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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Flyback SMPS en cascada, 220/12,6 voltios 0,5 amperios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación En el artículo que se llama la atención de los lectores, se proporciona una descripción del principio de funcionamiento y un diagrama práctico de un SMPS basado en un convertidor de voltaje en cascada flyback. La ausencia de picos de voltaje en el drenaje del transistor de conmutación de efecto de campo permite reducir los requisitos para su voltaje máximo permitido. Fuente de alimentación conmutada de red, cuyo circuito se muestra en la fig. 1 se refiere a los llamados convertidores flyback, pero el esquema de su etapa de salida difiere significativamente del flyback "clásico". Se puede ver que en el circuito de drenaje del transistor VT1 no hay un circuito de condensador resistivo de diodo de amortiguación, no se requiere un devanado separado de un transformador de pulso para alimentar el controlador, y en su lugar, dos dispositivos de almacenamiento de energía separados son utilizado - un estrangulador L2 y un transformador de aislamiento T1.
En la etapa de salida, cuyo diagrama simplificado se muestra en la Fig. 2, el proceso de transferencia de energía se puede dividir condicionalmente en dos etapas. En el primero, la energía se acumula en el campo magnético del inductor L1 durante la carrera de avance y se transmite a través del diodo abierto VD1 al capacitor C1 durante la carrera de retroceso. Al final de la carrera inversa, el condensador C1 se cargará de la siguiente manera. que su revestimiento superior según el esquema adquirirá un potencial negativo en relación con el inferior. En la segunda etapa, durante la siguiente carrera hacia adelante, el condensador cargado C1 a través del transistor abierto VT1 y el diodo VD2 se conectarán al devanado primario del transformador T1 y comenzarán a descargarse. En este momento, la energía se acumula en el campo magnético del transformador T1 y, finalmente, durante la siguiente carrera inversa, la energía se transfiere a la salida a través de un rectificador en el diodo VD3 y con un condensador de filtrado C2.
Ahora analicemos el trabajo del SMPS (ver Fig. 1) con más detalle. Se ensambla un puente rectificador en los diodos VD1-VD4, los condensadores C4, C5 suavizan la ondulación del voltaje rectificado. Dado que los procesos de acumulación de energía se combinan, la corriente total del inductor L1 y el devanado primario del transformador T2 fluye a través del transistor abierto VT1. La corriente en L2 aumenta linealmente bajo la acción de un voltaje rectificado y la velocidad de su aumento está determinada por este voltaje y la inductancia del inductor. La corriente también aumenta linealmente en el devanado primario T1, y la capacitancia del capacitor C9 se elige de tal manera que durante la carrera hacia adelante, el voltaje a través de él cambie ligeramente. Esta componente de corriente del transistor tiene la misma dirección que la corriente del inductor, ya que se aplica un voltaje de polaridad negativa en la terminal superior del devanado primario del transformador T1. Cuando la corriente a través del transistor VT1 alcanza un cierto valor, el voltaje a través de la resistencia R9, que actúa como un sensor de corriente, hará que el controlador de control DA1 cambie y el transistor de efecto de campo se cierre. Notamos como desventaja el hecho de que al mismo nivel de potencia con el convertidor flyback "clásico", la corriente del transistor es más alta aquí. Las ventajas del dispositivo se manifiestan en la etapa inversa: cuando se cierra el transistor de efecto de campo VT1, la corriente del inductor L2 carga el capacitor C9 debido a la EMF de autoinducción. Dado que el voltaje en este capacitor no puede cambiar instantáneamente, el proceso transitorio en el drenaje del transistor avanza sin problemas, no hay aumento de voltaje, por lo que no es necesario usar un circuito de capacitor resistivo de diodo de amortiguación, lo que reduce significativamente la eficiencia de la fuente de alimentación a bajas potencias de salida. Con el inicio de la carrera inversa, el proceso de acumulación de energía en el transformador T1 se detiene, y el voltaje en su devanado primario, que era negativo durante la carrera hacia adelante, se volverá positivo debido a la autoinducción: el diodo VD6 se abrirá, proporcionando tensión de alimentación al controlador DA1. y diodo VD9. alimentando la carga. Cuando se conecta a la red eléctrica, la tensión de alimentación del controlador proviene inicialmente del circuito R6C8 y está limitada por el diodo zener VD5 a 15 V. La resistencia R10 limita la corriente de este diodo zener en estado estable y el estrangulador L1 protege adicionalmente al controlador. circuitos de suministro de energía de las sobretensiones. La frecuencia de conversión la establecen los elementos R4, C3 y es de unos 62 kHz. El voltaje de salida es controlado por un optoacoplador U1 y es regulado cambiando el ciclo de trabajo de los pulsos de control suministrados a la puerta del transistor VT1. El SMPS proporciona un voltaje de salida de 12,6 V a una corriente de hasta 0,5 A. La inestabilidad de la tensión de salida no supera el ± 2,5% y su ondulación a la frecuencia de conversión no supera los 100 mV. La eficiencia con una potencia de salida de 6 W es de al menos 0,72. Cuando se desconecta la carga, el SMPS funciona en el modo de reinicio, mientras que el voltaje de salida no aumenta. La carga mínima a la que entra en el modo de estabilización puede ser el LED de indicación. La corriente consumida de la red en este modo se reduce a unos pocos miliamperios. El dispositivo se ensambló en dos placas de circuito impreso de tablero. En uno de ellos, el controlador DA1 con elementos relacionados, en el segundo, el resto. Los tableros están interconectados por cables de la mínima longitud posible. La placa del controlador utiliza condensadores y resistencias de montaje en superficie de tamaño 1206. Condensadores C5, C9 - K73-17, C4, C11: condensadores de óxido adecuados en tamaño y voltaje de funcionamiento. Inductor L1 - EC24, la resistencia R9 se compone de dos conectados en paralelo y R5 - dos conectados en serie. Reemplazamos el transistor IRF830 con otro transistor de conmutación de campo con un voltaje de fuente de drenaje permisible de 500 V, una corriente de 4,5 A y una resistencia de canal abierto de no más de 1,5 Ohm. No se requiere disipador de calor para el transistor. El dispositivo utiliza un chip UCC38C44D de Texas Instruments. Con cambios menores en el circuito, puede usar controladores similares de otras familias, incluido el UC3844A. Es importante que el ciclo de trabajo máximo de los pulsos de salida sea del 50%. Para la fabricación del inductor L2 y el transformador T1, se utilizó un circuito magnético en forma de W de tamaño pequeño EFD15 de Epcos, material No. 87, completo con un marco estándar. la inductancia de una vuelta es de 100 nH. El inductor L2 contiene 130 vueltas de cable PEV-2 0,2, dispuesto en cuatro capas y tiene una inductancia de 1,7 mH. También puede usar un estrangulador listo para usar con una corriente de saturación de 0,3 ... 0,4 A, por ejemplo, SDR1006-152KL de Bourns. El transformador T1 contiene dos devanados de 36 vueltas de cable PEV-2 0,35, aislados entre sí por dos capas de cinta de poliéster. la inductancia de cada uno de los devanados es de 0,12 mH. La utilización de estos circuitos magnéticos permite obtener una altura del dispositivo montado de unos 10 mm. Para el transformador, también está permitido usar un núcleo magnético anular hecho de material MP-140 con un diámetro exterior de 18 mm, la eficiencia disminuirá en 2 ... 2,5%. En este caso, el número de vueltas debe aumentarse a 50, y es más conveniente enrollar los devanados con un cable de doble pliegue con aislamiento de alta calidad, por ejemplo, MS16-14 o MP37-12. El transformador hecho de esta manera tiene una inductancia de fuga más baja y el dispositivo funciona con él de manera más estable. Dado que la mayoría de los elementos del equipo están bajo tensión de red, se recomienda utilizar un transformador de aislamiento de potencia adecuada para el ajuste y verificación conectando una carga equivalente a la salida del SMPS que se está ajustando. Primero debe asegurarse de que el controlador y sus circuitos estén en buenas condiciones, para lo cual, sin conectar el dispositivo a la red, un voltaje constante de 13 ... El dispositivo no requiere selección de elementos y ajuste. puede cambiar el voltaje de salida dentro de un rango pequeño seleccionando una resistencia R11 (1,2 kOhm). Habiendo conectado la carga nominal a la salida, se verifica el voltaje de salida y, sin apagar el SMPS, se cortocircuita su salida. En este caso, la corriente promedio consumida de la red debería disminuir, lo que indica el funcionamiento normal de los circuitos de protección. Autor: V. Sokol, pueblo de Chashnikovo, distrito de Solnechnogorsk, región de Moscú.
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