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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação comutada, 220/5 volts 2,5 amperes. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Fontes de alimentação com transformadores para frequência de 50 Hz hoje praticamente perderam suas posições para fontes de alimentação de pulso com alta frequência de operação, que, com a mesma potência de saída, costumam ter dimensões e peso menores e maior eficiência. Os principais fatores limitantes para a fabricação própria de fontes de alimentação chaveadas por radioamadores são as dificuldades de calcular, fabricar ou comprar um transformador de pulso pronto ou um circuito magnético de ferrite para ele. Mas se você usar um transformador pronto de uma fonte de alimentação de computador com fator de forma ATX para montar uma fonte de alimentação comutada de baixa potência, a tarefa será bastante simplificada. Por acaso, eu tinha uma fonte de alimentação de computador IW-ISP300J2-0 (ATX12V300WP4) com defeito. Ele tinha um ventilador emperrado, um diodo Schottky de baixa potência quebrado e mais da metade de todos os capacitores de óxido instalados estavam inchados e com capacidade perdida. No entanto, a tensão de espera na saída foi de + 5VSB. Portanto, foi decidido, usando um transformador de pulso da fonte de tensão de espera e alguns outros detalhes, fazer outra fonte de alimentação chaveada com tensão de saída de 5 V em uma corrente de carga de até 2,5 A. Na fonte de alimentação ATX, os nós da fonte de tensão em espera são fáceis de isolar. Dá uma tensão de 5 V e é projetado para uma corrente de carga máxima de 2 A ou mais. É verdade que em fontes de alimentação antigas desse tipo, ele pode ser classificado para uma corrente de apenas 0,5 A. Se não houver inscrição explicativa no rótulo do bloco, você pode ser guiado pelo fato de que o transformador de fonte de tensão de espera com carga máxima corrente de 0,5 A é muito menor do que a fonte do transformador em 2 A. Na fig. 5. Sua parte geradora é construída sobre os transistores VT5,25, VT2,5 e um transformador de pulso T1 à imagem e semelhança daquele da unidade de computador da qual o transformador foi removido.
Decidiu-se não repetir os nós secundários da fonte de alimentação original (após o retificador de tensão de +5 V), mas montá-los de acordo com o esquema tradicional com um regulador de tensão paralelo integrado como nó para comparar a tensão de saída com o exemplar um. O filtro de rede de entrada é montado a partir de peças existentes, levando em consideração o espaço livre para sua instalação. A tensão alternada da rede elétrica de 230 V através do fusível FU1 e dos contatos fechados da chave SA1 entra no filtro RLC R1C1L1L2C2, que não apenas protege a unidade contra interferências da rede elétrica, mas também evita as interferências geradas pela própria unidade de impulso de penetrar na rede. Além disso, o resistor R1 e as bobinas L1, L2 reduzem o surto de corrente consumido quando a unidade é ligada. Após o filtro, a tensão da rede é fornecida ao diodo retificador VD1-VD4 da ponte. O capacitor C9 suaviza a ondulação da tensão retificada. Em um transistor de efeito de campo de alta tensão VT2, um conjunto gerador de um conversor de tensão é montado. Os resistores R2-R4 são projetados para iniciar o gerador. A potência total desses resistores é aumentada, pois a placa de circuito impresso da fonte de alimentação da qual eles são removidos escureceu visivelmente sob eles como resultado do superaquecimento. Pelo mesmo motivo, o resistor de amortecimento R8 é ajustado para uma potência mais alta e um diodo mais potente do que no protótipo é usado como VD6. O diodo Zener VD5 protege o transistor de efeito de campo VT2 de exceder a tensão permitida entre o portão e a fonte. No transistor bipolar VT1, uma unidade de proteção contra sobrecarga e estabilização de tensão de saída são montadas. Com um aumento na corrente da fonte do transistor VT2 para 0,6 A, a queda de tensão no resistor R5 chegará a 0,6 V. O transistor VT1 será aberto. Como resultado, a tensão entre a porta e a fonte do transistor de efeito de campo VT2 diminuirá. Isso impedirá o aumento da corrente no canal dreno-fonte do FET. Em comparação com o protótipo, a resistência do resistor R5 é reduzida de 1,3 para 1,03 ohms, o resistor R6 é aumentado de 20 para 68 ohms, a capacitância do capacitor C13 é aumentada de 10 para 22 microfarads. A tensão do enrolamento II do transformador T1 é fornecida ao diodo Schottky retificador VD8, cuja oscilação de tensão nos terminais é de cerca de 26 V. A ondulação da tensão retificada é suavizada pelo capacitor C15. Se, por um motivo ou outro, a tensão de saída da fonte de alimentação tende a aumentar, a tensão na entrada de controle do regulador de tensão paralelo DA1 aumenta. A corrente que flui através do diodo emissor do optoacoplador U1 aumenta, seu fototransistor abre. O transistor VT1, que abre como resultado, reduz a tensão entre a porta e a fonte do transistor de efeito de campo VT2, que retorna a tensão de saída do retificador ao valor nominal. Um circuito de resistor R16 e capacitor C16 impede que o estabilizador se autoexcite. A fonte de alimentação fabricada é equipada com um medidor de corrente de carga de ponteiro PA1, o que aumenta muito a usabilidade da mesma, pois permite avaliar rapidamente a corrente consumida pela carga. A derivação para o microamperímetro PA1 é a resistência ôhmica do enrolamento do indutor L4. Os LEDs HL1 e HL2 iluminam a escala de microamperímetros. A tensão é fornecida aos conectores de saída XP2 e XS1 através do filtro L5C19. O diodo zener VD9 com o diodo VD10 evita um aumento excessivo da tensão de saída em caso de mau funcionamento de seus circuitos de estabilização. A frequência de operação do conversor é de cerca de 60 kHz. Com uma corrente de carga de 2,3 A, a amplitude da ondulação de tensão retificada no capacitor C15 é de cerca de 100 mV, no capacitor C18 é de cerca de 40 mV e na saída da fonte de alimentação é de cerca de 24 mV. Estes são indicadores muito bons. A eficiência da fonte de alimentação em uma corrente de carga de 2,5 A - 71%, 2 A - 80%, 1 A - 74%, 0,2 A - 38%. A corrente de curto-circuito de saída é de cerca de 5 A, enquanto a potência consumida da rede é de cerca de 7 W. Sem carga, a unidade consome cerca de 1 watt da rede. As medições de consumo de energia e eficiência foram realizadas quando a unidade foi alimentada por uma tensão constante igual à amplitude da rede elétrica. Durante operação prolongada com corrente de carga máxima, a temperatura dentro de sua caixa atingiu 40 оC à temperatura ambiente 24 оC. Isso é significativamente menor do que as numerosas fontes de alimentação de comutação de pequeno porte incluídas em vários kits eletrônicos de consumo. Com uma corrente de carga igual à metade do valor máximo declarado, eles superaquecem em 35 ... 55 оC. A maioria dos detalhes da fonte de alimentação descrita está instalada em uma placa de 75x75 mm. Instalação - articulada bilateral. Uma caixa de junção de plástico com dimensões de 85x85x42 mm é usada como caixa para fiação externa. O bloco em uma caixa aberta é mostrado na fig. 2, e sua aparência é mostrada na Fig. 3.
Na fabricação da unidade, atenção especial deve ser dada ao faseamento dos enrolamentos do transformador T1, não se deve confundir o início e o fim de nenhum deles. O transformador aplicado 3PMT10053000 (da fonte de alimentação do computador mencionada acima) também possui um enrolamento destinado ao retificador de tensão de -12 V, que não é usado neste caso. Em vez disso, você pode usar quase qualquer transformador semelhante. Para orientação na escolha de um transformador, dou os valores da indutância dos enrolamentos utilizados: I - 2,4 mH, II - 17 μH, III - 55 μH. Como PA1, foi utilizado um microamperímetro M68501 (indicador de nível de um gravador doméstico). Observe que os microamperímetros deste tipo de diferentes anos de produção apresentam uma variação muito grande na resistência do mecanismo de medição. Se não for possível definir o limite de medição desejado selecionando o resistor R13, você precisará conectar um pequeno resistor de fio de resistência (aproximadamente 4 Ohm) em série com o indutor L0,1. Ao calibrar o microamperímetro, descobriu-se inesperadamente que ele é muito sensível à eletricidade estática. A régua de plástico levantada pode desviar a agulha do instrumento para o meio da escala, onde pode permanecer mesmo após a remoção da régua. Este fenômeno foi eliminado removendo a escala de filme existente. Em vez disso, foi colada uma folha de alumínio pegajosa, que também cobriu as seções livres da caixa. A blindagem deve ser conectada com um fio a qualquer terminal do microamperímetro. Você pode tentar tratar o corpo do microamperímetro com um agente antiestático. A escala de papel impressa na impressora é colada no lugar da removida. Uma escala de amostra é mostrada na fig. 4. Como você pode ver, neste microamperímetro é visivelmente não linear.
Resistor R1 - importado não inflamável. Em vez desse resistor, você pode instalar um fio com potência de 1 ... 2 W. Filme de metal doméstico e resistores de carbono não são adequados como R1. Os resistores restantes para uso geral (C1-14, C2-14, C2-33, C1-4, MLT, RPM). O resistor de montagem em superfície R19 é soldado diretamente aos pinos do soquete XS1. Capacitores de óxido - análogos importados de K50-68. O uso de capacitores C15, C18, C19 com uma tensão nominal de 10 V em vez de capacitores de óxido de 6,3 V frequentemente usados na comutação de fontes de alimentação aumenta significativamente a confiabilidade do dispositivo. O capacitor de filme C2 com capacidade de 0,033 ... 0,1 μF foi projetado para operar em uma tensão alternada de 275 V. O restante dos capacitores são importados de cerâmica. Os capacitores C14, C17 são soldados entre os terminais dos respectivos capacitores de óxido. O capacitor C20 é instalado dentro do plugue XP2. Montagem poderosa de diodos Schottky S30D40C retirados de uma fonte de alimentação de computador com defeito. No dispositivo em questão, ele pode funcionar sem dissipador de calor. Você pode substituí-lo por MBR3045PT, MBR4045PT, MBR3045WT, MBR4045WT. Na corrente de carga máxima, a caixa deste conjunto aquece até 60 оC é o elemento mais quente do dispositivo. Em vez de um conjunto de diodos, você pode usar dois diodos convencionais em um pacote DO-201AD, por exemplo, MBR350, SR360, 1N5822, conectando-os em paralelo. Para eles, do lado dos condutores do cátodo, um dissipador de calor de cobre adicional, mostrado na Fig. 5.
Em vez de diodos 1N4005, 1 N4006, 1 N4007, UF4007, 1N4937, FR107, KD247G, KD209B são adequados. O diodo FR157 pode ser substituído por FR207, FM207, FR307, PR3007. Um dos diodos listados também é adequado em vez de KD226B. Qualquer um dos UF103, UF4003, 4004N1GP RG4935D, EGP2C, KD20B pode servir como um substituto para o diodo FR247. Em vez do diodo zener BZV55C18, 1N4746A, o TZMC-18 serve. LEDs HL1, HL2 - brilho branco da unidade de luz de fundo do LCD de um telefone celular. Eles são colados ao microamperímetro com cola de cianoacrilato. O transistor KSP2222 pode ser substituído por qualquer uma das séries PN2222, 2N2222, KN2222, SS9013, SS9014, 2SC815, BC547 ou KT645, sujeito a diferenças nas atribuições de pinos. O FET SSS2N60B é removido da fonte de alimentação com defeito e montado em um dissipador de calor de alumínio aletado com uma área de superfície de resfriamento de 20 cm2, e todas as saídas do transistor devem ser isoladas eletricamente do dissipador de calor, quando a fonte de alimentação está operando com uma corrente de carga máxima, este transistor aquece até apenas 40 оC. Em vez do transistor SSS2N60B, você pode usar SSS7N60B, SSS6N60A, SSP10N60B, P5NK60ZF, IRFBIC40, FQPF10N60C. O optoacoplador EL817 pode ser substituído por outro optoacoplador de quatro pinos (SFH617A-2, LTV817, PC817, PS817S, PS2501-1, PC814, PC120, PC123). Em vez do chip LM431ACZ, qualquer outro funcionalmente semelhante no pacote TO-92 (TL431, AZ431, AN1431T) serve. Todas as bobinas são fabricadas industrialmente, e os circuitos magnéticos das bobinas L1, L2, L4 são de ferrite em forma de H. A resistência do enrolamento do indutor L4 é de 0,042 ohms. Quanto maior o tamanho desse indutor, menos seu enrolamento aquecerá, com mais precisão o microamperímetro PA1 medirá a corrente de carga. O indutor L5 é enrolado em um circuito magnético anular, quanto menor a resistência de seu enrolamento e maior sua indutância, melhor. Indutor L3 - um tubo de ferrite de 8 mm de comprimento colocado na saída do cátodo comum do conjunto de diodos VD5. O plugue XP2 é conectado ao capacitor C19 com um fio duplo trançado 2x2,5 mm2 120 cm de comprimento.O soquete XS1 USB-AF é fixado no orifício da caixa do dispositivo com adesivo. A primeira inclusão do dispositivo fabricado na rede elétrica CA é realizada sem carga por meio de uma lâmpada incandescente com potência de 40 ... 60 W a 235 V, instalada no lugar do fusível FU1. Os testes de carga preliminares são realizados substituindo FU1 por uma lâmpada incandescente com potência de 250 ... 300 W. Os filamentos das lâmpadas incandescentes não devem brilhar durante o funcionamento normal da fonte de alimentação. Inequivocamente fabricado com peças que podem ser reparadas, o dispositivo começa a funcionar imediatamente. Se necessário, selecionando o resistor R13, você pode definir as leituras do amperímetro. Selecionando o resistor R14, defina a tensão de saída da fonte de alimentação para 5 ... 5,25 V. O aumento da tensão compensa sua queda nos fios que conectam a unidade à carga. A fonte de alimentação fabricada pode ser usada em conjunto com um hub USB modificado [1], ao qual você pode conectar até quatro discos rígidos externos de 2,5 polegadas operando simultaneamente. A potência será suficiente para alimentar, por exemplo, dispositivos como [2]. Literatura
Autor: A. Butov
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