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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación conmutada de pequeño tamaño 12 voltios 2 amperios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación La SMPS (fuente de alimentación conmutada) autooscilante propuesta tiene dimensiones pequeñas y alta eficiencia. Su peculiaridad es que el circuito magnético del transformador de impulsos opera entrando en la región de saturación. Al diseñar SMPS autogeneradores, en la mayoría de los casos se utiliza un transformador potente en modo lineal y un transformador de conmutación de baja potencia en modo de saturación del circuito magnético. Los devanados individuales de estos transformadores están conectados en serie entre sí y con una resistencia limitadora de corriente, lo que forma un circuito de retroalimentación positiva (POC). La desventaja de esta solución es la mayor generación de calor en esta resistencia. El deseo de reducir la potencia disipada por esta resistencia conduce en la mayoría de los casos a un mayor calentamiento de los transistores de conmutación y una disminución de la eficiencia. La baja eficiencia obliga a los desarrolladores a prestar atención a otras soluciones de circuitos para convertidores, por ejemplo, los autoosciladores Royer. Tienen un transformador con un núcleo magnético saturable y no tienen un transformador de conmutación de baja potencia ni una resistencia limitadora de corriente. Sin embargo, a través de los transistores de conmutación en los momentos de conmutación fluye una corriente, cuya amplitud de pulso puede exceder de 3 a 20 veces el valor promedio de la corriente consumida. Esta circunstancia no solo dicta la condición para elegir transistores con una gran reserva de corriente, sino que también se manifiesta en su mayor calentamiento. La eficiencia de un SMPS de este tipo es de aproximadamente el 50% con una potencia de salida de hasta 30 W. La eficiencia se puede aumentar incluyendo resistencias de baja resistencia en los circuitos emisores de los transistores de conmutación. Esto es exactamente lo que se hizo en el SMPS, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 1.
A primera vista, puede parecer que esto solo conducirá a una mayor generación de calor en estas resistencias. Pero gracias a estas resistencias, existe una retroalimentación negativa local (NFE) sobre la corriente, que limita la corriente de colector del transistor cuando aumenta bruscamente. Como resultado, la amplitud de la corriente del colector en los momentos de conmutación de los transistores disminuye varias veces, lo que aumenta la eficiencia de la SMPS. En el SMPS propuesto, el calentamiento de los transistores de conmutación y el transformador, en comparación con la variante en la que estas resistencias están ausentes, disminuyó aproximadamente tres veces, y su confiabilidad y eficiencia aumentaron en consecuencia. características técnicas
La tensión de red se suministra a la SMPS a través de un enlace fusible FU1 que, junto con el varistor RU1, protege los elementos de la SMPS del aumento de la tensión de red. El termistor RK1 limita el pulso de corriente al cargar los condensadores C2-C4 en el momento en que se enciende el SMPS. La tensión de red a través del filtro de ruido L1C1 se suministra al puente de diodos VD1, donde es rectificada y luego suavizada por el condensador C2. Los elementos C5, R3, VS1 forman un circuito que facilita el arranque del convertidor cuando se enciende. Los diodos de amortiguamiento VD2, VD3 limitan la amplitud de los pulsos de voltaje en los colectores de los transistores de conmutación VT1, VT2 a un valor seguro. La disipación de calor en estos transistores resultó ser pequeña, por lo que se usaron sin disipadores de calor. En el modo más pesado, los transistores se calientan hasta 50°C. Las resistencias R2, R4 forman un circuito OOS para corriente, y los circuitos R5C6 y R6C7 están diseñados para la conmutación forzada de transistores. El voltaje alterno de salida rectifica el puente de diodos VD4-VD7, L2C8C9 es un filtro de suavizado y el inductor proporciona una respuesta de filtro inductivo, que es necesaria para un arranque confiable del convertidor. La instalación de capacitores con una capacitancia de 68 nF o más en la salida del rectificador hará que sea imposible arrancar. El LED HL1 indica la presencia de tensión de salida. Todas las partes del SMPS están montadas en una placa de circuito impreso hecha de fibra de vidrio de lámina de un lado, cuyo dibujo se muestra en la fig. 2.
Para mejorar el enfriamiento de los transistores, se hacen orificios de ventilación en la placa debajo de ellos. El inductor L1 y el transformador T1 se fijan con tornillos. Después de insertar estos tornillos en los orificios del tablero, se deben colocar piezas de un tubo de PVC desde el costado de las piezas. Luego instalan un estrangulador, un transformador y los presionan contra el tablero con arandelas de plástico. Los transistores se atornillan en soportes de metal y luego se sueldan a la placa. El fusible FU1 consta de dos pines estañados presionados en la placa, entre los cuales se suelda un cable de cobre con un diámetro de 0,03 mm. En el exterior, se cierra con un trozo de tubo de PVC para proteger contra daños mecánicos y, en caso de funcionamiento, para proteger los componentes del SMPS de salpicaduras de metal fundido. Para el inserto fusible FU2, se monta un soporte de metal y plástico en el tablero. La apariencia del SMPS ensamblado y conectado a la red se muestra en la fig. 3.
Dinistor KN102D se puede reemplazar por DB3, DB4 o cualquiera de la serie KN102, los diodos 1.5KE350SA se pueden reemplazar por 1.5KE300SA, 1.5KE400SA, 1.5KE440SA, los diodos 2D2999B por KD2999A, KD213A-KD213V, KD2997 A, KD2997B . El LED YL-BB3N7M se puede reemplazar con cualquier LED de tamaño pequeño de cualquier color con una corriente operativa de hasta 20 mA. Después de realizar experimentos, el autor descubrió que los transistores KT812A se pueden reemplazar por KT840A. Cuando se utilizan los transistores 2T704A, KT704B, KT809A, el calentamiento aumentó, pero estuvo dentro de límites aceptables, sin embargo, tienen una carcasa diferente, lo que requerirá un cambio en la topología de la placa de circuito impreso. El termistor SCK-103NTC se puede reemplazar con MZ92-P220RM, MZ92-R220RM, MZ92-P330RM, MZ92-R330RM, varistor VCR391 - JVR-10N361K, JVR-14N361K, JVR-20N361K, JVR-10N391 K, JVR-14N391 K, JVR - 20N391K, JVR-10N431K, JVR-14N431K.JVR-20N431K. El inductor L1 está enrollado en un núcleo magnético M2000NM de tamaño estándar K10x6x5 y contiene 10 vueltas de cable MGTF 0,12 o PELSHO 0,3 doblado por la mitad. El inductor L2 está enrollado en un circuito magnético M2000NM de tamaño K16x10x5, el devanado contiene 24 vueltas de cable PETV o PEV-2 con un diámetro de 0,85 mm. Para el transformador T1 se utilizó un circuito magnético M2000NM-A K32x18x7 de ferrita (la permeabilidad magnética medida por el autor fue de 1885 y la inducción de saturación profunda fue de 0,38 T). Está permitido utilizar núcleos magnéticos M2000NM1, M2000NM1-17, M2000NM-39 de tamaño K32x20x6. Para el devanado, puede usar cable PETV, PEV-2 o PELSHO, los devanados I y III contienen cada uno 8 vueltas de cable con un diámetro de 0,3 mm, el devanado II - 351 vueltas de cable con un diámetro de 0,45 mm, el devanado IV - 33 vueltas de alambre con un diámetro de 0,85 mm. Preliminarmente, los bordes del circuito magnético se muelen y se enrollan dos capas de tela barnizada o una capa de cinta aislante de tela. Los cables de todos los devanados se colocan firmemente en el circuito magnético. Los devanados I y III se enrollan primero simultáneamente en dos cables con un espacio de 3 ... 5 mm entre los cables para evitar averías. Luego, los devanados se impregnan con goma laca y se enrollan dos capas de tela barnizada. A continuación, una capa de devanado II, colocando el cable "bobina a bobina". Debe haber una distancia de 6 ... 7 mm entre el comienzo y el final de esta capa, el cable se fija y el devanado se impregna con goma laca. A continuación, se coloca una capa de tela barnizada y la segunda y tercera capas del devanado II se enrollan de la misma manera, después de lo cual se colocan dos capas de tela barnizada o cinta aislante. El devanado IV se enrolla en último lugar, impregnado con goma laca. Luego, dos o tres capas de cinta aislante para proteger los devanados de daños mecánicos. Al configurar, debe recordarse que los elementos del SMPS están bajo tensión de red potencialmente mortal, por lo tanto, todo reemplazo de elementos con el dispositivo desconectado de la red eléctrica. Antes de conectar la fuente a la red por primera vez, debe verificar la instalación y asegurarse de que el producto ensamblado coincida con el diagrama. Después de eso, el eslabón fusible FU2 se retira del soporte y el SMPS se conecta a la red. Si la autogeneración no ocurre después del encendido, aumente la capacitancia del capacitor C5 a 1 μF o instale una resistencia R3 con una resistencia de 120 ohmios. Si la corriente de ralentí del SMPS es superior a 40 mA (medida entre el filtro de red y el conjunto de diodos VD1), esto significa que la inducción de saturación del circuito magnético es mucho menor que 0,38 T. En este caso, es necesario aumentar proporcionalmente el número de vueltas en todos los devanados del transformador T1. El número de vueltas debe aumentarse en al menos un 10 ... 15%, y si es necesario, más. Durante el funcionamiento normal del SMPS, el transformador T1 debe emitir un silbido silencioso. En conclusión, cabe señalar que la base de este SMPS es el transformador T1, por lo tanto, si es necesario utilizar un conductor magnético de diferente tamaño u obtener una potencia diferente, se deben recalcular todos los elementos. La forma más fácil de hacer esto es en una computadora usando el programa del autor Converter 4.0.0.0, moskatov.narod.ru/ Converter.html Autor: E. Moskatov, Taganrog, Región de Rostov; Publicación: cxem.net
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