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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación conmutada, 220/5 voltios 2,5 amperios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Las fuentes de alimentación con transformadores para una frecuencia de 50 Hz hoy en día prácticamente han perdido su posición frente a las fuentes de alimentación de pulsos con una alta frecuencia de operación, que, a la misma potencia de salida, suelen tener menores dimensiones y peso, y mayor eficiencia. Los principales factores limitantes para la autofabricación de fuentes de alimentación conmutadas por radioaficionados son las dificultades para calcular, fabricar o comprar un transformador de pulsos listo para usar o un circuito magnético de ferrita para ello. Pero si usa un transformador listo para usar de una fuente de alimentación de computadora con factor de forma ATX para ensamblar una fuente de alimentación conmutada de baja potencia, la tarea se simplifica enormemente. Sucedió que tenía una fuente de alimentación de computadora IW-ISP300J2-0 (ATX12V300WP4) defectuosa. Tenía un ventilador atascado, un diodo Schottky de baja potencia roto y más de la mitad de todos los condensadores de óxido instalados estaban hinchados y perdían capacidad. Sin embargo, el voltaje de reserva en la salida fue + 5VSB. Por lo tanto, se decidió, utilizando un transformador de pulsos de la fuente de voltaje de reserva y algunos otros detalles, hacer otra fuente de alimentación conmutada con un voltaje de salida de 5 V a una corriente de carga de hasta 2,5 A. En la fuente de alimentación ATX, los nodos de fuente de voltaje en espera son fáciles de aislar. Da un voltaje de 5 V y está diseñado para una corriente de carga máxima de 2 A o más. Es cierto que en fuentes de alimentación antiguas de este tipo, se puede clasificar para una corriente de solo 0,5 A. Si no hay una inscripción explicativa en la etiqueta del bloque, puede guiarse por el hecho de que el transformador de fuente de voltaje de reserva con una carga máxima corriente de 0,5 A es mucho más pequeña que la fuente del transformador en 2 A. En la fig. 5. Su parte del generador está construida sobre los transistores VT5,25, VT2,5 y un transformador de pulso T1 a imagen y semejanza del que está en la unidad de la computadora de la que se retiró el transformador.
Se decidió no repetir los nodos secundarios de la fuente de alimentación original (después del rectificador de voltaje de +5 V), sino ensamblarlos de acuerdo con el esquema tradicional con un regulador de voltaje paralelo integrado como un nodo para comparar el voltaje de salida con el ejemplar. uno. El filtro de red de entrada se ensambla a partir de piezas existentes, teniendo en cuenta el espacio libre para su instalación. La tensión de red alterna de 230 V a través del cartucho fusible FU1 y los contactos cerrados del interruptor SA1 entra en el filtro RLC R1C1L1L2C2, que no solo protege al equipo de las interferencias de la red, sino que también evita las interferencias generadas por el propio equipo de impulso. de penetrar en la red. La resistencia R1 y los estranguladores L1, L2, además, reducen la oleada de corriente consumida cuando se enciende la unidad. Después del filtro, la tensión de red se suministra al puente rectificador de diodos VD1-VD4. El condensador C9 suaviza la ondulación del voltaje rectificado. En un transistor de efecto de campo de alto voltaje VT2, se ensambla un conjunto generador de un convertidor de voltaje. Las resistencias R2-R4 están diseñadas para arrancar el generador. La potencia total de estas resistencias aumenta, ya que la placa de circuito impreso de la fuente de alimentación de la que se extraen se ha oscurecido notablemente debajo de ellas como resultado del sobrecalentamiento. Por la misma razón, la resistencia de amortiguamiento R8 se configura a una potencia más alta y se usa un diodo más potente que en el prototipo como VD6. El diodo Zener VD5 protege al transistor de efecto de campo VT2 de exceder el voltaje permitido entre la puerta y la fuente. En el transistor bipolar VT1, se ensamblan una unidad de protección contra sobrecarga y una estabilización de voltaje de salida. Con un aumento en la fuente de corriente del transistor VT2 a 0,6 A, la caída de voltaje en la resistencia R5 alcanzará los 0,6 V. El transistor VT1 se abrirá. Como resultado, el voltaje entre la puerta y la fuente del transistor de efecto de campo VT2 disminuirá. Esto evitará un mayor aumento de la corriente en el canal de fuente de drenaje del FET. En comparación con el prototipo, la resistencia de la resistencia R5 se reduce de 1,3 a 1,03 ohmios, la resistencia R6 aumenta de 20 a 68 ohmios, la capacidad del condensador C13 aumenta de 10 a 22 microfaradios. El voltaje del devanado II del transformador T1 se suministra al diodo Schottky VD8 del rectificador, cuya oscilación de voltaje en los terminales es de aproximadamente 26 V. El condensador C15 suaviza la ondulación del voltaje rectificado. Si, por una u otra razón, la tensión de salida de la fuente de alimentación tiende a aumentar, la tensión en la entrada de control del regulador de tensión paralelo DA1 aumenta. La corriente que fluye a través del diodo emisor del optoacoplador U1 aumenta, su fototransistor se abre. El transistor VT1, que se abre como resultado, reduce el voltaje entre la puerta y la fuente del transistor de efecto de campo VT2, que devuelve el voltaje de salida del rectificador al valor nominal. Un circuito de resistencia R16 y condensador C16 evita que el estabilizador se autoexcite. La fuente de alimentación fabricada está equipada con un medidor de corriente de carga puntero PA1, lo que aumenta considerablemente la usabilidad de la misma, ya que permite evaluar rápidamente la corriente consumida por la carga. La derivación del microamperímetro PA1 es la resistencia óhmica del devanado del inductor L4. Los LED HL1 y HL2 iluminan la escala del microamperímetro. Se suministra tensión a los conectores de salida XP2 y XS1 a través del filtro L5C19. El diodo zener VD9 con el diodo VD10 evita un aumento excesivo de la tensión de salida en caso de mal funcionamiento de sus circuitos de estabilización. La frecuencia de funcionamiento del convertidor es de unos 60 kHz. Con una corriente de carga de 2,3 A, la amplitud de la ondulación de tensión rectificada en el condensador C15 es de aproximadamente 100 mV, en el condensador C18 es de aproximadamente 40 mV y en la salida de la fuente de alimentación es de aproximadamente 24 mV. Estos son muy buenos indicadores. La eficiencia de la fuente de alimentación a una corriente de carga de 2,5 A - 71%, 2 A - 80%, 1 A - 74%, 0,2 A - 38%. La corriente de cortocircuito de salida es de unos 5 A, mientras que la potencia consumida de la red es de unos 7 W. Sin carga, la unidad consume alrededor de 1 vatio de la red. Las mediciones de consumo de energía y eficiencia se llevaron a cabo cuando la unidad estaba alimentada por un voltaje constante igual a la amplitud de la red eléctrica. Durante un funcionamiento prolongado con una corriente de carga máxima, la temperatura dentro de su caja alcanzó los 40 оC a temperatura ambiente 24 оC. Esto es significativamente menor que las numerosas fuentes de alimentación conmutadas de tamaño pequeño incluidas en varios kits de electrónica de consumo. A una corriente de carga igual a la mitad del valor máximo declarado, se sobrecalientan en 35 ... 55 оС. La mayoría de los detalles de la fuente de alimentación descrita están instalados en una placa de 75x75 mm. Instalación - Bisagra bilateral. Se utiliza una caja de conexiones de plástico con dimensiones de 85x85x42 mm como alojamiento para el cableado externo. El bloque en una caja abierta se muestra en la fig. 2, y su apariencia se muestra en la Fig. 3.
En la fabricación del equipo se debe prestar especial atención al escalonamiento de los devanados del transformador T1, no se debe mezclar el principio y el final de ninguno de ellos. El transformador aplicado 3PMT10053000 (de la fuente de alimentación de la computadora mencionada anteriormente) también tiene un devanado destinado al rectificador de voltaje de -12 V, que no se usa en este caso. En cambio, puede usar casi cualquier transformador similar. Como orientación al elegir un transformador, doy los valores de la inductancia de los devanados utilizados: I - 2,4 mH, II - 17 μH, III - 55 μH. Como PA1, se utilizó un microamperímetro M68501 (un indicador de nivel de una grabadora doméstica). Tenga en cuenta que los microamperímetros de este tipo de diferentes años de producción tienen una variación muy grande en la resistencia del mecanismo de medición. Si no es posible establecer el límite de medición deseado seleccionando la resistencia R13, debe conectar una resistencia de alambre de resistencia pequeña (aproximadamente 4 ohmios) en serie con el inductor L0,1. Al calibrar el microamperímetro, inesperadamente resultó que es muy sensible a la electricidad estática. La regla de plástico levantada podría desviar la aguja del instrumento hasta la mitad de la escala, donde podría permanecer incluso después de quitar la regla. Este fenómeno se eliminó eliminando la escala de película existente. En su lugar, se pegó papel de aluminio pegajoso, que también cubría las secciones libres de la caja. El escudo de aluminio debe conectarse con un cable a cualquier terminal del microamperímetro. Puede intentar tratar el cuerpo del microamperímetro con un agente antiestático. La escala de papel impresa en la impresora se pega en lugar de la eliminada. En la fig. 4. Como puede ver, en este microamperímetro es notablemente no lineal.
Resistencia R1 - importada no inflamable. En lugar de una resistencia de este tipo, puede instalar un cable con una potencia de 1 ... 2 W. Las resistencias domésticas de película metálica y de carbono no son adecuadas como R1. Las resistencias restantes para uso general (C1-14, C2-14, C2-33, C1-4, MLT, RPM). La resistencia de montaje en superficie R19 está soldada directamente a los pines del zócalo XS1. Condensadores de óxido: análogos importados de K50-68. El uso de capacitores C15, C18, C19 con un voltaje nominal de 10 V en lugar de los capacitores de óxido de 6,3 V que se usan a menudo en las fuentes de alimentación conmutadas aumenta significativamente la confiabilidad del dispositivo. El capacitor de película C2 con una capacidad de 0,033 ... 0,1 μF está diseñado para operar a un voltaje alterno de 275 V. El resto de los capacitores son de cerámica importada. Los condensadores C14, C17 están soldados entre los terminales de los respectivos condensadores de óxido. El condensador C20 está instalado dentro del enchufe XP2. Potente ensamblaje de diodos Schottky S30D40C tomados de una fuente de alimentación de computadora defectuosa. En el dispositivo en cuestión, puede funcionar sin disipador de calor. Puede reemplazarlo con MBR3045PT, MBR4045PT, MBR3045WT, MBR4045WT. A la máxima corriente de carga, la carcasa de este conjunto se calienta hasta 60 оC es el elemento más caliente en el dispositivo. En lugar de un conjunto de diodos, puede usar dos diodos convencionales en un paquete DO-201AD, por ejemplo, MBR350, SR360, 1N5822, conectándolos en paralelo. A ellos, desde el lado del cátodo, se conecta un disipador de calor de cobre adicional, que se muestra en la Fig. 5.
En lugar de los diodos 1N4005, son adecuados 1 N4006, 1 N4007, UF4007, 1N4937, FR107, KD247G, KD209B. El diodo FR157 se puede reemplazar por FR207, FM207, FR307, PR3007. Uno de los diodos enumerados también es adecuado en lugar de KD226B. Cualquiera de los UF103, UF4003, 4004N1GP RG4935D, EGP2C, KD20B puede servir como reemplazo del diodo FR247. En lugar del diodo zener BZV55C18, 1N4746A, TZMC-18 servirá. LED HL1, HL2: brillo blanco de la unidad de retroiluminación LCD de un teléfono celular. Se pegan al microamperímetro con cola de cianoacrilato. El transistor KSP2222 se puede reemplazar por cualquiera de las series PN2222, 2N2222, KN2222, SS9013, SS9014, 2SC815, BC547 o KT645, sujeto a diferencias en las asignaciones de pines. El FET SSS2N60B se retira de la fuente de alimentación defectuosa y se monta en un disipador de calor de aluminio con aletas con una superficie de refrigeración de 20 cm2, y todas las salidas del transistor deben estar aisladas eléctricamente del disipador de calor, cuando la fuente de alimentación está funcionando con una corriente de carga máxima, este transistor se calienta hasta solo 40 оC. En lugar del transistor SSS2N60B, puede usar SSS7N60B, SSS6N60A, SSP10N60B, P5NK60ZF, IRFBIC40, FQPF10N60C. El optoacoplador EL817 se puede reemplazar con otro optoacoplador de cuatro pines (SFH617A-2, LTV817, PC817, PS817S, PS2501-1, PC814, PC120, PC123). En lugar del chip LM431ACZ, cualquiera funcionalmente similar en el paquete TO-92 (TL431, AZ431, AN1431T) servirá. Todos los chokes son de fabricación industrial, y los circuitos magnéticos de los chokes L1, L2, L4 son de ferrita en forma de H. La resistencia del devanado del inductor L4 es de 0,042 ohmios. Cuanto mayor sea el tamaño de este inductor, menos se calentará su devanado, con mayor precisión el microamperímetro PA1 medirá la corriente de carga. El inductor L5 está enrollado en un circuito magnético anular, cuanto menor sea la resistencia de su devanado y mayor sea su inductancia, mejor. Inductor L3: un tubo de ferrita de 8 mm de largo colocado en la salida del cátodo común del conjunto de diodos VD5. El enchufe XP2 se conecta al condensador C19 con un cable de doble trenzado de 2x2,5 mm2 120 cm de largo La toma XS1 USB-AF se fija con adhesivo en el orificio de la carcasa del dispositivo. La primera inclusión del dispositivo fabricado en la red eléctrica de CA se realiza sin carga a través de una lámpara incandescente con una potencia de 40 ... 60 W a 235 V, instalada en lugar del fusible FU1. Las pruebas de carga preliminares se llevan a cabo reemplazando FU1 con una lámpara incandescente con una potencia de 250 ... 300 W. Los filamentos de las lámparas incandescentes no deben brillar durante el funcionamiento normal de la fuente de alimentación. Inequívocamente hecho de piezas reparables, el dispositivo comienza a funcionar de inmediato. Si es necesario, al seleccionar la resistencia R13, puede configurar las lecturas del amperímetro. Seleccionando la resistencia R14, configure el voltaje de salida de la fuente de alimentación a 5 ... 5,25 V. El aumento de voltaje compensa su caída en los cables que conectan la unidad a la carga. La fuente de alimentación fabricada se puede utilizar junto con un concentrador USB modificado [1], al que se pueden conectar hasta cuatro discos duros externos de 2,5 pulgadas que funcionen simultáneamente. La potencia será suficiente para alimentar, por ejemplo, dispositivos como [2]. Literatura
Autor: A. Butov
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