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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Un simple SMPS auto-générateur d'une puissance de 1,5 kW pour UMZCH. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Alimentations Le développement du SMPS proposé a été réalisé sur la base du prototype décrit dans l'article de E. Gaino et E. Moskatov « Alimentation à découpage puissante » dans « Radio », 2004, n° 9, p. 31, 32. L'objectif préliminaire était d'augmenter la puissance de sortie d'un facteur trois, tout en conservant le principe de fonctionnement et le faible coût du produit grâce à l'utilisation de composants largement disponibles. c'est pourquoi la préférence a été donnée au contrôle des transistors de commutation à l'aide d'un transformateur saturable. L'appareil utilise des résistances dans le circuit de rétroaction positive au lieu d'utiliser une puce pilote avec de nombreux composants de câblage. De plus, le courant de base des transistors à commutation bipolaire est plusieurs fois supérieur au courant de sortie maximal autorisé des puces de commande modernes telles que IR2110, IR2113, etc. Pour faire correspondre le microcircuit aux transistors, cela nécessite l'introduction d'un étage d'adaptation d'amplification et d'une source auxiliaire pour l'alimenter, ce qui annule l'avantage du SMPS proposé tel qu'un petit nombre de composants. Au lieu de transistors bipolaires courants et bon marché, de puissants MOSFET ou IGBT pourraient être utilisés, mais un autre avantage disparaîtrait alors : le faible coût des composants. La fréquence de conversion du prototype à vide n'est que de 9 kHz, son transformateur d'impulsions est donc lourd et produit un sifflement désagréable. Le SMPS proposé ne présente pas un tel inconvénient, puisque sa fréquence de conversion minimale est de 30 kHz. Le schéma du SMPS proposé est présenté dans la figure. La base du SMPS est un convertisseur de tension en pont auto-oscillant avec un transformateur puissant non saturable T1 et un transformateur saturable de faible puissance T2. L'utilisation de tels convertisseurs est une solution bien connue et répandue, elle est utilisée dans « l'électronique ». transformateurs », ballasts pour lampes à économie d'énergie et autres dispositifs, cependant, ces dispositifs sont de puissance inférieure par rapport à ce qui est proposé.
Caractéristiques techniques principales:
Etant donné que l'UMZCH dispose de sa propre protection de courant, cette fonction n'est pas nécessaire dans le SMPS. La fréquence de conversion n'est pas constante : plus la puissance de charge est élevée, plus elle est élevée. Les thermistances RK1 et RK2 limitent le courant de charge de démarrage du condensateur à oxyde C21 lorsqu'il est connecté au réseau. Pour mettre l'appareil hors tension en cas d'urgence, le disjoncteur SF1 est conçu. Le parafoudre à gaz F1 protège l'appareil des surcharges de tension d'alimentation. Sur les condensateurs. C10, C17 et l'inductance à deux enroulements L2 ont assemblé un filtre en forme de U qui empêche la pénétration des interférences haute fréquence du SMPS dans le réseau. Le pont de diodes VD8 redresse la tension alternative du réseau, et le condensateur C21 la lisse, le condensateur C22 shunte la sortie du redresseur à haute fréquence. Un générateur de relaxation est assemblé à l'aide des résistances R1, R2, R7, du condensateur C3 et du dinistor VD7, qui génère les impulsions nécessaires au démarrage du générateur après la mise sous tension, ainsi qu'au rétablissement des conditions de génération après sa panne. Les résistances R8-R15 limitent le courant de base des transistors de commutation VT1-VT8, les condensateurs C6-C9, C11-C14 accélèrent leur commutation. Les diodes VD5, VD6, VD9, VD10 amortissent les surtensions transitoires. Les résistances R3-R6, R18-R21 dans les circuits émetteurs des transistors égalisent le courant qui les traverse. Le condensateur C20 élimine la magnétisation du circuit magnétique du transformateur non saturable T1 par courant continu. Grâce aux résistances R16, R17, un circuit de rétroaction positive est formé de la sortie du convertisseur (de l'enroulement III du transformateur T1) à son entrée (enroulement V du transformateur T2). La fréquence de conversion, qui peut être calculée à l'aide de la formule :
où F est la fréquence de conversion, kHz ; U est l'amplitude des impulsions de tension sur l'enroulement V du transformateur T2, V ; Vs - induction de saturation du transformateur de commutation T2, T ; q - rapport cyclique des impulsions ; Sc est l'aire de la section transversale du noyau magnétique du transformateur T2, cm2 ; W est le nombre de tours de l'enroulement V du transformateur T2 ; K est le facteur de remplissage du circuit magnétique du transformateur T2, qui pour la ferrite atteint presque l'unité. Le pont de diodes VD1-VD4 redresse la tension d'impulsion de l'enroulement I du transformateur T1. Les condensateurs C1, C2, C4, C5, C15, C16, C18, C19 et l'inducteur à deux enroulements L1 atténuent les ondulations haute et basse fréquence de la tension de sortie. Les fusibles FU1 et FU2 assurent une protection contre l'augmentation lente du courant de charge au-delà de la limite autorisée. La LED HL1 est un indicateur de l'état de fonctionnement de l'appareil, la résistance R22 est une limitation de courant. La conception du SMPS est arbitraire, la position relative des composants n'est pas critique, même s'il est souhaitable que chacune des diodes VD5, VD6, VD9, VD10 soit placée le plus près possible de sa paire de transistors VT1VT3, VT2VT4, VT5VT7 , VT6VT8. la source est assemblée par installation suspendue. Interrupteur automatique A-0701NM (SF1) fabriqué par Sang. Mao Enterprise Co., Ltd., avec un courant de coupure de 15 A et une tension nominale de 250 V, peut être remplacé par A-0702A, A-0702X, A-0710W, CBLS2A15, M115-B120. Les thermistances SCK-2R515 (RK1 et RK2) peuvent être remplacées par des thermistances MS32 5R020, MS32 7R015 ou NTC similaires avec un courant maximum admissible d'au moins 15 A et une résistance nominale de 5 à 10 Ohms à une température de 25°C. Nous remplacerons l'interrupteur à clé TR26-21C-11D1 (SA1) par un SWR74 ou un interrupteur lumineux MK-521A/N. Le déchargeur de gaz 2027-35-C (F1) peut être remplacé par B88069-X2380-S102, B88069-X370-S102, B88069-X410, FS04X-1JOS ou FS04X-1JMG. Au lieu de 30ETH06 (VD1 - VD4), les diodes 80E8U04, DSEI30-06A, HFA25TB60, RHRG3060 conviennent. Chaque diode est montée sur un dissipateur thermique séparé d'une surface de refroidissement de 90 cm2. Les diodes HER1608G (VD5, VD6, VD9, VD10) sont remplaçables par 15ETH06, 15ETX06S, HFA25TB60, DSEI12-06A, FES16JT et un pont de diodes. KVRS2510 (il doit être équipé d'un dissipateur thermique d'une surface utile d'au moins 50 cm2) - n'importe lequel des GBU25M. BR2510, BR2510W, KVRS3510 ou MV4010. Dinistor VD7 - l'un des KN102A - KN102V et 2N102A - 2N102V ; les trois derniers sont préférables pour faire fonctionner le SMPS à des températures élevées. Sont également adaptés les dinistors DB-3 ou D8-4 importés avec une tension de commutation respectivement de 32 et 40 V. Les transistors bipolaires de commutation VT1-VT8 sont chacun installés sur un dissipateur thermique avec une surface de refroidissement de 140 cm2. Au lieu du KT812A, vous pouvez utiliser huit transistors du même type 2T812A, KT812B ou KT840A. Les condensateurs C1-C3, C15, C16, C22 sont en polyéthylène téréphtalate MER ou MEF, et C20 est composé de huit condensateurs MER connectés en parallèle de 1 μF chacun avec une tension nominale de 630 V. Les condensateurs C6-C9, C11-C14 sont céramique. KM5B-N90, K10-17A-N50 K10-17B-N50. Condensateurs. SYu et S17 - V32923-A2474M, conçus pour le raccordement à un réseau à courant alternatif. ils peuvent être remplacés par des condensateurs 881131-S 1105-M, V81131-S1474-M, V81141-S1684-M. В81141-С1334-М ou similaire. Condensateurs à oxyde C4, C5, C18, C19, C21 - aluminium K50-6 K50-35 ou similaire. Toutes les résistances fixes utilisées dans l'alimentation sont sans fil, par exemple MLT, OMLT, S2-23, S2-33. Les résistances R1, R2 et R22 doivent avoir une puissance dissipée de 2 W. Les résistances R3-R6, R18-R21 sont des séries CRL en céramique importées ; elles peuvent également être composées de plusieurs résistances connectées en parallèle pour obtenir la résistance et la dissipation de puissance requises. Le transformateur d'impulsions T1 est réalisé sur un noyau magnétique de taille standard Ø20x28 en ferrite. M2000NM-9, correspondant aux spécifications techniques OZHO.707.140TU. Il est également permis d'utiliser la ferrite M2000NM1-17. L'enroulement I de ce transformateur contient 2 sections de 8 tours d'un faisceau de quatre fils PETV-2 0,5 repliés ensemble. L'enroulement II contient 28 tours de deux fils PETV-2 0,5 repliés ensemble, et l'enroulement III contient un tour de fil PEV-2 0,5. Tous les enroulements doivent être isolés de manière fiable les uns des autres avec du ruban adhésif en plastique fluoré, en mylar ou en laque. Le transformateur T2 est enroulé sur un circuit magnétique en ferrite annulaire de taille K6xXNUMXxXNUMX à partir d'un ballast électronique auto-oscillant d'une lampe à économie d'énergie. Chacun des enroulements I à IV contient quatre tours de fil PEV-2 0,25 et l'enroulement V contient neuf tours de fil PEV-2 0,5. L'accélérateur L1 est fait maison. Il est réalisé sur un circuit magnétique en forme d'anneau, composé de deux parties identiques de taille standard. KP35x26x7, de marque alsifer. PM-60. Les enroulements I et II sont enroulés en deux fils PEV-2 2 jusqu'à ce que la fenêtre soit remplie. Au lieu du PEV-2, vous pouvez utiliser du fil PETV. La starter L2 est un B82726-S2163-N30 prêt à l'emploi, qui, selon le passeport, permet un courant d'enroulement de 16 A avec une tension maximale entre eux de 250 V. L'inductance de chaque enroulement est de 2,2 mH. Fusibles FU1 et FU2 - H630PT-15A H630-15A ou similaire. LED HL1 - toute lueur verte de préférence. Un SMPS assemblé à partir de pièces réparables devrait fonctionner immédiatement après la mise sous tension. S'il n'y a pas d'auto-hékération, il faut vérifier le déphasage des enroulements du transformateur T2 et, éventuellement, intervertir la connexion des bornes de son enroulement V ou de l'enroulement III du transformateur T1. Si la fréquence de conversion à vide diffère significativement de 30 kHz, cela indique un matériau inadapté ou un défaut dans le circuit magnétique du transformateur T2, comme une fissure cachée. Dans ce cas, le noyau magnétique doit être remplacé. Auteur : D. Butov, p. Kurba, région de Yaroslavl
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