Regulowany obwód SMPS 0-100 V 50 A.

Regulowany zasilacz impulsowy dużej mocy doskonale sprawdza się w pracach laboratoryjnych. Topologia użyta do zaprojektowania systemu to topologia przełączania - most sterowany w połowie.

Napisane i przesłane przez: Dhrubajyoti Biswas

Używanie IC UC3845 jako głównego kontrolera

Zasilacz impulsowy jest zasilany przez nadajniki IGBT i jest dodatkowo kontrolowany przez obwód UC3845.
Napięcie sieciowe przechodzi bezpośrednio przez filtr EMC, który jest dalej sprawdzany i filtrowany na kondensatorze C4.

Ponieważ pojemność jest duża (50 A), dopływ w obwodzie ograniczającym z wyłącznikiem Re1, a także na R2.

Cewka przekaźnika i wentylator pobierane z zasilacza AT lub ATX zasilane są napięciem 12V. Moc jest pobierana przez rezystor z pomocniczego źródła zasilania 17 V.

Idealnie jest tak dobrać R1, aby napięcie na wentylatorze i cewce przekaźnika było ograniczone do 12V. Zasilanie pomocnicze natomiast wykorzystuje obwód TNY267, a R27 zapewnia ochronę przed zbyt niskim napięciem zasilania pomocniczego.

Zasilanie nie włączy się, jeśli prąd jest mniejszy niż 230V. Obwód sterujący UC3845 ma współczynnik wypełnienia 47% (maks.) Przy częstotliwości wyjściowej 50 kHz.

Układ jest dodatkowo zasilany za pomocą diody Zenera, która faktycznie pomaga obniżyć napięcie zasilania, a nawet pomaga przesunąć próg UVLO z dolnego 7,9 V i górnego 8,5 V odpowiednio do 13,5 V i 14,1 V.

Źródło inicjuje zasilanie i zaczyna pracować na 14,1V. Nigdy nie spada poniżej 13,5 V i dodatkowo pomaga chronić IGBT przed desaturacją. Jednak pierwotny próg UC3845 powinien być jak najniższy.

Sterowanie obwodem MOSFET T2, które pomaga w pracy transformatora Tr2, oferuje napęd pływający i izolację galwaniczną dla górnego IGBT.

To poprzez obwody formujące T3 i T4 pomaga napędzać T5 i T6 IGBT, a przełącznik dodatkowo prostuje napięcie sieciowe do transformatora mocy Tr1.

Ponieważ wyjście jest prostowane i osiąga średnią, jest wygładzane przez cewkę L1 i kondensatory C17. Sprzężenie zwrotne napięcia jest dalej podłączone z wyjścia do pinów 2 i IO1.

Ponadto potencjometrem P1 można również ustawić napięcie wyjściowe zasilacza. Nie ma potrzeby galwanicznej izolacji sprzężenia zwrotnego.

Dzieje się tak, ponieważ obwód sterujący tego regulowanego SMPS jest połączony z dodatkowym SMPS i nie pozostawia połączenia z siecią. Prądowe sprzężenie zwrotne jest przekazywane przez przekładnik prądowy TR3 bezpośrednio na 3 piny IO1, a próg zabezpieczenia nadprądowego można ustawić za pomocą P2.

Zasilanie wejściowe 12 V można uzyskać z zasilacza ATX

Schemat sceny kontrolera

Etap przełączania IGBT

+ U1 i -U1 mogą być wyprowadzone z wejścia sieciowego 220V po odpowiednim wyprostowaniu i filtracji

Używanie radiatora do półprzewodników

Pamiętaj też o umieszczeniu diod D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', tranzystorów T5 i T6 na radiatorze wraz z mostkiem. Należy zwrócić uwagę, aby tłumiki R22 + D8 + C14, kondensatory C15 i diody D7 były umieszczone blisko IGBT. Dioda LED1 sygnalizuje pracę zasilacza, a LED2 sygnalizuje błąd lub tryb prądowy.

Dioda LED świeci się, gdy zasilanie przestało działać w trybie napięciowym. W trybie napięciowym pin 1 IO1 jest ustawiony na 2,5 V, w przeciwnym razie zwykle ma 6 V. Oświetlenie LED jest opcją i można to wykluczyć podczas robienia.

Jak zrobić transformator cewki indukcyjnej

Indukcyjność: W przypadku transformatora mocy TR1 współczynnik transformacji wynosi około 3: 2 i 4: 3 w obwodzie pierwotnym i wtórnym. W rdzeniu ferrytowym znajduje się również szczelina powietrzna w kształcie EE.

Jeśli chcesz nawijać wszystko samodzielnie, użyj rdzenia, takiego jak w falowniku, który powinien mieć rozmiar około 6,4 cm2.

Pierwotny składa się z 20 zwojów z 20 drutami, z których każdy ma średnicę od 0,5 mm do 0,6 mm. Wtórne 14 zwojów o 28 średnicach również ma takie same wymiary jak średnica pierwotna. Ponadto istnieje możliwość wykonania zwojów taśm miedzianych.

Należy zauważyć, że zastosowanie pojedynczego grubego drutu nie jest możliwy ze względu na efekt naskórkowania.

Teraz, ponieważ uzwojenie nie jest wymagane, możesz najpierw nawinąć pierwotne, a następnie wtórne. Transformator sterownika bramki wyprzedzającej Tr2 posiada trzy uzwojenia po 16 zwojów każde.

To za pomocą trzech skręconych, izolowanych drutów dzwonowych, wszystkie uzwojenia muszą być nawinięte na raz, pozostawiając szczelinę powietrzną przy ranie rdzenia ferrytowego.

Następnie należy wziąć główny zasilacz z zasilacza AT lub ATX komputera z sekcją rdzenia około 80 do 120 mm2. Obecny transformator Tr3 ma 1 do 68 obrotów na pierścieniu ferrytowym, a liczba zwojów lub rozmiar nie jest tutaj krytyczna.

Należy jednak postępować zgodnie z procesem orientacji uzwojenia transformatorów. Musisz także użyć podwójnego filtra EMI.

Cewka wyjściowa L1 ma dwa równoległe cewki indukcyjne 54uH na pierścieniach z proszku żelaza. Całkowita indukcyjność wynosi ostatecznie 27uH, a cewki nawinięte są dwoma magnetycznymi drutami miedzianymi o średnicy 1,7 mm, co daje całkowity przekrój L1 na ok. 9 mm2.

Cewka wyjściowa L1 jest podłączona do ujemnej gałęzi, co powoduje brak napięcia RF w katodzie diody. Ułatwia to montaż tego samego w radiatorze bez żadnej izolacji.

Wybieranie specyfikacji IGBT

Maksymalna moc wejściowa zasilacza impulsowego wynosi około 2600W, a wypadkowa sprawność przekracza 90%. W zasilaczu impulsowym można zastosować typ STGW30NC60W IGBT lub można również zastosować inne warianty jak STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W lub IRG4PC40W.

Można również zastosować szybką diodę wyjściową o odpowiednim prądzie znamionowym. W najgorszym przypadku górna dioda pobiera średni prąd 20A, a dolna dioda w podobnej sytuacji 40A. Dlatego lepiej jest zastosować górną połowę prądu diody niż dolną.

W przypadku górnej diody można użyć HFA50PA60C, STTH6010W lub DSEI60-06A, a także dwóch DSEI30-06A i HFA25PB60. Do diody dolnej lub dolnej można użyć dwóch HFA50PA60C, STTH6010W lub DSEI60-06A, w innym przypadku cztery DSEI30-06A i HFA25PB60.

Ważne jest, aby dioda radiatora traciła około 60 W (ok.), A straty w IGBT mogą wynosić nawet 50 W. Jednak dość trudno jest ustalić utratę D7, ponieważ jest ona zależna od właściwości Tr1.

Co więcej, utrata mostka może wynosić 25 W. Przełącznik S1 umożliwia wyłączenie w trybie czuwania przede wszystkim ze względu na częste przełączanie zasilania, które może być niewłaściwe, szczególnie podczas używania go w laboratorium. W stanie czuwania zużycie wynosi około 1W, a S1 można pominąć.

Jeśli chcesz zbudować stałe źródło zasilania, jest to również wykonalne, ale w tym samym przypadku lepiej jest zastosować przekładnię transformatora Tr1 dla maksymalnej wydajności, na przykład w przypadku pierwotnego zastosowania 20 zwojów i 1 obrót na 3,5 V - 4 V.