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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Alimentation à découpage, 220/5 volts 2,5 ampères. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Alimentations Les alimentations avec transformateurs pour une fréquence de 50 Hz ont aujourd'hui pratiquement perdu leur place au profit des alimentations à impulsions à fréquence de fonctionnement élevée qui, avec la même puissance de sortie, ont généralement des dimensions et un poids plus petits et un rendement plus élevé. Les principaux facteurs limitants pour l'auto-fabrication d'alimentations à découpage par les radioamateurs sont les difficultés de calcul, de fabrication ou d'achat d'un transformateur d'impulsions prêt à l'emploi ou d'un circuit magnétique en ferrite pour celui-ci. Mais si vous utilisez un transformateur prêt à l'emploi à partir d'une alimentation d'ordinateur au format ATX pour assembler une alimentation à découpage basse consommation, la tâche est grandement simplifiée. Il se trouve que j'ai une alimentation d'ordinateur IW-ISP300J2-0 (ATX12V300WP4) défectueuse. Il avait un ventilateur bloqué, une diode Schottky de faible puissance cassée et plus de la moitié de tous les condensateurs à oxyde installés étaient gonflés et perdaient de la capacité. Cependant, la tension de veille à la sortie était de + 5VSB. Par conséquent, il a été décidé, en utilisant un transformateur d'impulsions de la source de tension de veille et quelques autres détails, de créer une autre alimentation à découpage avec une tension de sortie de 5 V à un courant de charge pouvant atteindre 2,5 A. Dans l'alimentation ATX, les nœuds de source de tension de veille sont faciles à isoler. Il fournit une tension de 5 V et est conçu pour un courant de charge maximal de 2 A ou plus. Certes, dans les anciennes alimentations de ce type, il peut être évalué pour un courant de seulement 0,5 A. S'il n'y a pas d'inscription explicative sur l'étiquette du bloc, vous pouvez être guidé par le fait que le transformateur de source de tension de veille avec une charge maximale courant de 0,5 A est beaucoup plus petit que le transformateur source de 2 A. Un schéma d'une alimentation à découpage maison avec une tension de sortie de 5 ... 5,25 V à un courant de charge maximal de 2,5 A est illustré à la fig. 1. Sa partie génératrice est construite sur des transistors VT1, VT2 et un transformateur d'impulsions T1 à l'image et à la ressemblance de celui de l'unité informatique dont le transformateur a été retiré.
Il a été décidé de ne pas répéter les nœuds secondaires de l'alimentation d'origine (après le redresseur de tension +5 V), mais de les assembler selon le schéma traditionnel avec un régulateur de tension parallèle intégré comme nœud pour comparer la tension de sortie avec l'exemple un. Le filtre secteur d'entrée est assemblé à partir de pièces existantes, en tenant compte de l'espace libre pour leur installation. La tension secteur alternative de 230 V à travers le fusible FU1 et les contacts fermés de l'interrupteur SA1 entre dans le filtre RLC R1C1L1L2C2, qui non seulement protège l'appareil contre les interférences du secteur, mais empêche également les interférences générées par l'unité d'impulsion elle-même de pénétrer dans le réseau. La résistance R1 et les selfs L1, L2 réduisent en outre l'appel de courant consommé lors de la mise sous tension de l'appareil. Après le filtre, la tension secteur est fournie au pont redresseur à diodes VD1-VD4. Le condensateur C9 lisse l'ondulation de la tension redressée. Sur un transistor à effet de champ haute tension VT2, un ensemble générateur d'un convertisseur de tension est assemblé. Les résistances R2-R4 sont conçues pour démarrer le générateur. La puissance totale de ces résistances est augmentée, car la carte de circuit imprimé de l'alimentation dont elles sont retirées s'est sensiblement assombrie sous elles à la suite d'une surchauffe. Pour la même raison, la résistance d'amortissement R8 est réglée sur une puissance plus élevée, et une diode plus puissante que dans le prototype est utilisée comme VD6. La diode Zener VD5 protège le transistor à effet de champ VT2 contre le dépassement de la tension admissible entre la grille et la source. Sur le transistor bipolaire VT1, une unité de protection contre les surcharges et une stabilisation de la tension de sortie sont assemblées. Avec une augmentation du courant de source du transistor VT2 à 0,6 A, la chute de tension aux bornes de la résistance R5 atteindra 0,6 V. Le transistor VT1 s'ouvrira. En conséquence, la tension entre la grille et la source du transistor à effet de champ VT2 va diminuer. Cela empêchera une augmentation supplémentaire du courant dans le canal drain-source du FET. Par rapport au prototype, la résistance de la résistance R5 est réduite de 1,3 à 1,03 ohms, la résistance R6 est augmentée de 20 à 68 ohms, la capacité du condensateur C13 est augmentée de 10 à 22 microfarads. La tension de l'enroulement II du transformateur T1 est fournie à la diode Schottky redresseuse VD8, dont l'oscillation de tension aux bornes est d'environ 26 V. L'ondulation de la tension redressée est lissée par le condensateur C15. Si, pour une raison ou une autre, la tension de sortie de l'alimentation tend à augmenter, la tension à l'entrée de commande du régulateur de tension parallèle DA1 augmente. Le courant traversant la diode émettrice de l'optocoupleur U1 augmente, son phototransistor s'ouvre. Le transistor VT1, qui s'ouvre en conséquence, réduit la tension entre la grille et la source du transistor à effet de champ VT2, ce qui ramène la tension de sortie du redresseur à la valeur nominale. Un circuit de résistance R16 et de condensateur C16 empêche le stabilisateur de s'auto-exciter. L'alimentation fabriquée est équipée d'un compteur de courant de charge à pointeur PA1, ce qui augmente considérablement sa convivialité, car il vous permet d'évaluer rapidement le courant consommé par la charge. Le shunt du microampèremètre PA1 est la résistance ohmique de l'enroulement inducteur L4. Les LED HL1 et HL2 éclairent l'échelle du microampèremètre. La tension est fournie aux connecteurs de sortie XP2 et XS1 via le filtre L5C19. La diode zener VD9 avec la diode VD10 empêche une augmentation excessive de la tension de sortie en cas de dysfonctionnement de ses circuits de stabilisation. La fréquence de fonctionnement du convertisseur est d'environ 60 kHz. À un courant de charge de 2,3 A, l'amplitude de l'ondulation de tension redressée sur le condensateur C15 est d'environ 100 mV, sur le condensateur C18, elle est d'environ 40 mV et à la sortie de l'alimentation, elle est d'environ 24 mV. Ce sont de très bons indicateurs. L'efficacité de l'alimentation à un courant de charge de 2,5 A - 71%, 2 A - 80%, 1 A - 74%, 0,2 A - 38%. Le courant de court-circuit de sortie est d'environ 5 A, tandis que la puissance consommée par le réseau est d'environ 7 W. Sans charge, l'unité consomme environ 1 watt du réseau. Les mesures de consommation d'énergie et de rendement ont été effectuées lorsque l'unité était alimentée par une tension constante égale à l'amplitude du secteur. Lors d'un fonctionnement prolongé avec un courant de charge maximal, la température à l'intérieur de son boîtier atteint 40 оC à température ambiante 24 оC. C'est nettement moins que les nombreuses alimentations à découpage de petite taille incluses dans divers kits électroniques grand public. À un courant de charge égal à la moitié de la valeur maximale déclarée, ils surchauffent de 35 ... 55 оC. La plupart des détails de l'alimentation décrite sont installés sur une carte 75x75 mm. Installation - charnière bilatérale. Une boîte de jonction en plastique de dimensions 85x85x42 mm est utilisée comme boîtier pour le câblage externe. Le bloc dans un boîtier ouvert est illustré à la fig. 2, et son apparence est illustrée à la Fig. 3.
Lors de la fabrication de l'unité, une attention particulière doit être portée à la mise en phase des enroulements du transformateur T1, le début et la fin d'aucun d'entre eux ne doivent être confondus. Le transformateur appliqué 3PMT10053000 (provenant de l'alimentation de l'ordinateur mentionné ci-dessus) possède également un enroulement destiné au redresseur de tension -12 V, qui n'est pas utilisé dans ce cas. Au lieu de cela, vous pouvez utiliser presque n'importe quel transformateur similaire. Pour m'orienter lors du choix d'un transformateur, je donne les valeurs de l'inductance des enroulements utilisés : I - 2,4 mH, II - 17 μH, III - 55 μH. Comme PA1, un microampèremètre M68501 (un indicateur de niveau d'un magnétophone domestique) a été utilisé. Veuillez noter que les microampèremètres de ce type de différentes années de production ont une très grande variation de la résistance du mécanisme de mesure. S'il n'est pas possible de définir la limite de mesure souhaitée en sélectionnant la résistance R13, vous devez connecter une petite résistance de fil de résistance (environ 4 Ohm) en série avec l'inductance L0,1. Lors de l'étalonnage du microampèremètre, il s'est avéré de manière inattendue qu'il est très sensible à l'électricité statique. La règle en plastique surélevée pourrait dévier l'aiguille de l'instrument vers le milieu de l'échelle, où elle pourrait rester même après le retrait de la règle. Ce phénomène a été éliminé en supprimant l'échelle de film existante. Au lieu de cela, une feuille d'aluminium collante a été collée, qui couvrait également les sections libres du boîtier. Le blindage en aluminium doit être connecté avec un fil à n'importe quelle borne du microampèremètre. Vous pouvez essayer de traiter le corps du microampèremètre avec un agent antistatique. L'échelle de papier imprimée sur l'imprimante est collée à la place de celle retirée. Un exemple d'échelle est illustré à la fig. 4. Comme vous pouvez le voir, dans ce microampèremètre, il est sensiblement non linéaire.
Résistance R1 - importé ininflammable. Au lieu d'une telle résistance, vous pouvez installer un fil d'une puissance de 1 ... 2 W. Les résistances domestiques à film métallique et carbone ne conviennent pas comme R1. Les résistances restantes à usage général (C1-14, C2-14, C2-33, C1-4, MLT, RPM). La résistance de montage en surface R19 est soudée directement sur les broches de la prise XS1. Condensateurs à oxyde - analogues importés de K50-68. L'utilisation de condensateurs C15, C18, C19 avec une tension nominale de 10 V au lieu des condensateurs à oxyde de 6,3 V souvent utilisés dans les alimentations à découpage augmente considérablement la fiabilité de l'appareil. Le condensateur à film C2 d'une capacité de 0,033 ... 0,1 μF est conçu pour fonctionner à une tension alternative de 275 V. Le reste des condensateurs est en céramique importée. Les condensateurs C14, C17 sont soudés entre les bornes des condensateurs à oxyde respectifs. Le condensateur C20 est installé à l'intérieur de la prise XP2. Assemblage puissant de diodes Schottky S30D40C prélevées sur une alimentation informatique défaillante. Dans le dispositif considéré, il peut fonctionner sans dissipateur thermique. Vous pouvez le remplacer par MBR3045PT, MBR4045PT, MBR3045WT, MBR4045WT. Au courant de charge maximum, le boîtier de cet ensemble chauffe jusqu'à 60 оC est l'élément le plus chaud de l'appareil. Au lieu d'un assemblage de diodes, vous pouvez utiliser deux diodes conventionnelles dans un boîtier DO-201AD, par exemple, MBR350, SR360, 1N5822, en les connectant en parallèle. Pour eux, du côté des fils cathodiques, un dissipateur thermique en cuivre supplémentaire, illustré à la Fig. 5.
Au lieu des diodes 1N4005, 1 N4006, 1 N4007, UF4007, 1N4937, FR107, KD247G, KD209B conviennent. La diode FR157 peut être remplacée par FR207, FM207, FR307, PR3007. L'une des diodes répertoriées convient également à la place de KD226B. N'importe lequel des UF103, UF4003, 4004N1GP RG4935D, EGP2C, KD20B peut remplacer la diode FR247. Au lieu de la diode zener BZV55C18, 1N4746A, TZMC-18 fera l'affaire. LED HL1, HL2 - lueur blanche de l'unité de rétroéclairage LCD d'un téléphone portable. Ils sont collés au microampèremètre avec de la colle cyanoacrylate. Le transistor KSP2222 peut être remplacé par n'importe laquelle des séries PN2222, 2N2222, KN2222, SS9013, SS9014, 2SC815, BC547 ou KT645, sous réserve des différences d'affectation des broches. Le FET SSS2N60B est retiré de l'alimentation défectueuse et monté sur un dissipateur thermique en aluminium à ailettes avec une surface de refroidissement de 20 cm2, et toutes les sorties transistor doivent être électriquement isolées du dissipateur thermique, lorsque l'alimentation fonctionne avec un courant de charge maximum, ce transistor chauffe jusqu'à seulement 40 оC. Au lieu du transistor SSS2N60B, vous pouvez utiliser SSS7N60B, SSS6N60A, SSP10N60B, P5NK60ZF, IRFBIC40, FQPF10N60C. L'optocoupleur EL817 peut être remplacé par un autre optocoupleur à quatre broches (SFH617A-2, LTV817, PC817, PS817S, PS2501-1, PC814, PC120, PC123). Au lieu de la puce LM431ACZ, n'importe quelle puce fonctionnellement similaire dans le boîtier TO-92 (TL431, AZ431, AN1431T) fera l'affaire. Toutes les selfs sont fabriquées industriellement, et les circuits magnétiques des selfs L1, L2, L4 sont en ferrite en forme de H. La résistance de l'enroulement inducteur L4 est de 0,042 ohms. Plus cette inductance est grande, moins son enroulement s'échauffera, plus le microampèremètre PA1 mesurera avec précision le courant de charge. L'inductance L5 est enroulée sur un circuit magnétique annulaire, plus la résistance de son enroulement est faible et plus son inductance est grande, mieux c'est. Inductance L3 - un tube de ferrite de 8 mm de long placé sur la sortie de la cathode commune de l'ensemble de diodes VD5. La prise XP2 est reliée au condensateur C19 par un fil double brin 2x2,5 mm2 Longueur 120 cm La prise USB-AF XS1 est fixée dans le trou du boîtier de l'appareil avec de l'adhésif. La première inclusion de l'appareil fabriqué dans le secteur est effectuée sans charge via une lampe à incandescence d'une puissance de 40 ... 60 W à 235 V, installée à la place du fusible FU1. Des tests de charge préliminaires sont effectués en remplaçant FU1 par une lampe à incandescence d'une puissance de 250 ... 300 W. Les filaments des lampes à incandescence ne doivent pas briller pendant le fonctionnement normal de l'alimentation. Indéniablement fabriqué à partir de pièces réparables, l'appareil commence à fonctionner immédiatement. Si nécessaire, en sélectionnant la résistance R13, vous pouvez régler les lectures de l'ampèremètre. En sélectionnant la résistance R14, réglez la tension de sortie de l'alimentation sur 5 ... 5,25 V. L'augmentation de la tension compense sa chute sur les fils reliant l'unité à la charge. Le bloc d'alimentation fabriqué peut être utilisé avec un hub USB modifié [1], auquel vous pouvez connecter jusqu'à quatre disques durs externes de 2,5 pouces fonctionnant simultanément. La puissance sera suffisante pour alimenter, par exemple, des appareils tels que [2]. littérature
Auteur : A. Butov
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