Alimentation à découpage de petite taille 12 volts 2 ampères. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Le SMPS auto-générateur proposé (alimentation à découpage) a de petites dimensions et un rendement élevé. Sa particularité est que le circuit magnétique du transformateur d'impulsions fonctionne avec entrée dans la zone de saturation. Lors de la conception de SMPS auto-générateurs, dans la plupart des cas, un transformateur puissant est utilisé en mode linéaire et un transformateur à découpage de faible puissance est utilisé en mode de saturation du circuit magnétique. Les enroulements individuels de ces transformateurs sont connectés en série les uns avec les autres et avec une résistance de limitation de courant - c'est ainsi qu'un circuit de rétroaction positive (PIC) est formé.

L'inconvénient de cette solution est la génération de chaleur accrue dans cette résistance. La volonté de réduire la puissance dissipée par cette résistance entraîne, dans la plupart des cas, une augmentation de l'échauffement des transistors de commutation et une diminution du rendement. Le faible rendement oblige les développeurs à prêter attention à d'autres solutions de circuits pour les convertisseurs, par exemple les oscillateurs Royer. Ils ont un transformateur avec un circuit magnétique saturable, et ils n'ont pas de transformateur de commutation de faible puissance et de résistance de limitation de courant.

Cependant, un courant traverse les transistors de commutation aux moments de commutation, dont l'amplitude de l'impulsion peut dépasser la valeur moyenne du courant consommé de 3 à 20 fois. Cette circonstance non seulement dicte le choix des transistors avec une grande marge de courant, mais se manifeste également par leur échauffement accru. L'efficacité d'un tel SMPS est d'environ 50% à une puissance de sortie allant jusqu'à 30 W. L'efficacité peut être augmentée en incluant des résistances à faible résistance dans les circuits d'émetteur des transistors de commutation. C'est exactement ce qui se fait dans le PII, dont le schéma est illustré à la Fig. 1.

Fig. 1

À première vue, il peut sembler que cela n'entraînera qu'une augmentation de la génération de chaleur sur ces résistances. Mais grâce à ces résistances, il existe une contre-réaction locale (NFE) sur le courant, qui limite le courant de collecteur du transistor lorsqu'il augmente fortement. En conséquence, l'amplitude du courant de collecteur aux moments de commutation des transistors diminue plusieurs fois, augmentant l'efficacité du SMPS. Dans le SMPS proposé, le chauffage des transistors de commutation et du transformateur, par rapport à la variante dans laquelle ces résistances sont absentes, a diminué d'environ trois fois, et sa fiabilité et son efficacité ont augmenté en conséquence.

caractéristiques techniques

Tension secteur, V	220 ± 20%
Tension de sortie au ralenti, V	15
Tension de sortie à charge maximale, V	12
Courant de charge maximum, A	2
Fréquence de conversion en mode veille, kHz	7,3
Fréquence de conversion à charge maximale, kHz	6,7
Courant à vide SMPS, pas plus de, mA	19
Puissance maximale consommée par la charge, W	24
Efficacité maximale (à la puissance de sortie maximale), %	84
Amplitude de l'ondulation de la tension de sortie, pas plus de mV	22
dimensions hors tout	110x73x25

La tension secteur est fournie au SMPS via une liaison fusible FU1 qui, avec la varistance RU1, protège les éléments SMPS d'une augmentation de la tension secteur. La thermistance RK1 limite l'impulsion de courant lors de la charge des condensateurs C2-C4 au moment où le SMPS est allumé. La tension secteur à travers le filtre de bruit L1C1 est fournie au pont de diodes VD1, où elle est redressée puis lissée par le condensateur C2. Les éléments C5, R3, VS1 forment un circuit qui facilite le démarrage du convertisseur lors de sa mise sous tension.

Les diodes d'amortissement VD2, VD3 limitent l'amplitude des impulsions de tension sur les collecteurs des transistors de commutation VT1, VT2 à une valeur sûre. La dissipation de chaleur dans ces transistors s'est avérée faible, ils ont donc été utilisés sans dissipateurs de chaleur. Dans le mode le plus lourd, les transistors chauffent jusqu'à 50°C. Les résistances R2, R4 forment un circuit OOS pour le courant, et les circuits R5C6 et R6C7 sont conçus pour la commutation forcée des transistors. La tension alternative de sortie redresse le pont de diodes VD4-VD7, L2C8C9 est un filtre de lissage et l'inductance fournit une réponse inductive du filtre, qui est nécessaire pour un démarrage fiable du convertisseur. L'installation de condensateurs d'une capacité de 68 nF ou plus à la sortie du redresseur rendra impossible le démarrage. La LED HL1 indique la présence de la tension de sortie. Toutes les parties du SMPS sont montées sur une carte de circuit imprimé en fibre de verre à feuille unilatérale, dont le dessin est illustré à la fig. 2.

Fig. 2

Pour améliorer le refroidissement des transistors, des trous de ventilation sont pratiqués dans la carte sous eux. L'inductance L1 et le transformateur T1 sont fixés avec des vis. Une fois ces vis insérées dans les trous de la planche, des morceaux de tube en PVC doivent être placés dessus du côté des pièces. Ensuite, ils installent un starter, un transformateur et les pressent contre la planche avec des rondelles en plastique. Les transistors sont vissés sur des supports métalliques puis soudés sur la carte. Le fusible FU1 se compose de deux broches étamées enfoncées dans la carte, entre lesquelles un fil de cuivre d'un diamètre de 0,03 mm est soudé. À l'extérieur, il est fermé par un morceau de tube en PVC pour le protéger contre les dommages mécaniques et, en cas de fonctionnement, pour protéger les composants du SMPS des projections de métal en fusion. Pour l'insert fusible FU2, un support métal-plastique est monté sur la carte. L'aspect du SMPS assemblé et connecté au réseau est illustré à la fig. 3.

Fig. 3

Nous remplaçons le dinistor KN102D par DB3, DB4 ou l'une des séries KN102, les diodes 1.5KE350CA sont remplaçables par les diodes 1.5KE300CA, 1.5KE400CA, 1.5KE440CA, 2D2999B - avec KD2999A, KD213A-KD213V, KD2997A, K D2997 3B. La LED YL-BB7N20M peut être remplacée par n'importe quelle LED de petite taille de n'importe quelle couleur lumineuse avec un courant de fonctionnement allant jusqu'à 812 mA. Après avoir mené des expériences, l'auteur a découvert que les transistors KT840A sont interchangeables avec KT2A. Lors de l'utilisation des transistors 704T704A, KT809B, KT103A, le chauffage a augmenté, mais était dans des limites acceptables, cependant, ils ont un cas différent, ce qui nécessitera une modification de la topologie de la carte de circuit imprimé. La thermistance SCK-92NTC peut être remplacée par la varistance MZ220-P92RM, MZ220-R92RM, MZ330-P92RM, MZ330-R391RM, VCR10 - JVR-361N14K, JVR-361N20K, JVR-361N10K, JVR-391N14K, JVR-391N20 391K , JVR-10N431K , JVR-14N431K, JVR-20N431K.JVR-1N2000K. L'inductance L10 est bobinée sur un circuit magnétique M6NM de taille K5x10x0,12 et contient 0,3 spires de fil MGTF XNUMX ou PELSHO XNUMX pliées en deux.

L'inductance L2 est enroulée sur un circuit magnétique M2000NM de taille K16x10x5, l'enroulement contient 24 tours de fil PETV ou PEV-2 d'un diamètre de 0,85 mm. Pour le transformateur T1, un circuit magnétique M2000NM-A K32x18x7 en ferrite a été utilisé (la perméabilité magnétique mesurée par l'auteur était de 1885 et l'induction à saturation profonde était de 0,38 T). Il est permis d'utiliser des noyaux magnétiques M2000NM1, M2000NM1-17, M2000NM-39 de taille K32x20x6. Pour l'enroulement, vous pouvez utiliser du fil PETV, PEV-2 ou PELSHO, les enroulements I et III contiennent chacun 8 tours de fil d'un diamètre de 0,3 mm, l'enroulement II - 351 tours de fil d'un diamètre de 0,45 mm, l'enroulement IV - 33 spires de fil d'un diamètre de 0,85 mm.

Au préalable, les bords du circuit magnétique sont meulés et deux couches de tissu verni ou une couche de ruban isolant en tissu sont enroulées. Les fils de tous les enroulements sont étroitement liés au circuit magnétique. Les enroulements I et III sont d'abord enroulés simultanément dans deux fils avec un espace de 3 ... 5 mm entre les fils pour éviter les pannes. Ensuite, les enroulements sont imprégnés de gomme laque et deux couches de tissu verni sont enroulées. Ensuite - une couche d'enroulement II, posant le fil "bobine à bobine". Il doit y avoir une distance de 6 ... 7 mm entre le début et la fin de cette couche, le fil est fixé et l'enroulement est imprégné de gomme laque. Ensuite, une couche de tissu verni est posée et les deuxième et troisième couches de l'enroulement II sont enroulées de la même manière, après quoi deux couches de tissu verni ou de ruban isolant sont posées. L'enroulement IV est enroulé en dernier, imprégné de gomme laque. Ensuite - deux ou trois couches de ruban isolant pour protéger les enroulements des dommages mécaniques. Lors de la configuration, il convient de rappeler que les éléments du SMPS sont sous tension secteur potentiellement mortelle, par conséquent, tout remplacement d'éléments avec l'appareil déconnecté du secteur.

Avant de connecter la source au réseau pour la première fois, vous devez vérifier l'installation et vous assurer que le produit assemblé correspond au schéma. Après cela, le fusible FU2 est retiré du support et le SMPS est connecté au réseau. Si l'autogénération ne se produit pas après la mise sous tension, augmentez la capacité du condensateur C5 à 1 μF ou installez une résistance R3 d'une résistance de 120 ohms. Si le courant de repos du SMPS est supérieur à 40 mA (mesuré entre le filtre réseau et l'ensemble de diodes VD1), cela signifie que l'induction à saturation du circuit magnétique est bien inférieure à 0,38 T. Dans ce cas, il est nécessaire d'augmenter proportionnellement le nombre de tours dans tous les enroulements du transformateur T1. Le nombre de tours doit être augmenté d'au moins 10 ... 15%, et si nécessaire, plus. Pendant le fonctionnement normal du SMPS, le transformateur T1 doit émettre un sifflement silencieux.

En conclusion, il convient de noter que la base de ce SMPS est le transformateur T1, donc, s'il est nécessaire d'utiliser un conducteur magnétique d'une taille différente ou d'obtenir une puissance différente, tous les éléments doivent être recalculés. La façon la plus simple de le faire est sur un ordinateur en utilisant le programme de l'auteur Converter 4.0.0.0, moskatov.narod.ru/ Converter.html

Auteur : E. Moskatov, Taganrog, région de Rostov ; Publication : cxem.net

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