- Випрямляч і фільтр
- Силові транзисторні ключі
- схема управління
- захист
- випрямляч
- збірка
- Трансформатори
- радіатори
- список деталей
- тестування
- Додаткові заходи щодо зниження перешкод
- список радіоелементів
Експериментуючи з блоком живлення від ПК, я вирішив поліпшити його. Відмінності від оригінальної схеми:
- Використання FET транзисторів замість біполярних.
- Синхронний випрямляч на вторинній обмотці замість силових діодів.
- Вилучено перемикання каскадів (поточний пропорційний контроль)
- Індикатор перевантаження по струму і напрузі.
З магнітними компонентами (вихідний трансформатор, дроселі ...) з БП від ПК, він забезпечує вихідну потужність 250 Вт з ККД до 90%. Блок живлення може працювати з 20% перевантаженням протягом короткого часу.
Магнітні компоненти з БП ПК
Магнітні компоненти в БП від ПК не сильно відрізняються. Як правило, вони працюють на частоті 25 ... 40кГц і мають потужність 200 ... 240Вт. Для нового блоку живлення я вважав за краще трансформатори більшого розміру, оскільки вони мають більше місця для збільшення обмоток при необхідності.
Випрямляч і фільтр
Ця частина схеми досить проста. До дроселя Dr1 (мережевий фільтр) підключений NTC резистор для обмеження пускового струму. Його опір становить 5 Ом коли він холодний, і коли він нагрівається, його опір становить менше одного ома. Випрямляч має запас по струму і охолодження не вимагає. Значення конденсаторів С3 і С4 визначається допустимим Ubr пульсацій напруги, і напруга полупериода випрямляча. Для Ubr = 25В і нульового полупериода, два конденсатора 470мкФ досить. Це може бути застосовано до максимальному навантаженні при мережевому напруги Umin = 230В - 15%
Силові транзисторні ключі
Польові транзистори були використані через їх швидкого відкриття і закриття. У разі якщо достатньо часу перемикання близько 100нс, то невеликого керуючого трансформатора і двох резисторів досить для приведення в дію польових транзисторів. На жаль, не можна уникнути перемотування вторинної обмотки трансформатора, яка необхідна для забезпечення належного напруги на затворі. З кожною з 2 обмоток трансформатора TR4 необхідно прибрати 8 витків. Замість цього на них треба намотати по 16 витків. Співвідношення напруг на обмотках повинно бути 16, 26 і 20V. Керуючий сигнал з IC1 достатній для роботи польових транзисторів. Частота трансформатора піднята з 33кГц до 50 кГц, що дозволяє отримувати від трансформатора більше енергії. Однак трансформатори мають свою межу по частоті. Експерименти показали, трансформатор може впоратися зі збільшенням частоти в 1,5 рази без перегріву.
схема управління
Після зниження 230В змінного струму трансформатором Tr1 напруга з нього надходить на ШІМ-контролер SG3525. Контролер порівнює 13.8В вихідної напруги (фактичне значення) з опорною напругою 5.1В (задане значення), а також формує з нього імпульси різної довжини. Вони подаються на два виходи трансформатора TR4. Тривалість імпульсу обернено пропорційна різниці між заданим і фактичним напругою. Підвищення навантаження на виході 13.8V збільшує ширину імпульсів. Частота перемикання харчування становить 50 кГц. Транзистори можуть використовуватися на більш високих частотах, але для магнітних компонентів це вже межа. Частота генератора визначається компонентами на висновках 5 і 6. R14 визначає час простою, що необхідно, щоб уникнути одночасного відкриття двох транзисторів. З 1 дає затримку 20мкс. C13 забезпечує плавний пуск (софт-старт). Трансформатор Tr4 узятий з запасом. Для роботи вистачить 26 витків первинної обмотки і 16 витків вторинної.
захист
У БП використовується дві схеми захисту. Tr2 є датчиком струму і дає напругу на R16. Якщо напруга на 10 виводі не перевищує граничного значення встановленого P1, мікросхема відключається відразу і перезапуск після нетривалої паузи. Причина цього, як правило, надмірна струм на вторинній обмотці трансформатора, коротке замикання або перевантаження на виході. SG3525 вимикається при Vo> 15 В. Примітка: Обидві схеми захисту є неефективними, якщо P1 налаштований невірно.
випрямляч
Доданий випрямляч втрачає до 17 Вт при вихідному струмі 18А. Навіть з застосування діодів Шоттки, втрати будуть близько 12 Вт, а це дуже і дуже багато. Виходом з цього положення є підлозі синхронний випрямляч. Польові транзистори з низьким Rон мають падіння напруги 0,3В при струмі 18А. Хороші діоди Шотткі мають падіння близько 0,6 В. Проте, в деякій літературі це вважають не найкращим рішенням, тому що струм дроселя DR2 буде текти в зворотному напрямку через польові транзистори. Також можуть бути високі втрати при перемиканні, а це забирає отримані переваги. Наступна схема позбавлена цього недоліку. Діод D3 має істотно меншу пряме напруга мкФ, ніж польовий транзистор, і тому після нього варто дросель DR2. Як тест, D3 був видалений. Польові транзистори при цьому досить сильно грілися. При навантаженні 57% втрати становлять близько 8,2Вт. Втрати нижче 8,2 Вт можуть бути досягнуті шляхом заміни діода D3 на транзисторі. Так як управління цим транзистором складніше, ніж VT3 і VT4, я відмовився від цього.
збірка
Блок живлення зібраний на ПП 82 х 122мм. Схема управління і захисту монтується на невеликій окремій платі.
Для складання схеми контролю і захисту використовується макетна плата 40х45мм.
Трансформатори
На малюнку показані характеристики трансформаторів з БП ПК. Якщо ви не впевнені у відповідності ваших трансформаторів цим вимогам, не використовуйте їх.
радіатори
Радіатори зроблені з алюмінієвої пластини товщиною 1 мм. Транзистори повинні бути прикріплені на радіатор через слюду щоб уникнути КЗ.
список деталей
Резистори, конденсатори і напівпровідники
Parts No. Value R1, 2 120 кОм, 0,5 Вт R3 100 Ом, 2 Вт R4, 5, 9 1 кОм R6 10 Ом, 2 Вт R7, 10 10 кому R8 1,5 кОм + 150 Ом R11 5,6 кОм R12, 13, 14 47 Ом R15, 16 150 Ом P1 10 кОм потенціометр, 10 оборотів NTC Термістор, 5 Ом при 25 ° C C1, 2 0,1 мкФ 250 Впер C3, 4 470 мкФ 200 В, 22 x 36 мм C5, 15 2,2 нФ C6 1 мкФ, 250 Впер C9, 10 2200 мкФ, 35В low ESR, 16 x 34 мм C7 100 мкФ, 35 В C8, C20 10 нФ C11,12 0,22 мкФ C13 10 мкФ, 25 В C14 2 , 2 нФ Styroflex C16 2,2 мкФ C17, 18, 19 0,047 мкФ D1, 2 PXPR1507 і т.п. швидкий 200 В / 1A діод D3 MBR3045, 30 A / 45 В діоди Шотткі D4, 5, 6 BAT 46 D7 Стабилитрон, 13 В / 0,5 Вт D8 1N4148 VT1, 2 IRF730 VT3, 4 IRFZ44N IC1 SG3525A Gl1 Діодний міст, dual in-line B40C800 DIP Gl2 Діодний міст 400 В / 4 A
Трансформатори, дроселі та ін.
Parts No. Value Tr1 0,5 W print транформатор EE20 / 10, 15 Vac при 34 mA,
24 x 32 мм Tr2 16 x 15 x 5 мм (W, H, D) 1 виток перв. обмотка 2x 100 витків вторинна обмотка Tr3 40 x 35 x 12 мм (W, H, D) наприклад Tokin 25812 or. 25801 2x 20 витків перв. обмотка. (L = 7 mH між a <=> c) 2x (3 + 4) витків втор. обмотка. (L = 200 uH між d <=> f or d * <=> f *) 2x 4 витків дополн. обмотка для управління VT3 / 4 Tr4 22 x 19 x 6 мм (W, H, D) 2x 26 витків перв. обмотка 2x 16 витків втор. обмотка Dr1 2A дросель Dr2 20 uH, T26-106 (yel. / white), 16 витків. 2x 1 мм, жили паралельно Magnetics Kool 259-77934-A7, 20 витків. 2x1 mm жили паралельно Доп. фільтр 230 V / 2 A Si 3,15 AT повільно перегоряє запобіжник PS Два двополюсних вимикача Різне ПП, радіатори, ізолятори і т.п.
Сірим виділені деталі, які були вилучені з БП комп'ютера
тестування
Тестування БП проходить в кілька етапів. Це зроблено з метою безпеки і збереження компонентів.
Попередження: Завжди перевіряйте компонентів тільки при вимкненому напрузі живлення.
Етап 1: Першим тестується PWM-IC і захист. Для запуску PWM-IC, підключіть 24В до Gnd і + C7 (Vx). Після включення, мікросхема формує керуючі імпульси на контактах 11 і 14. Сигнал на затворі-початку VT1 і VT2 при вимірюванні осциллографом повинен відповідати малюнку 9. Крім того, сигнали у VT1 і VT2 повинні бути протилежні по фазі.
Етап 2: Тепер підключіть три автомобільні лампи (12 В / 21 Вт) на 13,8V вихід. Харчування регулювання і захисту як і раніше підключений. Сигнал в контрольних точках X і Y повинен відповідати осцилограмами наведеними нижче.
Етап 3: Якщо все в порядку досі, можна приступити до підключення БП до 230В змінного струму. Джерело 24В і вимірювальні прилади повинні бути видалені. Лампи ще необхідні в якості навантаження. Якщо після підключення 230В лампи спалахують яскраво, вихідна напруга 13,8 В, то все в порядку. Якщо помилка проскочила на перших етапах, то прощайтеся з транзисторами.
Етап 4: Для наступного тесту потрібна більш потужна навантаження. У таблиці нижче наведені результати при різних опорах навантаження.
Rl [Ом] Автом. лампа Io [A] Po [Вт] - / - 1x 12 В / 21 Вт 1,9 26 - / - 2x 12 В / 21 Вт 3,8 52 - / - 3x 12 В / 21 Вт 5,7 78 1, 8 + 0,1 - / - 7,26 100 1,2 + 0,1 - / - 10,6 146 1,2 + 0,1 2x 12В / 21 Вт 10,6 + 3,8 198 1,2 + 0,1 3x 12В / 21 Вт 10,6 + 5,7 224 0,6 + 0,1 - / - 19,7 270
Додаткові заходи щодо зниження перешкод
Під час модифікації БП від ПК виявилося, що стандартної фільтрації не вистачає для радіоаматорських цілей. Додаткові фільтри встановлені на виході БП.
список радіоелементів
Позначення Тип Номінал Кількість Примітка Магазин Мій блокнот IC1 Мікросхема SG3525A 1 Пошук в Utsource В блокнот VT1, VT2 MOSFET-транзистор
IRF730
2 Пошук в Utsource В блокнот VT3, VT4 MOSFET-транзистор
AUIRFZ44N
2 Пошук в Utsource В блокнот D1, D2 Діод PXPR1507 2 Пошук в Utsource В блокнот D3 Діод Шотткі
MBR3045CT
1 Пошук в Utsource В блокнот D4, D5, D6 Випрямляючий діод
BAT46
3 Пошук в Utsource В блокнот D7 Стабилитрон 13 В 0.5 Вт 1 Пошук в Utsource В блокнот D8 Випрямляючий діод
1N4148
1 Пошук в Utsource В блокнот Gl1 Випрямляючий діод
B40C800DM
1 Діодний міст Пошук в Utsource В блокнот Gl2 Діодний міст 400 В 4 А 1 Пошук в Utsource В блокнот С1, С2 Конденсатор 0.1 мкФ 250 В 2 Пошук в Utsource В блокнот С3, С4 електролітичним конденсатор 470 мкФ 200 В 2 Пошук в Utsource В блокнот С5, С14, С15 Конденсатор 2200 пФ 3 Пошук в Utsource В блокнот С6 Конденсатор 1 мкФ 250 В 1 Пошук в Utsource В блокнот С7 Трансформатор 100 мкФ 35 В 1 Пошук в Utsource В блокнот С8, С20 Конденсатор 0.01 мкФ 2 Пошук в Utsource В блокнот С9, С10 електролітичним конденсатор 2200 мкФ 35 В 2 Пошук в Utsource В блокнот С11, С12 Конденсатор 0.22 мкФ 2 Пошук в Utsource В блокнот С13 електролітичним конденсатор 10 мкФ 25 В 1 Пошук в Utsource В блокнот С16 Конденсатор 2.2 мкФ 1 Пошук в Utsource В блокнот С17-С19 Конденсатор 0.047 мкФ 3 Пошук в Utsource В блокнот R1, R2 Резистор
120 кОм
2 0.5 Вт Пошук в Utsource В блокнот R3 Резистор
100 Ом
1 2 Вт Пошук в Utsource В блокнот R4, R5, R9 Резистор
1 кОм
3 Пошук в Utsource В блокнот R6 Резистор
10 Ом
1 2 Вт Пошук в Utsource В блокнот R7, R10 Резистор
10 кОм
2 Пошук в Utsource В блокнот R8 Резистор
1.5 кОм + 150 Ом
1 Пошук в Utsource В блокнот R11 Резистор
5.6 кОм
1 Пошук в Utsource В блокнот R12-R14 Резистор
47 Ом
3 Пошук в Utsource В блокнот R15, R16 Резистор
150 Ом
2 Пошук в Utsource В блокнот Р1 Змінний резистор 10 кОм 1 10 оборотів Пошук в Utsource В блокнот NTC Термістор 5 Ом 1 При 25 * C Пошук в Utsource В блокнот Tr1 Трансформатор Вих. 15 В 1 Пошук в Utsource В блокнот Tr2-Tr4 Трансформатор 3 Пошук в Utsource В блокнот Dr1 Фільтр харчування 2 А 1 Пошук в Utsource В блокнот Dr2 Дроссель 20 мкГн 1 Пошук в Utsource В блокнот Si Повільно перегоряє запобіжник 3.15 А 1 Пошук в Utsource В блокнот Ps Здвоєний вимикач 1 Пошук в Utsource В блокнот Додати все
Завантажити список елементів (PDF)
оригінал статті