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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Um SMPS autogerador simples com potência de 1,5 kW para UMZCH. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação O desenvolvimento do SMPS proposto foi realizado com base no protótipo descrito no artigo de E. Gaino e E. Moskatov “Powerful switching power supply” em “Radio”, 2004, No. 9, 31. O objetivo preliminar era aumentar a potência de saída por um fator de três, mantendo ao mesmo tempo o princípio de operação e o baixo custo do produto através do uso de componentes amplamente disponíveis. por isso foi dada preferência ao controle de transistores chaveadores por meio de um transformador saturável. O dispositivo usa resistores no circuito de feedback positivo em vez de usar um chip driver com vários componentes de fiação. Além disso, a corrente de base dos transistores de comutação bipolares é muitas vezes maior do que a corrente de saída máxima permitida de chips de driver modernos, como IR2110, IR2113 e similares. Para combinar o microcircuito com transistores, isso requer a introdução de um estágio de amplificação correspondente e uma fonte auxiliar para alimentá-lo, o que anula a vantagem do SMPS proposto, como um pequeno número de componentes. Em vez de transistores bipolares baratos e comuns, poderosos MOSFETs ou IGBTs poderiam ser usados, mas então outra vantagem desapareceria - o baixo custo dos componentes. A frequência de conversão do protótipo sem carga é de apenas 9 kHz, então seu transformador de pulso é pesado e produz um apito desagradável. O SMPS proposto não apresenta tal desvantagem, pois sua frequência mínima de conversão é de 30 kHz. O diagrama do SMPS proposto é mostrado na figura. A base do SMPS é um conversor de tensão em ponte autooscilante com um transformador potente não saturável T1 e um transformador saturável de baixa potência T2. O uso de tais conversores é uma solução bem conhecida e difundida, é utilizado em “eletrônicos transformadores”, reatores para lâmpadas economizadoras e outros dispositivos, porém, esses dispositivos são de menor potência em relação ao que é proposto.
Principais características técnicas:
Pelo fato do UMZCH possuir proteção de corrente própria, não há necessidade desta função no SMPS. A frequência de conversão não é constante - quanto maior a potência da carga, maior ela é. Os termistores RK1 e RK2 limitam a corrente de carga inicial do capacitor de óxido C21 quando conectado à rede. Para desenergizar o dispositivo em caso de emergência, foi projetado o disjuntor SF1. O supressor de gás F1 protege o dispositivo contra sobrecargas de tensão de alimentação. Em capacitores. C10, C17 e o indutor de dois enrolamentos L2 montaram um filtro em forma de U que impede a penetração de interferência de alta frequência do SMPS na rede. A ponte de diodos VD8 retifica a tensão alternada da rede, e o capacitor C21 a suaviza, o capacitor C22 desvia a saída do retificador em alta frequência. É montado um gerador de relaxação utilizando os resistores R1, R2, R7, capacitor C3 e dinistor VD7, que gera os pulsos necessários para acionar o gerador após ligar a energia, bem como restaurar as condições para que a geração ocorra após sua falha. Os resistores R8-R15 limitam a corrente de base dos transistores de comutação VT1-VT8, os capacitores C6-C9, C11-C14 aceleram sua comutação. Os diodos VD5, VD6, VD9, VD10 amortecem surtos de tensão transitórios. Os resistores R3-R6, R18-R21 nos circuitos emissores dos transistores equalizam a corrente que flui através deles. O capacitor C20 elimina a magnetização do circuito magnético do transformador não saturável T1 por corrente contínua. Através dos resistores R16, R17, um circuito de realimentação positiva é formado desde a saída do conversor (do enrolamento III do transformador T1) até sua entrada (enrolamento V do transformador T2). A frequência de conversão, que pode ser calculada usando a fórmula:
onde F é a frequência de conversão, kHz; U é a amplitude dos pulsos de tensão no enrolamento V do transformador T2, V; Vs - indução de saturação do transformador chaveador T2, T; q - ciclo de trabalho dos pulsos; Sc é a área da seção transversal do núcleo magnético do transformador T2, cm2; W é o número de voltas do enrolamento V do transformador T2; K é o fator de preenchimento do circuito magnético do transformador T2, que para ferrita quase chega à unidade. A ponte de diodos VD1-VD4 retifica a tensão de pulso do enrolamento I do transformador T1. Os capacitores C1, C2, C4, C5, C15, C16, C18, C19 e o indutor de dois enrolamentos L1 suavizam as ondulações de alta e baixa frequência da tensão de saída. Os fusíveis FU1 e FU2 fornecem proteção contra o aumento lento da corrente de carga além do limite permitido. O LED HL1 é um indicador do status operacional do dispositivo, o resistor R22 é um limitador de corrente. O design do SMPS é arbitrário, a posição relativa dos componentes não é crítica, embora seja desejável que cada um dos diodos VD5, VD6, VD9, VD10 seja colocado o mais próximo possível do seu par de transistores VT1VT3, VT2VT4, VT5VT7 , VT6VT8. a fonte é montada por instalação suspensa. Chave automática A-0701NM (SF1) fabricada pela Sang. Mao Enterprise Co., Ltd., com corrente de interrupção de 15 A e tensão nominal de 250 V, pode ser substituída por A-0702A, A-0702X, A-0710W, CBLS2A15, M115-B120. Os termistores SCK-2R515 (RK1 e RK2) podem ser substituídos por MS32 5R020, MS32 7R015 ou termistores NTC semelhantes com corrente máxima permitida de pelo menos 15 A e resistência nominal de 5 a 10 Ohms a uma temperatura de 25°C. Substituiremos o interruptor principal TR26-21C-11D1 (SA1) por um SWR74 ou um interruptor iluminado MK-521A/N. O descarregador de gás 2027-35-C (F1) pode ser substituído por B88069-X2380-S102, B88069-X370-S102, B88069-X410, FS04X-1JOS ou FS04X-1JMG. Em vez de 30ETH06 (VD1 - VD4), os diodos 80E8U04, DSEI30-06A, HFA25TB60, RHRG3060 são adequados. Cada diodo é montado em um dissipador de calor separado com uma área de superfície de resfriamento de 90 cm2. Os diodos HER1608G (VD5, VD6, VD9, VD10) são substituíveis por 15ETH06, 15ETX06S, HFA25TB60, DSEI12-06A, FES16JT e uma ponte de diodos. KVRS2510 (deve ser equipado com dissipador de calor com área útil de pelo menos 50 cm2) - qualquer um dos GBU25M. BR2510, BR2510W, KVRS3510 ou MV4010. Dinistor VD7 - qualquer um dos KN102A - KN102V e 2N102A - 2N102V; os três últimos são preferíveis para operar SMPS em temperaturas elevadas. Também são adequados os dinistores importados DB-3 ou D8-4 com uma tensão de comutação de 32 e 40 V. Os transistores bipolares de comutação VT1-VT8 são instalados cada um em um dissipador de calor com uma área de superfície de resfriamento de 140 cm2. Em vez de KT812A, você pode usar oito transistores do mesmo tipo 2T812A, KT812B ou KT840A. Os capacitores C1-C3, C15, C16, C22 são tereftalato de polietileno MER ou MEF, e C20 é composto de oito capacitores MER conectados em paralelo de 1 μF cada com uma tensão nominal de 630 V. Os capacitores C6-C9, C11-C14 são cerâmica. KM5B-N90, K10-17A-N50 K10-17B-N50. Capacitores. SYu e S17 - V32923-A2474M, projetados para conexão em rede de corrente alternada. eles podem ser substituídos por capacitores 881131-S 1105-M, V81131-S1474-M, V81141-S1684-M. В81141-С1334-М ou similar. Capacitores de óxido C4, C5, C18, C19, C21 - alumínio K50-6 K50-35 ou similar. Todos os resistores fixos usados na fonte de alimentação são sem fio, por exemplo, MLT, OMLT, S2-23, S2-33. Os resistores R1, R2 e R22 devem ter uma classificação de dissipação de potência de 2 W. Os resistores R3-R6, R18-R21 são importados da série CRL de cerâmica; eles também podem ser compostos por vários resistores conectados em paralelo para obter a resistência e dissipação de potência necessárias. O transformador de pulso T1 é feito em um núcleo magnético de tamanho padrão Ш20x28 feito de ferrite. M2000NM-9, correspondendo às especificações técnicas OZHO.707.140TU. Também é permitido usar ferrite M2000NM1-17. O enrolamento I deste transformador contém 2 seções de 8 voltas de um feixe de quatro fios PETV-2 0,5 dobrados juntos. O enrolamento II contém 28 voltas de dois fios PETV-2 0,5 dobrados juntos, e o enrolamento III contém uma volta de fio PEV-2 0,5. Todos os enrolamentos devem ser isolados uns dos outros de forma confiável com fita fluoroplástica, mylar ou laca. O transformador T2 é enrolado em um circuito magnético de ferrite anular de tamanho K6xXNUMXxXNUMX a partir de um reator eletrônico auto-oscilante de uma lâmpada economizadora de energia. Cada um dos enrolamentos I-IV contém quatro voltas de fio PEV-2 0,25 e o enrolamento V contém nove voltas de fio PEV-2 0,5. O acelerador L1 é caseiro. É feito sobre um circuito magnético em forma de anel, composto por duas partes idênticas de tamanho padrão. KP35x26x7, fabricado na marca alsifer. PM-60. Os enrolamentos I e II são enrolados em dois fios PEV-2 2 até que a janela seja preenchida. Em vez de PEV-2, você pode usar fio PETV. O Choke L2 é um B82726-S2163-N30 pronto, que, conforme passaporte, permite uma corrente de enrolamento de 16 A com tensão máxima entre eles de 250 V. A indutância de cada enrolamento é de 2,2 mH. Fusíveis FU1 e FU2 - H630PT-15A H630-15A ou similar. LED HL1 - qualquer brilho, de preferência verde. Um SMPS montado a partir de peças reparáveis deve funcionar imediatamente após ser ligado. Caso não haja autohekeração, é necessário verificar o faseamento dos enrolamentos do transformador T2 e, eventualmente, trocar a conexão dos terminais do seu enrolamento V ou enrolamento III do transformador T1. Se a frequência de conversão sem carga se desviar significativamente de 30 kHz, isso indica um material inadequado ou defeito no circuito magnético do transformador T2, como uma trinca oculta. Neste caso, o núcleo magnético deve ser substituído. Autor: D. Butov, p. Kurba, região de Yaroslavl
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