diranno che si potevano ridurre le dimensioni del 20-30% e avrebbero ragione. Ne ho una copia in un unico pezzo e perdere tempo, che è chiaramente più costoso di 1 dm2 per una tavola a due strati, è stato semplicemente un peccato. Parlando del prezzo del pannello: quando si ordina da Rezonit, 1 dm 2 di un pannello a due strati di classe standard costa circa 180-200 rubli, quindi non puoi risparmiare molto qui a meno che tu non abbia un lotto di oltre 500 pezzi, di corso. Sulla base di ciò, posso consigliare: non essere pervertito nel ridurre l'area se è di classe 4 e non ci sono requisiti per le dimensioni. E questo è l'output:

Figura 14 – Progetto della scheda per un alimentatore switching

In futuro progetterò una custodia per questo dispositivo e ho bisogno di conoscerne le dimensioni complete, oltre a poterlo “provare” all'interno della custodia in modo che nella fase finale non diventi chiaro, ad esempio, che la scheda principale interferisce con i connettori sul case o sul display. Per fare questo cerco sempre di disegnare tutti i componenti in forma 3D, l'output è questo risultato e un file in formato .step per il mio Inventore dell'Autodesk:

Figura 15 - Vista tridimensionale del dispositivo risultante

Figura 16 - Vista tridimensionale del dispositivo (vista dall'alto)

La documentazione è ora pronta. Ora devo creare il pacchetto di file necessario per ordinare i componenti, ho già tutte le impostazioni registrate in Altium, quindi tutto viene caricato con un pulsante. Abbiamo bisogno di file Gerber e di un file NC Drill, il primo memorizza le informazioni sugli strati e il secondo memorizza le coordinate di perforazione. Puoi visualizzare il file per scaricare la documentazione alla fine dell'articolo nel progetto; assomiglia a questo:

Figura 17 - Formazione di un pacchetto di documentazione per l'ordinazione di circuiti stampati

Una volta che i file sono pronti, puoi ordinare le tavole. Non consiglierò produttori specifici; probabilmente ce ne sono di migliori e più economici per i prototipi. Ordino tutti i pannelli della classe standard 2,4,6 strati da Rezonit, dove ordino pannelli a 2 e 4 strati della 5a classe. Schede di classe 5, dove ci sono 6-24 strati in Cina (ad esempio pcbway), ma le schede HDI e classe 5 con 24 o più strati sono già solo a Taiwan, dopotutto, la qualità in Cina è ancora scarsa, e dove il prezzo non è scadente, non è così carino. È tutta una questione di prototipi!

Seguendo le mie convinzioni vado a Rezonit, oh, quanti nervi hanno logorato e quanto sangue hanno bevuto... ma ultimamente sembrano essersi corretti e hanno cominciato a lavorare in modo più adeguato, anche se a calci. Effettuo gli ordini tramite il mio account personale, inserisco i dettagli di pagamento, carico i file e invio. Mi piace il loro account personale, tra l'altro calcolano subito il prezzo e modificando i parametri puoi ottenere un prezzo migliore senza perdere la qualità.

Ad esempio, ora volevo una scheda su PCB da 2 mm con rame da 35 micron, ma si è scoperto che questa opzione è 2,5 volte più costosa dell'opzione con PCB da 1,5 mm e 35 micron, quindi ho scelto quest'ultima. Per aumentare la rigidità della tavola, ho aggiunto ulteriori fori per i supporti: il problema è stato risolto, il prezzo è stato ottimizzato. A proposito, se la tavola andasse in serie, da qualche parte intorno ai 100 pezzi questa differenza di 2,5 volte scompariva e i prezzi diventavano uguali, perché poi veniva acquistato per noi un foglio non standard e speso senza avanzi.

Figura 18 - Vista finale del calcolo del costo del consiglio di amministrazione

Il costo finale è determinato: 3618 rubli. Di questi 2100 sono di preparazione, si paga una sola volta per progetto, tutte le successive ripetizioni dell'ordine procedono senza di esso e pagherai solo la zona. In questo caso, 759 rubli per una tavola con una superficie di 3,3 dm2, più grande è la serie, minore sarà il costo, anche se ora è di 230 rubli/dm2, il che è abbastanza accettabile. Naturalmente era possibile realizzare una produzione urgente, ma ordino spesso, lavoro con un manager e la ragazza cerca sempre di portare a termine l'ordine più velocemente se la produzione non è occupata - alla fine, anche con le "piccole serie" " Opzione, il tempo di consegna è di 5-6 giorni, basta solo comunicare educatamente e non essere scortese con le persone. E non ho fretta, quindi ho deciso di risparmiare circa il 40%, il che almeno è carino.

Epilogo

Come promesso, condivido il codice sorgente del progetto e altri prodotti:

1) Sorgente del progetto in Altium Designer 16 - ;
2) File per ordinare circuiti stampati - . E se vuoi ripetere e ordinare, ad esempio, dalla Cina, questo archivio è più che sufficiente;
3) Schema del dispositivo in pdf - . Per coloro che non vogliono perdere tempo nell'installazione di Altium da un telefono o per la revisione (alta qualità);
4) Ancora una volta, per chi non vuole installare software pesante, ma è interessato a far roteare l'hardware, pubblico un modello 3D in pdf - . Per visualizzarlo è necessario scaricare il file; quando lo si apre, fare clic su “attendibile il documento solo una volta” nell'angolo in alto a destra, quindi fare clic al centro del file e lo schermo bianco si trasforma in un modello.

Vorrei anche chiedere l'opinione dei lettori... Adesso le schede sono state ordinate, così come i componenti - infatti mancano 2 settimane, su cosa dovrei scrivere un articolo? Oltre a questi “mutanti” come questo, a volte vuoi scolpire qualcosa di miniaturizzato ma utile, ho presentato diverse opzioni nei sondaggi, o magari suggerisco la tua opzione in un messaggio privato, per non confondere i commenti.

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