Fonte de alimentação chaveada de pequeno porte 12 volts 2 amperes. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação

 Comentários do artigo

O SMPS (fonte de alimentação chaveada) autooscilante proposto possui pequenas dimensões e alta eficiência. Sua peculiaridade é que o circuito magnético do transformador de pulso opera entrando na região de saturação. Ao projetar SMPS autogerados, na maioria dos casos, um transformador potente é usado no modo linear e um transformador de comutação de baixa potência é usado no modo de saturação do circuito magnético. Os enrolamentos individuais desses transformadores são conectados em série entre si e com um resistor limitador de corrente - isso forma um circuito de feedback positivo (POC).

A desvantagem desta solução é o aumento da geração de calor neste resistor. O desejo de reduzir a potência dissipada por este resistor na maioria dos casos leva ao aumento do aquecimento dos transistores chaveadores e à diminuição da eficiência. A baixa eficiência obriga os desenvolvedores a prestar atenção a outras soluções de circuitos para conversores, por exemplo, os auto-osciladores Royer. Possuem transformador com núcleo magnético saturável e não possuem transformador chaveador de baixa potência ou resistor limitador de corrente.

No entanto, uma corrente flui através dos transistores de comutação nos momentos de comutação, cuja amplitude de pulso pode exceder 3...20 vezes o valor médio da corrente consumida. Esta circunstância não só dita a condição de escolha de transistores com grande reserva de corrente, mas também se manifesta no aumento do seu aquecimento. A eficiência de tal SMPS é de aproximadamente 50% com uma potência de saída de até 30 W. A eficiência pode ser aumentada incluindo resistores de baixa resistência nos circuitos emissores dos transistores chaveadores. Isto é exatamente o que foi feito no SMPS, cujo diagrama é mostrado na Fig. 1.

Fig. 1

À primeira vista, pode parecer que isso só levará ao aumento da geração de calor nesses resistores. Mas graças a esses resistores, há um feedback negativo local (NFE) na corrente, o que limita a corrente de coletor do transistor quando aumenta acentuadamente. Como resultado, a amplitude da corrente de coletor nos momentos de comutação dos transistores diminui várias vezes, aumentando a eficiência do SMPS. No SMPS proposto, o aquecimento dos transistores chaveadores e do transformador, comparado com a versão em que esses resistores estão ausentes, diminuiu cerca de três vezes, e sua confiabilidade e eficiência aumentaram em conformidade.

características técnicas

Tensão de rede, V	220 ± 20%
Tensão de saída inativa, V	15
Tensão de saída na carga máxima, V	12
Corrente de carga máxima, A	2
Frequência de conversão em modo inativo, kHz	7,3
Frequência de conversão na carga máxima, kHz	6,7
SMPS de corrente sem carga, não mais que, mA	19
Potência máxima consumida pela carga, W	24
Eficiência máxima (na potência máxima de saída), %	84
Amplitude da ondulação da tensão de saída, não mais que, mV	22
Dimensões totais, mm	110x73x25

A tensão de rede é fornecida ao SMPS através de um fusível FU1 que, juntamente com o varistor RU1, protege os elementos SMPS do aumento da tensão de rede. O termistor RK1 limita o pulso de corrente ao carregar os capacitores C2-C4 no momento em que o SMPS é ligado. A tensão da rede através do filtro de ruído L1C1 é fornecida à ponte de diodos VD1, onde é retificada e depois suavizada pelo capacitor C2. Os elementos C5, R3, VS1 formam um circuito que facilita a partida do conversor quando ele é ligado.

Os diodos de amortecimento VD2, VD3 limitam a amplitude dos pulsos de tensão nos coletores dos transistores de comutação VT1, VT2 a um valor seguro. A dissipação de calor nesses transistores acabou sendo pequena, então eles foram usados ​​sem dissipadores de calor. No modo mais pesado, os transistores aquecem até 50°C. Os resistores R2, R4 formam um circuito OOS para corrente e os circuitos R5C6 e R6C7 são projetados para comutação forçada de transistores. A tensão CA de saída retifica a ponte de diodos VD4-VD7, L2C8C9 é um filtro de suavização e o indutor fornece uma resposta indutiva do filtro, necessária para uma partida confiável do conversor. A instalação de capacitores com capacitância de 68 nF ou mais na saída do retificador impossibilitará a partida. O LED HL1 indica a presença da tensão de saída. Todas as partes do SMPS são montadas em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro de folha de um lado, cujo desenho é mostrado na fig. 2.

Fig. 2

Para melhorar o resfriamento dos transistores, são feitos orifícios de ventilação na placa sob eles. O indutor L1 e o transformador T1 são fixados com parafusos. Depois que esses parafusos são inseridos nos orifícios da placa, devem ser colocados pedaços de um tubo de PVC na lateral das peças. Em seguida, eles instalam um afogador, um transformador e os pressionam contra a placa com arruelas de plástico. Os transistores são aparafusados ​​em suportes de metal e depois soldados à placa. O fusível FU1 consiste em dois pinos estanhados pressionados na placa, entre os quais é soldado um fio de cobre com diâmetro de 0,03 mm. No exterior, é fechado com um pedaço de tubo de PVC para proteger contra danos mecânicos e, em caso de funcionamento, para proteger os componentes do SMPS de salpicos de metal fundido. Para o inserto fusível FU2, um suporte metal-plástico é montado na placa. A aparência do SMPS montado e conectado à rede é mostrada na fig. 3.

Fig. 3

Dinistor KN102D pode ser substituído por DB3, DB4 ou qualquer uma das séries KN102, diodos 1.5KE350SA podem ser substituídos por 1.5KE300SA, 1.5KE400SA, 1.5KE440SA, diodos 2D2999B com KD2999A, KD213A-KD213V, KD2997 A, KD2997B . O LED YL-BB3N7M pode ser substituído por qualquer LED de pequeno porte de qualquer cor com corrente operacional de até 20 mA. Após realizar experimentos, o autor descobriu que os transistores KT812A são substituíveis pelos KT840A. Ao utilizar os transistores 2T704A, KT704B, KT809A, o aquecimento aumentou, mas ficou dentro dos limites aceitáveis, porém, possuem um invólucro diferente, o que exigirá uma mudança na topologia da placa de circuito impresso. O termistor SCK-103NTC pode ser substituído por MZ92-P220RM, MZ92-R220RM, MZ92-P330RM, MZ92-R330RM, varistor VCR391 - JVR-10N361K, JVR-14N361K, JVR-20N361K, JVR-10N391 K, JVR-14N391 20K, JVR -391N10K, JVR-431N14K, JVR-431N20K.JVR-431N1K. O indutor L2000 é enrolado em um núcleo magnético M10NM de tamanho padrão K6x5x10 e contém 0,12 voltas de fio MGTF 0,3 ou PELSHO XNUMX dobradas ao meio.

O indutor L2 é enrolado em um circuito magnético M2000NM de tamanho K16x10x5, o enrolamento contém 24 espiras de fio PETV ou PEV-2 com diâmetro de 0,85 mm. Para o transformador T1, foi utilizado um circuito magnético M2000NM-A K32x18x7 feito de ferrita (a permeabilidade magnética medida pelo autor foi de 1885, e a indução de saturação profunda foi de 0,38 T). É permitido usar núcleos magnéticos M2000NM1, M2000NM1-17, M2000NM-39 de tamanho K32x20x6. Para enrolamento, você pode usar fio PETV, PEV-2 ou PELSHO, enrolamentos I e III contêm cada um 8 espiras de fio com diâmetro de 0,3 mm, enrolamento II - 351 espiras de fio com diâmetro de 0,45 mm, enrolamento IV - 33 voltas de fio com um diâmetro de 0,85 mm.

Preliminarmente, as bordas do circuito magnético são lixadas e duas camadas de tecido envernizado ou uma camada de fita isolante de tecido são enroladas. Os fios de todos os enrolamentos são colocados firmemente no circuito magnético. Os enrolamentos I e III são enrolados primeiro simultaneamente em dois fios com uma folga de 3 ... 5 mm entre os fios para evitar a ruptura. Em seguida, os enrolamentos são impregnados com goma-laca e duas camadas de tecido envernizado são enroladas. Em seguida - uma camada de enrolamento II, colocando o fio "bobina a bobina". Deve haver uma distância de 6 ... 7 mm entre o início e o final desta camada, o fio é fixado e o enrolamento é impregnado com goma-laca. Em seguida, uma camada de tecido envernizado é colocada e a segunda e terceira camadas de enrolamento II são enroladas da mesma maneira, após o que são colocadas duas camadas de tecido envernizado ou fita isolante. O enrolamento IV é enrolado por último, impregnado com goma-laca. Então - duas ou três camadas de fita isolante para proteger os enrolamentos de danos mecânicos. Ao configurar, deve-se lembrar que os elementos do SMPS estão sob tensão de rede com risco de vida, portanto, todas as substituições de elementos com o dispositivo desconectado da rede.

Antes de conectar a fonte à rede pela primeira vez, você deve verificar a instalação e certificar-se de que o produto montado corresponde ao diagrama. Depois disso, o fusível FU2 é removido do suporte e o SMPS é conectado à rede. Se a autogeração não ocorrer após a ligação, aumente a capacitância do capacitor C5 para 1 μF ou instale um resistor R3 com uma resistência de 120 ohms. Se a corrente ociosa do SMPS for superior a 40 mA (medida entre o filtro de rede e o conjunto de diodos VD1), isso significa que a indução de saturação do circuito magnético é muito menor que 0,38 T. Neste caso, é necessário aumentar proporcionalmente o número de voltas em todos os enrolamentos do transformador T1. O número de voltas deve ser aumentado em pelo menos 10 ... 15% e, se necessário, mais. Durante a operação normal do SMPS, o transformador T1 deve emitir um apito silencioso.

Em conclusão, deve-se notar que a base deste SMPS é o transformador T1, portanto, se for necessário usar um condutor magnético de tamanho diferente ou obter uma potência diferente, todos os elementos devem ser recalculados. A maneira mais fácil de fazer isso é em um computador usando o programa do autor Converter 4.0.0.0, moskatov.narod.ru/ Converter.html

Autor: E. Moskatov, Taganrog, região de Rostov; Publicação: cxem.net

Veja outros artigos seção Fontes de alimentação.

Leia e escreva útil comentários sobre este artigo.

<< Voltar

Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:

Máquina para desbastar flores em jardins 02.05.2024

Na agricultura moderna, o progresso tecnológico está se desenvolvendo com o objetivo de aumentar a eficiência dos processos de cuidado das plantas. A inovadora máquina de desbaste de flores Florix foi apresentada na Itália, projetada para otimizar a etapa de colheita. Esta ferramenta está equipada com braços móveis, permitindo uma fácil adaptação às necessidades do jardim. O operador pode ajustar a velocidade dos fios finos controlando-os a partir da cabine do trator por meio de um joystick. Esta abordagem aumenta significativamente a eficiência do processo de desbaste das flores, proporcionando a possibilidade de adaptação individual às condições específicas do jardim, bem como à variedade e tipo de fruto nele cultivado. Depois de testar a máquina Florix durante dois anos em vários tipos de frutas, os resultados foram muito encorajadores. Agricultores como Filiberto Montanari, que utiliza uma máquina Florix há vários anos, relataram uma redução significativa no tempo e no trabalho necessários para desbastar flores. ... >>

Microscópio infravermelho avançado 02.05.2024

Os microscópios desempenham um papel importante na pesquisa científica, permitindo aos cientistas mergulhar em estruturas e processos invisíveis aos olhos. Porém, vários métodos de microscopia têm suas limitações, e entre elas estava a limitação de resolução ao utilizar a faixa infravermelha. Mas as últimas conquistas dos pesquisadores japoneses da Universidade de Tóquio abrem novas perspectivas para o estudo do micromundo. Cientistas da Universidade de Tóquio revelaram um novo microscópio que irá revolucionar as capacidades da microscopia infravermelha. Este instrumento avançado permite ver as estruturas internas das bactérias vivas com incrível clareza em escala nanométrica. Normalmente, os microscópios de infravermelho médio são limitados pela baixa resolução, mas o desenvolvimento mais recente dos pesquisadores japoneses supera essas limitações. Segundo os cientistas, o microscópio desenvolvido permite criar imagens com resolução de até 120 nanômetros, 30 vezes maior que a resolução dos microscópios tradicionais. ... >>

Armadilha de ar para insetos 01.05.2024

A agricultura é um dos sectores-chave da economia e o controlo de pragas é parte integrante deste processo. Uma equipe de cientistas do Conselho Indiano de Pesquisa Agrícola-Instituto Central de Pesquisa da Batata (ICAR-CPRI), em Shimla, apresentou uma solução inovadora para esse problema: uma armadilha de ar para insetos movida pelo vento. Este dispositivo aborda as deficiências dos métodos tradicionais de controle de pragas, fornecendo dados sobre a população de insetos em tempo real. A armadilha é alimentada inteiramente por energia eólica, o que a torna uma solução ecologicamente correta que não requer energia. Seu design exclusivo permite o monitoramento de insetos nocivos e benéficos, proporcionando uma visão completa da população em qualquer área agrícola. “Ao avaliar as pragas-alvo no momento certo, podemos tomar as medidas necessárias para controlar tanto as pragas como as doenças”, diz Kapil ... >>

Notícias aleatórias do Arquivo Biorreator para soldados 19.03.2007 Engenheiros americanos mataram dois coelhos com uma cajadada só: eles aprenderam a esconder os vestígios de uma unidade do exército e forneceram uma fonte de eletricidade. O fornecimento de combustível, e mais ainda de eletricidade, sem o qual, por exemplo, um soldado americano equipado com eletrônicos não pode dar um passo, tem sido um obstáculo para o exército moderno. Mas a fonte de combustível está localizada muito próxima do consumidor - são sobras, louças descartáveis, trapos e outros lixos, que se formam em quantidades consideráveis ​​no local onde está localizado o contingente militar. Além disso, o lixo ainda precisa ser destruído para privar a inteligência inimiga de dados valiosos. A unidade de descarte de resíduos foi criada por engenheiros da Purdue University (EUA), chefiada pelo professor Michael Ladish, e em caso de testes bem sucedidos, fará parte do armamento do exército americano. O lixo é primeiro dividido em partes comestíveis e não comestíveis. O primeiro é enviado para o biorreator, e a levedura o transforma em álcool. O segundo é gaseificado com baixo teor de oxigênio, transformando-se em gases combustíveis - metano e propano. Em seguida, esses gases e álcool são queimados e o gerador gera eletricidade. Depois disso, uma pilha de cinzas permanece da montanha de lixo. "Acho que esta instalação terá aplicação não apenas no exército", diz o professor Ladish. "Restaurantes, fábricas e outras empresas que produzem muito lixo orgânico podem usá-la como fonte adicional de eletricidade".

Outras notícias interessantes:

▪ Fones de ouvido com sensor de frequência cardíaca

▪ Spintrônica em silício

▪ Vírus ajudam o sistema imunológico

▪ Cronograma de Palestras - em painéis E Ink

▪ Cataplasmas para David

Feed de notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica

Materiais interessantes da Biblioteca Técnica Gratuita:

▪ seção do site Experimentos em química. Seleção de artigos

▪ artigo A natureza não dá saltos. expressão popular

▪ Como se forma o calor e o frio? Resposta detalhada

▪ artigo Manutenção de equipamentos do sistema PCM. Instrução padrão sobre proteção do trabalho

▪ artigo Relé de toque. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

▪ artigo Instalações elétricas em áreas perigosas. Classificação de zonas explosivas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

Deixe seu comentário neste artigo:

Todos os idiomas desta página

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Página principal | Biblioteca | Artigos | Mapa do Site | Revisões do site

www.diagrama.com.ua
2000-2024