Diagrama de circuito de uma fonte de alimentação chaveada de 30 volts. Como funciona uma fonte de alimentação chaveada simples e poderosa. Sobre fontes de alimentação de computador

08.12.2023 -

Ou crie um enrolamento, você pode montar com suas próprias mãos uma fonte de alimentação do tipo chaveada, que requer um transformador com apenas algumas voltas.

Neste caso, é necessária uma pequena quantidade de peças e a obra pode ser concluída em 1 hora. Neste caso, o chip IR2151 é utilizado como base para a fonte de alimentação.

Para o trabalho você precisará dos seguintes materiais e peças:

Termistor PTC qualquer tipo.
Par de capacitores, que são selecionados com o cálculo de 1 μF. a 1 W. Ao criar o projeto, selecionamos capacitores para que consumam 220 W.
Montagem de diodo tipo "vertical".
Motoristas digite IR2152, IR2153, IR2153D.
Transistores de efeito de campo digite IRF740, IRF840. Você pode escolher outros se eles tiverem um bom indicador de resistência.
Transformador pode ser obtido de unidades de sistema de computador antigas.
Diodos, instalado na tomada, recomenda-se levar da família HER.

Além disso, você precisará das seguintes ferramentas:

Ferro de solda e consumíveis.
Chave de fenda e alicate.
Pinças.

Além disso, não se esqueça da necessidade de uma boa iluminação no local de trabalho.

Instruções passo a passo

diagrama de circuito

esquema estrutural

A montagem é realizada de acordo com o diagrama de circuito desenhado. O microcircuito foi selecionado de acordo com as características do circuito.

A montagem é realizada da seguinte forma:

Na entrada instale um termistor PTC e pontes de diodo.
Então, um par de capacitores está instalado.
Motoristas necessário para regular o funcionamento das portas dos transistores de efeito de campo. Se os drivers tiverem um índice D no final da marcação, não há necessidade de instalar o FR107.
Transistores de efeito de campo instalado sem curto-circuitar os flanges. Ao fixar no radiador, use juntas e arruelas isolantes especiais.
Transformadores instalado com cabos em curto.
A saída são diodos.

Todos os elementos são instalados nos locais designados na placa e soldados no verso.

Exame

Para montar corretamente a fonte de alimentação, é necessário ter cuidado na instalação dos elementos polares, e também ao trabalhar com tensão de rede. Depois de desconectar a unidade da fonte de alimentação, não deverá permanecer nenhuma tensão perigosa no circuito. Se montado corretamente, nenhum ajuste adicional será necessário.

Você pode verificar o correto funcionamento da fonte de alimentação da seguinte forma:

Nós o conectamos ao circuito, na saída da lâmpada, por exemplo, 12 volts. Na primeira partida de curto prazo, a luz deve estar acesa. Além disso, deve-se atentar para o fato de que todos os elementos não devem aquecer. Se algo esquentar, significa que o circuito está montado incorretamente.
Na segunda partida Medimos o valor atual usando um testador. Deixe a unidade funcionar durante um período de tempo suficiente para garantir que não existem elementos de aquecimento.

Além disso, seria útil verificar todos os elementos usando um testador quanto à presença de alta corrente após desligar a energia.

Como observado anteriormente, a operação de uma fonte de alimentação chaveada é baseada em feedback. O circuito considerado não requer organização especial de feedback e vários filtros de potência.
Atenção especial deve ser dada à seleção de transistores de efeito de campo. Neste caso, os FETs IR são recomendados porque são conhecidos pela sua resolução térmica. Segundo o fabricante, eles podem operar de forma estável até 150 graus Celsius. Porém, neste circuito eles não aquecem muito, o que pode ser considerado uma característica muito importante.
Se os transistores aquecem constantemente, o resfriamento ativo deve ser instalado. Via de regra, é representado por um leque.

Vantagens e desvantagens

O conversor de pulso tem as seguintes vantagens:

Nota alta O coeficiente de estabilização permite fornecer condições de energia que não danificam os componentes eletrônicos sensíveis.
Projetos considerados têm uma alta taxa de eficiência. As versões modernas têm esse valor em 98%. Isso se deve ao fato de as perdas serem reduzidas ao mínimo, como evidenciado pelo baixo aquecimento do bloco.
Grande faixa de tensão de entrada- uma das qualidades pelas quais tal design se espalhou. Ao mesmo tempo, a eficiência não depende dos indicadores da corrente de entrada. É a imunidade ao indicador de tensão que permite prolongar a vida útil da eletrónica, uma vez que saltos no indicador de tensão são uma ocorrência comum na rede de alimentação doméstica.
Frequência de entrada afeta a operação apenas dos elementos de entrada da estrutura.
Pequenas dimensões e peso, também são responsáveis pela sua popularidade devido à proliferação de equipamentos portáteis e portáteis. Afinal, ao utilizar um bloco linear, o peso e as dimensões aumentam várias vezes.
Organização do controle remoto.
Custo mais baixo.

Também existem desvantagens:

Disponibilidade interferência de pulso.
Necessidade inclusão no circuito de compensadores de fator de potência.
Complexidade autorregulação.
Menos confiabilidade devido à complexidade da cadeia.
Consequências graves quando um ou mais elementos do circuito falham.

Ao criar você mesmo esse projeto, deve-se levar em consideração que erros cometidos podem levar à falha do consumidor elétrico. Portanto, é necessário fornecer proteção no sistema.

Recursos de design e operação

Ao considerar as características operacionais da unidade de pulso, pode-se observar o seguinte:

Inicialmente A tensão de entrada é retificada.
Tensão retificada dependendo da finalidade e das características de toda a estrutura, ele é redirecionado na forma de um pulso retangular de alta frequência e alimentado a um transformador ou filtro instalado operando em baixas frequências.
Transformadores são pequenos em tamanho e peso quando se utiliza uma unidade de pulso devido ao fato de que o aumento da frequência permite aumentar a eficiência de seu funcionamento, bem como reduzir a espessura do núcleo. Além disso, material ferromagnético pode ser utilizado na fabricação do núcleo. Em baixa frequência, somente aço elétrico pode ser usado.
Estabilização de tensão ocorre através de feedback negativo. Graças à utilização deste método, a tensão fornecida ao consumidor permanece inalterada, apesar das flutuações na tensão de entrada e na carga gerada.

O feedback pode ser organizado da seguinte forma:

Com isolamento galvânico, é usado um optoacoplador ou saída de enrolamento de transformador.
Se você não precisa criar uma junção, um divisor de tensão de resistor é usado.

Usando métodos semelhantes, a tensão de saída é mantida com os parâmetros exigidos.

Fontes de alimentação chaveadas padrão, que podem ser usadas, por exemplo, para regular a tensão de saída durante a fonte de alimentação , consiste nos seguintes elementos:

Parte de entrada, alta tensão. Geralmente é representado por um gerador de pulsos. A largura do pulso é o principal indicador que afeta a corrente de saída: quanto maior o indicador, maior a tensão e vice-versa. O transformador de pulso fica na seção entre as partes de entrada e saída e separa o pulso.
Há um termistor PTC na parte de saída. É feito de semicondutor e possui coeficiente de temperatura positivo. Esta característica significa que quando a temperatura do elemento aumenta acima de um determinado valor, o indicador de resistência aumenta significativamente. Usado como um mecanismo de segurança chave.
Parte de baixa tensão. O pulso é removido do enrolamento de baixa tensão, a retificação ocorre por meio de um diodo e o capacitor atua como elemento filtrante. O conjunto de diodo pode retificar correntes de até 10A. Deve-se levar em conta que os capacitores podem ser projetados para diferentes cargas. O capacitor remove os picos de pulso restantes.
Motoristas eles suprimem a resistência que surge no circuito de potência. Durante a operação, os drivers abrem alternadamente as portas dos transistores instalados. O trabalho ocorre com uma certa frequência
Transistores de efeito de campo selecionado levando em consideração indicadores de resistência e tensão máxima quando aberto. No valor mínimo, a resistência aumenta significativamente a eficiência e reduz o aquecimento durante a operação.
Padrão do transformador para rebaixamento.

Levando em consideração o circuito escolhido, você pode começar a criar uma fonte de alimentação do tipo em questão.

A maioria dos dispositivos eletrônicos modernos praticamente não utiliza fontes de alimentação analógicas (transformadores); Para entender por que isso aconteceu, é necessário considerar as características de design, bem como os pontos fortes e fracos desses dispositivos. Também falaremos sobre a finalidade dos principais componentes das fontes pulsadas e daremos um exemplo simples de implementação que pode ser montada com suas próprias mãos.

Recursos de design e princípio de operação

Dos vários métodos de conversão de tensão em componentes eletrônicos de potência, dois que são mais difundidos podem ser identificados:

Analógico, cujo elemento principal é um transformador abaixador, além de sua função principal, também fornece isolamento galvânico.
Princípio do impulso.

Vejamos como essas duas opções diferem.

PSU baseada em um transformador de potência

Considere um diagrama de blocos simplificado deste dispositivo. Como pode ser visto na figura, um transformador abaixador é instalado na entrada, com sua ajuda a amplitude da tensão de alimentação é convertida, por exemplo, de 220 V obtemos 15 V. O próximo bloco é um retificador, seu A tarefa é converter a corrente senoidal em pulsada (o harmônico é mostrado acima da imagem simbólica). Para tanto, são utilizados elementos semicondutores retificadores (diodos) conectados por meio de um circuito em ponte. Seu princípio de funcionamento pode ser encontrado em nosso site.

O próximo bloco desempenha duas funções: suaviza a tensão (é utilizado um capacitor de capacidade adequada para esse fim) e estabiliza-a. Este último é necessário para que a tensão não “caia” quando a carga aumenta.

O diagrama de blocos fornecido é bastante simplificado, via de regra, uma fonte deste tipo possui um filtro de entrada e circuitos de proteção, mas isso não é importante para explicar o funcionamento do dispositivo.

Todas as desvantagens da opção acima estão direta ou indiretamente relacionadas ao principal elemento estrutural - o transformador. Em primeiro lugar, o seu peso e dimensões limitam a miniaturização. Para não sermos infundados, usaremos como exemplo um transformador abaixador 220/12 V com potência nominal de 250 W. O peso dessa unidade é de cerca de 4 kg, com dimensões 125x124x89 mm. Você pode imaginar quanto pesaria um carregador de laptop baseado nele.

Em segundo lugar, o preço de tais dispositivos é por vezes muitas vezes superior ao custo total dos outros componentes.

Dispositivos de pulso

Como pode ser visto no diagrama de blocos mostrado na Figura 3, o princípio de operação desses dispositivos difere significativamente dos conversores analógicos, principalmente na ausência de um transformador abaixador de entrada.

Figura 3. Diagrama de blocos de uma fonte de alimentação chaveada

Consideremos o algoritmo operacional de tal fonte:

A energia é fornecida ao filtro de rede; sua tarefa é minimizar o ruído da rede, tanto de entrada quanto de saída, que surge como resultado da operação.
Em seguida, entra em operação a unidade de conversão de tensão senoidal em tensão constante pulsada e um filtro de suavização.
Na próxima etapa, um inversor é conectado ao processo; sua tarefa está relacionada à formação de sinais retangulares de alta frequência. O feedback para o inversor é realizado através da unidade de controle.
O próximo bloco é IT, necessário para o modo gerador automático, alimentação de tensão ao circuito, proteção, controle do controlador, bem como da carga. Além disso, a tarefa de TI inclui garantir o isolamento galvânico entre circuitos de alta e baixa tensão.

Ao contrário de um transformador abaixador, o núcleo deste dispositivo é feito de materiais ferrimagnéticos, o que contribui para a transmissão confiável de sinais de RF, que podem estar na faixa de 20-100 kHz. Uma característica do TI é que ao conectá-lo é fundamental a inclusão do início e do fim dos enrolamentos. As pequenas dimensões deste dispositivo permitem a produção de dispositivos em miniatura; um exemplo é o chicote eletrônico (reator) de uma lâmpada LED ou economizadora de energia.

Em seguida, entra em operação o retificador de saída, pois funciona com tensão de alta frequência; o processo requer elementos semicondutores de alta velocidade, portanto, diodos Schottky são utilizados para essa finalidade.
Na fase final, a suavização é realizada em um filtro vantajoso, após o qual a tensão é aplicada à carga.

Agora, como prometido, vamos dar uma olhada no princípio de funcionamento do elemento principal deste dispositivo – o inversor.

Como funciona um inversor?

A modulação de RF pode ser feita de três maneiras:

frequência de pulso;
pulso de fase;
largura do pulso.

Na prática, a última opção é utilizada. Isso se deve tanto à simplicidade de implementação quanto ao fato do PWM possuir frequência de comunicação constante, diferentemente dos outros dois métodos de modulação. Um diagrama de blocos que descreve a operação do controlador é mostrado abaixo.

O algoritmo operacional do dispositivo é o seguinte:

O gerador de frequência de referência gera uma série de sinais retangulares, cuja frequência corresponde à de referência. Com base neste sinal, forma-se um dente de serra U P, que é fornecido à entrada do comparador K PWM. O sinal UUS proveniente do amplificador de controle é fornecido à segunda entrada deste dispositivo. O sinal gerado por este amplificador corresponde à diferença proporcional entre U P (tensão de referência) e U RS (sinal de controle do circuito de realimentação). Ou seja, o sinal de controle UUS é, na verdade, uma tensão incompatível com um nível que depende tanto da corrente na carga quanto da tensão nela (U OUT).

Este método de implementação permite organizar um circuito fechado que permite controlar a tensão de saída, ou seja, estamos a falar de uma unidade funcional linear-discreta. Em sua saída são gerados pulsos com duração que depende da diferença entre os sinais de referência e de controle. Com base nele, é criada uma tensão para controlar o transistor chave do inversor.

O processo de estabilização da tensão de saída é realizado monitorando seu nível; quando ela muda, a tensão do sinal de controle U PC muda proporcionalmente, o que leva a um aumento ou diminuição na duração entre os pulsos.

Como resultado, a potência dos circuitos secundários muda, o que garante a estabilização da tensão de saída.

Para garantir a segurança, é necessário isolamento galvânico entre a fonte de alimentação e o feedback. Via de regra, optoacopladores são utilizados para essa finalidade.

Pontos fortes e fracos das fontes pulsadas

Se compararmos dispositivos analógicos e pulsados de mesma potência, estes últimos terão as seguintes vantagens:

Pequeno tamanho e peso devido à ausência de transformador abaixador de baixa frequência e elementos de controle que requerem remoção de calor por meio de grandes radiadores. Graças ao uso da tecnologia de conversão de sinais de alta frequência, é possível reduzir a capacitância dos capacitores utilizados nos filtros, o que permite a instalação de elementos menores.
Maior eficiência, pois as principais perdas são causadas apenas por processos transitórios, enquanto em circuitos analógicos muita energia é constantemente perdida durante a conversão eletromagnética. O resultado fala por si, aumentando a eficiência para 95-98%.
Menor custo devido ao uso de elementos semicondutores menos potentes.
Faixa de tensão de entrada mais ampla. Este tipo de equipamento não é exigente em termos de frequência e amplitude, pelo que é permitida a ligação a redes de diversos padrões;
Disponibilidade de proteção confiável contra curtos-circuitos, sobrecargas e outras situações de emergência.

As desvantagens da tecnologia de pulso incluem:

A presença de interferência de RF é consequência da operação do conversor de alta frequência. Este fator requer a instalação de um filtro que suprime interferências. Infelizmente, seu funcionamento nem sempre é eficaz, o que impõe algumas restrições à utilização de dispositivos deste tipo em equipamentos de alta precisão.

Requisitos especiais para a carga, não deve ser reduzida ou aumentada. Assim que o nível de corrente exceder o limite superior ou inferior, as características da tensão de saída começarão a diferir significativamente das padrão. Via de regra, os fabricantes (mesmo os chineses recentemente) preveem tais situações e instalam proteção adequada em seus produtos.

Âmbito de aplicação

Quase todos os eletrônicos modernos são alimentados por blocos desse tipo, como exemplo:

Montando uma fonte de alimentação chaveada com suas próprias mãos

Consideremos o circuito de uma fonte de alimentação simples, onde se aplica o princípio de funcionamento descrito acima.

Designações:

Resistores: R1 – 100 Ohm, R2 – de 150 kOhm a 300 kOhm (selecionável), R3 – 1 kOhm.
Capacidades: C1 e C2 - 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 - 0,22 µF x 400 V, C5 - 6800 -15000 pF (selecionável), 012 µF, C6 - 10 µF x 50 V, C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
Diodos: VD1-4 - KD258V, VD5 e VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
Transistor VT1 – KT872A.
Estabilizador de tensão D1 - microcircuito KR142 com índice EH5 - EH8 (dependendo da tensão de saída necessária).
Transformador T1 - é utilizado um núcleo de ferrite em forma de w com dimensões 5x5. O enrolamento primário é enrolado com 600 voltas de fio Ø 0,1 mm, o secundário (pinos 3-4) contém 44 voltas Ø 0,25 mm e o último enrolamento contém 5 voltas Ø 0,1 mm.
Fusível FU1 – 0,25A.

A configuração se resume a selecionar os valores de R2 e C5, que garantem a excitação do gerador na tensão de entrada de 185-240 V.

Fazer uma fonte de alimentação com as próprias mãos faz sentido não apenas para rádios amadores entusiastas. Uma fonte de alimentação (PSU) caseira criará comodidade e economizará uma quantia considerável nos seguintes casos:

Para alimentar ferramentas elétricas de baixa tensão, para salvar a vida de uma bateria recarregável cara;
Para eletrificação de locais particularmente perigosos quanto ao grau de choque elétrico: caves, garagens, galpões, etc. Quando alimentado por corrente alternada, uma grande quantidade dela na fiação de baixa tensão pode criar interferência em eletrodomésticos e eletrônicos;
Em design e criatividade para corte preciso, seguro e sem desperdício de espuma plástica, espuma de borracha, plásticos de baixo ponto de fusão com nicromo aquecido;
No projeto de iluminação, o uso de fontes de alimentação especiais prolongará a vida útil da faixa de LED e obterá efeitos de iluminação estáveis. Alimentar iluminadores subaquáticos, etc. a partir de uma rede elétrica doméstica é geralmente inaceitável;
Para carregar telefones, smartphones, tablets e laptops longe de fontes de energia estáveis;
Para eletroacupuntura;
E muitas outras finalidades não diretamente relacionadas à eletrônica.

Simplificações aceitáveis

As fontes de alimentação profissionais são projetadas para alimentar qualquer tipo de carga, incl. reativo. Os possíveis consumidores incluem equipamentos de precisão. O pro-BP deve manter a tensão especificada com a mais alta precisão por um tempo indefinidamente longo, e seu projeto, proteção e automação devem permitir a operação por pessoal não qualificado em condições difíceis, por exemplo. biólogos para alimentar seus instrumentos em uma estufa ou em uma expedição.

Uma fonte de alimentação de laboratório amador está livre dessas limitações e, portanto, pode ser significativamente simplificada, mantendo indicadores de qualidade suficientes para uso pessoal. Além disso, através de melhorias também simples, é possível obter dele uma fonte de alimentação para fins especiais. O que nós vamos fazer agora?

Abreviações

KZ – curto-circuito.
XX – velocidade de marcha lenta, ou seja, desconexão repentina da carga (consumidor) ou interrupção do seu circuito.
VS – coeficiente de estabilização de tensão. É igual à razão entre a variação da tensão de entrada (em % ou vezes) e a mesma tensão de saída com consumo de corrente constante. Por exemplo. A tensão da rede caiu completamente, de 245 para 185V. Em relação à norma de 220V, será de 27%. Se o VS da fonte de alimentação for 100, a tensão de saída mudará em 0,27%, o que, com seu valor de 12V, dará um desvio de 0,033V. Mais do que aceitável para prática amadora.
IPN é uma fonte de tensão primária não estabilizada. Pode ser um transformador de ferro com retificador ou um inversor de tensão de rede pulsada (VIN).
IIN - operam em uma frequência mais alta (8-100 kHz), o que permite o uso de transformadores de ferrite compactos e leves com enrolamentos de várias a várias dezenas de voltas, mas apresentam desvantagens, veja abaixo.
RE – elemento regulador do estabilizador de tensão (SV). Mantém a saída em seu valor especificado.
ION – fonte de tensão de referência. Define seu valor de referência, segundo o qual, juntamente com os sinais de feedback do SO, o dispositivo de controle da unidade de controle influencia o RE.
SNN – estabilizador de tensão contínua; simplesmente “analógico”.
ISN – estabilizador de tensão de pulso.
UPS – comutação da fonte de alimentação.

Observação: tanto SNN quanto ISN podem operar tanto a partir de uma fonte de alimentação de frequência industrial com um transformador em ferro, quanto a partir de uma fonte de alimentação elétrica.

Sobre fontes de alimentação de computador

Os UPSs são compactos e econômicos. E na despensa muitas pessoas têm uma fonte de alimentação de um computador antigo, obsoleto, mas bastante funcional. Então, é possível adaptar uma fonte de alimentação chaveada de um computador para fins amadores/de trabalho? Infelizmente, um UPS de computador é um dispositivo altamente especializado e as possibilidades de seu uso em casa/no trabalho são muito limitadas:

Talvez seja aconselhável para o amador médio usar um no-break convertido de um computador apenas para alimentar ferramentas elétricas; sobre isso veja abaixo. O segundo caso é se um amador estiver envolvido no reparo de PCs e/ou criação de circuitos lógicos. Mas então ele já sabe adaptar uma fonte de alimentação de um computador para isso:

Carregar os canais principais +5V e +12V (fios vermelho e amarelo) com espirais de nicromo a 10-15% da carga nominal;
O fio verde de partida suave (botão de baixa tensão no painel frontal da unidade de sistema) ligado está em curto com o comum, ou seja, em qualquer um dos fios pretos;
O liga/desliga é realizado mecanicamente, por meio de uma chave seletora no painel traseiro da fonte de alimentação;
Com “serviço” de E/S mecânico (ferro), ou seja, a fonte de alimentação independente das portas USB +5V também será desligada.

Ir trabalhar!

Devido às deficiências dos UPSs, além de sua complexidade fundamental e de circuitos, veremos apenas alguns deles no final, mas simples e úteis, e falaremos sobre o método de reparo do IPS. A parte principal do material é dedicada a SNN e IPN com transformadores de frequência industriais. Eles permitem que uma pessoa que acabou de pegar um ferro de soldar construa uma fonte de alimentação de altíssima qualidade. E tendo-o na fazenda será mais fácil dominar técnicas “finas”.

IPN

Primeiro, vamos dar uma olhada no IPN. Deixaremos os pulsados com mais detalhes até a seção de reparos, mas eles têm algo em comum com os “de ferro”: um transformador de potência, um retificador e um filtro supressor de ondulação. Juntos, eles podem ser implementados de diversas maneiras, dependendo da finalidade da fonte de alimentação.

Pos. 1 na Fig. 1 – retificador de meia onda (1P). A queda de tensão no diodo é a menor, aprox. 2B. Mas a pulsação da tensão retificada tem uma frequência de 50 Hz e é “irregular”, ou seja, com intervalos entre pulsos, portanto o capacitor do filtro de pulsação Sf deve ter capacidade 4-6 vezes maior do que em outros circuitos. A utilização do transformador de potência Tr para alimentação é de 50%, pois Apenas 1 meia onda é retificada. Pela mesma razão, ocorre um desequilíbrio do fluxo magnético no circuito magnético Tr e a rede o “vê” não como uma carga ativa, mas como uma indutância. Portanto, retificadores 1P são utilizados apenas para baixa potência e onde não há outro caminho, por exemplo. em IIN para geradores de bloqueio e com diodo amortecedor, veja abaixo.

Observação: por que 2V, e não 0,7V, no qual a junção pn no silício se abre? A razão é através da corrente, que é discutida abaixo.

Pos. 2 – 2 meias ondas com ponto médio (2PS). As perdas do diodo são as mesmas de antes. caso. A ondulação é contínua de 100 Hz, portanto é necessário o menor Sf possível. Utilização de Tr – 100% Desvantagem – consumo duplo de cobre no enrolamento secundário. Na época em que os retificadores eram feitos com lâmpadas kenotron, isso não importava, mas agora é decisivo. Portanto, 2PS são usados em retificadores de baixa tensão, principalmente em frequências mais altas com diodos Schottky em UPSs, mas 2PS não têm limitações fundamentais de potência.

Pos. 3 – Ponte de 2 meias ondas, 2RM. As perdas nos diodos são duplicadas em comparação com a pos. 1 e 2. O resto é igual a 2PS, mas o cobre secundário é necessário quase a metade. Quase - porque várias voltas precisam ser enroladas para compensar as perdas em um par de diodos “extras”. O circuito mais utilizado é para tensões a partir de 12V.

Pos. 3 – bipolar. A “ponte” é representada convencionalmente, como é habitual nos diagramas de circuitos (acostume-se!), e é girada 90 graus no sentido anti-horário, mas na verdade é um par de 2PS conectados em polaridades opostas, como pode ser visto claramente mais adiante em Figo. 6. O consumo de cobre é igual a 2PS, as perdas de diodo são iguais a 2PM, o resto é igual a ambos. É construído principalmente para alimentar dispositivos analógicos que requerem simetria de tensão: Hi-Fi UMZCH, DAC/ADC, etc.

Pos. 4 – bipolar segundo esquema de duplicação paralela. Fornece maior simetria de tensão sem medidas adicionais, porque a assimetria do enrolamento secundário é excluída. Usando Tr 100%, ondulações de 100 Hz, mas rasgadas, então Sf precisa de capacidade dupla. As perdas nos diodos são de aproximadamente 2,7 V devido à troca mútua de correntes passantes, veja abaixo, e com potência superior a 15-20 W elas aumentam acentuadamente. Eles são construídos principalmente como auxiliares de baixa potência para alimentação independente de amplificadores operacionais (amplificadores operacionais) e outros componentes analógicos de baixa potência, mas exigentes em termos de qualidade de alimentação.

Como escolher um transformador?

Em um UPS, todo o circuito geralmente está claramente vinculado ao tamanho padrão (mais precisamente, ao volume e à área da seção transversal Sc) do transformador/transformadores, porque o uso de processos finos em ferrita permite simplificar o circuito e ao mesmo tempo torná-lo mais confiável. Aqui, “de alguma forma do seu jeito” se resume ao cumprimento estrito das recomendações do desenvolvedor.

O transformador de ferro é selecionado levando-se em consideração as características do SLV, ou é levado em consideração com elas no cálculo. A queda de tensão no RE Ure não deve ser inferior a 3V, caso contrário o VS cairá drasticamente. À medida que Ure aumenta, o VS aumenta ligeiramente, mas a potência dissipada de RE cresce muito mais rápido. Portanto, Ure é medido em 4-6 V. A ele adicionamos 2(4) V de perdas nos diodos e a queda de tensão no enrolamento secundário Tr U2; para uma faixa de potência de 30 a 100 W e tensões de 12 a 60 V, levamos para 2,5 V. U2 surge principalmente não da resistência ôhmica do enrolamento (geralmente é insignificante em transformadores potentes), mas devido a perdas devido à reversão da magnetização do núcleo e à criação de um campo parasita. Simplesmente, parte da energia da rede, “bombeada” pelo enrolamento primário para o circuito magnético, evapora para o espaço sideral, que é o que o valor de U2 leva em consideração.

Assim, calculamos, por exemplo, para uma ponte retificadora, 4 + 4 + 2,5 = 10,5 V extras. Nós o adicionamos à tensão de saída necessária da fonte de alimentação; seja 12V e divida por 1,414, obtemos 22,5/1,414 = 15,9 ou 16V, esta será a tensão mais baixa permitida do enrolamento secundário. Se o TP for fabricado na fábrica, utilizamos 18V da faixa padrão.

Agora entra em ação a corrente secundária, que, naturalmente, é igual à corrente máxima de carga. Digamos que precisamos de 3A; multiplique por 18V, será 54W. Obtivemos a potência total Tr, Pg, e encontraremos a potência nominal P dividindo Pg pela eficiência Tr η, que depende de Pg:

até 10W, η = 0,6.
10-20 W, η = 0,7.
20-40 W, η = 0,75.
40-60 W, η = 0,8.
60-80 W, η = 0,85.
80-120 W, η = 0,9.
de 120 W, η = 0,95.

No nosso caso, haverá P = 54/0,8 = 67,5 W, mas não existe esse valor padrão, então você terá que usar 80 W. Para obter 12Vx3A = 36W na saída. Uma locomotiva a vapor e só. É hora de aprender como calcular e encerrar os “transes” sozinho. Além disso, na URSS foram desenvolvidos métodos de cálculo de transformadores em ferro que permitem, sem perda de confiabilidade, extrair 600 W de um núcleo, que, quando calculado de acordo com livros de referência de rádio amador, é capaz de produzir apenas 250 W. C. "Iron Trance" não é tão estúpido quanto parece.

SNN

A tensão retificada precisa ser estabilizada e, na maioria das vezes, regulada. Se a carga for mais potente que 30-40 W, também é necessária proteção contra curto-circuito, caso contrário, um mau funcionamento da fonte de alimentação pode causar falha na rede. SNN faz tudo isso junto.

Referência simples

É melhor para um iniciante não entrar imediatamente em alta potência, mas sim fazer um ELV de 12 V simples e altamente estável para teste de acordo com o circuito da Fig. 2. Ele pode então ser usado como fonte de tensão de referência (seu valor exato é definido por R5), para verificação de dispositivos ou como ELV ION de alta qualidade. A corrente de carga máxima deste circuito é de apenas 40mA, mas o VSC no GT403 antediluviano e no igualmente antigo K140UD1 é superior a 1000, e ao substituir VT1 por um de silício de média potência e DA1 em qualquer um dos amplificadores operacionais modernos, ele excederá 2.000 e até 2.500. A corrente de carga também aumentará para 150 -200 mA, o que já é útil.

0-30

A próxima etapa é uma fonte de alimentação com regulação de tensão. O anterior foi feito de acordo com o chamado. circuito de comparação de compensação, mas é difícil convertê-lo em uma corrente alta. Faremos um novo SNN baseado em um seguidor de emissor (EF), no qual RE e CU são combinados em apenas um transistor. O KSN estará em torno de 80-150, mas isso será suficiente para um amador. Mas o SNN no ED permite, sem truques especiais, obter uma corrente de saída de até 10A ou mais, tanto quanto o Tr dará e o RE suportará.

O circuito de uma fonte de alimentação simples de 0-30 V é mostrado na pos. 1 Fig. 3. IPN para isso é um transformador pronto como TPP ou TS para 40-60 W com enrolamento secundário para 2x24V. Retificador tipo 2PS com diodos classificados em 3-5A ou mais (KD202, KD213, D242, etc.). O VT1 é instalado em um radiador com área de 50 metros quadrados ou mais. cm; Um processador de PC antigo funcionará muito bem. Sob tais condições, este ELV não tem medo de curto-circuito, apenas VT1 e Tr aquecerão, portanto, um fusível de 0,5A no circuito do enrolamento primário de Tr é suficiente para proteção.

Pos. A Figura 2 mostra o quão conveniente é uma fonte de alimentação elétrica para um amador: existe um circuito de alimentação de 5A com ajuste de 12 a 36 V. Esta fonte pode fornecer 10A para a carga se houver um Tr de 400W 36V. Sua primeira característica é o SNN K142EN8 integrado (de preferência com índice B) que atua em um papel incomum como unidade de controle: à sua própria saída de 12V é adicionado, parcial ou totalmente, todos os 24V, a tensão do ION para R1, R2, VD5 , VD6. Os capacitores C2 e C3 evitam a excitação em HF DA1 operando em modo incomum.

O próximo ponto é o dispositivo de proteção contra curto-circuito (PD) em R3, VT2, R4. Se a queda de tensão em R4 exceder aproximadamente 0,7V, o VT2 abrirá, fechará o circuito base do VT1 ao fio comum, fechará e desconectará a carga da tensão. R3 é necessário para que a corrente extra não danifique DA1 quando o ultrassom for acionado. Não há necessidade de aumentar sua denominação, pois quando o ultrassom é acionado, você precisa travar o VT1 com segurança.

E a última coisa é a capacitância aparentemente excessiva do capacitor do filtro de saída C4. Neste caso é seguro, porque A corrente máxima do coletor do VT1 de 25A garante sua carga quando ligado. Mas este ELV pode fornecer uma corrente de até 30A à carga dentro de 50-70 ms, portanto esta fonte de alimentação simples é adequada para alimentar ferramentas elétricas de baixa tensão: sua corrente de partida não excede este valor. Basta fazer (pelo menos em plexiglass) uma sapata de contato com cabo, colocar no calcanhar da alça e deixar o “Akumych” descansar e economizar recursos antes de sair.

Sobre resfriamento

Digamos que neste circuito a saída seja de 12V com no máximo 5A. Esta é apenas a potência média de um quebra-cabeças, mas, ao contrário de uma furadeira ou chave de fenda, leva o tempo todo. Em C1 permanece em cerca de 45V, ou seja, no RE VT1 permanece algo em torno de 33V a uma corrente de 5A. A dissipação de energia é superior a 150 W, até mais de 160, considerando que VD1-VD4 também precisa ser resfriado. Fica claro a partir disso que qualquer fonte de alimentação ajustável poderosa deve ser equipada com um sistema de resfriamento muito eficaz.

Um radiador de aletas/agulhas usando convecção natural não resolve o problema: os cálculos mostram que é necessária uma superfície de dissipação de 2.000 m2. veja e a espessura do corpo do radiador (a placa de onde se estendem as aletas ou agulhas) é de 16 mm. Possuir tanto alumínio em um produto moldado foi e continua sendo um sonho em um castelo de cristal para um amador. Um cooler de CPU com fluxo de ar também não é adequado, pois foi projetado para menos energia.

Uma das opções para o artesão doméstico é uma placa de alumínio com espessura de 6 mm e dimensões de 150x250 mm com furos de diâmetro crescente perfurados ao longo dos raios do local de instalação do elemento resfriado em padrão xadrez. Também servirá como parede traseira da caixa da fonte de alimentação, como na Fig. 4.

Uma condição indispensável para a eficácia de tal refrigerador é um fluxo de ar fraco, mas contínuo, através das perfurações de fora para dentro. Para isso, instale um exaustor de baixa potência na carcaça (de preferência na parte superior). Um computador com diâmetro de 76 mm ou mais é adequado, por exemplo. adicionar. Cooler HDD ou placa de vídeo. Está conectado nos pinos 2 e 8 do DA1, sempre tem 12V.

Observação: Na verdade, uma forma radical de superar esse problema é um enrolamento secundário Tr com derivações para 18, 27 e 36V. A tensão primária é comutada dependendo da ferramenta que está sendo usada.

E ainda assim o UPS

A fonte de alimentação descrita para a oficina é boa e muito confiável, mas é difícil carregá-la em viagens. É aqui que se encaixa uma fonte de alimentação de computador: a ferramenta elétrica é insensível à maioria de suas deficiências. Algumas modificações geralmente se resumem à instalação de um capacitor eletrolítico de saída (mais próximo da carga) de grande capacidade para a finalidade descrita acima. Existem muitas receitas para converter fontes de alimentação de computadores em ferramentas elétricas (principalmente chaves de fenda, que não são muito potentes, mas muito úteis) em RuNet, um dos métodos é mostrado no vídeo abaixo, para uma ferramenta de 12V;

Vídeo: fonte de alimentação de 12 V de um computador

Com ferramentas de 18V é ainda mais fácil: pela mesma potência consomem menos corrente. Um dispositivo de ignição (reator) muito mais acessível de uma lâmpada economizadora de energia de 40 W ou mais pode ser útil aqui; ele pode ser colocado completamente no caso de uma bateria ruim, e apenas o cabo com o plugue de alimentação permanecerá do lado de fora. Como fazer uma fonte de alimentação para uma chave de fenda 18V a partir do lastro de uma governanta queimada, veja o vídeo a seguir.

Vídeo: Fonte de alimentação de 18 V para uma chave de fenda

Alta classe

Mas voltemos ao SNN no ES, suas capacidades estão longe de estar esgotadas. Na Fig. 5 – potente fonte de alimentação bipolar com regulação de 0-30 V, adequada para equipamentos de áudio Hi-Fi e outros consumidores exigentes. A tensão de saída é ajustada usando um botão (R8), e a simetria dos canais é mantida automaticamente em qualquer valor de tensão e qualquer corrente de carga. Um formalista pedante pode ficar grisalho diante de seus olhos ao ver esse circuito, mas o autor tem essa fonte de alimentação funcionando corretamente há cerca de 30 anos.

O principal obstáculo durante sua criação foi δr = δu/δi, onde δu e δi são pequenos incrementos instantâneos de tensão e corrente, respectivamente. Para desenvolver e configurar equipamentos de alta qualidade, é necessário que δr não exceda 0,05-0,07 Ohm. Simplesmente, δr determina a capacidade da fonte de alimentação de responder instantaneamente a picos no consumo de corrente.

Para o SNN no EP, δr é igual ao do ION, ou seja, diodo zener dividido pelo coeficiente de transferência de corrente β RE. Mas para transistores poderosos, β cai significativamente em uma grande corrente de coletor, e δr de um diodo zener varia de alguns a dezenas de ohms. Aqui, para compensar a queda de tensão no RE e reduzir o desvio de temperatura da tensão de saída, tivemos que montar toda uma cadeia deles ao meio com diodos: VD8-VD10. Portanto, a tensão de referência do ION é removida através de um ED adicional no VT1, seu β é multiplicado por β RE.

A próxima característica deste projeto é a proteção contra curto-circuito. O mais simples, descrito acima, não cabe de forma alguma em um circuito bipolar, então o problema de proteção é resolvido de acordo com o princípio “não há truque contra sucata”: não existe módulo de proteção propriamente dito, mas há redundância em os parâmetros de elementos poderosos - KT825 e KT827 a 25A e KD2997A a 30A. T2 não é capaz de fornecer tal corrente e, enquanto aquece, FU1 e/ou FU2 terão tempo para queimar.

Observação: Não é necessário indicar fusíveis queimados em lâmpadas incandescentes em miniatura. Acontece que naquela época os LEDs ainda eram bastante escassos e havia vários SMOKs no estoque.

Resta proteger o RE das correntes de descarga extras do filtro de pulsação C3, C4 durante um curto-circuito. Para fazer isso, eles são conectados através de resistores limitadores de baixa resistência. Neste caso, podem aparecer pulsações no circuito com período igual à constante de tempo R(3,4)C(3,4). Eles são evitados por C5, C6 de menor capacidade. Suas correntes extras não são mais perigosas para RE: a carga drena mais rápido do que os cristais do poderoso KT825/827 aquecem.

A simetria de saída é garantida pelo amplificador operacional DA1. O RE do canal negativo VT2 é aberto pela corrente através de R6. Assim que o menos da saída ultrapassar o positivo em valor absoluto, ele abrirá ligeiramente o VT3, que fechará o VT2 e os valores absolutos das tensões de saída serão iguais. O controle operacional da simetria da saída é feito por meio de um comparador com zero no meio da escala P1 (sua aparência é mostrada no detalhe), e o ajuste, se necessário, é feito por R11.

O último destaque é o filtro de saída C9-C12, L1, L2. Este projeto é necessário para absorver possíveis interferências de HF da carga, para não quebrar a cabeça: o protótipo está com erros ou a fonte de alimentação está “balançada”. Somente com capacitores eletrolíticos, desviados com cerâmica, não há certeza absoluta aqui; a grande autoindutância dos “eletrólitos” interfere. E as bobinas L1, L2 dividem o “retorno” da carga em todo o espectro, e cada uma delas.

Esta fonte de alimentação, ao contrário das anteriores, requer alguns ajustes:

Conecte uma carga de 1-2 A a 30V;
R8 está no máximo, na posição mais alta conforme diagrama;
Usando um voltímetro de referência (qualquer multímetro digital serve agora) e R11, as tensões dos canais são definidas para serem iguais em valor absoluto. Talvez, se o amplificador operacional não tiver capacidade de equilíbrio, você terá que selecionar R10 ou R12;
Use o trimmer R14 para definir P1 exatamente para zero.

Sobre o reparo da fonte de alimentação

As fontes de alimentação falham com mais frequência do que outros dispositivos eletrônicos: elas sofrem o primeiro golpe nos surtos de rede e também aproveitam muito a carga. Mesmo que você não pretenda fazer sua própria fonte de alimentação, um no-break pode ser encontrado, além de um computador, em forno de micro-ondas, máquina de lavar e outros eletrodomésticos. A capacidade de diagnosticar uma fonte de alimentação e o conhecimento dos fundamentos da segurança elétrica permitirão, se não você mesmo consertar a falha, negociar o preço com competência com os reparadores. Portanto, vamos ver como uma fonte de alimentação é diagnosticada e reparada, principalmente com um IIN, pois mais de 80% das falhas são sua parcela.

Saturação e rascunho

Em primeiro lugar, sobre alguns efeitos, sem compreender quais é impossível trabalhar com um UPS. A primeira delas é a saturação dos ferromagnetos. Eles não são capazes de absorver energias superiores a um determinado valor, dependendo das propriedades do material. Os amadores raramente encontram saturação no ferro; ele pode ser magnetizado em vários Tesla (Tesla, uma unidade de medida de indução magnética). Ao calcular transformadores de ferro, a indução é considerada igual a 0,7-1,7 Tesla. As ferritas podem suportar apenas 0,15-0,35 T, seu circuito de histerese é “mais retangular” e operam em frequências mais altas, portanto sua probabilidade de “saltar para a saturação” é muito maior.

Se o circuito magnético estiver saturado, a indução nele não aumenta mais e o EMF dos enrolamentos secundários desaparece, mesmo que o primário já tenha derretido (lembra da física escolar?). Agora desligue a corrente primária. O campo magnético em materiais magnéticos macios (materiais magnéticos duros são ímãs permanentes) não pode existir estacionário, como uma carga elétrica ou água em um tanque. Ele começará a se dissipar, a indução diminuirá e um EMF de polaridade oposta à polaridade original será induzido em todos os enrolamentos. Este efeito é bastante utilizado no IIN.

Ao contrário da saturação, a corrente passante em dispositivos semicondutores (simplesmente tiragem) é um fenômeno absolutamente prejudicial. Surge devido à formação/reabsorção de cargas espaciais nas regiões p e n; para transistores bipolares - principalmente na base. Os transistores de efeito de campo e os diodos Schottky estão praticamente livres de correntes de ar.

Por exemplo, quando a tensão é aplicada/removida a um diodo, ele conduz corrente em ambas as direções até que as cargas sejam coletadas/dissolvidas. É por isso que a perda de tensão nos diodos dos retificadores é superior a 0,7V: no momento da comutação, parte da carga do capacitor do filtro tem tempo de fluir pelo enrolamento. Em um retificador de duplicação paralelo, a tiragem flui através de ambos os diodos ao mesmo tempo.

Uma corrente de ar nos transistores causa um surto de tensão no coletor, o que pode danificar o dispositivo ou, se uma carga estiver conectada, danificá-lo através de corrente extra. Mas mesmo sem isso, uma tiragem de transistor aumenta as perdas dinâmicas de energia, como uma tiragem de diodo, e reduz a eficiência do dispositivo. Potentes transistores de efeito de campo quase não são suscetíveis a isso, porque não acumula carga na base devido à sua ausência e, portanto, alterna com muita rapidez e suavidade. “Quase”, porque seus circuitos fonte-porta são protegidos da tensão reversa por diodos Schottky, que são ligeiramente, mas completos.

Tipos de TIN

UPS rastreiam suas origens até o gerador de bloqueio, pos. 1 na Fig. 6. Quando ligado, Uin VT1 é ligeiramente aberto pela corrente através de Rb, a corrente flui através do enrolamento Wk. Ele não pode crescer instantaneamente até o limite (lembre-se da física escolar novamente); uma fem é induzida na base Wb e no enrolamento de carga Wn. Do Wb, através do Sb, força o desbloqueio do VT1. Nenhuma corrente flui através de Wn ainda e VD1 não inicia.

Quando o circuito magnético está saturado, as correntes em Wb e Wn param. Então, devido à dissipação (reabsorção) de energia, a indução cai, um EMF de polaridade oposta é induzido nos enrolamentos e a tensão reversa Wb bloqueia (bloqueia) VT1 instantaneamente, evitando superaquecimento e ruptura térmica. Portanto, tal esquema é chamado de gerador de bloqueio ou simplesmente bloqueio. Rk e Sk eliminam a interferência de HF, cujo bloqueio produz mais que suficiente. Agora alguma potência útil pode ser removida de Wn, mas apenas através do retificador 1P. Esta fase continua até que o Sat esteja completamente recarregado ou até que a energia magnética armazenada se esgote.

Essa potência, porém, é pequena, até 10W. Se você tentar pegar mais, o VT1 queimará devido a uma forte corrente de ar antes de travar. Como Tp está saturado, a eficiência do bloqueio não é boa: mais da metade da energia armazenada no circuito magnético voa para aquecer outros mundos. É verdade que, devido à mesma saturação, o bloqueio estabiliza até certo ponto a duração e a amplitude de seus pulsos, e seu circuito é muito simples. Portanto, TINs baseados em bloqueio são frequentemente usados em carregadores de telefone baratos.

Observação: o valor de Sb determina em grande parte, mas não completamente, como escrevem em livros de referência amadores, o período de repetição do pulso. O valor de sua capacitância deve estar ligado às propriedades e dimensões do circuito magnético e à velocidade do transistor.

O bloqueio deu origem a televisores de varredura de linha com tubos de raios catódicos (CRT), e deu origem a um INN com diodo amortecedor, pos. 2. Aqui, a unidade de controle, com base nos sinais do Wb e do circuito de feedback do DSP, abre/trava à força o VT1 antes que o Tr fique saturado. Quando VT1 está bloqueado, a corrente reversa Wk é fechada através do mesmo diodo amortecedor VD1. Esta é a fase de trabalho: já maior que no bloqueio, parte da energia é retirada para a carga. É grande porque quando está completamente saturado, toda a energia extra vai embora, mas aqui não há energia extra suficiente. Desta forma, é possível remover energia de até várias dezenas de watts. No entanto, como o dispositivo de controle não pode operar até que Tr se aproxime da saturação, o transistor ainda mostra fortemente, as perdas dinâmicas são grandes e a eficiência do circuito deixa muito mais a desejar.

O IIN com amortecedor ainda está vivo em televisores e monitores CRT, pois neles o IIN e a saída de varredura horizontal são combinados: o transistor de potência e o TP são comuns. Isso reduz muito os custos de produção. Mas, falando francamente, um IIN com amortecedor é fundamentalmente atrofiado: o transistor e o transformador são forçados a trabalhar o tempo todo à beira da falha. Os engenheiros que conseguiram levar este circuito a uma confiabilidade aceitável merecem o mais profundo respeito, mas não é altamente recomendável enfiar um ferro de solda nele, exceto para profissionais que tenham recebido treinamento profissional e experiência adequada.

O INN push-pull com um transformador de realimentação separado é mais amplamente utilizado, porque possui os melhores indicadores de qualidade e confiabilidade. Porém, em termos de interferência de RF, também peca terrivelmente em comparação com fontes de alimentação “analógicas” (com transformadores em hardware e SNN). Atualmente, este esquema existe em muitas modificações; poderosos transistores bipolares nele são quase completamente substituídos por transistores de efeito de campo controlados por dispositivos especiais. IC, mas o princípio de funcionamento permanece inalterado. É ilustrado pelo diagrama original, pos. 3.

O dispositivo limitador (LD) limita a corrente de carga dos capacitores do filtro de entrada Sfvkh1(2). Seu grande tamanho é condição indispensável para o funcionamento do aparelho, pois Durante um ciclo operacional, uma pequena fração da energia armazenada é retirada deles. Grosso modo, eles desempenham o papel de tanque de água ou reservatório de ar. Ao carregar “curto”, a corrente de carga extra pode exceder 100A por um tempo de até 100 ms. Rc1 e Rc2 com resistência da ordem de MOhm são necessários para equilibrar a tensão do filtro, pois o menor desequilíbrio de seus ombros é inaceitável.

Quando Sfvkh1(2) são carregados, o dispositivo de disparo ultrassônico gera um pulso de disparo que abre um dos braços (qual deles não importa) do inversor VT1 VT2. Uma corrente flui através do enrolamento Wk de um grande transformador de potência Tr2 e a energia magnética de seu núcleo através do enrolamento Wn é quase totalmente gasta na retificação e na carga.

Uma pequena parte da energia Tr2, determinada pelo valor de Rogr, é retirada do enrolamento Woc1 e fornecida ao enrolamento Woc2 de um pequeno transformador de realimentação básico Tr1. Satura rapidamente, o braço aberto fecha e, devido à dissipação em Tr2, o anteriormente fechado abre, conforme descrito para bloqueio, e o ciclo se repete.

Em essência, um IIN push-pull consiste em 2 bloqueadores “empurrando” um ao outro. Como o poderoso Tr2 não está saturado, a tiragem VT1 VT2 é pequena, “afunda” completamente no circuito magnético Tr2 e, por fim, vai para a carga. Portanto, um IPP de dois tempos pode ser construído com potência de até vários kW.

É pior se ele acabar no modo XX. Então, durante o meio ciclo, Tr2 terá tempo para saturar e uma forte tiragem queimará VT1 e VT2 ao mesmo tempo. No entanto, agora existem ferritas de potência à venda para indução de até 0,6 Tesla, mas elas são caras e se degradam devido à reversão acidental da magnetização. Ferrites com capacidade superior a 1 Tesla estão sendo desenvolvidas, mas para que os IINs alcancem confiabilidade de “ferro”, são necessários pelo menos 2,5 Tesla.

Técnica de diagnóstico

Ao solucionar problemas de uma fonte de alimentação “analógica”, se ela estiver “estupidamente silenciosa”, verifique primeiro os fusíveis, depois a proteção, RE e ION, se tiver transistores. Eles tocam normalmente - avançamos elemento por elemento, conforme descrito abaixo.

No IIN, se “inicia” e “para” imediatamente, verificam primeiro a central. A corrente nele é limitada por um poderoso resistor de baixa resistência e então desviado por um optotiristor. Se o “resistor” estiver aparentemente queimado, substitua-o e ao optoacoplador. Outros elementos do dispositivo de controle raramente falham.

Se o IIN estiver “silencioso, como um peixe no gelo”, o diagnóstico também começa com a UO (talvez o “rezik” esteja completamente queimado). Então - ultrassom. Modelos baratos usam transistores em modo de avalanche, o que está longe de ser muito confiável.

O próximo estágio em qualquer fonte de alimentação são os eletrólitos. A fratura da carcaça e o vazamento de eletrólito não são tão comuns quanto dizem no RuNet, mas a perda de capacidade ocorre com muito mais frequência do que a falha dos elementos ativos. Os capacitores eletrolíticos são verificados com um multímetro capaz de medir a capacitância. Abaixo do valor nominal em 20% ou mais - colocamos o “morto” no lodo e instalamos um novo e bom.

Depois, há os elementos ativos. Você provavelmente sabe discar diodos e transistores. Mas existem 2 truques aqui. A primeira é que se um diodo Schottky ou diodo zener for chamado por um testador com bateria de 12V, o dispositivo pode apresentar uma falha, embora o diodo esteja muito bom. É melhor nomear esses componentes usando um dispositivo apontador com bateria de 1,5-3 V.

O segundo são os poderosos trabalhadores de campo. Acima (você notou?) Diz-se que seus I-Z são protegidos por diodos. Portanto, poderosos transistores de efeito de campo parecem soar como transistores bipolares utilizáveis, mesmo que sejam inutilizáveis se o canal não estiver completamente “queimado” (degradado).

Aqui, a única maneira disponível em casa é substituí-los por outros em bom estado, ambos ao mesmo tempo. Se sobrar um queimado no circuito, ele puxará imediatamente um novo funcionando com ele. Os engenheiros eletrônicos brincam que poderosos trabalhadores de campo não podem viver uns sem os outros. Outro prof. piada – “casal gay substituto”. Isto significa que os transistores dos braços IIN devem ser estritamente do mesmo tipo.

Finalmente, capacitores de filme e cerâmica. Eles são caracterizados por rupturas internas (encontradas pelo mesmo testador que verifica os “ar condicionados”) e vazamentos ou quebras sob tensão. Para “pegá-los”, é necessário montar um circuito simples conforme a Fig. 7. O teste passo a passo de capacitores elétricos quanto a quebras e vazamentos é realizado da seguinte forma:

Definimos no testador, sem conectá-lo em lugar nenhum, o menor limite para medir tensão contínua (na maioria das vezes 0,2V ou 200mV), detectamos e registramos o erro do próprio dispositivo;
Ativamos o limite de medição de 20V;
Conectamos o capacitor suspeito aos pontos 3-4, o testador aos 5-6 e aos 1-2 aplicamos uma tensão constante de 24-48 V;
Mude os limites de tensão do multímetro para o mais baixo;
Se em qualquer testador mostrar algo diferente de 0000,00 (pelo menos algo diferente de seu próprio erro), o capacitor que está sendo testado não é adequado.

É aqui que termina a parte metodológica do diagnóstico e começa a parte criativa, onde todas as instruções são baseadas nos seus próprios conhecimentos, experiências e considerações.

Um par de impulsos

Os UPSs são um artigo especial devido à sua complexidade e diversidade de circuitos. Aqui, para começar, veremos alguns exemplos usando modulação por largura de pulso (PWM), que nos permite obter UPS da melhor qualidade. Existem muitos circuitos PWM em RuNet, mas PWM não é tão assustador quanto parece...

Para projeto de iluminação

Você pode simplesmente acender a faixa de LED com qualquer fonte de alimentação descrita acima, exceto a da Fig. 1, definindo a tensão necessária. SNN com pos. 1 Fig. 3, é fácil fazer 3 destes, para os canais R, G e B. Mas a durabilidade e estabilidade do brilho dos LEDs não depende da tensão aplicada a eles, mas da corrente que flui através deles. Portanto, uma boa fonte de alimentação para faixa de LED deve incluir um estabilizador de corrente de carga; tecnicamente – uma fonte de corrente estável (IST).

Um dos esquemas de estabilização da corrente da faixa de luz, que pode ser repetido por amadores, é mostrado na Fig. 8. É montado em um temporizador integrado 555 (análogo doméstico - K1006VI1). Fornece uma corrente de fita estável a partir de uma tensão de alimentação de 9-15 V. A quantidade de corrente estável é determinada pela fórmula I = 1/(2R6); neste caso - 0,7A. O poderoso transistor VT3 é necessariamente um transistor de efeito de campo de corrente de ar; devido à carga básica, um PWM bipolar simplesmente não se formará; O indutor L1 é enrolado em um anel de ferrite 2000NM K20x4x6 com um chicote 5xPE 0,2 mm. Número de voltas – 50. Diodos VD1, VD2 – qualquer RF de silício (KD104, KD106); VT1 e VT2 – KT3107 ou análogos. Com KT361, etc. A tensão de entrada e as faixas de controle de brilho diminuirão.

O circuito funciona assim: primeiro, a capacitância de ajuste de tempo C1 é carregada através do circuito R1VD1 e descarregada através de VD2R3VT2, aberta, ou seja, no modo de saturação, através de R1R5. O temporizador gera uma sequência de pulsos com frequência máxima; mais precisamente - com um ciclo de trabalho mínimo. O switch sem inércia VT3 gera impulsos poderosos e seu chicote VD3C4C3L1 os suaviza para corrente contínua.

Observação: O ciclo de trabalho de uma série de pulsos é a razão entre o período de repetição e a duração do pulso. Se, por exemplo, a duração do pulso for 10 μs e o intervalo entre eles for 100 μs, então o ciclo de trabalho será 11.

A corrente na carga aumenta e a queda de tensão em R6 abre VT1, ou seja, transfere-o do modo de corte (travamento) para o modo ativo (reforço). Isso cria um circuito de vazamento para a base do VT2 R2VT1+Upit e o VT2 também entra no modo ativo. A corrente de descarga C1 diminui, o tempo de descarga aumenta, o ciclo de trabalho da série aumenta e o valor médio da corrente cai para a norma especificada por R6. Esta é a essência do PWM. Na corrente mínima, ou seja, no ciclo de trabalho máximo, C1 é descarregado através do circuito do interruptor do temporizador interno VD2-R4.

O design original não fornece a capacidade de ajustar rapidamente a corrente e, consequentemente, o brilho do brilho; Não existem potenciômetros de 0,68 ohm. A maneira mais fácil de ajustar o brilho é conectar, após o ajuste, um potenciômetro R* de 3,3-10 kOhm no espaço entre R3 e o emissor VT2, destacado em marrom. Ao mover o motor para baixo no circuito, aumentaremos o tempo de descarga do C4, o ciclo de trabalho e reduziremos a corrente. Outro método é contornar a junção base do VT2 ligando um potenciômetro de aproximadamente 1 MOhm nos pontos aeb (destacados em vermelho), menos preferível, pois o ajuste será mais profundo, porém mais áspero e nítido.

Infelizmente, para configurar isso, útil não apenas para fitas de luz IST, você precisa de um osciloscópio:

O +Upit mínimo é fornecido ao circuito.
Ao selecionar R1 (impulso) e R3 (pausa) alcançamos um ciclo de trabalho de 2, ou seja, A duração do pulso deve ser igual à duração da pausa. Você não pode atribuir um ciclo de trabalho inferior a 2!
Sirva o máximo +Upit.
Ao selecionar R4, o valor nominal de uma corrente estável é alcançado.

Para carregar

Na Fig. 9 – diagrama do ISN mais simples com PWM, adequado para carregar telefone, smartphone, tablet (um laptop, infelizmente, não funciona) a partir de uma bateria solar caseira, gerador eólico, bateria de motocicleta ou carro, lanterna magnética “bug” e outros fonte de alimentação de fontes aleatórias instáveis de baixa potência Veja o diagrama para a faixa de tensão de entrada, não há erro aí. Este ISN é de fato capaz de produzir uma tensão de saída maior que a de entrada. Como no anterior, aqui há o efeito de alterar a polaridade da saída em relação à entrada, geralmente um recurso proprietário dos circuitos PWM; Esperemos que, depois de ler atentamente o anterior, você mesmo entenda o trabalho dessa coisinha.

Aliás, sobre carregamento e cobrança

Carregar baterias é um processo físico e químico muito complexo e delicado, cuja violação reduz sua vida útil em várias ou dezenas de vezes, ou seja, número de ciclos de carga e descarga. O carregador deve, com base em alterações muito pequenas na tensão da bateria, calcular quanta energia foi recebida e regular a corrente de carga de acordo com uma determinada lei. Portanto, o carregador não é de forma alguma uma fonte de alimentação, e apenas baterias em dispositivos com controlador de carregamento integrado podem ser carregadas a partir de fontes de alimentação comuns: telefones, smartphones, tablets e alguns modelos de câmeras digitais. E o carregamento, que é um carregador, é assunto para uma discussão à parte.

Question-remont.ru disse:

Haverá algumas faíscas no retificador, mas provavelmente não é grande coisa. A questão é o chamado. impedância de saída diferencial da fonte de alimentação. Para baterias alcalinas é cerca de mOhm (miliohms), para baterias ácidas é ainda menos. Um transe com ponte sem suavização tem décimos e centésimos de ohm, ou seja, aprox. 100 – 10 vezes mais. E a corrente de partida de um motor CC com escovas pode ser 6-7 ou até 20 vezes maior que a corrente de operação. A sua provavelmente está mais próxima desta última - motores de aceleração rápida são mais compactos e mais econômicos, e a enorme capacidade de sobrecarga de. as baterias permitem que você forneça ao motor tanta corrente quanto ele pode suportar para aceleração. Um trans com retificador não fornecerá tanta corrente instantânea e o motor acelera mais lentamente do que foi projetado e com grande escorregamento da armadura. A partir disso, do grande escorregamento, surge uma faísca, que permanece em funcionamento devido à autoindução nos enrolamentos.

O que posso recomendar aqui? Primeiro: observe mais de perto - como isso acende? Você precisa observá-lo em operação, sob carga, ou seja, durante a serragem.

Se faíscas dançarem em certos lugares sob os pincéis, está tudo bem. Minha poderosa furadeira Konakovo brilha muito desde o nascimento, e pelo amor de Deus. Aos 24 anos, troquei as escovas uma vez, lavei com álcool e poli o comutador - só isso. Se você conectou um instrumento de 18 V a uma saída de 24 V, um pouco de faísca é normal. Desenrole o enrolamento ou extinga o excesso de tensão com algo como um reostato de soldagem (um resistor de aproximadamente 0,2 Ohm para uma dissipação de potência de 200 W ou mais), para que o motor funcione na tensão nominal e, muito provavelmente, a faísca irá ausente. Se você o conectou a 12 V, esperando que após a retificação fosse 18, então em vão - a tensão retificada cai significativamente sob carga. E o motor elétrico do comutador, aliás, não se importa se é alimentado por corrente contínua ou alternada.

Especificamente: pegue 3-5 m de fio de aço com diâmetro de 2,5-3 mm. Enrole em espiral com um diâmetro de 100-200 mm para que as voltas não se toquem. Coloque sobre uma almofada dielétrica à prova de fogo. Limpe as pontas do fio até ficarem brilhantes e dobre-as em “orelhas”. É melhor lubrificar imediatamente com lubrificante de grafite para evitar oxidação. Este reostato está conectado à ruptura de um dos fios que levam ao instrumento. Nem é preciso dizer que os contatos devem ser parafusos bem apertados com arruelas. Conecte todo o circuito à saída de 24V sem retificação. A faísca desapareceu, mas a potência no eixo também caiu - o reostato precisa ser reduzido, um dos contatos precisa ser trocado 1-2 voltas mais próximo do outro. Ainda acende, mas menos - o reostato é muito pequeno, você precisa adicionar mais voltas. É melhor tornar imediatamente o reostato obviamente grande para não aparafusar seções adicionais. É pior se o fogo ocorrer ao longo de toda a linha de contato entre as escovas e o comutador ou se houver rastro de faíscas atrás delas. Então o retificador precisa de um filtro anti-aliasing em algum lugar, de acordo com seus dados, a partir de 100.000 µF. Não é um prazer barato. O “filtro” neste caso será um dispositivo de armazenamento de energia para acelerar o motor. Mas pode não ajudar se a potência total do transformador não for suficiente. A eficiência dos motores CC escovados é de aprox. 0,55-0,65, ou seja trans é necessário de 800-900 W. Ou seja, se o filtro estiver instalado, mas ainda acender fogo sob todo o pincel (em ambos, é claro), então o transformador não está à altura da tarefa. Sim, se você instalar um filtro, os diodos da ponte deverão ser classificados para o triplo da corrente operacional, caso contrário, eles poderão escapar devido ao aumento da corrente de carga quando conectados à rede. E então a ferramenta pode ser iniciada 5 a 10 segundos após ser conectada à rede, para que os “bancos” tenham tempo de “bombear”.

E o pior é se as caudas das faíscas das escovas atingirem ou quase atingirem a escova oposta. Isso é chamado de fogo total. Ele queima muito rapidamente o coletor a ponto de ficar totalmente inutilizável. Pode haver vários motivos para um incêndio circular. No seu caso, o mais provável é que o motor tenha sido ligado em 12 V com retificação. Então, com uma corrente de 30 A, a potência elétrica no circuito é de 360 W. A âncora desliza mais de 30 graus por revolução, e este é necessariamente um fogo contínuo e abrangente. Também é possível que a armadura do motor seja enrolada com uma onda simples (não dupla). Esses motores elétricos são melhores para superar sobrecargas instantâneas, mas têm uma corrente de partida - mãe, não se preocupe. Não posso dizer mais precisamente à revelia, e não há sentido nisso – não há quase nada que possamos consertar aqui com nossas próprias mãos. Então provavelmente será mais barato e fácil encontrar e comprar baterias novas. Mas primeiro, tente ligar o motor com uma tensão um pouco mais alta através do reostato (veja acima). Quase sempre, desta forma é possível abater um fogo contínuo e geral ao custo de uma pequena redução (até 10-15%) na potência do eixo.

Olá, ofereço uma análise da fonte de alimentação regulada por comutação Wanptek KPS305D. Tensão de saída: 0...30 V
Corrente de saída: 0...5 A
Direi desde já que a fonte de alimentação não é ruim nem boa, apenas medíocre. Claro, houve alguns “ombreiras”.
A revisão contém fotos detalhadas, detalhes internos, testes...

Motivação:

Eu tenho uma fonte de alimentação regulada por laboratório de fabricação soviética com uma tensão de saída de 0...15V e uma corrente de 0...1A. E, em princípio, quase sempre foi o suficiente para mim. Mas às vezes, ao testar vários dispositivos eletrônicos, há necessidade de correntes e tensões mais altas. Então decidi levar esta fonte de alimentação para revisão para matar 2 coelhos com uma cajadada só: escreva um comentário e ganhe a fonte de alimentação gratuitamente. Para ser sincero, se eu o tivesse comprado, não o teria estudado e analisado com tanto detalhe. Mas para a revisão, a análise é importante. Então vá em frente!

Embalagem e acessórios:

Caixa de papelão com impressão monocromática. Dentro há uma fonte de alimentação (PSU) em um saco plástico com inserções de espuma de polietileno.

Incluído:
- unidade de energia;
- instruções em inglês;
- cabo de saída com pinças jacaré;
- cabo de alimentação com ficha Euro.

Herói da revisão:

A fonte de alimentação é um paralelepípedo medindo 220x165x81 mm. A parte frontal do case é feita de plástico branco, o resto do case é de metal.

Na frente estão:
- LED indicador de corrente e tensão, bem como modos de operação: regulação de tensão ou limitação de corrente;
- 4 reguladores: tensão (áspero, suave) e corrente (áspero, suave);
- interruptor de alimentação;
- terminais de saída.
Na parte de trás estão:
- slots para ventilador de resfriamento;
- interruptor de alimentação de entrada (110/220 V);
- tomada de ligação do cabo de alimentação com compartimento de fusíveis.
Na parte inferior existem 4 pés de borracha e ranhuras de ventilação.

Desmontagem:

Antes de conectar vários tipos de dispositivos, especialmente aqueles fabricados na China, à rede, primeiro tento ter certeza de que a fonte de alimentação é segura e não terá consequências negativas. Portanto, aqui decidi primeiro olhar o interior.
Para abrir o gabinete, você precisa desparafusar 8 parafusos e remover a tampa superior.

Uma placa de alumínio de 3 mm de espessura é aparafusada na parte inferior do gabinete, que funciona como radiador. Uma placa com elementos de potência está anexada a esta placa. Outra placa é instalada no painel frontal e conectada à primeira com um cabo plano flexível. Quase todos os fios são conectados às placas por meio de conectores. Isso é sem dúvida conveniente, mas nem sempre bom, mas falaremos mais sobre isso a seguir.
Vamos dar uma olhada mais de perto na placa principal:

A primeira coisa que me chamou a atenção foi a grande quantidade de elementos de enrolamento: 3 transformadores e 3 bobinas, a saber:
- indutor de supressão de ruído de entrada;
- transformador;
- transformador de alimentação auxiliar;
- transformador isolante para controle de transistores de potência;
- estrangulamento do inversor;
- indutor de supressão de ruído de saída.
A segunda coisa que me chamou a atenção foi a torção das mãos do montador que soldou os transistores de potência no radiador. Bem, não sei, estou longe de ser perfeccionista, mas é difícil para mim olhar para isso. Não tem problema, eu vou consertar.
Então, vamos examinar os nós principais.
Vamos começar com o filtro de entrada. O circuito de filtro não é o ideal, mas existe e isso é uma vantagem.

O filtro consiste em:
- um termistor que limita a corrente de carga dos capacitores eletrolíticos;
- estrangulador de dois enrolamentos;
- capacitores antes e depois do indutor;
- e dois capacitores por “caixa”.
A seguir, são instaladas uma ponte de diodos e 2 capacitores eletrolíticos conectados em série.
O circuito do filtro de entrada e retificador é o seguinte (tive preguiça de indicar os valores):

A chave no diagrama é uma chave de tensão de entrada. Quando alimentado por uma rede de 220 volts, a chave deve estar aberta.
Vamos passar para os módulos funcionais. Devido ao fato da fonte de alimentação ser ajustável, e mesmo com indicadores LED que requerem energia adicional, fica clara a necessidade de uma fonte de alimentação separada para suas próprias necessidades. E essa fonte de alimentação está disponível na placa; além disso, é ainda pulsada e essa fonte é montada em um microcircuito TNY277 e em um transformador separado.

Vá em frente. Vejamos os transistores de potência:

Bem, é terrível, é impossível olhar para isso sem lágrimas.
Vamos desparafusar a placa do radiador, para isso precisamos retirar 4 parafusos nos cantos da placa e 3 parafusos de montagem dos transistores.

Na parte traseira da placa, exceto pelos transistores soldados tortos e pelo termistor, não há outros elementos. Após um exame mais detalhado, descobriu-se que existem apenas dois transistores, estes são transistores de efeito de campo de canal n com uma porta isolada 2SK3569 (meio e esquerdo), e o direito é de 2 diodos retificadores em um pacote TO-220.
O termistor é necessário para medir a temperatura do radiador e ligar o ventilador quando superaquecido.
Você pode notar “refinamento” entre os transistores. A placa de circuito impresso foi direcionada incorretamente, o trilho foi cortado e um jumper foi soldado. Isso indica uma produção em pequena escala dessas unidades de fonte de alimentação. Porque Acontece que é mais barato modificar manualmente a placa do que iniciar a produção de placas de circuito impresso corrigidas.
Um transformador de isolamento é usado para controlar transistores de potência:

Parece que todos os transformadores estão impregnados de verniz. Embora, talvez eles sejam simplesmente envernizados.
O único módulo deixado sem supervisão nesta placa é o retificador e filtro de saída. Toquei levemente no retificador ao examinar os transistores de potência. O conjunto de diodo no radiador na caixa do TO-220 é o retificador de saída. O filtro de saída consiste em 4 capacitores eletrolíticos, um indutor e dois shunts.

O circuito do retificador de saída, filtro e derivações é o seguinte:

Neste ponto, foram examinados os principais blocos do painel de potência. O que não encontrei neste quadro? Nenhum controlador PWM. Acontece que ele está localizado na placa de controle e exibição.
Então, aqui está a placa de controle e exibição:

A placa é funcional e fisicamente dividida em 2 partes: indicação e controle e um controlador PWM. O controlador PWM acabou sendo um dos TL494 mais comuns. Tais controladores são amplamente utilizados, por exemplo, em fontes de alimentação de computadores.
A parte da placa responsável pelo controle e indicação é montada usando um microcontrolador STM8S003F3 de 8 bits; um controlador TM1638 especializado é usado para controlar indicadores LED de 7 segmentos.

Bem, terminamos de olhar para os “miúdos”.

Revisão:

Bem, não posso olhar para esses transistores tortos. E se for assim, eu os endireitei.

Também desconectei a chave de tensão de entrada da placa. Sim, apenas por precaução.

Também não gosto do fato de os transistores de potência e a ponte de diodos de saída estarem instalados no mesmo radiador. Sim, tanto os transistores quanto a ponte possuem um invólucro isolado, mas recomendo a instalação de uma almofada isolante termicamente condutiva.

Teste:

Primeiro, vamos verificar a precisão das medições de tensão e corrente:

Está tudo bem com precisão.
Vejamos o nível de ondulação. Para fazer isso, um osciloscópio foi conectado adicionalmente à saída da fonte de alimentação:

Com baixo consumo de corrente quase não há ondulação, mas à medida que a carga aumenta, a ondulação também aumenta. Abaixo estão os oscilogramas nas correntes de 1A e 5A, respectivamente:

A 1 ampere a amplitude da ondulação é de 80 mV, a 5 amperes aumenta para 150 mV.
Isso não é ruim, mas também não é bom. Sim, média.

Resultado:

A fonte de alimentação funciona e produz os 30 volts e 5 amperes declarados. É bem possível usar esta fonte de alimentação, mas é melhor modificá-la antes de usar: coloque uma junta isolante condutora de calor entre os transistores de potência e o radiador. Além disso, as desvantagens incluem instalação desleixada (transistores instalados de maneira torta), um nível de ondulação decente.
As vantagens incluem a precisão da indicação de corrente e tensão em toda a faixa, o uso de elementos padrão (manutenção).
Em geral, a fonte de alimentação está longe do ideal, uma fonte média será adequada para uso doméstico. Eu não tinha carregador de bateria de carro, agora tenho um :)

Boa sorte! Eu espero que a informação seja útil.