Ρυθμιζόμενο κύκλωμα SMPS 0-100V 50 Amp

Η ρυθμιζόμενη τροφοδοσία εναλλαγής υψηλής ισχύος είναι ιδανική για εργαστηριακές εργασίες. Η τοπολογία που χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό του συστήματος είναι η τοπολογία εναλλαγής - ημι-ελεγχόμενη γέφυρα.

Συντάχθηκε και υποβλήθηκε από: Dhrubajyoti Biswas

Χρησιμοποιώντας το IC UC3845 ως τον κύριο ελεγκτή

Η τροφοδοσία μεταγωγής τροφοδοτείται με πομπούς IGBT και ελέγχεται περαιτέρω από το κύκλωμα UC3845.
Η τάση δικτύου πηγαίνει κατευθείαν μέσω του φίλτρου EMC το οποίο ελέγχεται και φιλτράρεται περαιτέρω σε πυκνωτή C4.

Καθώς η χωρητικότητα είναι υψηλή (50 αμπέρ), η εισροή στο κύκλωμα περιορισμού με διακόπτη Re1 και επίσης στο R2.

Το πηνίο ρελέ και ο ανεμιστήρας, που λαμβάνονται από την τροφοδοσία AT ή ATX τροφοδοτούνται από 12V. Η ισχύς λαμβάνεται μέσω της αντίστασης από βοηθητική τροφοδοσία 17V.

Είναι ιδανικό να επιλέξετε R1 έτσι ώστε η τάση στον ανεμιστήρα και το πηνίο ρελέ να περιορίζεται στα 12V. Η βοηθητική τροφοδοσία από την άλλη πλευρά χρησιμοποιεί το κύκλωμα TNY267 και το R27 διευκολύνει την προστασία από υπο-τάση βοηθητικής ισχύος.

Η ισχύς δεν θα ανάψει εάν το ρεύμα είναι μικρότερο από 230V. Το κύκλωμα ελέγχου UC3845 οδηγεί σε κύκλο λειτουργίας 47% (Μέγ.) Με συχνότητα εξόδου 50 kHz.

Το κύκλωμα τροφοδοτείται περαιτέρω με τη βοήθεια της διόδου zener, η οποία στην πραγματικότητα βοηθά στη μείωση της τάσης τροφοδοσίας και βοηθά ακόμη και στη μετατόπιση του κατωφλίου UVLO κάτω των 7,9V και άνω 8,5V σε 13,5V και 14,1V αντίστοιχα.

Η πηγή εκκινεί την ισχύ και αρχίζει να λειτουργεί με 14.1V. Δεν πηγαίνει ποτέ κάτω από 13,5V και βοηθά περαιτέρω στην προστασία του IGBT από τον αποκορεσμό. Ωστόσο, το αρχικό όριο του UC3845 πρέπει να οριστεί όσο το δυνατόν χαμηλότερο.

Τα χειριστήρια κυκλώματος MOSFET T2, τα οποία βοηθούν να λειτουργήσει ο μετασχηματιστής Tr2, προσφέρει κινητή κίνηση και γαλβανική απομόνωση για το ανώτερο IGBT.

Μέσω των κυκλωμάτων σχηματισμού των Τ3 και Τ4 βοηθά στην οδήγηση των Τ5 και Τ6 του IGBT και ο διακόπτης διορθώνει περαιτέρω την τάση γραμμής στον μετασχηματιστή ισχύος Tr1.

Καθώς η έξοδος διορθώνεται και φτάνει στο μέσο όρο, εξομαλύνεται με πυκνωτές L1 πηνίο και C17. Η ανάδραση τάσης συνδέεται περαιτέρω από την έξοδο στον πείρο 2 και IO1.

Επιπλέον, μπορείτε επίσης να ρυθμίσετε την τάση εξόδου του τροφοδοτικού με το ποτενσιόμετρο P1. Δεν υπάρχει ανάγκη για γαλβανική απομόνωση της ανατροφοδότησης.

Επειδή το κύκλωμα ελέγχου αυτού του ρυθμιζόμενου SMPS συνδέεται με το δευτερεύον SMPS και δεν αφήνει καμία σύνδεση με το δίκτυο. Η τρέχουσα ανατροφοδότηση μεταδίδεται μέσω του τρέχοντος μετασχηματιστή TR3 δεξιά σε 3 ακροδέκτες IO1 και το όριο προστασίας υπερέντασης μπορεί να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας το P2.

Η παροχή εισόδου 12V μπορεί να αποκτηθεί από τροφοδοτικό ATX

Το Σχηματικό Στάδιο Ελεγκτή

Το στάδιο αλλαγής IGBT

+ U1 και -U1 μπορεί να προέρχονται από είσοδο δικτύου 220V μετά από κατάλληλη διόρθωση και διήθηση

Χρησιμοποιώντας το Heatsink για τους Ημιαγωγούς

Επίσης, μην ξεχνάτε να τοποθετείτε τις διόδους D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', τα τρανζίστορ T5 και T6 στην ψύκτρα μαζί με τη γέφυρα. Πρέπει να προσέξετε να τοποθετήσετε τα snubbers R22 + D8 + C14, πυκνωτές C15 και διόδους D7 κοντά στο IGBT. Το LED1 σηματοδοτεί τη λειτουργία της τροφοδοσίας και το LED2 σηματοδοτεί το σφάλμα ή την τρέχουσα λειτουργία.

Η λυχνία LED ανάβει όταν η παροχή έχει σταματήσει να λειτουργεί σε λειτουργία τάσης. Όταν βρίσκεται σε λειτουργία τάσης, ο πείρος IO1 1 έχει ρυθμιστεί σε 2,5V αλλιώς έχει συνήθως 6V. Η λυχνία LED είναι μια επιλογή και μπορείτε να αποκλείσετε το ίδιο κατά τη διάρκεια της κατασκευής.

Πώς να φτιάξετε τον μετασχηματιστή επαγωγέα

Επαγωγή: Για τον μετασχηματιστή ισχύος TR1, ο λόγος μετασχηματισμού είναι περίπου 3: 2 και 4: 3 σε πρωτογενή και δευτερεύουσα. Υπάρχει επίσης διάκενο αέρα στον πυρήνα του φερρίτη που έχει σχήμα ΕΕ.

Εάν θέλετε να τυλίξετε μόνοι σας, χρησιμοποιήστε έναν πυρήνα όπως βρίσκεται σε έναν μετατροπέα που θα έχει μέγεθος περίπου 6,4 cm2.

Το πρωτεύον είναι 20 στροφές με 20 καλώδια με καθεμία διάμετρο από 0,5 mm έως 0,6 mm. Οι δευτερεύουσες 14 στροφές με 28 διαμέτρους έχουν επίσης την ίδια μέτρηση με εκείνη της πρωτογενούς. Επιπλέον, είναι επίσης δυνατή η δημιουργία περιελίξεων ταινιών χαλκού.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η εφαρμογή μονόκοντου σύρματος δεν είναι πιθανή ιδέα λόγω του δέρματος.

Τώρα, επειδή δεν απαιτείται η περιέλιξη, μπορείτε να τυλίξετε την πρώτη που ακολουθείται από τη δευτερεύουσα. Ο μετασχηματιστής μπροστινής πύλης Tr2 διαθέτει τρεις περιελίξεις με 16 στροφές το καθένα.

Χρησιμοποιώντας τρία στριμμένα μονωμένα καλώδια καμπάνας, όλες οι περιελίξεις πρέπει να τραυματιστούν ταυτόχρονα αφήνοντας οποιοδήποτε κενό αέρα στην πληγή του πυρήνα του φερρίτη.

Στη συνέχεια, λαμβάνοντας το κύριο τροφοδοτικό από τη μονάδα τροφοδοσίας AT ή ATX ενός υπολογιστή με το κεντρικό τμήμα περίπου 80 έως 120mm2. Ο τρέχων μετασχηματιστής Tr3 έχει 1 έως 68 ενεργοποίηση φερρίτη και ο αριθμός στροφών ή μεγέθους δεν είναι κρίσιμος εδώ.

Ωστόσο, πρέπει να ακολουθηθεί η διαδικασία προσανατολισμού της περιέλιξης των μετασχηματιστών. Επίσης πρέπει να χρησιμοποιήσετε φίλτρο EMI διπλού πνιγμού.

Το πηνίο εξόδου L1 έχει δύο παράλληλους επαγωγείς 54uH σε δακτυλίους από σκόνη σιδήρου. Η συνολική επαγωγή είναι τελικά 27uH και τα πηνία τραυματίζονται από δύο μαγνητικά σύρματα χαλκού διαμέτρου 1,7 mm, γεγονός που καθιστά τη συνολική διατομή L1 σε περίπου. 9 mm².

Το πηνίο εξόδου L1 συνδέεται με έναν αρνητικό κλάδο που δεν έχει ως αποτέλεσμα τάση RF στην κάθοδο της διόδου. Αυτό διευκολύνει την τοποθέτηση του ίδιου στην ψύκτρα χωρίς μόνωση.

Επιλογή των προδιαγραφών IGBT

Η μέγιστη ισχύς εισόδου του διακόπτη τροφοδοσίας είναι περίπου 2600W και η προκύπτουσα απόδοση υπερβαίνει το 90%. Κατά την εναλλαγή τροφοδοσίας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον τύπο IGBT STGW30NC60W ή μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε άλλες παραλλαγές όπως STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W ή IRG4PC40W.

Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε μια δίοδο γρήγορης εξόδου με επαρκή τρέχουσα βαθμολογία. Στη χειρότερη περίπτωση, η άνω δίοδος παίρνει ένα μέσο ρεύμα 20Α ενώ η χαμηλότερη δίοδος σε παρόμοια κατάσταση παίρνει 40Α. Επομένως, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το ημι-ρεύμα της ανώτερης διόδου από το χαμηλότερο.

Για την ανώτερη δίοδο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε, είτε HFA50PA60C, STTH6010W είτε DSEI60-06A άλλο δύο DSEI30-06A και HFA25PB60. Για χαμηλότερη ή κατώτερη δίοδο μπορείτε να χρησιμοποιήσετε δύο HFA50PA60C, STTH6010W ή DSEI60-06A ακόμη τέσσερα DSEI30-06A και HFA25PB60.

Είναι σημαντικό ότι η δίοδος της ψύκτρας πρέπει να χάσει 60W (περίπου) και η απώλεια στο IGBT μπορεί να αντιστοιχεί στα 50W. Ωστόσο, είναι αρκετά δύσκολο να εξακριβωθεί η απώλεια του D7, καθώς εξαρτάται από την ιδιοκτησία Tr1.

Επιπλέον, η απώλεια γέφυρας μπορεί να αντιστοιχεί στα 25W. Ο διακόπτης S1 επιτρέπει τον τερματισμό λειτουργίας σε κατάσταση αναμονής κυρίως λόγω του ότι η συχνή εναλλαγή δικτύου ενδέχεται να μην είναι σωστή, ειδικά όταν το χρησιμοποιείτε για εργαστήριο. Σε κατάσταση αναμονής, η κατανάλωση είναι περίπου 1W και το S1 μπορεί να παραλειφθεί.

Εάν θέλετε να κατασκευάσετε μια πηγή τροφοδοσίας σταθερής τάσης, είναι επίσης εφικτό, αλλά για το ίδιο είναι καλύτερο να εφαρμόσετε την αναλογία μετασχηματιστή Tr1 για μέγιστη απόδοση, για παράδειγμα, στην κύρια χρήση 20 στροφές και στη δευτερεύουσα χρήση 1 στροφή για 3,5V - 4V.