Invertor v napájení. Jak vyrobit svařovací invertor vlastníma rukama

12.01.2024

Předmluva

Předem milé čtenáře tohoto článku upozorňuji, že tento článek bude mít čtenářům ne zcela známou formu a obsah. Dovolte mi vysvětlit proč.

Materiál prezentovaný vaší pozornosti je naprosto exkluzivní. Všechna zařízení, o kterých se bude v mých článcích diskutovat, jsem vyvíjela, modelovala, konfigurovala a připomínala já osobně. Nejčastěji to vše začíná pokusem uvést do praxe nějaký zajímavý nápad. Cesta může být velmi trnitá a někdy trvá i dost dlouho a jaký bude konečný výsledek a zda vůbec bude, se dopředu neví. Praxe ale potvrzuje, že ten, kdo chodí, cestu zvládne... a výsledky někdy předčí všechna očekávání... A jak fascinující je ten proces sám o sobě - slovy to nelze vyjádřit. Musím přiznat, že jsem (jako každý jiný by měl poznamenat) nemají vždy dostatek znalostí a dovedností a moudrá a včasná rada je vítána a pomáhá dovést myšlenku k logickému závěru. Toto je specifikum...

Tento článek je určen ani ne tak začátečníkům, jako spíše lidem, kteří již mají potřebné znalosti a zkušenosti, kteří se také zajímají o chůzi nevyšlapanými cestami, a pro které standardní přístupy k řešení problémů nejsou tak zajímavé... Je důležité pochopit, že to není materiál pro bezmyšlenkovité opakování, ale spíše - směr, kterým je potřeba se ubírat... Neslibuji čtenářům velké podrobnosti o samozřejmých, známých a srozumitelných věcech v elektronice..., ale já slib, že hlavní PODSTATA bude vždy dobře pokryta.

O střídači

Měnič, o kterém bude řeč, se zrodil přesně výše popsaným způsobem... Bohužel nemohu, aniž bych porušil pravidla pro publikování těchto článků, podrobně popsat, jak vznikl, ale ujišťuji vás, že obvody obou dvou extrémní verze střídače ještě nejsou nikde k dispozici byly zveřejněny...Navíc předposlední verze schématu se již prakticky používá a ta extrémní (doufám, že ta nejdokonalejší z nich) ještě nebyla jen zesměšněna na papíře, ale o jeho funkčnosti nepochybuji a jeho výroba a testování zabere jen pár dní...

Seznámení s mikroobvodem pro polomůstkový invertor IR2153 udělalo dobrý dojem - poměrně malý proud spotřebovaný zdrojem, přítomnost mrtvého času, vestavěné řízení výkonu... Má to však dvě významné nevýhody - tam není možnost nastavení délky výstupních pulsů a poměrně malý proud budiče... (ve skutečnosti to v datasheetu není uvedeno, ale je nepravděpodobné, že je to více než 250-500 mA...). Bylo potřeba vyřešit dva problémy - vymyslet, jak zavést regulaci napětí střídače, a jak zvýšit proud budičů výkonových spínačů...

Tyto problémy byly vyřešeny zavedením tranzistorů s efektem pole do obvodu optického budiče a derivačními obvody na výstupech mikroobvodu IR2153 (viz obr. 1).

Obr. 1

Pár slov o tom, jak funguje úprava trvání pulsu. Impulzy z výstupů IR2153 jsou přiváděny do rozlišovacích obvodů složených z prvků C2, R2, optického budiče LED, VD3-R4 - optočlenový tranzistor..., a prvků C3, R3, optického budiče LED, VD4-R5 - optočlenového tranzistoru.. Prvky derivačních obvodů jsou navrženy tak, že při sepnutém zpětnovazebním optočlenovém tranzistoru je doba trvání pulsů na výstupech optických budičů téměř stejná jako doba trvání pulsů na výstupech IR2153. Současně je napětí na výstupu měniče maximální.

V okamžiku, kdy napětí na výstupu měniče dosáhne stabilizačního napětí, optočlenový tranzistor se začne mírně otevírat... to vede ke snížení časové konstanty derivačního obvodu a v důsledku toho ke snížení trvání pulsů na výstupu optických ovladačů. Tím je zajištěna stabilizace napětí na výstupu měniče. Diody VD1, VD2 eliminují negativní ráz, ke kterému dochází při diferenciaci.

Záměrně neuvádím typ optických ovladačů. Proto je optický budič tranzistoru s efektem pole velkým samostatným tématem k diskusi. Jejich sortiment je velmi velký - desítky... ne-li stovky druhů... pro každý vkus a barvu. Abyste pochopili jejich účel a vlastnosti, musíte si je sami prostudovat.

Prezentovaný měnič má ještě jednu důležitou vlastnost. Nech mě to vysvětlit. Vzhledem k tomu, že hlavním účelem měniče je nabíjení lithiových baterií (ačkoli lze samozřejmě použít jakékoli baterie), bylo nutné přijmout opatření k omezení proudu na výstupu měniče. Faktem je, že pokud připojíte vybitou baterii ke zdroji, nabíjecí proud může překročit všechny rozumné meze... Pro omezení nabíjecího proudu na úroveň, kterou potřebujeme, je do obvodu řídící elektrody TL431 zaveden bočník Rsh. . Jak to funguje? Mínus nabíjené baterie se připojuje nikoli k minusu měniče, ale k horní svorce obvodu Rsh... Při protékání proudu Rsh se zvyšuje potenciál na řídicí elektrodě TL431..., což vede k snížení napětí na výstupu střídače a v důsledku toho k omezení nabíjecího proudu. Jak se baterie nabíjí, napětí na ní roste, ale po něm se zvyšuje i napětí na výstupu střídače, tíhne ke stabilizačnímu napětí.Zkrátka jednoduchá a nehorázně účinná mašinka. Změnou hodnocení Rsh je snadné omezit nabíjecí proud na jakoukoli úroveň, kterou potřebujeme. Proto se samotné hodnocení Rsh neuvádí... (referenční hodnota je 0,1 Ohm a méně...), je jednodušší jej vybrat experimentálně.

V očekávání mnoha poučných komentářů o „správnosti“ a „nesprávnosti“ principů nabíjení lithiových baterií vás laskavě žádám, abyste se takových komentářů zdrželi a vzali na vědomí, že jsem si více než vědom toho, jak se to dělá... Toto je rozsáhlé samostatné téma... a v rámci tohoto článku se o něm nebudeme diskutovat.

Pár slov o DŮLEŽITÝCH vlastnostech nastavení signálové části střídače...

Pro kontrolu funkčnosti a konfiguraci signálové části střídače je třeba přivést +15 V do napájecího obvodu signálové části z libovolného externího napájecího zdroje a pomocí osciloskopu zkontrolovat přítomnost pulsů na hradlech výkonových spínačů . Poté je nutné simulovat činnost zpětnovazebního optočlenu (přivedením napětí na LED optočlenu) a ujistit se, že v tomto případě dojde TÉMĚŘ k úplnému zúžení pulsů na hradlech výkonových spínačů. Zároveň je výhodnější připojit sondy osciloskopu ne standardním způsobem, jinak - signálový vodič sondy na jednu z bran vypínače a společný vodič sondy osciloskopu na bránu další vypínač... To umožní vidět pulsy různých půlcyklů současně... (co je v sousedním v půl cyklech, uvidíme pulsy opačné polarity, zde nezáleží). NEJDŮLEŽITĚJŠÍ je ujistit se (nebo dosáhnout), že když je zpětnovazební optočlen ZAPNUTÝ, řídicí impulsy se NEZÚŽÍ na nulu (zůstanou minimální trvání, ale neztratí svůj obdélníkový tvar...). Kromě toho je důležité výběrem rezistoru R5 (nebo R4) zajistit, aby pulzy v sousedních půlcyklech měly STEJNOU délku... (rozdíl je dost pravděpodobný kvůli rozdílu v charakteristikách optických ovladačů ). Viz obr.2

Obr.2

Po tomto trápení půjde připojení střídače do 220V sítě s největší pravděpodobností bez problémů. Při nastavování je velmi vhodné připojit na výstup měniče malou zátěž (5 W autožárovka)... Vzhledem k nenulové minimální délce trvání řídicích impulsů může být bez zátěže napětí na výstupu měniče vyšší než stabilizační napětí. To neruší provoz měniče, ale doufám, že se tohoto nepříjemného momentu zbavím v další verzi měniče.

Důležitou věcí na návrhu desky plošných spojů je, že má řadu funkcí...

Posledních pár let používám desky určené pro ala-planární montáž prvků... To znamená, že všechny prvky jsou umístěny na straně tištěných vodičů. Tímto způsobem se připájejí VŠECHNY prvky obvodu... i ty, které původně nebyly určeny pro plošnou montáž. To výrazně snižuje pracnost výroby. Deska má navíc zcela rovnou spodní část a je možné ji umístit přímo na radiátor. Tato konstrukce výrazně zjednodušuje proces výměny prvků během nastavování a oprav. Některá spojení (nejvhodnější pro tištěné vedení) jsou provedena pomocí izolovaného montážního drátu. To je zcela oprávněné, protože vám to umožňuje výrazně zmenšit velikost desky.

Samotný návrh desky plošných spojů (viz obr. 3) je spíše ZÁKLADEM pro váš konkrétní návrh, jehož finální návrh bude potřeba upravit tak, aby vyhovoval optickým měničům, které používáte. Je třeba mít na paměti, že různé optické ovladače mají RŮZNÁ pouzdra a číslování a přiřazení pinů se může lišit od schématu v tomto článku. Představená deska již prošla asi deseti úpravami ohledně signálové části. Korekce signálové části, někdy velmi výrazné, nezabere vůbec mnoho času.

Obr.3

Přesný výčet prvků v rámci tohoto článku neplánuji uvádět. Důvod je prostý – hlavním cílem všeho toho povyku je vyrobit z maxima dostupných prvků užitečnou věc s minimální pracností. To znamená, sbírejte z toho, co máte. Mimochodem, pokud výstupní napětí střídače není plánováno na více než dvacet voltů, lze jako výstupní transformátor použít jakýkoli transformátor z počítačového zdroje (sestavený pomocí obvodu polovičního můstku). Na fotografii níže je celkový pohled na sestavený střídač, abyste měli představu, jak to vypadá (lépe jednou vidět než stokrát slyšet). Prosím o shovívavost ke kvalitě sestavení, ale já prostě nemám na výběr - mám jen dvě ruce... Zapájíte aktuální verzi, ale v hlavě je další možnost téměř zralá... A jinak - existuje v žádném případě... - nemůžete přeskočit schod... .

Ano, to jsem zapomněl zmínit – pravděpodobně vyvstanou otázky ohledně výkonu měniče. Odpovím takto - maximální výkon takového měniče je v nepřítomnosti těžko odhadnutelný..., je dán především výkonem použitých výkonových prvků, výstupním transformátorem a maximálním špičkovým proudem výstupu optického Řidiči. Při vysokých výkonech začne mít velký vliv samotná konstrukce, tlumicí obvody výkonových spínačů..., na výstupu bude potřeba použít synchronní usměrňovače místo diod... Zkrátka to je úplně jiné příběh, mnohem obtížnější na implementaci... Co se týče popsaného měniče, používám jej k nabíjení LiFePO4 baterie o napětí 21,9 Voltů (kapacita - 15A/h) proudem 7-8 Ampérů... Jedná se o linka kde je teplota chladiče a trafa v rozumných mezích a není potřeba nucené chlazení... Na můj vkus - levné a veselé..

O tomto střídači neplánuji v rámci tohoto článku podrobněji hovořit. Není možné obsáhnout vše (a zabere to tolik času, nutno podotknout...), proto by bylo rozumnější probrat vzniklé problémy v samostatném tématu na fóru páječky. Tam vyslechnu všechna přání a kritiku a zodpovím otázky.

Nepochybuji o tom, že mnoha lidem se tento přístup nemusí líbit. A mnozí jsou si jisti, že vše už bylo vynalezeno před námi... Ujišťuji vás, že tomu tak není...

Tím ale příběh nekončí. Pokud bude zájem, můžeme pokračovat v rozhovoru... protože existuje další, extrémní verze signální části. ...doufám, že bude pokračovat.

Dodatky od 25.06.2014

Tak to dopadá i tentokrát - inkoust na článku ještě nezaschl, ale už se objevily velmi zajímavé nápady, jak signálovou část měniče zdokonalit...

Upozorňuji, že všechny výkresy označené podpisem „projekt“ v plně sestaveném měniči NEBYLY zkontrolovány! Ale pokud byl výkon jednotlivých fragmentů obvodu testován na prkénku a jejich výkon byl potvrzen, udělám zvláštní výhradu.

Princip činnosti upravené signálové části je stále založen na odlišení impulsů od mikroobvodu IR2153. Ale z hlediska správné konstrukce elektronických obvodů je zde přístup kompetentnější.

Pár upřesnění - vlastní rozlišovací obvody nyní obsahují C2, R2, R4 a C3, R3, R5 plus diody VD1, VD2 a zpětnovazební optočlen. Diody, které eliminují negativní emise vznikající při diferenciaci, jsou vyloučeny..., protože nejsou nutné - tranzistory s efektem pole umožňují napájení hradlového zdroje napětí +/-20 Voltů. Diferencované pulsy, měnící svou dobu působením působení zpětnovazebního optočlenu, vstupují do hradel tranzistorů T1, T2, které rozsvěcují LED diody optických budičů...

Toto schéma bylo testováno na prkénku. Vykázal dobrý výkon a velkou flexibilitu v konfiguraci. Vřele doporučuji k použití.

Na fotografii níže je fragment schématu zapojení s upravenou signálovou částí a nákres desky plošných spojů s korekcemi pro upravenou signálovou část...

Pokračování příště...

Aktualizace z 29.06.14

Takto vypadá krajní verze signálové části střídače, kterou jsem zmiňoval na začátku článku. Konečně jsem si našel čas udělat jeho rozvržení a podívat se na jeho práci ve skutečnosti... Díval jsem se..., a přece - ano, je to on, kdo bude jmenován jako nejdokonalejší z navržených... schéma lze nazvat úspěšným, protože všechny prvky v něm plní funkce, pro které jsou určeny od narození.

Tato verze ovladače používá jinou, známější metodu změny doby trvání ovládacích prvků. Pulzy z výstupů IR2153 jsou převedeny z obdélníkového na trojúhelníkový tvar integrací obvodů R2,C2 a R3,C3. Generované trojúhelníkové impulsy jsou přiváděny na invertující vstupy duálního komparátoru LM393. Neinvertující vstupy komparátorů přijímají napětí z děliče R4, R5. Komparátory porovnávají aktuální hodnotu trojúhelníkového napětí s napětím z děliče R4, R5 a v okamžicích, kdy hodnota trojúhelníkového napětí převyšuje napětí z děliče R4, R5, se na výstupech komparátorů objeví nízký potenciál. To vede k rozsvícení LED optického budiče... ZVÝŠENÍ napětí z děliče R4, R5 vede ke SNÍŽENÍ doby trvání pulsu na výstupech komparátorů. To umožní organizovat zpětnou vazbu výstupu měniče pomocí tvarovače doby trvání impulsu a tím zajistit stabilizaci a řízení výstupního napětí měniče. Při aktivaci zpětnovazebního optočlenu se optočlenový tranzistor mírně otevře, zvýší se napětí z děliče R4,R5, což vede ke zkrácení doby trvání řídicích impulsů..., přičemž výstupní napětí se sníží... Hodnota o rezistor R6* určuje míru vlivu zpětnovazebního obvodu na dobu trvání generovaných impulsů ... - čím menší je hodnota rezistoru R6*, tím kratší je doba trvání impulsů při spuštění zpětnovazebního optočlenu... Při nastavování vám změna hodnoty rezistoru R6* umožňuje zajistit, že trvání generovaných impulsů v okamžiku spuštění zpětnovazebního optočlenu bude mít tendenci (nebo se rovnat - zde to není děsivé) k nule. Níže uvedené obrázky vám pomohou pochopit podstatu toho, jak srovnávače fungují.

Pár slov o tom, co je důležité při nastavování. Samotný postup nastavení je vcelku jednoduchý, ale bez osciloskopu se o to ani nepokoušejte... Je to stejné, jako když se snažíte řídit se zavázanýma očima... Zvláštností (a to je spíše jeho výhoda než nevýhoda) je, že umožňuje můžete generovat impulsy s libovolným poměrem trvání v sousedních kanálech... Musíte pochopit, že shaper může buď změnit (zavést nebo úplně odstranit) trvání mrtvého času mezi impulsy sousedních kanálů, ale dokonce je vytvořit v takových způsobem, že se budou pulsy sousedních kanálů navzájem „překrývat“ ... což je samozřejmě nepřípustné... Vaším úkolem je osciloskopem sledovat pulsy na výstupu driverů a měnit hodnotu rezistoru R4*, nastavte neinvertující vstupy komparátorů na takové napětí, aby na výstupech driverů byly generovány pulzy oddělené mrtvou dobou 1 -2 μS (čím širší mrtvá doba, tím menší riziko průchozích proudů ).

Poté je nutné zapnout zpětnovazební optočlen a změnou hodnoty rezistoru R6* jej zvolit tak, aby se trvání generovaných zkrátilo na nulu. Při tomto postupu nebude na škodu řídit Okamžik Zmizení generovaných impulsů. Je velmi žádoucí, aby k úplnému vymizení generovaných impulsů docházelo SOUČASNĚ... Nesimultánní vymizení je možné, pokud jsou parametry integrátorů R2,C2 a R3,C3 velmi odlišné. To lze vyléčit malou změnou hodnot prvků jednoho z integrátorů. Udělal jsem to prakticky. Pro pohodlí jsem dočasně místo obvodu optočlenového tranzistoru-R6* připojil potenciometr 20 kOhm a nastavil dobu trvání pulsu do bodu mizení. Rozdíl v délce trvání generovaných pulsů se ukázal jako zanedbatelný... Ale také jsem jej eliminoval instalací přídavného kondenzátoru (pouze 30 pF) paralelně s kondenzátorem C3.

Pár slov o provozních vlastnostech optických ovladačů... Během nastavování se ukázalo, že optické ovladače fungují lépe s vyšším proudem LED. Navíc je tu další důležitá nuance - LED optického ovladače spotřebovává více proudu, nikoli během celého pulzu trvání, ale pouze v poměrně krátkých periodách (1-2 µS), které se časově shodují s polohami čel pulsu. To je důležité, protože nám to umožňuje pochopit, že průměrný proud spotřebovaný LED optodriveru není ve skutečnosti vůbec vysoký.Tyto úvahy určují volbu hodnoty odporu R7. Skutečně naměřený špičkový proud LED optodriveru se jmenovitou hodnotou uvedenou na diagramu je 8-10 mA.

Do obvodu v obvodu v napájecím obvodu spodního budiče byla přidána dioda (VD5). Dovolte mi vysvětlit proč. Optodrivery, které používám, mají vestavěný systém řízení výkonu. Vzhledem k tomu, že v napájecím obvodu horního budiče je vždy použita dioda, je napájecí napětí horního budiče vždy o něco nižší než napájecí napětí spodního budiče. Při poklesu napájecího napětí tedy pulsy z výstupu horního budiče mizí o něco dříve než spodního. Pro přiblížení okamžiků, kdy jsou ovladače vypnuté, byla představena dioda VD5, na tyto okamžiky si vždy dávejte dobrý pozor...

Zde je na čase poznamenat, že tento ovladač lze (po drobné změně logiky komparátoru) použít společně s konvenčními (neoptickými) polomůstkovými ovladači. Pro ty, kteří nechápou, o čem mluvíme, podívejte se například na to, co je IR2113. Podobných je spousta..., a jejich použití se může ukázat jako ještě výhodnější než optické... Ale to je téma na další doplnění článku... Neslibuji, že vyzkouší svou práci v praxi, ale minimálně na úrovni schémat zapojení více možností - žádný problém....

To je ono - existuje spousta buků - ale ve skutečnosti nastavení spočívá ve výběru dvou rezistorů. Zvláště bych chtěl poznamenat, že tento ovladač NENÍ kritický pro jeho napájení - ve výkonovém rozsahu mikroobvodu IR2153 (9-15 voltů) funguje naprosto adekvátně. Vymizení pulsů z výstupů IR2153 při poklesu jeho napájení (v okamžiku vypnutí jednotky) vede k sepnutí výkonových spínačů.

Ještě pár tipů - nezkoušejte nahradit IR2153 nějakým analogem na diskrétních prvcích - není to produktivní... Ve skutečnosti je to možné, ale prostě to není rozumné - počet dílů se výrazně zvýší (v originále - jsou jen tři..., mnohem méně). Kromě toho budete muset vyřešit problémy týkající se chování analogu při zapnutí a vypnutí (a určitě budou). Boj s tím ještě více zkomplikuje schéma a smysl této myšlenky bude anulován...

Pro zájemce o toto téma přikládám pro usnadnění nákresy desek plošných spojů upravených pro tento ovladač. Mezi nimi je i samotný tvarovač v podobě submodulu... - s nimi je pohodlnější začít první seznámení. ZVLÁŠTNĚ bych zdůraznil, že pokud se rozhodnete zkusit nakonfigurovat ovladač autonomně (bez připojení výkonových spínačů), nezapomeňte, že při nastavování musíte propojit „virtuální“ společný horní ovladač se skutečným společným vodičem (v opačném případě horní ovladač nebude mít napájení).

Přestože jsem další změny na měniči neplánoval, je třeba poznamenat, že přítomnost pouze jednoho obvodu pro nastavení doby trvání usnadní zavést do něj jakoukoli proudovou ochranu. Toto je samostatné zajímavé téma a možná se k němu vrátíme později...

Na závěr tohoto dodatku mi dovolte připomenout, že od narození je hlavním účelem měniče nabíjení lithiových baterií. Speciálními, velmi důležitými vlastnostmi je obdařen použitím v obvodu Rsh... Kdo nechápe jeho účel, doporučuji ještě jednou zabrousit do části článku, ve které je pojednáno.

Pokud nepoužijeme Rsh (jumper), budeme mít běžný měnič se stabilizací napětí (ale bez jakékoliv proudové ochrany, samozřejmě...).

Seznam radioprvků

Označení	Typ	Označení	Množství	Poznámka	Můj poznámkový blok
	Power Driver a MOSFET	IR2153	1		Do poznámkového bloku
	Referenční napětí IC	TL431	1		Do poznámkového bloku
T1, T2	Tranzistor s efektem pole		2		Do poznámkového bloku
VD1-VD6	Dioda		6		Do poznámkového bloku
VD7, VD8	Usměrňovací dioda	FR607	2		Do poznámkového bloku
VD9	Diodový můstek	RS405L	1		Do poznámkového bloku
	Optočlen		1		Do poznámkového bloku
	Optický ovladač		2		Do poznámkového bloku
C1	Kondenzátor	3900 pF	1		Do poznámkového bloku
C2, C3, C10	Kondenzátor	0,01 uF	3		Do poznámkového bloku
C4		100 µF 25 V	1		Do poznámkového bloku
C5, C6	Kondenzátor	1 uF	2		Do poznámkového bloku
S7, S12	Kondenzátor	1000 pF	2		Do poznámkového bloku
S8, S9	Elektrolytický kondenzátor	150 µF 250 V	2		Do poznámkového bloku
C11	Elektrolytický kondenzátor	1000 uF	1		Do poznámkového bloku
R1	Rezistor	5,1 kOhm	1		Do poznámkového bloku
R2, R3	Rezistor	1,3 kOhm	2		Do poznámkového bloku
R4, R5	Rezistor	110 ohmů	2		Do poznámkového bloku
R6, R7	Rezistor	10 ohmů	2		Do poznámkového bloku
R8, R9	Rezistor	10 kOhm	2		Do poznámkového bloku
R10, R15	Rezistor	3,9 kOhm	2	R10 0,5 W.	Do poznámkového bloku
R11	Rezistor	3 kOhm	1	0,5 W	Do poznámkového bloku
R12	Rezistor	51 ohmů	1	1 W	Do poznámkového bloku
R13, R14	Rezistor	100 kOhm	2		Do poznámkového bloku
R16, R18	Rezistor	1 kOhm	2		Do poznámkového bloku
R17	Rezistor	7,76 kOhm	1		Do poznámkového bloku
Rsh	Rezistor	0,1 Ohm nebo méně	1		Do poznámkového bloku
	Transformátor		1	Ze zdroje počítače	Do poznámkového bloku
	Induktor		1		Do poznámkového bloku
F1	Pojistka	2 A	1		Do poznámkového bloku
	Hlavní oscilátor. Možnost #2.
	Power Driver a MOSFET	IR2153	1		Do poznámkového bloku
T1, T2	MOSFET tranzistor	2N7002	2		Do poznámkového bloku
	Optočlen		1		Do poznámkového bloku
	Optický ovladač		2		Do poznámkového bloku
VD1-VD3	Dioda		3		Do poznámkového bloku
C1	Kondenzátor	2200 pF	1

Rozsah použití spínaných zdrojů v každodenním životě se neustále rozšiřuje. Tyto zdroje se používají k napájení veškerého moderního vybavení domácností a výpočetní techniky, k realizaci nepřerušitelných zdrojů napájení, nabíječek baterií pro různé účely, k realizaci slaboproudých osvětlovacích soustav a pro další potřeby.

V některých případech není nákup hotového zdroje z ekonomického nebo technického hlediska příliš přijatelný a sestavení spínaného zdroje vlastníma rukama je nejlepším východiskem z této situace. Tato možnost je také zjednodušena širokou dostupností moderních komponentů za nízké ceny.

Nejoblíbenější v každodenním životě jsou spínané zdroje napájené standardní střídavou sítí a výkonným nízkonapěťovým výstupem. Blokové schéma takového zdroje je na obrázku.

Síťový usměrňovač CB převádí střídavé napětí napájecí sítě na stejnosměrné napětí a vyhlazuje zvlnění usměrněného napětí na výstupu. Vysokofrekvenční měnič VChP převádí usměrněné napětí na střídavé nebo unipolární napětí, které má podobu obdélníkových impulsů požadované amplitudy.

Následně je toto napětí buď přímo nebo po usměrnění (VN) přivedeno na vyhlazovací filtr, na jehož výstup je připojena zátěž. VChP je řízen řídicím systémem, který přijímá zpětnovazební signál z usměrňovače zátěže.

Tato struktura zařízení může být kritizována kvůli přítomnosti několika konverzních stupňů, což snižuje účinnost zdroje. Při správné volbě polovodičových prvků a vysoce kvalitním výpočtu a výrobě vinutých jednotek je však úroveň ztrát výkonu v obvodu nízká, což umožňuje získat skutečné hodnoty účinnosti nad 90%.

Schémata spínaných zdrojů

Řešení pro konstrukční bloky zahrnují nejen zdůvodnění výběru možností implementace obvodu, ale také praktická doporučení pro výběr základních prvků.

Pro usměrnění jednofázového síťového napětí použijte jedno ze tří klasických schémat uvedených na obrázku:

půlvlna;
nula (plná vlna se středem);
půlvlnný most.

Každý z nich má výhody a nevýhody, které určují rozsah použití.

Půlvlnný okruh Vyznačuje se jednoduchostí implementace a minimálním počtem polovodičových součástek. Hlavní nevýhodou takového usměrňovače je značné zvlnění výstupního napětí (v usměrněném je pouze jedna půlvlna síťového napětí) a nízký koeficient usměrnění.

Rektifikační faktor Kv určeno poměrem průměrného napětí na výstupu usměrňovače Udk efektivní hodnota fázového síťového napětí Uph.

Pro půlvlnný obvod Kv=0,45.

K vyhlazení zvlnění na výstupu takového usměrňovače jsou zapotřebí výkonné filtry.

Nulový nebo celovlnný obvod se středním bodem, vyžaduje sice dvojnásobný počet usměrňovacích diod, nicméně tato nevýhoda je z velké části kompenzována nižší úrovní zvlnění usměrněného napětí a zvýšením usměrňovacího koeficientu na 0,9.

Hlavní nevýhodou takového schématu pro použití v domácích podmínkách je potřeba organizovat střední bod síťového napětí, což znamená přítomnost síťového transformátoru. Jeho rozměry a hmotnost se ukazují jako neslučitelné s myšlenkou malého domácího pulzního zdroje.

Celovlnný můstkový obvod usměrnění má stejné ukazatele z hlediska úrovně zvlnění a koeficientu usměrnění jako nulový okruh, ale nevyžaduje připojení k síti. To také kompenzuje hlavní nedostatek - zdvojnásobený počet usměrňovacích diod, a to jak z hlediska účinnosti, tak nákladů.

Pro vyhlazení usměrněného zvlnění napětí je nejlepším řešením použití kapacitního filtru. Jeho použití umožňuje zvednout hodnotu usměrněného napětí na hodnotu amplitudy sítě (při Uph = 220V Ufm = 314V). Nevýhody takového filtru jsou považovány za velké hodnoty pulzních proudů prvků usměrňovače, ale tato nevýhoda není kritická.

Výběr usměrňovacích diod se provádí podle průměrného propustného proudu Ia a maximálního zpětného napětí U BM.

Vezmeme-li hodnotu koeficientu zvlnění výstupního napětí Kp = 10 %, získáme průměrnou hodnotu usměrněného napětí Ud = 300V. S přihlédnutím k výkonu zátěže a účinnosti RF převodníku (pro výpočet se bere 80 %, ale v praxi to bude vyšší, to umožní určitou rezervu).

Ia je průměrný proud usměrňovací diody, Рн je výkon zátěže, η je účinnost vf převodníku.

Maximální zpětné napětí usměrňovacího prvku nepřesahuje hodnotu amplitudy síťového napětí (314V), což umožňuje použití součástek s hodnotou U BM =400V s výraznou rezervou. Můžete použít jak diskrétní diody, tak hotové usměrňovací můstky od různých výrobců.

Pro zajištění daného (10%) zvlnění na výstupu usměrňovače se kapacita filtračních kondenzátorů odebírá rychlostí 1 μF na 1 W výstupního výkonu. Používají se elektrolytické kondenzátory s maximálním napětím minimálně 350V. Kapacity filtrů pro různé výkony jsou uvedeny v tabulce.

Vysokofrekvenční měnič: jeho funkce a zapojení

Vysokofrekvenční měnič je jednocyklový nebo push-pull spínací měnič (střídač) s pulzním transformátorem. Varianty obvodů RF převodníku jsou na obrázku.

Jednostranný obvod. Navzdory minimálnímu počtu výkonových prvků a snadné implementaci má několik nevýhod.

Transformátor v obvodu pracuje v soukromé hysterezní smyčce, což vyžaduje zvýšení jeho velikosti a celkového výkonu;
Pro zajištění výstupního výkonu je nutné získat významnou amplitudu pulzního proudu procházejícího polovodičovým spínačem.

Největší uplatnění našel obvod u zařízení s nízkým výkonem, kde vliv těchto nevýhod není tak výrazný.

Chcete-li vyměnit nebo nainstalovat nový měřič sami, nejsou vyžadovány žádné speciální dovednosti. Správný výběr zajistí správné měření odběru proudu a zvýší bezpečnost vaší domácí elektrické sítě.

V moderních podmínkách poskytování osvětlení v interiéru i exteriéru se stále více uplatňují pohybová čidla. To nejen dodává pohodlí a pohodlí našim domovům, ale také nám umožňuje výrazně ušetřit. Najdete zde praktické rady pro výběr místa instalace a schémata zapojení.

Push-pull obvod se středním bodem transformátoru (push-pull). Své druhé jméno získalo podle anglické verze (push-pull) popisu práce. Obvod je oproštěn od nevýhod jednocyklové verze, má však své vlastní - složitou konstrukci transformátoru (je nutná výroba identických sekcí primárního vinutí) a zvýšené požadavky na maximální napětí spínačů. Jinak si řešení zaslouží pozornost a je široce používáno ve spínaných zdrojích, vyrobených ručně a nejenom.

Polomůstkový okruh push-pull. Parametry obvodu jsou podobné obvodu se středem, ale nevyžaduje složitou konfiguraci vinutí transformátoru. Inherentní nevýhodou obvodu je potřeba organizovat střední bod usměrňovacího filtru, což znamená čtyřnásobné zvýšení počtu kondenzátorů.

Pro snadnost implementace je obvod nejrozšířenější u spínaných zdrojů s výkonem do 3 kW. Při vysokých výkonech jsou náklady na filtrační kondenzátory nepřijatelně vysoké ve srovnání s polovodičovými invertorovými spínači a můstkový obvod se ukazuje jako nejziskovější.

Push-pull můstkový obvod. Parametry jsou podobné jako u ostatních push-pull obvodů, ale není potřeba vytvářet umělé „středy“. Cena za to je dvojnásobný počet výkonových spínačů, což je výhodné z ekonomického i technického hlediska pro stavbu výkonných pulzních zdrojů.

Volba invertorových spínačů se provádí podle amplitudy kolektorového (odtokového) proudu I KMAX a maximálního napětí kolektor-emitor U KEMAKH. Pro výpočet je použit výkon zátěže a transformační poměr pulzního transformátoru.

Nejprve je však nutné vypočítat samotný transformátor. Pulsní transformátor je vyroben na jádru z feritu, permalloy nebo transformátorového železa stočeného do prstence. Pro výkony do několika kW jsou docela vhodná feritová jádra prstencového nebo W tvaru. Transformátor je vypočítán na základě požadovaného výkonu a převodní frekvence. Chcete-li eliminovat výskyt akustického šumu, je vhodné posunout převodní kmitočet mimo rozsah zvuku (udělejte jej nad 20 kHz).

Je třeba mít na paměti, že při frekvencích blízkých 100 kHz se ztráty ve feritových magnetických jádrech výrazně zvyšují. Výpočet samotného transformátoru není obtížný a lze jej snadno nalézt v literatuře. Některé výsledky pro různé výkony zdrojů a magnetické obvody jsou uvedeny v tabulce níže.

Výpočet byl proveden pro převodní kmitočet 50 kHz. Stojí za zmínku, že při provozu na vysokých frekvencích dochází k účinku proudového posunu na povrch vodiče, což vede ke snížení efektivní plochy vinutí. Aby se předešlo tomuto druhu potíží a snížily se ztráty ve vodičích, je nutné vyrobit vinutí několika vodičů menšího průřezu. Při frekvenci 50 kHz nepřesahuje přípustný průměr drátu vinutí 0,85 mm.

Znáte-li zatěžovací výkon a transformační poměr, můžete vypočítat proud v primárním vinutí transformátoru a maximální kolektorový proud výkonového spínače. Napětí na tranzistoru v sepnutém stavu je voleno vyšší než usměrněné napětí přiváděné na vstup vf převodníku s určitou rezervou (U KEMAKH >=400V). Na základě těchto údajů se vybírají klíče. V současnosti je nejlepší možností použití výkonových tranzistorů IGBT nebo MOSFET.

U usměrňovacích diod na sekundární straně je třeba dodržet jedno pravidlo - jejich maximální pracovní frekvence musí překročit frekvenci převodu. V opačném případě se výrazně sníží účinnost výstupního usměrňovače a měniče jako celku.

Video o výrobě jednoduchého pulzního napájecího zařízení

Když auto stojí delší dobu v nečinnosti, musíte ho nastartovat alespoň jednou za měsíc. Baterie dobře zásobuje auto elektřinou po dobu 4-5 let, poté není schopna správně zásobovat auto elektřinou a také se špatně nabíjí z generátoru nebo přenosné nabíječky. Po rozsáhlých zkušenostech s montáží svařovacích invertorů mě napadlo vyrobit na základě takových zařízení zařízení pro spouštění motoru.

Toto zařízení lze používat s nainstalovanou baterií nebo bez ní. S baterií invertorové napájení Dokonce bude snazší nastartovat motor. Zkoušel jsem nastartovat motor o výkonu 88 koní bez baterie. Experiment byl úspěšný, bez jakýchkoliv poruch.

Na střídači je potřeba nastavit výstupní napětí na 11,2 V. Na toto napětí (10-11 V) je určen startér spalovacího motoru. Invertorové napájení, který montujeme má schopnost stabilizace napětí, dále funkci ochrany proti maximálním proudům 224 A, ochrany proti zkratu elektrického vedení.

technologie IGBT , podle kterého byl vyvinut elektrický obvod zařízení, je založen na principu úplného otevření a úplného uzavření výkonných tranzistorů, které jsou v jednotce použity. To umožňuje minimalizovat ztráty na IGBT přepínačích nejlepším možným způsobem.

Na výstupu je možné regulovat proud a napětí změnou šířky ovládacích impulsů výkonového spínače. Protože pracují na vysokých frekvencích, je třeba provést nastavení na frekvenci 56 kHz. Taková idealizace provozu je možná pouze při stabilním výstupním kmitočtu a jeho udržování na úrovních, na kterých napájecí zdroj pracuje. V tomto případě se v rozsahu (0% - 45%) šířky impulsu změní pouze šířka a trvání napětí. Zbývajících 55 % je nulová úroveň napětí na ovládacím klíči.

Transformátor invertorové jednotky má feritové jádro. To umožňuje naladit zařízení na vysokou frekvenci 56 kHz. Na kovovém jádru nevznikají žádné vířivé proudy.

IGBT tranzistory mají potřebný výkon a nevytvářejí kolem sebe vírová pole. Proč potřebujete v napájecím zdroji vytvářet tak vysoké frekvence? Odpověď je zřejmá. Při použití transformátoru platí, že čím vyšší je frekvence napětí, tím méně závitů vinutí na jádře je potřeba. Další výhodou vysoké frekvence provozu je vysoká účinnost transformátoru, která v tomto případě činí 95%, protože vinutí jádra jsou vyrobena ze silného drátu.

Transformátorové zařízení, použitý v obvodu je malých rozměrů a velmi lehký. Pulse width device (PWM) - vytváří menší ztráty, stabilizuje napětí, ve srovnání s analogovými stabilizačními prvky. V druhém případě je výkon rozptýlen ve výkonných tranzistorech.

Ti lidé, kteří trochu rozumí rádiové elektronice, si mohou všimnout, že transformátor je připojen ke zdroji energie během hodinových cyklů pomocí dvou tlačítek. Jeden je spojen s plusem, druhý s mínusem. Elektrický obvod založený na principu Flea Buck zahrnuje připojení transformátoru jedním klíčem. Takové zapojení vede k velkým ztrátám výkonu (celkem asi 10-15% celkového výkonu), protože indukční vinutí rozptyluje energii na rezistoru. Takové výkonové ztráty jsou nepřijatelné pro konstrukci výkonných napájecích zdrojů o několika kilowattech.

Ve výše uvedeném diagramu tato závada byla odstraněna. Uvolnění energie jde přes diody VD18 a VD19 zpět do můstkového napájení, což dále zvyšuje účinnost transformátoru.

Ztráty na přídavném klíči nejsou větší než 40 wattů. Obvod Flea Buck zajišťuje ztráty na rezistoru, které dosahují 300-200 wattů. Tranzistor IRG64PC50W, který je použit v elektrickém obvodu zdroje pomocí technologie IGBT, má funkci rychlého otevírání. Zároveň je mnohem horší rychlost zavírání, což má za následek pulzní zahřívání krystalu v okamžiku sepnutí tranzistoru. Asi 1 kW energie se uvolní ve formě tepla na stěnách tranzistoru. Tento výkon je pro tranzistor velmi vysoký, což může vést k přehřátí.

Pro snížení tohoto okamžitého výkonu je mezi kolektor a emitor tranzistoru zapojen přídavný obvod C16 R24 VD31. Totéž bylo provedeno s horním IGBT tranzistoru, který snižuje výkon na čipu v okamžiku sepnutí. Tato implementace vede ke zvýšení výkonu v okamžiku rozepnutí tranzistorového spínače. Ale stane se to téměř okamžitě.

V okamžiku otevření IGBT se kondenzátor C16 vybije přes odpor R24. K nabíjení dochází v okamžiku uzavření tranzistoru přes rychlou diodu VD3. V důsledku toho se formát nárůstu napětí oddaluje. Zatímco se IGBT zavírá, výkon uvolněný na tranzistorovém spínači se snižuje.

Tato změna v elektrickém obvodu odvádí vynikající práci při potlačení rezonančních rázů transformátoru, čímž zabraňuje průchodu napětí nad 600 voltů spínačem.

IGBT je kompozitní transformátor, který se skládá z pole s efektem pole a bipolárního tranzistoru s přechodem. Tranzistor s efektem pole zde působí jako hlavní. K jeho ovládání jsou zapotřebí obdélníkové impulsy s amplitudou minimálně 12 V a maximálně 18 V. V této části obvodu jsou zařazeny speciální optočleny (HCPL3120 nebo HCPL3180). Možné impulsní provozní zatížení je 2 A.

Takto funguje optočlen. V případě, že se na LED optočlenu objeví napětí, jsou vstupy 1,2,3 a 4 pod napětím. Na výstupu se okamžitě vytvoří silný proudový impuls s amplitudou 15,8 V. Úroveň impulsu je omezena odpory R55 a R48.

Když napětí na LED zmizí, dojde k poklesu amplitudy, což otevře tranzistor T2 a T4. To vytváří vyšší úroveň proudu v rezistorech R48 a R58 a také rychle vybíjí kondenzátor IGBT spínače.

Most spolu s budiči optočlenů sestavujeme na bázi radiátoru z počítače Pentium 4, který má plochou základnu. Před instalací tranzistorů musíte na povrch radiátoru nanést tepelnou pastu.

Radiátor musí být rozřezán na dvě části tak, aby horní a spodní klíč neměly elektrický kontakt. Diody jsou k chladiči připevněny speciálními slídovými rozpěrkami. Všechna připojení napájení se instalují pomocí povrchové montáže. Na napájecí sběrnici budete muset připájet 8 kusů filmových kondenzátorů po 150 nF a maximálním napětí 630 V.

Výstupní vinutí výkonového transformátoru a induktoru

Protože výstupní napětí bez zátěže dosahují 50 V, bylo potřeba jej usměrnit pomocí diod VD19 a VD20. Poté je na induktor přivedeno zátěžové napětí, pomocí kterého je napětí vyhlazeno a rozděleno na polovinu.

Když jsou IGBT tranzistory otevřené, začíná fáze saturace induktoru L3. Když je IGBT v uzavřeném stavu, začíná fáze vybíjení induktoru. Vybíjení probíhá přes diodu VD22 a VD21 uzavírající obvod. Tím je proud, který teče do kondenzátoru, usměrněn.

Stabilizace a proudové omezení s pulzně šířkovou modulací

2 je vstup pro zesílení napětí, 1 je výstup zesilovače. Zesilovač mění pracovní proud měniče a také šířku impulsu. Diskrétní změny vytvářejí zatěžovací charakteristiku v závislosti na zpětnovazebním napětí mezi napájecím zdrojem a vstupem mikroobvodu. Pin 2 mikroobvodu udržuje napětí 2,5 V.

Šířka pracovního impulsu závisí na napětí na vstupu 2 mikroobvodu. Šířka impulsu se zvětší, pokud je napětí vyšší než 2,5 V. Pokud je napětí nižší, než je specifikováno, šířka se zúží.

Stabilita zdroje závisí na rezistorech R2 a R1. Pokud napětí vlivem vysokých výstupních proudů výrazně klesá, pak je nutné zvýšit odpor rezistoru R1.

Někdy se stane, že během procesu nastavení jednotka začne vydávat bzučení. V tomto případě je nutné upravit odpor R1 a kapacity kondenzátorů C1 a C2. Pokud ani taková opatření nepomohou, můžete zkusit snížit počet závitů induktoru C3.

Transformátor musí pracovat tiše, jinak tranzistory vyhoří. I když všechna výše uvedená opatření nepomohla, je třeba přidat několik 1 µF kondenzátorů do tří kanálů napájecího zdroje.

Deska výkonového kondenzátoru 1320 µF

Po zapnutí napájení do sítě s napětím 220 V dojde k proudovému rázu, po kterém při nabíjení kondenzátoru selže sestava diody VD8. Abyste tomuto efektu zabránili, musíte nainstalovat rezistor R11. Když jsou kondenzátory nabité, časovač na nulovém tranzistoru dá příkaz k sepnutí kontaktů a přepnutí relé. Nyní je do elektrického můstku s transformátorem přiváděn požadovaný provozní proud.

Časovač na VT1 otevírá kontakty relé K2, což umožňuje použití procesu pulsně šířkové modulace.

Nastavení bloku

Prvním krokem je přivést na napájecí můstek napětí 15 V, zajistit správnou funkci můstku a instalaci prvků. Dále můžete můstek napájet síťovým napětím, v mezeře mezi +310 V, kde jsou umístěny kondenzátory 1320 μF a kondenzátor o kapacitě 150 nF, a dát žárovku 150-200 Watt. Poté připojíme osmilograf na kolektor-emitor spodního výkonového spínače do elektrického obvodu. Musíte se ujistit, že emise jsou umístěny v normální zóně, ne vyšší než 330 V. Dále nastavíme frekvenci hodin PWM. Je nutné snižovat frekvenci, dokud se na oscilogramu neobjeví malý pulzní ohyb, který indikuje přesycení transformátoru.

Pracovní hodinový kmitočet transformátoru se vypočítá takto: nejprve změříme hodinový kmitočet přesycení transformátoru, vydělíme ho 2 a výsledek přičteme k kmitočtu, při kterém se impuls ohýbá.

Pak je potřeba napájet můstek přes konvici o výkonu 2 kW. Odpojíme napěťovou zpětnou vazbu PWM, přivedeme nastavitelné napětí na rezistor R2 v místě připojení k zenerově diodě D4 z 5 V na 0, čímž upravíme proud obvodu z 30 A na 200 A.

Napětí upravíme na minimum, blíže k 5 V, odpájíme kondenzátor C23 a zkratujeme výstup bloku. Pokud uslyšíte zvonění, musíte drát protáhnout opačným směrem. Zkontrolujeme fázování vinutí výkonového transformátoru. Osciloskop připojíme ke spodnímu spínači a zvýšíme zátěž tak, aby nad 400 V nedocházelo k zvonění nebo dokonce rázu napětí.

Teplotu můstkového radiátoru měříme, aby se radiátor zahříval rovnoměrně, což svědčí o kvalitních můstcích. Připojujeme napěťovou zpětnou vazbu. Instalujeme kondenzátor C23, změříme napětí tak, aby bylo v rozmezí 11-11,2 V. Zdroj zatížíme malou zátěží 40 wattů.

Tichý chod transformátoru upravíme změnou počtu závitů tlumivky L3. Pokud to nepomůže, zvýšíme kapacitu kondenzátorů C1 a C2, případně umístíme PWM desku mimo rušení výkonového transformátoru.

Většina moderních elektronických zařízení prakticky nepoužívá analogové (transformátorové) napájecí zdroje, jsou nahrazeny pulzními měniči napětí. Abychom pochopili, proč se to stalo, je nutné vzít v úvahu konstrukční vlastnosti a také silné a slabé stránky těchto zařízení. Řekneme si také o účelu hlavních komponent pulzních zdrojů a poskytneme jednoduchý příklad implementace, kterou lze sestavit vlastníma rukama.

Konstrukční vlastnosti a princip fungování

Z několika metod převodu napětí na výkonové elektronické součástky lze identifikovat dva nejrozšířenější:

Analogový, jehož hlavním prvkem je snižující transformátor, kromě své hlavní funkce poskytuje také galvanické oddělení.
Princip impulsu.

Podívejme se, jak se tyto dvě možnosti liší.

PSU na bázi výkonového transformátoru

Uvažujme zjednodušené blokové schéma tohoto zařízení. Jak je patrné z obrázku, na vstupu je instalován snižovací transformátor, s jeho pomocí se převádí amplituda napájecího napětí např. z 220 V dostaneme 15 V. Dalším blokem je usměrňovač, jeho úkolem je převést sinusový proud na pulzní (harmonická je zobrazena nad symbolickým obrázkem). K tomuto účelu slouží usměrňovací polovodičové prvky (diody) propojené můstkovým obvodem. Princip jejich fungování najdete na našem webu.

Další blok plní dvě funkce: vyhlazuje napětí (k tomu je použit kondenzátor odpovídající kapacity) a stabilizuje ho. Ten je nezbytný, aby napětí „nekleslo“ při zvýšení zátěže.

Uvedené blokové schéma je značně zjednodušené, zdroj tohoto typu má zpravidla vstupní filtr a ochranné obvody, ale to není pro vysvětlení činnosti zařízení důležité.

Všechny nevýhody výše uvedené možnosti přímo nebo nepřímo souvisí s hlavním konstrukčním prvkem - transformátorem. Za prvé, jeho hmotnost a rozměry omezují miniaturizaci. Abychom nebyli neopodstatnění, použijeme jako příklad snižovací transformátor 220/12 V o jmenovitém výkonu 250 W. Hmotnost takové jednotky je asi 4 kilogramy, rozměry 125x124x89 mm. Dokážete si představit, kolik by na základě toho vážila nabíječka notebooku.

Za druhé, cena takových zařízení je někdy mnohonásobně vyšší než celkové náklady na ostatní komponenty.

Pulzní zařízení

Jak je patrné z blokového schématu na obrázku 3, princip činnosti těchto zařízení se výrazně liší od analogových převodníků, především v nepřítomnosti vstupního snižovacího transformátoru.

Obrázek 3. Blokové schéma spínaného zdroje

Podívejme se na operační algoritmus takového zdroje:

Napájení je napájeno síťovým filtrem, jehož úkolem je minimalizovat rušení sítě, jak příchozí, tak odchozí, vznikající provozem.
Dále se uvede do provozu jednotka pro převod sinusového napětí na pulzní konstantní napětí a vyhlazovací filtr.
V další fázi je k procesu připojen invertor, jehož úkolem je vytváření pravoúhlých vysokofrekvenčních signálů. Zpětná vazba do měniče se provádí přes řídicí jednotku.
Dalším blokem je IT, je nutný pro automatický režim generátoru, napájení obvodu, ochrany, ovládání regulátoru a také zátěže. Kromě toho úkol IT zahrnuje zajištění galvanického oddělení mezi vysokonapěťovými a nízkonapěťovými obvody.

Na rozdíl od step-down transformátoru je jádro tohoto zařízení vyrobeno z ferimagnetických materiálů, což přispívá ke spolehlivému přenosu RF signálů, které mohou být v rozsahu 20-100 kHz. Charakteristickým rysem IT je, že při jeho připojení je rozhodující zahrnutí začátku a konce vinutí. Malé rozměry tohoto zařízení umožňují vyrábět miniaturní zařízení, příkladem je elektronický svazek (předřadník) LED nebo energeticky úsporné žárovky.

Dále přichází do činnosti výstupní usměrňovač, protože pracuje s vysokofrekvenčním napětím, proces vyžaduje vysokorychlostní polovodičové prvky, proto se pro tento účel používají Schottkyho diody.
V konečné fázi se na výhodném filtru provede vyhlazení, po kterém se na zátěž přivede napětí.

Nyní, jak jsme slíbili, se podívejme na princip fungování hlavního prvku tohoto zařízení - měniče.

Jak funguje střídač?

RF modulaci lze provést třemi způsoby:

pulzní frekvence;
fázový puls;
šířka pulzu.

V praxi se používá poslední možnost. Je to dáno jednak jednoduchostí implementace a jednak tím, že PWM má na rozdíl od ostatních dvou modulačních metod konstantní komunikační frekvenci. Níže je zobrazeno blokové schéma popisující činnost regulátoru.

Provozní algoritmus zařízení je následující:

Generátor referenční frekvence generuje řadu obdélníkových signálů, jejichž frekvence odpovídá referenční frekvenci. Na základě tohoto signálu se vytvoří pilový zub U P, který je přiveden na vstup komparátoru K PWM. Signál UUS přicházející z řídicího zesilovače je přiveden na druhý vstup tohoto zařízení. Signál generovaný tímto zesilovačem odpovídá proporcionálnímu rozdílu mezi U P (referenční napětí) a U RS (řídící signál z obvodu zpětné vazby). To znamená, že řídicí signál UUS je ve skutečnosti nepřizpůsobivé napětí s úrovní, která závisí jak na proudu na zátěži, tak na napětí na ní (U OUT).

Tato metoda implementace umožňuje uspořádat uzavřený obvod, který umožňuje řídit výstupní napětí, to znamená, že ve skutečnosti mluvíme o lineárně diskrétní funkční jednotce. Na jeho výstupu jsou generovány pulsy, jejichž trvání závisí na rozdílu mezi referenčním a řídicím signálem. Na jeho základě je vytvořeno napětí pro ovládání klíčového tranzistoru měniče.

Proces stabilizace výstupního napětí se provádí sledováním jeho úrovně, při jeho změně se proporcionálně mění napětí řídicího signálu U PC, což vede ke zvýšení nebo snížení doby mezi impulsy.

V důsledku toho se mění výkon sekundárních obvodů, což zajišťuje stabilizaci výstupního napětí.

Pro zajištění bezpečnosti je vyžadováno galvanické oddělení mezi napájecím zdrojem a zpětnou vazbou. K tomuto účelu se zpravidla používají optočleny.

Silné a slabé stránky pulzních zdrojů

Pokud porovnáme analogová a pulzní zařízení stejného výkonu, budou mít tato zařízení následující výhody:

Malé rozměry a hmotnost díky absenci nízkofrekvenčního snižovacího transformátoru a regulačních prvků, které vyžadují odvod tepla pomocí velkých radiátorů. Díky použití technologie konverze vysokofrekvenčního signálu je možné snížit kapacitu kondenzátorů použitých ve filtrech, což umožňuje instalaci menších prvků.
Vyšší účinnost, protože hlavní ztráty jsou způsobeny pouze přechodnými procesy, zatímco v analogových obvodech se při elektromagnetické přeměně neustále ztrácí mnoho energie. Výsledek hovoří sám za sebe, zvýšení účinnosti na 95–98 %.
Nižší cena díky použití méně výkonných polovodičových prvků.
Širší rozsah vstupního napětí. Tento typ zařízení je nenáročný na frekvenci a amplitudu, proto je povoleno připojení k sítím různých standardů.
Dostupnost spolehlivé ochrany proti zkratu, přetížení a dalším nouzovým situacím.

Nevýhody pulzní technologie zahrnují:

Přítomnost vysokofrekvenčního rušení je důsledkem provozu vysokofrekvenčního měniče. Tento faktor vyžaduje instalaci filtru, který potlačuje rušení. Bohužel jeho provoz není vždy efektivní, což ukládá určitá omezení pro použití zařízení tohoto typu ve vysoce přesných zařízeních.

Zvláštní požadavky na zatížení, nemělo by se snižovat ani zvyšovat. Jakmile úroveň proudu překročí horní nebo dolní práh, začnou se charakteristiky výstupního napětí výrazně lišit od standardních. Výrobci (dokonce i nedávno čínští) zpravidla takové situace zajišťují a instalují do svých produktů vhodnou ochranu.

Rozsah použití

Téměř veškerá moderní elektronika je napájena z bloků tohoto typu, například:

Sestavení spínaného zdroje vlastníma rukama

Uvažujme obvod jednoduchého napájecího zdroje, kde se uplatňuje výše popsaný princip činnosti.

Označení:

Rezistory: R1 – 100 Ohm, R2 – od 150 kOhm do 300 kOhm (volitelné), R3 – 1 kOhm.
Kapacity: C1 a C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (volitelné), 012 µF, C6 – 10 µF, C7 x – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
Diody: VD1-4 - KD258V, VD5 a VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
Tranzistor VT1 – KT872A.
Stabilizátor napětí D1 - mikroobvod KR142 s indexem EH5 - EH8 (v závislosti na požadovaném výstupním napětí).
Transformátor T1 - je použito feritové jádro tvaru w o rozměrech 5x5. Primární vinutí je navinuto 600 závity drátu Ø 0,1 mm, sekundární (piny 3-4) obsahuje 44 závitů Ø 0,25 mm a poslední vinutí obsahuje 5 závitů Ø 0,1 mm.
Pojistka FU1 – 0,25A.

Nastavení spočívá ve výběru hodnot R2 a C5, které zajistí buzení generátoru na vstupní napětí 185-240 V.

Něco málo o aplikaci a designu UPS

Na stránkách již vyšel článek, který hovoří o designu UPS. Toto téma lze poněkud doplnit krátkým příběhem o opravách. Často se používá zkratka UPS. Abychom se vyhnuli případným nesrovnalostem, domluvme se, že v tomto článku se jedná o Spínaný napájecí zdroj.

Téměř všechny spínané zdroje používané v elektronických zařízeních jsou sestaveny podle dvou funkčních obvodů.

Obr. 1. Funkční schémata spínaných zdrojů

Poměrně výkonné napájecí zdroje, jako jsou počítačové, se zpravidla vyrábějí pomocí obvodu polovičního můstku. Napájecí zdroje pro výkonné jevištní UMZCH a svářečky jsou rovněž vyráběny pomocí obvodu push-pull.

Kdo někdy opravoval zesilovače s výkonem 400 a více wattů, moc dobře ví, kolik váží. Mluvíme samozřejmě o UMZCH s tradičním transformátorovým napájením. UPS pro televizory, monitory a DVD přehrávače jsou nejčastěji vyráběny podle obvodu s koncovým stupněm s jedním koncem.

I když ve skutečnosti existují další typy výstupních stupňů, které jsou znázorněny na obrázku 2.

Obr.2. Koncové stupně spínaných zdrojů

Zde jsou zobrazeny pouze výkonové spínače a primární vinutí výkonového transformátoru.

Pokud se pozorně podíváte na obrázek 1, je snadné vidět, že celý obvod lze rozdělit na dvě části - primární a sekundární. Primární část obsahuje síťový filtr, usměrňovač síťového napětí, výkonové spínače a výkonový transformátor. Tato část je galvanicky připojena k AC síti.

Spínané zdroje využívají kromě výkonového transformátoru také oddělovací transformátory, přes které jsou přiváděny řídicí impulsy PWM regulátoru do hradel (bází) výkonových tranzistorů. Tímto způsobem je zajištěno galvanické oddělení od sítě sekundárního okruhu. V modernějších schématech se toto oddělení provádí pomocí optočlenů.

Sekundární obvody jsou galvanicky odděleny od sítě pomocí výkonového transformátoru: napětí ze sekundárních vinutí je přiváděno do usměrňovače a poté do zátěže. Ze sekundárních obvodů jsou napájeny i obvody stabilizace napětí a ochrany.

Velmi jednoduché spínané zdroje

Provádějí se na základě vlastního oscilátoru, když není k dispozici žádný hlavní PWM regulátor. Příkladem takového UPS je obvod elektronického transformátoru Taschibra.

Obr.3. Elektronický transformátor Taschibra

Podobné elektronické transformátory vyrábějí i jiné společnosti. Jejich hlavním účelem je. Charakteristickým rysem tohoto schématu je jeho jednoduchost a malý počet dílů. Nevýhodou je, že bez zátěže se tento obvod jednoduše nespustí, výstupní napětí je nestabilní a má vysokou úroveň zvlnění. Ale světla stále svítí! V tomto případě je sekundární okruh zcela odpojen od napájecí sítě.

Je zcela zřejmé, že oprava takového zdroje spočívá ve výměně tranzistorů, rezistorů R4, R5, někdy VDS1 a rezistoru R1, který funguje jako pojistka. V tomto schématu prostě není co pálit. Vzhledem k nízké ceně elektronických transformátorů se častěji jednoduše koupí nový a opravy se provádějí, jak se říká, „z lásky k umění“.

Bezpečnost především

Vzhledem k tomu, že primární a sekundární obvody jsou velmi nepříjemné vedle sebe, kterých se během procesu opravy určitě budete muset dotknout rukama, i když náhodou, je třeba připomenout některá bezpečnostní pravidla.

Zapnutého zdroje se můžete dotknout pouze jednou rukou a v žádném případě oběma najednou. Zná to každý, kdo pracuje s elektroinstalací. Raději se ale nedotýkat vůbec, nebo až po odpojení od sítě vytažením zástrčky ze zásuvky. Také byste neměli nic pájet, když je zdroj zapnutý, nebo jej jednoduše kroutit šroubovákem.

Aby byla zajištěna elektrická bezpečnost na napájecích deskách, je „nebezpečná“ primární strana desky ohraničena poměrně širokým pruhem nebo stínována tenkými proužky barvy, obvykle bílé. Toto je varování, že dotýkání se této části desky rukama je nebezpečné.

Dokonce i vypnutého spínaného zdroje se lze dotknout rukama až po nějaké době, alespoň 2...3 minuty po vypnutí: nabití vysokonapěťových kondenzátorů se udrží poměrně dlouho, i když v normálním napájení jsou paralelně s kondenzátory instalovány vybíjecí odpory. Vzpomeňte si, jak si ve škole nabízeli nabitý kondenzátor! Zabití samozřejmě nezabije, ale rána je docela citlivá.

Ale nejhorší na tom není ani tohle: no, jen se zamyslete, trochu to štípalo. Pokud po vypnutí okamžitě otestujete elektrolytický kondenzátor pomocí multimetru, pak je docela možné jít do obchodu pro nový.

Když se takové měření předpokládá, je třeba kondenzátor vybít, alespoň pomocí pinzety. Ale je lepší to udělat pomocí rezistoru s odporem několika desítek kOhmů. Jinak je vybíjení doprovázeno hromadou jisker a docela hlasitým cvakáním a takový zkrat není pro kondenzátor příliš užitečný.

A přesto se při opravách musíte dotknout spínaného zdroje, alespoň abyste provedli nějaké měření. V tomto případě izolační transformátor, často nazývaný bezpečnostní transformátor, pomůže ochránit vašeho blízkého co nejvíce před úrazem elektrickým proudem. Jak na to se dočtete v článku.

V kostce se jedná o transformátor se dvěma vinutími na 220V, o výkonu 100...200W (v závislosti na výkonu opravované UPS), elektrické schéma je na obrázku 4.

Obr.4. Bezpečnostní transformátor

Vinutí vlevo ve schématu je připojeno k síti, k pravému vinutí je přes žárovku připojen vadný spínaný zdroj. Nejdůležitější u tohoto zapojení je, že se můžete JEDNOU rukou bezpečně dotknout jakéhokoli konce sekundárního vinutí, stejně jako celého prvku primárního obvodu zdroje.

O roli žárovky a její síle

Nejčastěji se opravy spínaného zdroje provádějí bez oddělovacího transformátoru, ale jako dodatečné bezpečnostní opatření se jednotka zapíná žárovkou 60...150W. Podle chování žárovky lze obecně posoudit stav napájení. Takové zahrnutí samozřejmě nezajistí galvanickou izolaci od sítě, nedoporučuje se ho dotýkat rukama, ale může dobře chránit před kouřem a výbuchy.

Pokud se po zapojení do sítě žárovka rozsvítí plnou intenzitou, pak byste měli hledat závadu v primárním okruhu. Zpravidla se jedná o poškozený výkonový tranzistor nebo usměrňovací můstek. Při normálním provozu zdroje žárovka nejprve docela jasně bliká () a poté vlákno dále slabě svítí.

Existuje několik názorů na tuto žárovku. Někteří říkají, že to nepomůže zbavit se nepředvídaných situací, zatímco jiní věří, že riziko spálení nově utěsněného tranzistoru je mnohem sníženo. Tohoto hlediska se budeme držet a při opravách použijeme žárovku.

O skládacích a nerozebíratelných pouzdrech

Nejčastěji se spínané zdroje vyrábějí v pouzdrech. Stačí připomenout počítačové zdroje, různé adaptéry, které se zapojují do zásuvky, nabíječky pro notebooky, mobilní telefony atd.

V případě počítačových zdrojů je vše celkem jednoduché. Z kovového pouzdra se odšroubuje několik šroubů, sejme se kovový kryt a prosím, celá deska s díly je již ve vašich rukou.

Pokud je pouzdro plastové, měli byste se na zadní straně, kde je umístěna zástrčka, podívat na malé šroubky. Pak je vše jednoduché a přehledné, odšroubujte a sejměte kryt. V tomto případě můžeme říci, že jsme měli prostě štěstí.

Poslední dobou se ale vše ubírá cestou zjednodušování a zlevňování designů a půlky plastového pouzdra jsou prostě slepené, a to celkem pevně. Jeden kamarád mi vyprávěl, jak vzal podobný blok do nějaké dílny. Na otázku, jak to rozebrat, řekli řemeslníci: "Nejste Rus?" Pak vzali kladivo a tělo rychle rozdělili na dvě poloviny.

Ve skutečnosti je to jediný způsob, jak rozebrat plastová lepená pouzdra. Stačí do něj zasáhnout opatrně a ne příliš fanaticky: pod vlivem úderů do těla se mohou rozbít stopy vedoucí k masivním dílům, například transformátorům nebo tlumivkám.

Pomáhá také vložit nůž do švu a stejným kladívkem ho lehce poklepat. Pravda, po montáži zůstávají stopy tohoto zásahu. Ale i když jsou na pouzdru drobné známky, nebudete muset kupovat novou jednotku.

Jak najít diagram

Jestliže v dřívějších dobách byla téměř všechna domácí zařízení dodávána se schématy zapojení, moderní zahraniční výrobci elektroniky nechtějí sdílet svá tajemství. Veškeré elektronické vybavení je vybaveno pouze uživatelským manuálem, který ukazuje, která tlačítka je třeba stisknout. Schémata zapojení nejsou součástí uživatelské příručky.

Předpokládá se, že zařízení bude fungovat navždy nebo že opravy budou prováděny v autorizovaných servisních střediscích, kde jsou k dispozici návody k opravám, nazývané servisní manuály. Servisní střediska nemají právo sdílet tuto dokumentaci se všemi, ale díky bohu za internet lze tyto servisní příručky najít pro mnoho zařízení. Někdy to lze provést zdarma, tedy za nic, a někdy lze potřebné informace získat za malý obnos.

Ale i když jste nemohli najít požadovaný obvod, neměli byste zoufat, zejména při opravách napájecích zdrojů. Téměř vše je jasné po pečlivém prozkoumání desky. Tento výkonný tranzistor není nic jiného než výstupní spínač a tento mikroobvod je regulátor PWM.

U některých ovladačů je výkonný výstupní tranzistor „skrytý“ uvnitř čipu. Pokud jsou tyto části dostatečně velké, pak mají plné označení, ze kterého můžete najít technickou dokumentaci (datový list) mikroobvodu, tranzistoru, diody nebo zenerovy diody. Právě tyto díly tvoří základ spínaných zdrojů.

Je poněkud obtížnější najít datové listy pro malé SMD součástky. Plné označení se na malé pouzdro nevejde, místo toho je na pouzdru umístěno kódové označení několika (tří, čtyř) písmen a číslic. Pomocí tohoto kódu, pomocí tabulek nebo speciálních programů, opět nalezených na internetu, je možné, i když ne vždy, najít referenční data pro neznámý prvek.

Měřicí přístroje a nástroje

K opravě spínaných zdrojů budete potřebovat nástroj, který by měl mít každý radioamatér. Především je to několik šroubováků, boční řezačky, pinzety, někdy kleště a dokonce i výše zmíněné kladivo. To je pro instalatérské a instalační práce.

Pro pájení budete samozřejmě potřebovat páječku, nejlépe několik, různého výkonu a rozměrů. Běžná páječka o výkonu 25...40 W je docela vhodná, ale je lepší, když je to moderní páječka s termostatem a teplotní stabilizací.

Pro pájení vícevodičových dílů je dobré mít po ruce, když ne super drahou, tak alespoň jednoduchou levnou pájecí pistoli. To vám umožní pájet vícepinové díly bez velké námahy a ničení desek plošných spojů.

Pro měření napětí, odporů a o něco méně často proudů budete potřebovat digitální multimetr, i když ne příliš drahý, nebo starý dobrý tester ukazovátek. Můžete si přečíst o tom, že je příliš brzy na odepisování ukazovacího zařízení a jaké další možnosti poskytuje, které moderní digitální multimetry nemají.

Může poskytnout neocenitelnou pomoc při opravách spínacích zdrojů. I zde je docela dobře možné použít starý, byť nepříliš širokopásmový, katodový osciloskop. Pokud je samozřejmě možné zakoupit moderní digitální osciloskop, pak je to ještě lepší. Jak však ukazuje praxe, při opravách spínacích zdrojů se můžete obejít bez osciloskopu.

Ve skutečnosti při opravě existují dva možné výsledky: buď to opravit, nebo to ještě zhoršit. Zde je vhodné připomenout Hornerův zákon: „Zkušenost roste přímo úměrně s počtem vyřazených zařízení. A přestože tento zákon obsahuje slušnou dávku humoru, v praxi oprav se věci mají přesně takto. Hlavně na začátku cesty.

odstraňování problémů

Spínané napájecí zdroje selhávají mnohem častěji než jiné komponenty elektronických zařízení. Prvním efektem je vysoké síťové napětí, které se po usměrnění a filtraci ještě zvýší. Výkonové spínače a celá kaskáda měničů proto pracují ve velmi obtížných podmínkách, jak elektricky, tak tepelně. Nejčastěji bývají poruchy v primárním okruhu.

Poruchy lze rozdělit do dvou typů. V prvním případě je porucha spínaného zdroje doprovázena kouřem, výbuchy, zničením a zuhelnatěním součástí, někdy i drah desek plošných spojů.

Zdá se, že tato možnost je nejjednodušší, stačí vyměnit vypálené části, obnovit stopy a vše bude fungovat. Ale při pokusu o určení typu mikroobvodu nebo tranzistoru se ukázalo, že označení dílů zmizelo spolu s pouzdrem. Bez schématu, které často není po ruce, nelze zjistit, co zde bylo. Někdy oprava končí v této fázi.

Druhý typ poruchy je tichý, jak řekl Lyolik, bez hluku a prachu. Výstupní napětí jednoduše zmizela beze stopy. Pokud je tento spínaný zdroj jednoduchý síťový adaptér jako nabíječka pro mobilní telefon nebo notebook, měli byste nejprve zkontrolovat funkčnost výstupního kabelu.

Nejčastěji dochází ke zlomu buď v blízkosti výstupního konektoru nebo na výstupu z pouzdra. Pokud je jednotka připojena k síti pomocí kabelu se zástrčkou, měli byste se nejprve ujistit, že je funkční.

Po kontrole těchto nejjednodušších obvodů se již můžete vydat do divočiny. Pro tyto divočiny si vezměme napájecí obvod 19palcového monitoru LG_flatron_L1919s. Ve skutečnosti byla chyba docela jednoduchá: včera se zapnul, ale dnes se nezapne.

Přes zdánlivou vážnost zařízení - přeci monitoru, je napájecí obvod vcelku jednoduchý a přehledný.

Po otevření monitoru bylo na výstupu napájecího zdroje objeveno několik nabobtnalých elektrolytických kondenzátorů (C202, C206, C207). V tomto případě je lepší vyměnit všechny kondenzátory najednou, celkem šest. Náklady na tyto díly jsou levné, takže byste neměli čekat, až nabobtnají. Po této výměně začal monitor fungovat. Mimochodem, taková porucha je u monitorů LG zcela běžná.

Nabobtnalé kondenzátory spustily ochranný obvod, o jehož činnosti bude řeč o něco později. Pokud po výměně kondenzátorů napájení nefunguje, budete muset hledat jiné důvody. Chcete-li to provést, podívejme se na diagram podrobněji.

Obr 5. Napájení monitoru LG_flatron_L1919s (pro zvětšení klikněte na obrázek)

Přepěťový filtr a usměrňovač

Síťové napětí je přiváděno do usměrňovacího můstku BD101 přes vstupní konektor SC101, pojistku F101 a filtr LF101. Usměrněné napětí přes termistor TH101 je přivedeno na vyhlazovací kondenzátor C101. Tento kondenzátor vytváří konstantní napětí 310V, které je přiváděno do měniče.

Pokud toto napětí chybí nebo je mnohem nižší než specifikovaná hodnota, měli byste zkontrolovat síťovou pojistku F101, filtr LF101, usměrňovací můstek BD101, kondenzátor C101 a termistor TH101. Všechny tyto detaily lze snadno zkontrolovat pomocí multimetru. Pokud máte podezření na kondenzátor C101, je lepší jej vyměnit za známý dobrý.

Mimochodem, síťová pojistka se jen tak nespálí. Ve většině případů jeho výměna neobnoví normální provoz spínaného zdroje. Proto byste měli hledat další příčiny vedoucí k přepálené pojistce.

Pojistka by měla být instalována při stejném proudu, jak je uvedeno na schématu, a v žádném případě by pojistka neměla být „napájena“. To může vést k ještě vážnějším problémům.

Střídač

Střídač je vyroben podle jednocyklového obvodu. Jako hlavní oscilátor je použit čip PWM regulátoru U101, na jehož výstup je připojen výkonový tranzistor Q101. Primární vinutí transformátoru T101 (piny 3-5) je připojeno k kolektoru tohoto tranzistoru přes induktor FB101.

Přídavné vinutí 1-2 s usměrňovačem R111, D102, C103 slouží k napájení PWM regulátoru U101 v ustáleném provozu zdroje. Regulátor PWM se spouští při zapnutí rezistorem R108.

Výstupní napětí

Zdroj produkuje dvě napětí: 12V/2A pro napájení měniče podsvícení a 5V/2A pro napájení logické části monitoru.

Z vinutí 10-7 transformátoru T101 přes sestavu diod D202 a filtr C204, L202, C205 se získá napětí 5V/2A.

Vinutí 8-6 je zapojeno do série s vinutím 10-7, ze kterého je pomocí sestavy diod D201 a filtru C203, L201, C202, C206, C207 získáno konstantní napětí 12V/2A.

Ochrana proti přetížení

Rezistor R109 je připojen ke zdroji tranzistoru Q101. Jedná se o proudový snímač, který je připojen přes rezistor R104 k pinu 2 čipu U101.

Při přetížení na výstupu se zvýší proud tranzistorem Q101, což vede k poklesu napětí na rezistoru R109, který je přiveden přes rezistor R104 na pin 2CS/FB mikroobvodu U101 a regulátor přestane generovat řídicí impulsy (pin 6OUT ). Proto napětí na výstupu napájecího zdroje zmizí.

Právě tato ochrana se spustila při nabobtnání elektrolytických kondenzátorů, které byly zmíněny výše.

Úroveň ochrany 0,9V. Tato úroveň je nastavena zdrojem referenčního napětí uvnitř mikroobvodu. Paralelně s rezistorem R109 je zapojena zenerova dioda ZD101 se stabilizačním napětím 3,3V, která chrání vstup 2CS/FB před přepětím.

Na pin 2CS/FB je přivedeno napětí 310V z kondenzátoru C101 přes dělič R117, R118, R107, který zajišťuje spuštění ochrany proti zvýšenému síťovému napětí. Přípustný rozsah síťového napětí, při kterém monitor normálně pracuje, je v rozsahu 90…240V.

Stabilizace výstupního napětí

Vyrobeno na nastavitelné zenerově diodě U201 typ A431. Výstupní napětí 12V/2A přes dělič R204, R206 (oba odpory s tolerancí 1%) je přivedeno na řídicí vstup R zenerovy diody U201. Jakmile výstupní napětí dosáhne 12V, otevře se zenerova dioda a rozsvítí se LED optočlenu PC201.

V důsledku toho se tranzistor optočlenu otevře (vývody 4, 3) a na vývod 2CS/FB je přivedeno napájecí napětí regulátoru přes rezistor R102. Pulzy na pinu 6OUT zmizí a napětí na výstupu 12V/2A začne klesat.

Napětí na řídicím vstupu R zenerovy diody U201 klesne pod referenční napětí (2,5V), zenerova dioda se zablokuje a vypne optočlen PC201. Na výstupu 6OUT se objeví impulsy, napětí 12V/2A začne narůstat a stabilizační cyklus se znovu opakuje. Stabilizační obvod je postaven podobným způsobem v mnoha spínaných zdrojích, například v počítačových.

Ukazuje se tedy, že na vstup 2CS/FB ovladače jsou pomocí drátového OR připojeny tři signály: ochrana proti přetížení, ochrana proti přepětí sítě a výstup obvodu stabilizátoru výstupního napětí.

Zde je vhodné si připomenout, jak můžete zkontrolovat fungování této stabilizační smyčky. K tomuto účelu stačí VYPNOUT!!! z napájecí sítě přiveďte na výstup napětí 12V/2A z regulovaného zdroje.

Na výstup optočlenu PC201 je lepší zapojit pointer tester v režimu měření odporu. Dokud bude napětí na výstupu regulovaného zdroje pod 12V, bude odpor na výstupu optočlenu vysoký.

Nyní zvýšíme napětí. Jakmile napětí překročí 12V, šipka zařízení prudce klesne ve směru klesajícího odporu. To znamená, že zenerova dioda U201 a optočlen PC201 fungují správně. Stabilizace výstupního napětí by tedy měla fungovat dobře.

Úplně stejným způsobem můžete zkontrolovat činnost stabilizační smyčky počítačových spínaných zdrojů. Hlavní věcí je pochopit, k jakému napětí je připojena zenerova dioda.

Pokud byly všechny výše uvedené kontroly úspěšné a napájecí zdroj se nespustí, měli byste zkontrolovat tranzistor Q101 jeho vyjmutím z desky. Pokud tranzistor funguje správně, je s největší pravděpodobností na vině čip U101 nebo jeho zapojení. Především se jedná o elektrolytický kondenzátor C105, který je nejlépe zkontrolovat jeho výměnou za známý dobrý.