TL494 у повноцінному блоці живлення

http://www.radiokot.ru/circuit/power/supply/38/

Пройшло більше року, як я всерйоз зайнявся темою блоків живлення. Прочитав чудові книги Марті Браун "Джерела харчування" та Семенов "Силова електроніка". У результаті помітив безліч помилок у схемах з інтернету, а останнім часом і тільки й бачу жорстоке знущання з моєї улюбленої мікросхеми TL494.

Люблю я TL494 за універсальність, напевно, немає такого блоку живлення, який неможливо було б на ній реалізувати. В даному випадку я хочу розглянути реалізацію найцікавішої топології "напівміст". Управління транзисторами напівмоста робиться гальванічно розв'язаним, це вимагає чимало елементів, в принципі перетворювач всередині перетворювача. Незважаючи на те, що існує безліч напівмостових драйверів, використання як драйвер трансформатора (GDT) списувати ще рано, цей спосіб найбільш надійний. Бутстрепові драйвери вибухали, а ось вибуху GDT я ще не спостерігав. Драйверний трансформатор є звичайним імпульсним трансформатором, розраховується за тими ж формулами як і силовий враховуючи схему розгойдування. Часто я бачив використання потужних транзисторів у розкачуванні GDT. Виходи мікросхеми можуть видати 200 міліампер струму і в разі грамотно побудованого драйвера це дуже багато, особисто я розгойдував на частоті в 100 кілогерц IRF740 і навіть IRFP460. Подивимося на схему цього драйвера:

Ця схема включається на кожну вихідну обмотку GDT. Справа в тому, що в момент мертвого часу первинна обмотка трансформатора виявляється розімкнутою, а вторинні не навантаженими, тому через саму обмотку розряд затворів буде йти вкрай довго, введення резистора, що підпирає, заважатиме швидко заряджатися затвору і їсти багато енергії марно. Схема малюнку позбавлена ​​цих недоліків. Фронти виміряні на реальному макеті склали 160нс наростаючий і 120нс спадаючий на затворі транзистора IRF740.
Аналогічно побудовані транзистори, що доповнюють до мосту, в розгойдуванні GDT. Застосування розгойдування мостом обумовлено тим, що до спрацювання тригера живлення tl494 після досягнення 7 вольт, вихідні транзистори мікросхеми будуть відкриті, у разі включення трансформатора як пуш-пул відбудеться коротке замикання. Міст працює стабільно.

Діодний міст VD6 випрямляє напругу з первинної обмотки і якщо вона перевищить напругу живлення, то поверне її назад в конденсатор С2. Відбувається це через появу напруги зворотного ходу, але індуктивність трансформатора не нескінченна.

Схему можна живити через конденсатор, що гасить, зараз працює 400 вольтовий к73-17 на 1.6мкф. діоди кд522 або значно кращі за 1n4148, можлива заміна на більш потужні 1n4007. Вхідний міст може бути побудований на 1n4007 або використовувати готовий кц407. На платі помилково застосований кц407 як VD6, його туди ні в якому разі неприпустимо ставити, цей міст повинен бути виконаний на вч діодах. Транзистор VT4 може розсіювати до 2х ват тепла, але грає він суто захисну роль, можна застосувати кт814. Інші транзистори кт361, причому вкрай небажана заміна на низькочастотні кт814. Генератор tl494, що задає, налаштований тут на частоту в 200 кілогерц, це означає, що в двотактному режимі отримаємо 100 кілогерц. Мотаємо GDT на феритовому кільці 1-2 сантиметри діаметром. Провід 0.2-0.3мм. Витков має бути в десяток разів більше ніж розрахункове значення, що значно покращує форму вихідного сигналу. Чим більше намотано – тим менше потрібно підвантажувати GDT резистором R2. Я намотав на кільці зовнішнім діаметром 18мм 3 обмотки по 70 витків. Пов'язане завищення числа витків і обов'язкове підвантаження з трикутної складової струму, воно зменшується зі збільшенням витків, а підвантаження просто зменшує його відсотковий вплив. Друкована плата додається, проте не зовсім відповідає схемі, але основні блоки на ній є плюс доданий обвіс одного підсилювача помилки та послідовний стабілізатор для запиту від трансформатора. Плата виконана під монтаж у розріз плати силової частини.

Стабілізований напівмостовий імпульсний блок живлення

1

Блок живлення містить невелику кількість компонентів. Як імпульсний трансформатор використовується типовий понижувальний трансформатор з комп'ютерного блоку живлення. На вході стоїть NTC термістор (Negative Temperature Coefficient) - напівпровідниковий резистор з позитивним температурним коефіцієнтом, який різко збільшує опір, коли перевищена деяка характеристична температура TRef. Захищає силові ключі під час заряджання конденсаторів. Діодний міст на вході для випрямлення напруги на струм 10А. Пара конденсаторів на вході береться із розрахунку 1 мкф на 1 Вт. У нашому випадку конденсатори "витягнуть" навантаження 220Вт. Драйвер IR2151- Для керування затворами польових транзисторів, що працюють під напругою до 600В. Можлива заміна на IR2152, IR2153. Якщо в назві є індекс D, наприклад IR2153D, то діод FR107 в обв'язці драйвера не потрібен. Драйвер по черзі відкриває затвори польових транзисторів із частотою, що задається елементами на ніжках Rt та Ct. Польові транзистори використовуються переважно фірми IR (International Rectifier). Вибирають на напругу не менше 400В та з мінімальним опором у відкритому стані. Чим менший опір, тим менше нагрівання і вищий ККД. Можна рекомендувати IRF740, IRF840 та ін. Увага! Фланці польових транзисторів не закорочувати; при монтажі на радіатор використовувати ізоляційні прокладки та шайби-втулки. Типовий тип трансформатора з блоку живлення комп'ютера. Як правило, цоколівка відповідає наведеній на схемі. У цій схемі працюють і саморобні трансформатори, намотані на феритових торах. Розрахунок саморобних трансформаторів ведеться на частоту перетворення 100 кГц та половину випрямленої напруги (310/2 = 155В). Вторинні обмотки можна розрахувати на іншу напругу. Діоди на виході з часом відновлення трохи більше 100 нс. Цим вимогам відповідають діоди із сімейства HER (High Efficiency Rectifier – високоефективні випрямлячі). Чи не плутати з діодами Шоттки. Місткість на виході - буферна ємність. Не слід зловживати та встановлювати ємність понад 10000 мкФ. Як і будь-який пристрій, цей блок живлення вимагає уважного та акуратного складання, правильної установки полярних елементів та обережності при роботі з мережевою напругою. Правильно зібраний блок живлення не потребує настроювання та налагодження. Не слід вмикати блок живлення без навантаження.

ДАНИЙ МАТЕРІАЛ МІСТЬ ВЕЛИКУ КІЛЬКІСТЬ АНІМОВАНИХ ДОДАТКІВ!!!

Для браузера Microsoft Internet Extlorer необхідно тимчасово вимкнути деякі функції, а саме:
- Вимкнути інтегровані бари від Яндекса, Гугла і т.д.
- Вимкнути рядок стану (зняти галочку):

Вимкнути адресний рядок:

За бажанням можна вимкнути і ЗВИЧАЙНІ КНОПКИ, але площі екрана, що вийшла, вже достатньо

В іншому більше жодних регулювань робити не потрібно - керування матеріалом здійснюється за допомогою вбудованих в матеріал кнопок, а прибрані панелі ви завжди можете повернути на місце.

ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОСТІ

Перш ніж приступити до опису принципу роботи імпульсних джерел живлення, слід згадати деякі деталі із загального курсу фізики, а саме що таке електрику, що таке магнітне поле і як вони залежать один від одного.
Сильно глибоко ми не поглиблюватимемося і про причини виникнення електрики в різних об'єктах ми теж замовчимо - для цього потрібно просто тупо передрукувати 1/4 курсу фізики, тому сподіваємося, що читач знає, що така електрика не за написами на табличках "НЕ ВЛЕЗАЙ - ВБ'Є" !". Однак для початку нагадаємо, яке воно буває, це сама електрика, точніше напруга.

Ну а тепер, суто теоретично, припустимо, що навантаженням у нас виступає провідник, тобто. Найпростіший відрізок дроту. Що відбувається в ньому, коли через нього протікає струм, наочно показано на наступному малюнку:

Якщо з провідником і магнітним полем навколо нього все зрозуміло, то складемо провідник не в кільце, а в кілька кілець, щоб наша котушка індуктивності проявила себе активніше і подивимося, що відбуватиметься далі.

На цьому самому місці є сенс попити чаю і дати мозку засвоїти щойно впізнане. Якщо ж мозок не втомився, чи ця інформація вже відома, то дивимося далі

В якості силових транзисторів в імпульсних блоках живлення використовуються біполярні транзистори, польові (MOSFET) та IGBT. Який саме силовий транзистор використовувати вирішує тільки виробник пристроїв, оскільки і ті, й інші і треті мають свої переваги, і свої недоліки. Однак було б не справедливим не помітити, що біполярні транзистори в потужних джерелах живлення практично не використовуються. Транзистори MOSFET краще використовувати при частотах перетворення від 30 кГц до 100 кГц, а ось IGBT "люблять нижчі частоти - вище 30 кГц вже краще не використовувати.
Біполярні транзистори хороші тим, що вони досить швидко закриваються, оскільки струм колектора залежить від струму бази, але у відкритому стані мають досить великий опір, а це означає, що на них буде досить велике падіння напруги, що однозначно веде до зайвого нагрівання самого транзистора. .
Польові мають у відкритому стані дуже маленький активний опір, що не викликає великого тепла. Проте що потужніший транзистор, то більше вписувалося його ємність затвора, а її зарядки-разрядки потрібні досить великі струми. Ця залежність ємності затвора від потужності транзистора викликана тим, що польові транзистори, що використовуються для джерел живлення, виготовляються за технологією MOSFET, суть якої полягає у використанні паралельного включення декількох польових транзисторів з ізольованим затвором і виконаних на одному кристалі. І чим потужніший транзистор, тим більша кількість паралельних транзисторів використовується, а ємності затворів підсумовуються.
Намаганням знайти компроміс є транзистори, виконані за технологією IGBT, оскільки є складовими елементами. Ходять чутки, що вийшли вони суто випадково, при спробі повторити MOSFET, але замість польових транзисторів, вийшли не зовсім польові і не зовсім біполярні. Як керуючий електрод виступає затвор вбудованого всередину польового транзистора невеликої потужності, який своїм витоком-стоком вже управляє струмом баз потужних біполярних транзисторів, включених паралельно і виконаних на одному кристалі даного транзстора. Таким чином виходить досить маленька ємність затвора і невеликий активний опір у відкритому стані.
Основних схем включення силової частини не так вже й багато:
АВТОГЕНЕРАТОРНІ БЛОКИ ЖИВЛЕННЯ. Використовують позитивний зв'язок, зазвичай індукційний. Простота подібних джерел живлення накладає на них деякі обмеження - подібні джерела живлення "люблять" постійне навантаження, що не змінюється, оскільки навантаження впливає на параметри зворотного зв'язку. Подібні джерела бувають як однотактні, і двотактні.
Імпульсні блоки живлення з примусовим збудженням. Дані джерела живлення також поділяються на однотактні та двотактні. Перші хоч і лояльніше відносяться до мінливого навантаження, але все ж таки не дуже стійко підтримують необхідний запас потужності. А аудіотехніка має досить великий розкид споживання - в режимі паузи підсилювач споживає одиниці ват (струм спокою кінцевого каскаду), а на піках аудіосигналу споживання може досягати десятків або навіть сотень ват.
Таким чином, єдиним, максимально прийнятним варіантом імпульсних джерелом живлення для аудіотехніки є використання двотактних схем з примусовим збудженням. Так само не варто забувати про те, що при високочастотному перетворенні необхідно приділяти більш ретельну увагу до фільтрації вторинної напруги, оскільки поява перешкод з живлення в звуковому діапазоні зведуть нанівець усі старання з виготовлення імпульсного джерела живлення для підсилювача потужності. З цієї причини частота перетворення відводиться далі від звукового діапазону. Найпопулярнішою частотою перетворення раніше була частота в районі 40 кГц, але сучасна елементна база дозволяє робити перетворення на частотах набагато вище – аж до 100 кГц.
Розрізняють два базові види даних імпульсних джерел - стабілізовані та не стабілізовані.
Стабілізовані джерела живлення використовують широтноимпульсную модуляцію, суть якої полягає у формуванні вихідної напруги за рахунок регулювання тривалості напруги, що подається в первинну обмотку, а компенсація відсутності імпульсів здійснюється LC ланцюжками, включеними на виході вторинного живлення. Великим плюсом стабілізованих джерел живлення є стабільність вихідної напруги, яка не залежить ні від вхідної напруги мережі 220 В, ні від споживаної потужності.
Не стабілізовані просто керують силовою частиною з постійною частотою та тривалістю імпульсів і від звичайного трансформатора відрізняються лише габаритами та набагато меншими ємностями конденсаторів вторинного живлення. Вихідна напруга безпосередньо залежить від мережі 220 В, і має невелику залежність від споживаної потужності (на холостому ходу напруга дещо вища за розрахункову).
Найпопулярнішими схемами силової частини імпульсних джерел живлення є:
З середньою точкою(ПУШ-ПУЛ). Використовуються зазвичай у низьковольтних джерелах живлення, оскільки має деякі особливості у вимогах до елементної бази. Діапазон потужностей досить великий.
Напівмостові . Найпопулярніша схема в мережевих іпульсних джерелах живлення. Діапазон потужностей до 3000 Вт. Подальше збільшення потужності можливе, але вже за вартістю сягає рівня мостового варіанта, тому дещо не економічно.
Мостові. Ця схема не економічна на малих потужностях, оскільки містить подвоєну кількість силових ключів. Тому найчастіше використовується на потужностях від 2000 Вт. Максимальні потужності знаходяться в межах 10 000 Вт. Ця схемотехніка є основною при виготовленні зварювальних апаратів.
Розглянемо докладніше, хто є хто і як працює.

ІЗ СЕРЕДНІЙ ТОЧКОЮ

Як було показано - дану схемотехніку силової частини не рекомендується використовувати для створення мережевих джерел живлення, проте НЕ РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ не означає НЕ МОЖНА. Просто необхідно ретельніше підходити до вибору елементної бази і виготовлення силового трансформатора, а також враховувати досить великі напруги при розведенні друкованої плати.
Максимальну популярність даний силовий каскад отримав в автомобільній аудитехніці, а також у джерелах безперебійного живлення. Однак на цій ниві дана схемотехніка зазнає деяких незручностей, а саме обмеження максимальної потужності. І річ не в елементній базі – на сьогодні зовсім не є дефіцитними MOSFET транзистори з миттєвими значеннями струму сток-витік у 50-100 А. Справа в габаритній потужності самого трансформатора, а точніше у первинній обмотці.
Проблема полягає... Втім, для більшої переконливості скористаємося програмою розрахунків моточних даних високочастотних трансформаторів.
Візьмемо 5 кілець типорозміру К45х28х8 з проникністю M2000HM1-А, закладемо частоту перетворення 54 кГц і первинну обмотку в 24 В (дві напівобмотки по 12 В) У результаті отримуємо, що потужність даний сердечник зможе розвинути 658 в , тобто. по 2,5 витки на одну напівобмотку. Як то не природно обмаль... Однак варто підняти частоту перетворення до 88 кГц як вийде всього 2 (!) витка на напівобмотку, хоча потужність виглядає дуже привабливо - 1000 Вт.
Начебто з такими результатами можна змиритися і рівномірно по всьому кільцю розподілити 2 витка теж, якщо сильно постаратися, можна, але якість фериту залишає бажати кращого, та й M2000HM1-А на частотах вище 60 кГц вже сам по собі гріється досить сильно, ну а на 90 кГц його вже обдувати треба.
Так що як не крути, але виходить замкнене коло - збільшуючи габарити для отримання більшої потужності ми надто сильно зменшуємо кількість витків первинної обмотки, збільшуючи частоту ми знову ж таки зменшуємо кількість витків первинної обмотки, але ще доважно отримуємо зайве тепло.
Саме з цієї причини для отримання потужностей понад 600 Вт використовують здвоєні перетворювачі - один модуль управління видає керуючі імпульсни на два однакових силових модуля, що містять два силові трансформатори. Вихідні напруги обох трансформаторів підсумовуються. Саме таким способом організується живлення надпотужних автомобільних підсилювачів заводського виробництва і з одного силового модуля знімається близько 500.700 Вт і не більше. Способів підсумовування кілька:
- Підсумовування змінної напруги. Струм у первинні обмотки трансформаторів подається синхронно, отже і вихідна напруга синхронна і можуть з'єднуватися послідовно. Поєднувати вторинні обмотки паралельно від двох трансформаторів не рекомендується - невелика різниця в намотуванні або якості фериту призводить до великих втрат і зниження надійності.
- Підсумовування після випрямлячів, тобто. постійної напруги. Найоптимальніший варіант – один силовий модуль видає позитивну напругу для підсилювача потужності, а другий – негативну.
- формування живлення для підсилювачів з двох рівневим живленням додаванням двох ідентичних двополярних напруг.

ПІЛУМОСТОВА

Напівмостова схема має досить багато переваг - проста, отже надійна, легка в повторенні, не містить дефіцитних деталей, може виконуватися як на біполярних, так і на поливих транзисторах. Транзистори IGBT у ній теж працюють. Проте слабке місце має. Це прохідні конденсатори. Справа в тому, що при великих потужностях через них протікає досить великий струм і якість готового імпульсного джерела живлення залежить від якості саме цього компонента.
А проблема полягає в тому, що конденсатори постійно перезаряджаються, отже вони повинні мати мінімальний опір ВИСНОВОК-ОБКЛАДАННЯ, оскільки при великому опорі на цій ділянці виділятиметься досить багато тепла і зрештою висновок просто відгорить. Тому як прохідні конденсатори необхідно використовувати плівкові конденсатори, причому ємність одного конденсатора може досягати ємності 4,7 мкФ в крайньому випадку, якщо використовується один конденсатор - схема з одні кондлесатром теж досить часто використовується, за принципом вихідного каскаду УМЗЧ з однополярним живленням. Якщо ж використовуються два конденсатори на 4,7 мкФ (точка їх з'єднання підключена до обмотки трансформатора, а вільні висновки до плюсової та мінусової шин живлення), то дана комплектація цілком придатна для живлення підсилювачів потужності - сумарна ємність для змінної напруги перетворення складає і в результаті виходить рівною 4,7 мкф + 4,7 мкф = 9,4 мкф. Однак цей варіант не розрахований для безперервного використання з максимальним навантаженням - необхідно розділяти сумарну ємність на кілька конденсаторів.
При необхідності отримання більших ємностей (низька частота перетворення) краще використовувати кілька конденсаторів меншої ємності (наприклад 5 штук по 1 мкФ з'єднаних паралельно). Однак велика кількість включених паралельно конденсаторів досить сильно збільшує габарити пристрою, та й сумарна вартість усі гірлянди конденсаторів виходить не маленькою. Тому, при необхідності отримати велику потужність, має сенс скористатися бруківкою.
Для напівмостового варіанта потужності вище 3000 Вт не бажані - надто вже громіздкими будуть плати з прохідними конденсаторами. Використання як прохідних електролітичних конденсаторів має сенс, але лише на потужностях до 1000 Вт, оскільки на великих частотах електроліти не ефективні і починаю грітися. Паперові конденсатори в якості прохідних показали себе дуже добре, але їх габарити.
Для більшої наочності ми наводимо таблицю залежності реактивного опору конденсатора від частоти та ємності (Ом):

Ємність конденсатора	Частота перетворення

Про всяк випадок нагадуємо, що при використанні двох конденсаторів (один на плюс, другий на мінус) фінальна ємність дорівнюватиме сумі ємностей цих конденсаторів. Підсумковий опір не виробить тепла, оскільки реактивний, але може вплинути на ККД джерела живлення при максимальних навантаженнях - напруга на виході почне зменшуватися, незважаючи на те, що габаритна потужність силового трансформатора цілком достатня.

МОСТОВА

Мостова схема придатна для будь-яких потужностей, але найефективніша на великих потужностях (для мережевих джерел живлення це потужності від 2000 Вт). Схема містить дві пари силових транзисторів, керованих синхронно, але необхідність гальванічної розв'язки емітерів верхньої пари вносить деякі незручності. Однак ця проблема цілком вирішувана при використанні трансформаторів управління або спеціалізованих мікросхем, наприклад для польових транзисторів можна використовувати IR2110 - спеціалізована розробка компанії International Rectifier.

Однак силова частина не має жодного сенсу, якщо нею не керує модуль керування.
Спеціалізованих мікросхем, здатних керувати силовою частиною імпульсних джерел живлення досить багато, проте найбільш вдалою розробкою в цій галузі є TL494, яка з'явилася ще в минулому столітті, проте не втратила своєї актуальності, оскільки містить всі необхідні вузли для управління силовою частиною імпульсних джерел живлення . Про популярність даної мікросхеми перш за все говорить випуск її кількома великими виробниками електронних компонентів.
Розглянемо принцип дії даної мікросхеми, яку з повною відповідальністю можна назвати контролером, оскільки вона має ВСІМИ необхідними вузлами.

ЧАСТИНА II

У чому ж полягає власне ШІМ спосіб регулювання напруги?
У основу методу покладено все таже інерційність індуктивності, тобто. її не здатність миттєво пропустити струм. Тому регулюючи тривалість імпульсів можна змінювати фінальну постійну напругу. Причому для імпульсних джерел живлення це краще робити в первинних ланцюгах і таким чином економити кошти на створення джерела живлення, оскільки це джерело виконуватиме одразу дві ролі:
- Перетворення напруги;
- Стабілізацію вихідної напруги.
Причому тепла при цьому виділятиметься значно менше порівняно з лінійним стабілізатором, встановленим на виході імпульсного блоку живлення, що не стабілізовано.
Для більш наочності варто подивитися малюнок, наведений нижче:

На малюнку наведена схема-еквівалент імпульсного стабілізатора в якому як силовий ключ виступає генерато прямокутних імпульсів V1, а R1 як навантаження. Як видно з малюнка при фіксованій амплітуді вихідних імпульсів в 50 В, змінюючи тривалість імпульсів можна в широких межах змінювати напругу, що подається на навантаження, причому з дуже маленькими тепловими поетрями, залежно лише від параметрів використовуваного силового ключа.

Із принципами роботи силової частини розібралися, з керуванням теж. Залишилося з'єднати обидва вузли і отримати готове імпульсне джерело живлення.
Навантажувальна здатність контролера TL494 не дуже велика, хоча її вистачає для керування однією парою силових транзисторів типу IRFZ44. Однак для потужніших транзисторів вже необхідні підсилювачі струму, здатні розвинути необхідні струму на керуючих електродах силових транзисторів. Оскільки ми намагаємося знизити габарити джерела живлення і уникнути подалі від звукового діапазону, то оптимальним використанням як силові транзистори будуть польові транзистори, виконані за технологією MOSFET.

Варіанти структур під час виготовлення MOSFET.

З одного боку – для управління польовим транзистором не потрібні великі струми – вони відкриваються напругою. Однак у цій бочці меду є ложка дьогтю, в даному випадку полягає в тому, що хоч затвор має величезний активний опір, що не споживає струму для управління транзистором, але затвор має ємність. А для її заряду та розряду якраз і потрібні великі струми, оскільки на більших частотах перетворення реактивний опір вже знижується до меж, які не можна ігнорувати. І що більше потужність силового MOSFET транзистора то більше вписувалося ємність його затвора.
Наприклад візьмемо IRF740 (400 V, 10A), у якого ємність затвора становить 1400 пкФ і IRFP460 (500 V, 20 A), у якого ємність затвора становить 4200 пкФ. Оскільки і у першого, і у другого напруга затвора не повинна бути більше ± 20 В, то як керуючі імпульси візьмемо напругу 15 В і подивимося в симуляторі що відбувається при частоті генератора в 100 кГц на резисторах R1 і R2, які послідовно включені з конденсаторами на 1400 пкФ та 4200 пкФ.

Тестовий стенд.

При протіканні через активне навантаження струму на ній утворюється падіння напруги, по цій величі і можна судити про миттєві значення струму, що протікає.

Падіння на резистори R1.

Як видно з малюнка відразу при появі імпульсу, що управляє, на резисторі R1 падає приблизно 10,7 В. При опорі 10 Ом це означає, що миттєве значення струму досягає 1, А (!). Як тільки імпульс закінчується на резисторі R1 падає так само 10,7, отже і для того, щоб розрядити конденсатор С1 потрібно струм близько 1 А..
Для зарядки-розрядки ємності 4200 пкФ через резистор 10 Ом потрібно 1,3 А, оскільки на резисторі 10 Ом падає 13,4 В.

Висновок напрошується сам собою - для зарядки-розрядки ємностей затворів необхідно, щоб каска, що працює на затвори силових транзисторів, витримував досить великі струми, хоча сумарне споживання досить мало.
Для обмеження миттєвих значень струму в затворах польових транзисторів зазвичай використовують струмообмежувальні резистори від 33 до 100 Ом. Надмірне зменшення цих резисторів підвищує миттєве значення струмів струму, а збільшення - збільшує тривалість роботи силового транзистора в лінійному режимі, що тягне за собою необґрунтований нагрівання останніх.
Досить часто використовується ланцюжок, що складається зі з'єднаних паралельно резистора і діода. Ця хитрість використовується перш за все для того, щоб розвантажити каскад, що управляє, на час зарядки і прискорити розрядку ємності затвора.

Фрагмент однотактного перетворювача.

Таким чином досягається не миттєва поява струму в обмотці силового трансформатора, а дещо лінійна. Хоча це підвищує температуру силового каскаду, але досить істотно знижує вибоси самоідуції, які неминуче виникають при подачі прямокутної напруги в обмотку трансформатора.

Самоіндукція у роботі однотактного перетворювача
(червона лінія – напруга на обмотці трансформатора, синя – напруга живлення, зелена – імпульси управління).

Отже з теоретичною частиною розібралися і можна підбити деякі підсумки:
Для створення імпульсного джерела живлення необхідний трансформатор, осердя у якого виготовлений з фериту;
Для стабілізації вихідної напруги імпульсного джерела живлення необхідний ШІМ метод, з яким цілком успішно справляється контролер TL494;
Силова частина із середньою точкою найбільш зручна для низьковольних імпульсних джерел живлення;
Силова частина напівмостової схемотехніки зручна для малих та середніх потужностей, а її парамети та надійність багато в чому залежать від якості та якості прохідних конденсаторів;
Силова частина мостового типу вигідніша для великих потужностей;
При використанні в силовій частині MOSFET не варто забувати про ємність затворів та розраховувати керуючі елементи силовими транзисторами з поправками на цю ємність;

Оскільки з окремими вузлами розібралися переходимо до фінального варіанта імпульсного джерела живлення. Оскільки і алгоритм і схемотехніка всіх напівмостових джерел практично однакова, то для роз'яснення якийсь елемент для чого потрібен розберемо по кісточках найпопулярніший, потужністю 400 Вт, з двома двополярними вихідними напругами.

Залишилося відзначити деякі ньюнаси:
Резистори R23, R25, R33, R34 служать для створення RC-фільтра, який вкрай бажаний при використанні електролітичних конденсаторів на виході імпульсних джерел. В ідеалі звичайно краще використовувати LС-фільтри, але оскільки "споживачі" не дуже потужні можна цілком обійтися і RC-фільтром. Опір даних резисторів може використовуватися від 15 до 47 Ом. R23 краще потужністю 1 Вт, решта на 0,5 Вт цілком достатньо.
С25 і R28 - снабер, що знижує викиди самоіндукції в обмотці силового трансформатора. Найбільш ефективні при ємностях близько 1000 пкф, але в цьому випадку на резисторі виділяється занадто багато тепла. Необхідні у разі коли після випрямляючих діодів вторинного живлення відсутні дроселі (переважна більшість заводської апаратури). Якщо дроселі використовуються ефективність снаберів не така помітна. Тому ми їх ставимо вкрай рідко та гірше джерела харчування від цього не працюють.
Якщо деякі номінали елементів відрізняються на платі та принциповій схемі ці номінали не критичні – можна використовувати й ті та інші.
Якщо на платі є елементи відсутні на принциповій схемі (зазвичай це конденсатори по живленню), то можна їх не ставити, хоча з ними буде краще. Якщо ж вирішили встановлювати, то не електролітичні конденсатори можна використовувати на 0,1...0,47 мкФ, а електролітичні такої ж ємності, як і ті, що виходять з ними включеними паралельно.
На платі ВАРІАНТ 2 Біля радіаторів є прямокутна частина, яка висвердлюється по периметру і на неї встановлюються кнопки керування джерелом живлення (вкл-викл). Необхідність отвору обумовлена ​​тим, що вентилятор на 80 мм не вміщається по висоті, для того, щоб закріпити його до радіатора. Тому вентилятор встановлюється нижче за основу друкованої плати.

ІНСТРУКЦІЯ З САМОСТІЙНОЇ ЗБІРКИ
СТАБІЛІЗОВАНОГО ІМПУЛЬСНОГО ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ

Для початку уважно слід ознайомитися з принциповою схемою, втім це слід робити завжди, перш ніж приступати до збирання. Цей перетворювач напруги працює за напівмостовою схемою. У чому на відміну від інших докладно розказано.

Принципова схема упакована WinRAR старої версії та виконана на сторінці WORD-2000, тому з роздруком цієї сторінки проблем не виникне. Тут же ми розглянемо її фрагментами, оскільки хочеться зберегти високу схему читання, а цілком на еран монітора вона вміщається не зовсім коректно. Про всяк випадок можна користуватися цим кресленням для представлення картини в цілому, але краще роздрукувати...
На малюнку 1 - фільтр та випрямляч напруги. Фільтр призначений передусім виключення проникнення імпульсних перешкод від перетворювача в мережу. Виконаний на основі L-C. Як індуктивність використовується феритовий сердечник будь-якої форми (стрижні краще не потрібно - великий фон від них) з намотаною одинарною обмоткою. Габарити сердечника залежать від потужності джерела живлення, оскільки чим потужніше джерело, тим більше перешкод він створюватиме і тим краще потрібен фільтр.

Малюнок 1.

Приблизні габарити осердя залежно від потужності джерела живлення зведені в таблицю 1. Обмотка мотається до запалення сердечника, діаметр(и) дроту слід вибирати з розрахунку 4-5 А/мм кв.

				Таблиця 1
ПОТУЖНІСТЬ ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ		КІЛЬЦЕВИЙ СЕРДЯНИК		Ш-ОБРАЗНИЙ СЕРДНИК
		Діаметр від 22 до 30 при товщині 6-8 мм.		Ширина від 24 до 30 при товщині 6-8 мм.
		Діаметр від 32 до 40 при товщині 8-10 мм.		Ширина від 30 до 40 при товщині 8-10 мм.
		Діаметр від 40 до 45 при товщині 8-10 мм.		Ширина від 40 до 45 при товщині 8-10 мм.
		Діаметр від 40 до 45 при товщині 10-12 мм.		Ширина від 40 до 45 при товщині 10-12 мм.
		Діаметр від 40 до 45 при товщині 12-16 мм.		Ширина від 40 до 45 при товщині 12-16 мм.
		Діаметр від 40 до 45 при товщині 16-20 мм.		Ширина від 40 до 45 при товщині 16-20 мм.

Тут слід трохи пояснити чому діаметр (и) і що таке 4-5 А/мм кв.
Ця категорія джерел живлення відноситься до високочастотної. Тепер згадаємо курс фізики, а саме те місце, в якому говориться, що на високих частотах струм тече не по всьому перерізу провідника, а його поверхні. І чим вища частота, тим більша частина перерізу провідника залишається не задіяною. З цієї причини в високочастотних імпульсних пристроях обмотки виконують за допомогою джгутів, тобто. береться трохи більш тонких провідників і складається разом. Потім джгут, що вийшов, трохи скручують уздовж осі, щоб окремі провідники не стирчали в різні сторони під час намотування і цим джгутом намотують обмотки.
4-5 А/мм кв означає, що напруженість у провіднику може досягати від чотирьох до п'яти ампер на квадрантний міліметр. Цей параметр відповідає за нагрівання провідника за рахунок панденія в ньому напруги, адже провідник має, хоч і не великий, але все ж таки опір. В імпульсній техніці моточні вироби (дроселі, трансформатори) мають порівняно невеликі габарити, отже вони будуть охолоджуватися добре, тому напруженість можна використовувати саме 4-5 А/мм кв. А ось для традиційних трансформаторів, виконаних на залозі, цей параметр не повинен перевищувати 25-3 А/мм кв. Скільки проводів та якого перерізу допоможе розрахувати табличка діаметрів. Крім цього табличка підкаже яку потужність можна отримати при використанні тієї чи іншої кількості проводів наявного проводу, якщо використовувати його в якості первинної обмотки силового трансформатора. Відкрити табличку.
Місткість конденсатора С4 повинна бути не нижче 0,1 мкФ, якщо він використовується взагалі. Напруга 400-630 В. Формулювання якщо він використовується взагалівикористовується недаремно - основним фільтром є дросель L1, яке індуктивність вийшла досить великий і можливість проникнення ВЧ перешкод зводиться майже нульових значень.
Діодний міст VD служить для випрямлення змінної напруги. У якості діодного мосту використовується складання типу RS (торцеві висновки). Для потужності 400 Вт можна використовувати RS607, RS807, RS1007 (на 700 В, 6, 8 і 10 А відповідно), оскільки настановні габарити у цих діодних мостів однакові.
Конденсатори С7, С8, С11 і С12 необхідні зниження імпульсних перешкод, створюваних діодами під час наближення змінної напруги до нуля. Місткість даних конденсаторів від 10 нФ до 47 нФ, напруга не нижче 630 В. Однак провівши кілька вимірів було з'ясовано, що L1 добре справляється і з цими перешкодами, а для виключення впливу первинних ланцюгах цілком вистачає конденсатора С17. Крім цього свій внесок вносять і ємності конденсаторів С26 і С27 - для первинної напруги вони є двома, послідовно з'єднаними конденсаторами. Оскільки їх номінали рівні, то підсумкова ємність ділиться на 2 і ця ємність вже не тільки служить для роботи силового трансформатора, але ще й пригнічує імпульсні перешкоди первинного харчування. Виходячи з цього ми відмовилися від використання С7, С8, С11 і С12, ну а якщо комусь дуже вже хочеться їх встановити, то на платі, з боку доріжок місця цілком достатньо.
Наступний фрагмент схеми - обмежувачі струму R8 і R11 (рисунок 2). Дані резистори необхідні зниження струму зарядки електролітичних конденсаторів С15 і С16. Цей захід необхідний, оскільки в момент включення необхідний дуже великий струм. Ні запобіжник, ні діодний міст VD не здатні, нехай навіть короткочасно витримати такий потужний струмовий кидок, хоча індуктивність L1 і обмежує максимальне значення струму, що протікає, в даному випадку цього мало. Тому використовуються струмообмежуючі резистори. Потужність резисторів в 2 Вт обрана не стільки через виділення тепла, а через досить широкий резистивний шар, здатний короткочасно витримати струм в 5-10 А. Для джерел живлення потужністю до 600 Вт можна використовувати резистори потужністю і 1 Вт, або використовувати один резистор потужністю 2 Вт, необхідно лише дотримати умову - сумарний опір даного ланцюга не повинно бути менше 150 Ом і не повинно бути більше 480 Ом. При надто низькому опорі збільшується шанс руйнування резистивного шару, при надто вискому - збільшується час заряду С15, С16 і напруга на них не встигне наблизитися до максимального значення, як спрацює реле К1 і контактам цього реле доведеться комутувати занадто великий струм. Якщо замість резисторів МЛТ використовувати дротяні, сумарний опір можна зменшити до 47 ... 68 Ом.
Місткість конденсаторів С15 і С16 вибирається так само залежно від потужності джерела. Обчислити необхідну ємність можна скориставшись не складною формулою: НА ОДИН ВАТ ВИХІДНОЇ ПОТУЖНОСТІ НЕОБХІДНО. Якщо є сумніви у своїх математичних здібностях, можна скористатися табличкою, в якій просто ставите потужність джерела живлення, яке ви збираєтеся виготовити і дивіться скільки і яких конденсаторів Вам необхідно. Зверніть увагу на те, що плата розрахована на встановлення мережевих електролітичних конденсаторів діаметром 30 мм..

Малюнок 3

На малюнку 3 показані резистори, що гасять, основна мета яких сформувати стартову напругу. Потужність не нижче 2 Вт, на плату встановлюються парами, один над одним. Опір від 43 кім до 75 кім. Дуже бажано, щоб всі резистори були одного номілалу - в цьому випадку тепло розподіляється рівномірно. Для невеликих потужностей використовується маленьке реле з невеликим споживанням, тому можна обійтися 2 або трьома резисторами, що гасять. На платі встановлюються один за одним.

Малюнок 4

Малюнок 4 – стабілізатор живлення модуля управління – у будь-якому корпусі інтергарльний стабілізатор на +15В. Необхідний радіатор. Розмір... Зазвичай вистачає радіатора від передостаннього каскаду вітчизняних підсилювачів. Можна попросити щось у телемайстернях - на телевезіонних платах зазвичай 2-3 підходящі радіатори знаходяться. Другий використовується для охолодження транзистора VT4, що управляє оборотами вентилятора (рисунок 5 і 6). Конденсатори С1 і С3 можна використовувати 470 мкФ на 50 В, але така заміна підходить лише для джерел живлення, що використовують певний тип реле, у яких опір котушки досить великий. На потужніших джерелах використовується потужніше реле і зменшення ємності С1 і С3 вкрай не бажано.

Малюнок 5

Малюнок 6

Транзистор VT4 – IRF640. Можна замінити на IRF510, IRF520, IRF530, IRF610, IRF620, IRF630, IRF720, IRF730, IRF740 і т.д. А.
Транзистор VT1 - практично будь-який прямий транзистор з максимальним струмом більше 1 А, бажано з невеликою напругою насичення. Однаково добре стають транзистори в корпусах ТО-126 і ТО-220, тому можна підібрати безліч замін. Якщо прикрутити невеликий радіатор, то цілком підійде навіть КТ816 (рисунок 7).

Малюнок 7

Реле К1 - TRA2 D-12VDC-S-Zабо TRA3 L-12VDC-S-2Z. По суті - звичайнісіньке реле з обмоткою на 12 V і контактною групою здатної комутувати 5 А і більше. Можна використовувати реле, що використовуються в деяких телевізорах для включення петлі розмагнічування, тільки врахуйте - контактна група в подібних реле має іншу цоколівку і навіть якщо вона стає на плату без проблем слід перевірити, які висновки замикаються при подачі напруги на котушку. Відрізняються TRA2 від TRA3 тим, що TRA2 мають одну контактну групу, здатну комутувати струм до 16 А, а TRA3 має 2 контактні групи 5А.
До речі, друкована плата пропонується у двох варіантах, а саме з використанням реле і без такого. У варіанті без реле не використовується система м'якого старту первинної напруги, тому даний варіант придатний для живлення потужністю не більше 400 Вт, оскільки без струмообмеження включати на "пряму" ємність більше 470 мкФ вкрай не рекомендується. Крім того - як діодний мост VD ОБОВ'ЯЗКОВО повинен використовуватися міст з максимальним струмом 10 А, тобто. RS1007. Ну а роль реле у варіанті без софт-старту виконує світлодіод. Функцію чергового режиму збережено.
Кнопки SA2 і SA3 (мається на увазі, що SA1 - мережевий вимикач) - кнопки будь-якого типу без фіксації, для яких можна виготовити окрему друковану плату, а можна закрупити й іншим зручним способом. Необхідно пам'ятати, що контакти кнопок гальванічно пов'язані з мережею 220 В, тому необхідно виключити ймовірність їх торкання у процесі експлуатації джерела живлення.
Аналогів контролера TL494 досить багато, можна використовувати будь-який, тільки врахуйте – у різних виробників можливі деякі відмінності параметрів. Наприклад, при заміні одного виробника на іншого може змінитися частота перетворення, але не сильно, а ось вихідна напруга може змінитися аж до 15%.
IR2110 в принципі не дефецитний драйвер, та й аналогів у неї не так багато – IR2113, але IR2113 має більшу кількість варіантів корпусу, тому будьте уважні – необхідний корпус DIP-14.
При монтажі плати замість мікросхем краще використовувати рознімання для мікросхем (панельки), ідеально - цангові, але можна і звичайні. Дана міра дозволить уникнути деяких непорозумінь, оскільки шлюбу серед і TL494 (немає вихідних імпульсів, хоча тактовий генератор працює), і серед IR2110 (немає імпульсів керуючих на верхній транзистор) досить багато, так що умови гарантії слід узгодити з продавцем мікросхем.

Малюнок 8

На малюнку 8 показано силову частину. Діоди VD4 ... VD5 краще використовувати швидкі, наприклад SF16, але за відсутності таких HER108 теж цілком підійдуть. С20 і С21 - сумарна ємність не менше 1 мкф, тому можна використовувати 2 конденсатори по 0,47 мкф. Напруга не менше 50 В, ідеально - плівковий конденсатра на 1 мкФ 63 В (у разі пробою силових транзисторів плівковий залишається цілим, а багатошарова кераміка гине). Для джерел живлення потужністю до 600 Вт опір резисторів R24 та R25 може бути від 22 до 47 Ом, оскільки ємності затворів силових транзисторів не дуже великі.
Силові транзистори можуть бути будь-якими з наведених у таблиці 2 (корпус ТО-220 або ТО-220Р).

					Таблиця 2
Найменування	Місткість затвора, пкФ	Макс напруга, У	Макс струм, А	Теплова потужність, Вт	Опір, Ом
Якщо теплова потужність не перевищує 40 Вт, значить корпус транзистора повністю пластмасовий і потрібно тепловідведення більшої площі, щоб не доводити температуру кристала до критичного значення. Напруга затвора для всіх не більше ±20 В

Тиристори VS1 і VS у принципі марка значення не має, головне - максимальний струм повинен становити не менше 0,5 А і корпус має бути ТО-92. Ми використовуємо або MCR100-8, або MCR22-8.
Діоди для слаботочного живлення (рисунок 9) бажано вибирати з коротким часом відновлення. Цілком підійдуть діоди серії HER, наприклад HER108, але можна використовувати інші, наприклад SF16, MUR120, UF4007. Резистори R33 і R34 на 0,5 Вт, опір від 15 до 47 Ом, причому R33 = R34. Службова обмотка, що працює на VD9-VD10, повинна бути розрахована на 20 В стабілізованої напруги. У таблиці розрахунку обмоток вона позначена червоним.

Малюнок 9

Силові випрямні діоди можуть використовуватися як у корпусі ТО-220, так і корпусі ТО-247. В обох випадках друкованої плати мається на увазі, що діоди будуть встановлені один за одним і з платою з'єднуватися провідниками (рисунок 10). Вочевидь, що з установці діодів слід використовувати термопасту і ізолюючі прокладки (слюду).

Малюнок 10

Як випрямляючі діоди бажано використовувати діоди з маленьким часом відновлення, оскільки від цього залежить нагрівання діодів на холостому ходу (позначається внутрішню ємність діодів і вони просто гріються самі по собі, навіть без навантаження). Список варіантів зведено до таблиці 3

			Таблиця 3
Найменування	Максимальна напруга, У	Максимальний струм, А	Час відновлення, нано сік

Трансформатор струму виконує дві ролі - використовується саме як трансформатор струму та як індуктивність, включена послідовно з первинною обмоткою силового трансформатора, що дозволяє дещо знизити швидкість появи струму в первинній обмотці, що веде до зменшення викидів самоіндукції (рисунок 11).

Малюнок 11

Суворих формул для розрахунку даного трансформатора немає, але дотримуватися деяких обмежень настійно рекомендується:

ДЛЯ ПОТУЖНОСТЕЙ ВІД 200 ДО 500 ВТ - КІЛЬЦЕ ДІАМЕТРОМ 12...18 ММ ДЛЯ ПОТУЖНОСТЕЙ ВІД 400 ДО 800 ВТ - КІЛЬЦЕ ДІАМЕТРОМ 18...26 ММ ДЛЯ ПОТУЖНОСТЕЙ ВІД 800 ДО 1800 ВТ - КІЛЬЦЕ ДІАМЕТРОМ 22...32 ММ ДЛЯ ПОТУЖНОСТЕЙ ВІД 1500 ДО 3000 ВТ - КІЛЬЦЕ ДІАМЕТРОМ 32...48 ММ

КІЛЬЦЯ ФЕРИТОВІ, ПРОНИЦЮваністю 2000, Товщиною 6 ... 12 ММ

КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ ПЕРВИННОЇ ОБМОТКИ:
3 ВИТКА ДЛЯ ПЛОХИХ УМОВ ОХОЛОДЖЕННЯ І 5 ВИТКІВ ЯКЩО ВЕНТИЛЯТОР ОБДУВАЄ НЕПЕРЕДСЯТНО ПЛАТУ
КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ ВТОРИННОЇ ОБМОТКИ:
12...14 ДЛЯ ПЕРВИННОЇ З 3-Х ВІТКІВ І 20...22 ДЛЯ ПЕРВИННОЇ З 5-ТИ ВІТКІВ

Набагато зручніший транформатор намотати СЕКЦІЙНО - ПЕРВИННА ОБМОТКА НЕ ПЕРЕХЛЕСТУЄТЬСЯ З ВТОРИНОЮ. В ЦЬОМУ РАЗІ ВІДМОТАТИ-ДОМОТАТИ ВИТОК ДО ПЕРВИННОЇ ОБМОТКИ НЕ ПРЕДСТАВЛЯЄ ПРАЦІ. У ФІНАЛІ ПРИ НАВАНТАЖЕННІ В 60% ВІД МАКСИМАЛЬНОЇ НА ВЕРХНОМУ ВИСНОВКУ R27 ПОВИННО БУТИ ПОРЯДКУ 12...15 В
Первинна обмотка трансформатора мотається тим самим, що й первинна обмотка силового трансформатора TV2, вторинна подвійним дротом діаметром 0,15...0,3 мм.

Для виготовлення силового трансформатора імпульсного блоку птання слід скористатися програмою для розрахунку імпульсних трансформаторів. Конструктив сердечника принципового значення немає - то, можливо і тороїдальним і Ш-образным. Друковані плати дозволяють без проблем використовувати і той і інший. Якщо габаритної потужності Ш-подібного средечника бракує його можна так само скласти в пакет, як кільця (рисунок 12).

Малюнок 12

Ш-подібними феритами можна розжитися в телемайстернях - не чато, але трансформатори живлення в телевізорах виходять з ладу. Найлегше знайти блоки живлення від вітчизняних телевізорів 3...5-го. Не слід забувати, що у разі, якщо потрібен трансформатор із двох-трьох середників, то всі середники повинні бути однієї марки, тобто. Для розбирання необхідно використовувати трансформатори одного типу.
Якщо силовий трансформатор буде виготовлений з кілець 2000, можна скористатися таблицею 4.

РЕАЛІЗАЦІЯ	РЕАЛЬНИЙ ТИПОРАЗМІР	ПАРАМЕТРІВ	ЧАСТОТА ПЕРЕТВОРЕННЯ
			МОЖНА БІЛЬШ		ОПТИМАЛЬНО			СИЛЬНИЙ НАГРІВ
1 КІЛЬЦЕ К40х25х11		ГАБАРИТНА ПОТУЖНІСТЬ
		ВІТКОВ НА ПЕРШ ОБМОТКУ
2 КІЛЬЦЯ К40х25х11		ГАБАРИТНА ПОТУЖНІСТЬ
		ВІТКОВ НА ПЕРШ ОБМОТКУ
1 КІЛЬЦЕ К45х28х8		ГАБАРИТНА ПОТУЖНІСТЬ
		ВІТКОВ НА ПЕРШ ОБМОТКУ
2 КІЛЬЦЯ К45х28х8		ГАБАРИТНА ПОТУЖНІСТЬ
		ВІТКОВ НА ПЕРШ ОБМОТКУ
3 КІЛЬЦЯ К45х28х8		ГАБАРИТНА ПОТУЖНІСТЬ
		ВІТКОВ НА ПЕРШ ОБМОТКУ
4 КІЛЬЦЯ К45х28х8		ГАБАРИТНА ПОТУЖНІСТЬ
		ВІТКОВ НА ПЕРШ ОБМОТКУ
КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ ВТОРИННОЇ ОБМОТКИ РОЗРАХУВАЄТЬСЯ ЧЕРЕЗ ПРОПОРЦІЮ, Враховуючи ТЕ, ЩО НАПРУЖЕННЯ НА ПЕРВИННОЮ ОБМОТКУ РІВНЕ 155 В АБО ЗА ДОПОМОГИ ТАБЛИЦІ ЗМІНЯТИ ТІЛЬКИ ЖОВТІ осередки)

Зверніть увагу, що стабілізація напруги здійснюється за допомогою ШІМ, отже вихідна розрахункова напруга вторинних обмоток має бути щонайменше на 30 % більше, ніж вам необхідно. Оптимальні параметри виходять, коли розрахункова напруга становить на 50...60% більше, ніж необхідно стабілізувати. Наприклад, Вам необхідне джерело з вихідною напругою 50 В, отже вторинна обмотка силового трансформатора повинна розраховуватися на вихідну напругу 75...80 В. У таблиці розрахунків вторинної обмотки цей коефіцієнт враховано.
Залежність частоти перетворення від номіналів С5 та R5 показана на графіку:

Використовувати досить великий опір R5 не рекомендується - занадто велике магнітне поле зовсім не далеко і можливі наведення. Тому зупинимося на "середньому" номіналі R5 10 кОм. При такому опорі частотозадаючого резистора виходять такі частоти перетворення:

Параметри отримані у цього виробника			Частота перетворення

(!) Тут слід сказати кілька слів про намотування трансформатора. Досить часто приходять обурення, мовляв, при самостійному виготовленні джерело або не віддає необхідної потужності, або силові транзистори сильно гріються навіть без навантаження.
Відверто кажучи з такою проблемою ми теж зіштовхнулися використовуючи кільця 2000, але нам було простіше - наявність вимірювальної апартури дозволило з'ясувати в чому причина таких казусів, а вона виявилася досить очікуваною - магнітна проникність фериту не відповідає маркуванню. Тобто на "слабких" трансформаторах довелося відмотувати первинну обмотку, на "силових транзисторах, що гріються" навпаки - домотувати.
Трохи пізніше ми відмовилися від використання кілець, проте той ферит який ми використовуємо взагалі був не макірований, тому пішли на радикальні заходи. До зібраної та налагодженої плати підключається трансформатор з розрахунковою кількістю витків первинної обмотки та змінюється частота перетворення встановленим на плату підстроювальним резистором (замість R5 встановлюється підстроєчник на 22 кОм). У момент включення частота перетворення встановлюється в межах 110 кГц і починає знижуватися обертанням движка підстроювального резистора. Отже з'ясовується частота коли він сердечник починає входити у насичення, тобто. коли силові транзистори починають грітися без навантаження. Якщо частота знижується нижче 60 кГц, то первинна обмотка відмотується, якщо температура починає підвищуватися на 80 кГц, то первинна обмотка домотується. Таким чином з'ясовується кількість витків саме для цього сердечника і тільки після цього намотується вторинна обмотка з використанням пропонованої вище таблички і на упаковках проставляється кількість витків первинки для того чи іншого середника.
Якщо якість вашого сердечника викликає сумніви, то краще виготовити плату, перевірити її на працездатність і тільки після цього виготовляти силовий трансформатор, використовуючи описану вище методику.

Дросель групової стабілізації. Де-не-де навіть майнула думка, що він ну ніяк не може працювати, оскільки через нього протікає постійна напруга. З одного боку подібні судження вірні - напруга дійсно однієї полярності, отже може бути пізнана як постійна. Однак автор подібного судження не врахував той факт, що хоч і постійна напруга, але вона пульсуюча і під час роботи в даному вузлі відбувається далеко не один процес (протікання струму), а безліч, оскільки дросель містить не одну обмотку, а мінімум дві (якщо вихідна напруга потрібна двополярна) або 4 обмотки, якщо необхідно дві двополярні напруги (рисунок 13).

Малюнок 13

Виготовити дросель можна і на кільці та на Ш-подібному фериті. Габарити, звичайно ж, залежать від потужності. Для потужностей до 400-500 Вт вистачає середника від мережевого фільтра живлення телевізорів з 54 см діагоналлю і вище (рисунок 14). Конструктив осердя не важливий

Малюнок 14

Мотається так само як і силовий трансформатор - з кількох тонких провідників, звитих у джгут або склеєних у стрічку з розрахунку 4-5 А/мм кв. Теоретично - чим більше витків - тим краще, тому обмотка укладається до заповнення вікна, причому відразу в 2 (якщо потрібне двополярне джерело) або в 4 дроти (якщо потрібне джерело з двома двополярними напругами).
Після конденсаторів, що згладжують, стоять вихідні дроселі. Особливих вимог до них не пред'являється, габарити... Плати розраховані на встановлення сердечників від фільтрів живлення телевізорів. Намотують до заповнення вікна, переріз із розрахунку 4-5 А/мм кв (рисунок 15).

Малюнок 15

Вище згадувалася стрічка в якості обмотки. Тут слід зупинитися дещо докладніше.
Що краще? Джгут чи стрічка?І той і інший спосіб має свої переваги і недоліки. Виготовлення джгута найбільш простий спосіб - розтягнув необхідну кількість дротів, а потім скрутив їх у джгут за допомогою дриля. Однак такий спосіб збільшує сумарну довжину провідників за рахунок внутрішнього кручення, а так само не дозволяє домогтися ідентичності магнітного поля у всіх провідниках джгута, а це, нехай і не великі, але все ж таки втрати на тепло.
Виготовлення стрічки трудомісткіше і трохи дорожче обходиться, оскільки необхідна кількість провідників розтягується і потім, за допомогою поліуританового клею (ТОП-ТОП, ФАХІВНИК, МОМЕНТ-КРИСТАЛ) склеюється в стрічку. Клей наносять на провід невеликими порціями - по 15 ... 20 см довжини провідника і потім затиснувши джгут між пальцями як би втирають його стежачи за тим, щоб дроти уклалися в стрічку, на кшталт стрічкових джгутів, що використовуються для з'єднання дискових носіїв з материнською платою IBM комп'ютерів. Після того, як клей прихопився, наноситься нова порція на 15...20 см довжини проводів і знову розгладжується пальцями до отримання стрічки. І так у всій довжині провідника (рисунок 16).

Малюнок 16

Після повного висихання клею роблять намотування стрічки на сердечник, причому першою намотується обмотка з великою кількістю витків (як правило і меншим перетином), а зверху вже більш сильноточні обмотки. Після намотування першого шару необхідно стрічку "укласти" всередині кільця скориставшись виструганим з дерева конусоподібним кілочком. Максимальний діаметр кілочка дорівнює внутрішньому діаметру кільця, що використовується, а мінімальний - 8…10 мм. Довжина конуса повинна бути не менше 20 см і зміна діаметра має бути рівномірною. Після намотування першого шару кільце просто одягають на кілочок і з насиллям натискають таким чином, щоб кільце досить сильно заклинило на кілочку. Потім кільце знімають, перевертають і знову одягають на кілочок з тим самим зусиллям. Кільець повинен бути досить м'яким, щоб не пошкодити ізоляцію обмотувального дроту, тому тверді породи дерева для цих цілей не підійдуть. Таким чином провідники укладають строго формою внутрішнього діаметра сердечника. Після намотування наступного шару провід знову "укладають" за допомогою кілочка і так роблять після намотування кожного наступного шару.
Після намотування всіх обмоток (не забуваючи використовувати міжобмотувальну ізоляцію) трансформатор бажано прогріти до 80...90°С протягом 30-40 хв (можна скористатися духовкою газової або електричної печі на кухні, але не слід перегрівати). При цій температурі поліуритановий клей робиться еластичним і знову набуває клеючих властивостей, склеюючи між собою вже не тільки провідники розташовані паралельно самій стрічці, але і зверху, що знаходяться. відбувається склеювання шарів обмоток між собою, що додає механічної жорсткості обмоткам і виключає якісь звукові ефекти, поява яких іноді трапляється при поганій стяжці провідників силового трансформатора (рисунок 17).

Малюнок 17

Плюсами такого намотування є отримання ідентичного магнітного поля у всіх проводах стрічкового джгута, оскільки геометрично вони розташовуються однаково по відношенню до магнітного поля. Такий стрічковий провідник набагато легше рівномірно розподіляти по всьому периметру сердечника, що дуже актуально навіть для типових трансформаторів, а для імпульсних є обов'язковою умовою. Використовуючи стрічку можна досягти досить щільного намотування, причому збільшивши доступ охолоджуючого повітря до витків, розташованих безпосередньо всередині обмотки. Для цього достатньо кількість необхідних проводів розділити на два і зробити дві однакові стрічки, які намотуватимуться один на одного. Таким чином, збільшиться товщина намотування, але з'явиться велика відстань між витками стрічки, забезпечуючи доступ повітря всередину трансформатора.
Як міжшарової ізоляції найкраще використовувати фторопластовую плівку - дуже еластична, що компенсує напруженість одного краю, що виникає при намотуванні на кільце, має досить велику пробивну напругу, не чутлива до температур до 200 ° С і дуже тонка, тобто. не займатиме багато місця у вікні сердечника. Але вона не завжди є під рукою. Використовувати вінілову ізоленту можна, але вона чутлива до температур вище 80°С. Ізолента на основі матерії до температур стійка, але має маленьку пробивну напругу, тому при її використанні необхідно намотувати щонайменше 2 шари.
Яким би провідником і в якій би послідовності Ви не намотували дроселі та силовий трансформатор слід пам'ятати про довжину висновків
Якщо Дроселі та силовий трансформатор виготовляються з використанням феритових кілець, то не треба забувати, що перед намотуванням краю феритового кільця слід заокруглити, оскільки вони досить гострі, а ферит матеріал досить міцний і може пошкодити ізоляцію на обмотувальному дроті. Після обробки ферит обмотується фторопластової стрічкою або матер'яною ізолентою і намотується перша обмотка.
Для повної ідентичності однакових обмоток обмотки мотаються відразу в два дроти (мається на увазі відразу в два джгути) які після намотування продзвонюються і початок однієї обмотки з'єднується з кінцем іншої.
Після намотування трансформатора необхідно видалити лакову ізоляцію на дротах. Це найнеприємніший момент, оскільки ДУЖЕ трудомісткий.
Насамперед необхідно зафіксувати виведення на самому трансформаторі та виключити витягування окремих проводів їх джгута при механічних впливах. Якщо джгут стрічковий, тобто. клеєний і після намотування прогрітий, то досить намотати на відводи кілька витків тим самим обмотувальним проводом безпосередньо біля тіла трансформатора. Якщо ж використовується кручений джгут, то його необхідно додатково звити у снування виведення і так само зафіксувати, намотавши кілька витків дроту. Далі виведення або обпалюються за допомогою газового пальника відразу всі, або зачищаються по одному за допомогою канцелярського різака. Якщо лак відпалювався, то після остигання дроти захищаються наждачним папером і звиваються.
Після видалення лаку, зачистки та звивки виведення необхідно захистити від окиснення, тобто. покрити каніфольним флюсом. Потім трансформатор встановлюють на плату, всі висновки, крім виведення первинної обмотки, що підключається до силових транзисторів, вставляються у відповідні отвори, про всяк випадок слід "продзвонити" обмотки. Особливу увагу слід привернути до себе фазування обмоток, тобто. на відповідність початку обмотки із принциповою схемою. Після того, як виведення трансформатора вставлені в отвори, слід їх укоротити так, щоб від кінця виведення до друкованої плати було 3...4 мм. Потім свитий висновок "розкручується" і місце паяння поміщається АКТИВНИЙ флюс, тобто. це або гашена соляна кислота, на кінчик сірника береться крапелька і переноситься на місце паяння. Або в гліцерин додається ацетил-саліцилова кислота кристалічна (аспірин) до отримання кашеподібної консистенції (і те й інше можна придбати в аптеці, рецептурному відділі). Після цього висновок припаюється до друкованої плати, ретельно прогріваючи та домагаючись рівномірного розташування припою навколо ВСІХ провідників відведення. Потім висновок коротшає по висоті пайки і плата ретельно миється або спиртом (90% мінімум), або очищеним бензином, або сумішшю бензину з розчинником 647 (1:1).

ПЕРШЕ ВКЛЮЧЕННЯ
Увімкнення, перевірка працездатності проводиться в кілька етапів, що дозволяють уникнути неприємностей, які однозначно виникнуть при помилці в монтажі.
1 . Для перевірки даної конструкції потрібно окреме джерело живлення з двополярною напругою ±15...20 В і потужність 15...20 Вт. Перше включення здійснюють підключивши МІНУСОВИЙ ВИСНОВОК додаткового джерела живлення до мінусової первинної шини живлення перетворювача, а ЗАГАЛЬНИЙ підключають у плюсовому виведенні конденсатора С1 (рисунок 18). Таким чином симмулюється живлення модуля управління і він перевіряється на працездатність без силової частини. Тут бажано використовувати осцилограф і частотомір, але якщо їх немає, то можна обійтися і мультиметром, бажано стрілочні (цифрові не адекватно реагують на пульсуючу напругу).

Малюнок 18

На висновках 9 і 10 контролера TL494 стрілочний прилад, включений на вимірювання постійної напруги, повинен показати майже половину напруги живлення, що говорить про те, що на мікросхемі є прямокутні імпульси
Так само має спрацювати реле К1
2 . Якщо модуль працює нормально, то слід перевірити силову частину, але знову ж таки не від високої напруги, а використовуючи додаткове джерело живлення (рисунок 19).

Малюнок 19

При такій послідовності перевірки спалити дуже важко навіть при серйозних помилках монтажу (замикання між доріжками плати, не пропаювання елементів) оскільки потужності додаткового блоку не вистачить. Після включення перевіряється наявність вихідних напруги перетворювача - звичайно ж воно буде значно нижчим за розрахунковий (при використанні додаткового джерела ±15В вихідні напруги будуть занижені приблизно в 10 разів, оскільки первинне харчування становить не 310 В а 30 В), проте наявність вихідних напруг говорить про те, що в силовій частині немає помилок і можна переходити до частини тертя проврки.
3 . Перше включення від мережі необхідно проводити з обмеженням струму, в якості якого може виступити звичайна лампа розжарювання на 40-60 Вт, яку підключають замість запобіжника. Радіатори вже мають бути встановлені. Таким чином, у разі надмірного споживання з якоїсь причини лампа загориться, а ймовірність виходу з ладу зведеться до мінімуму. Якщо все нормально, то проводять регулювання вихідної напруги резисторів R26 і перевіряють здатність навантаження джерела підключивши до виходу таку ж лампу розжарювання. Увімкнена замість запобіжника лампа повинна загорятися (яскравість залежить від вихідної напруги, тобто від того, яку потужність джерело віддаватиме. Вихідна напруга регулюється резистором R26, однак може потібуватися підбір R36.
4 . Перевірка працездатності проводиться із встановленим на місце запобіжником. Як навантаження можна використовувати ніхромову спіраль для електропечок потужність 2-3 кВт. Два відрізки дроту підпаюють до виходу джерела живлення, для початку до плеча, з якого здійснюється контроль вихідної напруги. Один провід прикручується до кінця спіралі, другий встановлюється "крокодил". Тепер, встановлюючи "крокодил" по довжині спіралі, можна оперативно змінювати опір навантаження (рисунок 20).

Малюнок 20

Буде не зайвим на спіралі зробити "розтяжки" у місцях з певним опором, наприклад, кожні 5 Ом. Підключаючись до "розтяжок" Вже заздалегідь буде відомо яке навантаження і яка вихідна потужність зараз. Ну а потужність можна визначити за законом Ома (використовується в табличці).
Все це необхідно для регулювання порога спрацьовування захисту від перевантаження, яке має стійко спрацьовувати при перевищенні реальної потужності на 10-15% розрахункову. Також перевіряється як стійко джерело живлення тримає навантаження.

Якщо джерело живлення не віддає розрахункову потужність значить якась помилка закралася при виготовленні трансформатора - дивимося вище як розрахувати витки під реальний сердечник.
Залишилося уважно вивчити як виготовити друковану плату, а це можна приступати до збірки. Необхідні креслення друкованої плати з першоджерелом у форматі LAY лежать у

Перша
цифра

Друга
цифра

Третя
цифра

Багато-
тель

Допуск
+/- %

Сріблястий

-

-

-

10^-2

10

Золотистий

-

-

-

10^-1

5

Чорний

-

0

-

1

-

Коричневий

1

1

1

10

1

червоний

2

2

2

10^2

2

Помаранчевий

3

3

3

10^3

-

Жовтий

4

4

4

10^4

-

Зелений

5

5

5

10^5

0,5

Блакитний

6

6

6

10^6

0,25

Фіолетовий

7

7

7

10^7

0,1

Сірий

8

8

8

10^8

Микола Петрушов

TL494, що це за "звір" такий?

TL494 (Texas Instruments) - це, напевно, найпоширеніший ШІМ-контролер, на базі якого створювалася основна маса комп'ютерних блоків живлення, і силові частини різних побутових приладів.
Та й зараз ця мікросхема досить популярна серед радіоаматорів, які займаються побудовою імпульсних блоків живлення. Вітчизняний аналог цієї мікросхеми – М1114ЕУ4 (КР1114ЕУ4). Крім того, ще різні зарубіжні фірми випускають цю мікросхему з різними назвами. Наприклад, IR3M02 (Sharp), KA7500 (Samsung), MB3759 (Fujitsu). Все це та сама мікросхема.
Вік її набагато молодший TL431. Випускатися він почала фірмою Texas Instruments десь із кінця 90-х – початку 2000-х років.
Давайте разом спробуємо розібратися, що вона собою являє і що це за "звір" такий? Розглядатимемо ми мікросхему TL494 (Texas Instruments).

І так, спочатку подивимося, що в неї всередині.

склад.

У її складі є:
- генератор пилкоподібної напруги (ДПН);
- компаратор регулювання мертвого часу (DA1);
- компаратор регулювання ШІМ (DA2);
- підсилювач помилки 1 (DA3), використовується в основному за напругою;
- підсилювач помилки 2 (DA4), що використовується в основному за сигналом обмеження струму;
- стабільне джерело опорної напруги (ІОН) на 5В із зовнішнім висновком 14;
- Схема управління роботою вихідного каскаду.

Потім всі її складові ми звичайно розглянемо і постараємося розібратися, навіщо все це потрібно і як все це працює, але для початку необхідно буде навести її робочі параметри (характеристики).

Параметри	мін.	Макс.	Од. Змін.
V CC Напруга живлення	7	40	У
V I Напруга на вході підсилювача	-0,3	V CC - 2	У
V O Напруга на колекторі		40	У
Струм колектора (кожного транзистора)		200	мА
Струм зворотного зв'язку		0,3	мА
f OSC Частота генератора	1	300	кГц
C T Ємність конденсатора генератора	0,47	10000	нФ
R T Опір резистора генератора	1,8	500	кому
T A Робоча температура TL494C TL494I	0	70	°C
	-40	85	°C

Граничні характеристики наступні;

Напруга живлення................................................ .....41В

Вхідна напруга підсилювача .................................... (Vcc + 0.3)

Вихідна напруга колектора................................41В

Вихідний струм колектора.............................................250мА

Загальна потужність розсіювання в безперервному режимі.

Розташування та призначення висновків мікросхеми.

Висновок 1

Не інвертуючий (позитивний) вхід підсилювача ошибки 1.
Якщо вхідна напруга на ньому буде нижчою, ніж напруга на виводі 2, то на виході цього підсилювача помилки 1, напруги не буде (вихід матиме низький рівень) і він не буде впливати на ширину (скважність) вихідних імпульсів.
Якщо на цьому виводі напруга буде вищою, ніж на виводі 2, то на виході цього підсилювача 1, з'явиться напруга (вихід підсилювача 1, матиме високий рівень) і ширина (шпаровість) вихідних імпульсів буде зменшуватися тим більше, чим вище вихідна напруга цього підсилювача (Максимум 3,3 вольта).

Висновок 2

Це інвертуючий (негативний) вхід підсилювача сигналу 1 помилки.
Якщо вхідна напруга на цьому висновку вище, ніж на виведенні 1, на виході підсилювача помилки напруги не буде (вихід матиме низький рівень) і він не буде впливати на ширину (шпаровість) вихідних імпульсів.
Якщо ж напруга цьому висновку нижче, ніж виведенні 1, вихід підсилювача матиме високий рівень.

Підсилювач помилки, це звичайний ОУ з коефіцієнтом посилення порядку = 70..95дБ за постійною напругою (Ку = 1 на частоті 350 кГц). Діапазон вхідної напруги ОУ простягається від -0.3В і до напруги живлення, мінус 2В. Тобто максимальна вхідна напруга має бути нижчою за напругу живлення мінімум на два вольти.

Висновок 3

Це виходи підсилювачів помилки 1 і 2, з'єднаних із цим висновком через діоди (схема АБО). Якщо напруга на виході будь-якого підсилювача змінюється з низького на високий рівень, то на виведенні 3 воно також переходить у високий.
Якщо напруга на цьому висновку перевищить 3,3, то імпульси на виході мікросхеми пропадають (нульова шпаруватість).
Якщо напруга на цьому виведенні близько до 0, тоді тривалість вихідних імпульсів (шпаруватість) буде максимальна.

Висновок 3 зазвичай використовується для забезпечення ОС підсилювачів, але якщо це необхідно, висновок 3 може бути використаний і в якості вхідного, для забезпечення зміни ширини імпульсів.
Якщо напруга на ньому висока (> ~ 3,5), то імпульси на виході МС будуть відсутні. Блок живлення не запуститься за жодних обставин.

Висновок 4

Він керує діапазоном зміни "мертвого" часу (англ. Dead-Time Control), в принципі це та сама шпаруватість.
Якщо напруга на ньому буде близько до 0, то на виході мікросхеми будуть, як мінімально можливі, так і максимальні по ширині імпульси, що може задаватися іншими вхідними сигналами (підсилювачі помилок, висновок 3).
Якщо напруга на цьому висновку буде близько 1,5 В, то ширина вихідних імпульсів буде в районі 50% їх максимальної ширини.
Якщо напруга на цьому висновку перевищить 3,3, то імпульси на виході МС будуть відсутні. Блок живлення не запуститься за жодних обставин.
Але варто не забувати, що при збільшенні "мертвого" часу діапазон регулювання ШИМ буде зменшуватися.

Змінюючи напругу на виведенні 4, можна задавати фіксовану ширину "мертвого" часу (R-R дільником), здійснити БП режим м'якого старту (R-C ланцюжком), забезпечити дистанційне вимикання МС (ключ), а також можна використовувати цей висновок, як лінійний керуючий вхід.

Давайте розглянемо (для тих, хто не знає), що таке "мертве" час і для чого воно потрібне.
Працюючи двотактної схеми БП, імпульси по черзі подаються з виходів мікросхеми на бази (затвори) вихідних транзисторів. Так як будь-який транзистор - інерційний елемент, він не може миттєво закритися (відкритися) при знятті (подачі) сигналу з бази (затвора) вихідного транзистора. І якщо на вихідні транзистори подавати імпульси без "мертвого" часу (тобто з одного імпульсу зняти і на другий відразу подати), може наступити такий момент, коли один транзистор не встигне закритися, а другий уже відкрився. Тоді весь струм (називається наскрізний струм) потече через обидва відкритих транзистори минаючи навантаження (обмотку трансформатора), і оскільки він ні чим не буде обмежений, вихідні транзистори миттєво вийдуть з ладу.
Щоб таке не відбулося, необхідно після закінчення одного імпульсу і до початку наступного - пройшов якийсь певний час, достатній для надійного закриття вихідного транзистора, з входу якого знятий керуючий сигнал.
Цей час і називається "мертвим" часом.

Так, ще якщо подивитися малюнок зі складом мікросхеми, то бачимо, що висновок 4 з'єднаний з входом компаратора регулювання мертвим часом (DA1) через джерело напруги, величиною 0,1-0,12 В. Для чого це зроблено?
Це якраз і зроблено для того, щоб максимальна ширина (шпаровість) вихідних імпульсів ніколи не дорівнювала 100%, для забезпечення безпечної роботи вихідних (вихідного) транзисторів.
Тобто якщо "посадити" висновок 4 на загальний провід, то на вході компаратора DA1 все одно не буде нульової напруги, а буде напруга саме цієї величини (0,1-0,12) і імпульси з генератора пилкоподібної напруги (ГПН) з'являться на виході мікросхеми тільки тоді, коли їхня амплітуда на виведенні 5 перевищить цю напругу. Тобто, мікросхема має фіксований максимальний поріг шпаруватості вихідних імпульсів, який не перевищить для однотактного режиму роботи вихідного каскаду 95-96%, і для двотактного режиму роботи вихідного каскаду - 47,5-48%.

Висновок 5

Це висновок ДПН, він призначений для підключення до нього конденсатора, що задає час Ct, другий кінець якого приєднується до загального проводу. Місткість його вибирається зазвичай від 0,01 мкФ до 0,1 мкФ, залежно від вихідної частоти ГПН імпульсів ШІМ-контролера. Як правило, тут використовуються конденсатори високої якості.
Вихідну частоту ДПН можна контролювати на цьому висновку. Розмах вихідної напруги генератора (амплітуда вихідних імпульсів) десь у районі 3-х вольт.

Висновок 6

Теж висновок ГПН, призначений для підключення до нього резистора Rt, що вчасно-задає, другий кінець якого приєднується до загального проводу.
Величини Rt і Ct визначають вихідну частоту ДПН і розраховуються за формулою для однотактного режиму роботи;

Для двотактного режиму роботи формула має такий вигляд;

Для ШІМ-контролерів інших фірм частота розраховується за такою ж формулою, за винятком - цифру 1 необхідно буде поміняти на 1,1.

Висновок 7

Він приєднується до загального дроту схеми пристрою на ШІМ-контролері.

Висновок 8

У складі мікросхеми є вихідний каскад із двома вихідними транзисторами, які є її вихідними ключами. Висновки колекторів та емітерів цих транзисторів вільні, і тому залежно від необхідності, ці транзистори можна включати до схеми для роботи як із загальним емітером, так і із загальним колектором.
Залежно від напруги на виводі 13 цей вихідний каскад може працювати як в двотактному режимі роботи, так і в однотактному. В однотактному режимі роботи ці транзистори можна з'єднувати паралельно збільшення струму навантаження, що зазвичай роблять.
Так ось, висновок 8, це висновок колектора 1 транзистора.

Висновок 9

Це висновок емітера транзистора 1.

Висновок 10

Це висновок емітера транзистора 2.

Висновок 11

Це колектор транзистора 2.

Висновок 12

До цього висновку приєднується "плюс" джерела живлення TL494CN.

Висновок 13

Це висновок вибору режиму роботи вихідного каскаду. Якщо цей висновок підключити до спільного дроту, вихідний каскад працюватиме однотактному режимі. Вихідні сигнали на виводах транзисторних ключів будуть однаковими.
Якщо подати цей висновок напруга +5 (з'єднати між собою висновки 13 і 14), вихідні ключі працюватимуть у двотактному режимі. Вихідні сигнали на висновках транзисторних ключів будуть протифазними і частота вихідних імпульсів буде вдвічі меншою.

Висновок 14

Це вихід стабільного Істільника Пропорного Ннапруги (ІОН), З вихідною напругою +5 В і вихідним струмом до 10 мА, яке може бути використане як зразкове для порівняння в підсилювачах помилки, та в інших цілях.

Висновок 15

Він працює так само, як і висновок 2. Якщо другий підсилювач помилки не використовується, то висновок 15 просто підключають до 14-го виводу (опорна напруга +5).

Висновок 16

Він працює так само, як і висновок 1. Якщо другий підсилювач помилки не використовується, його зазвичай підключають до загального проводу (висновок 7).
З висновком 15, підключеним до +5 і висновком 16, підключеним до загального дроту, вихідна напруга другого підсилювача відсутня, тому він не впливає на роботу мікросхеми.

Принцип роботи мікросхеми.

Так як працює ШІМ-контролер TL494.
Вище ми докладно розглянули призначення висновків цієї мікросхеми та яку функцію виконують.
Якщо все це ретельно проаналізувати, то з цього стає ясно, як працює ця мікросхема. Але ще раз дуже коротко опишу принцип її роботи.

При типовому включенні мікросхеми та подачі на неї живлення (мінус на висновок 7, плюс на висновок 12), ГПН починає виробляти пилкоподібні імпульси, амплітудою близько 3-х вольт, частота яких залежить від підключених З і R до висновків 5 і 6 мікросхеми.
Якщо величина керуючих сигналів (на виводі 3 і 4) менше 3-х вольт, то на вихідних ключах мікросхеми з'являються прямокутні імпульси, ширина яких залежить від величини керуючих сигналів на виводі 3 і 4.
Тобто в мікросхемі йде порівняння позитивної пилкоподібної напруги з конденсатора Ct (C1) з будь-яким із двох керуючих сигналів.
Логічні схеми управління вихідними транзисторами VT1 ​​і VT2 відкривають їх тільки тоді, коли напруга пилкоподібних імпульсів вище сигналів управління. І чим більша ця різниця, тим ширший вихідний імпульс (більше шпаруватість).
Керуюча напруга на виводі 3 у свою чергу залежить від сигналів на входах операційних підсилювачів (підсилювачів помилок), які можуть контролювати вихідну напругу і вихідний струм БП.

Таким чином, збільшення або зменшення величини якогось керуючого сигналу, викликає відповідно лінійне зменшення або збільшення ширини імпульсів напруги на виходах мікросхеми.
В якості керуючих сигналів, як вже було сказано вище, може бути використана напруга з виведення 4 (керування «мертвим часом»), підсилювачі входи помилки або вхід сигналу зворотного зв'язку безпосередньо з виведення 3.

Теорія, як кажуть теорією, але набагато краще все це подивитися і "помацати" на практиці, тому зберемо на макетній платі наступну схемку і подивимося на власні очі, як все це працює.

Найпростіший і найшвидший спосіб - зібрати все це на макетній платі. Так, мікросхему я поставив КА7500. Висновок "13" мікросхеми посадив на загальний провід, тобто у нас вихідні ключі працюватимуть в однотактному режимі (сигнали на транзисторах будуть однаковими), а частота повторення вихідних імпульсів буде відповідати частоті пилкоподібної напруги ГПН.

Осцилограф я підключив до наступних контрольних точок:
- Перший промінь до виведення "4", для контролю постійної напруги на цьому виводі. Знаходиться у центрі екрана на нульовій лінії. Чутливість - 1 вольт на поділ;
- Другий промінь до виведення "5", для контролю пилкоподібної напруги ДПН. Знаходиться він так само на нульовій лінії (поєднані обидва промені) у центрі осцилографа і з такою самою чутливістю;
- третій промінь на вихід мікросхеми до висновку "9", для контролю імпульсів на виході мікросхеми. Чутливість променя 5 вольт на поділ (0,5 вольт плюс дільник на 10). Знаходиться у нижній частині екрана осцилографа.

Забув сказати, що вихідні ключі мікросхеми підключені із загальним колектором. Інакше сказати - за схемою емітерного повторювача. Чому повторювач? Тому що сигнал на емітері транзистора точно повторює сигнал бази, щоб нам все було добре видно.
Якщо знімати сигнал з колектора транзистора, він буде інвертований (перевернутий) стосовно сигналу бази.
Подаємо харчування на мікросхему і дивимося, що у нас є на висновках.

На четвертій ніжці у нас нуль (бігунок підстроювального резистора в крайньому нижньому положенні) перший промінь знаходиться на нульовій лінії в центрі екрану. Підсилювачі помилки також не працюють.
На п'ятій ніжці ми бачимо пилкоподібну напругу ГПН (другий промінь), амплітудою трохи більше 3-х вольт.
На виході мікросхеми (висновок 9) ми бачимо прямокутні імпульси, амплітудою близько 15 вольт і максимальної ширини (96%). Крапки в нижній частині екрану - це фіксований поріг шпаруватості і є. Щоб його було краще видно, увімкнемо розтяжку на осцилографі.

Ну ось, тепер видно краще. Це саме час, коли амплітуда імпульсу падає до нуля і вихідний транзистор закритий цей короткий час. Рівень нуля для цього променя у нижній частині екрана.
Ну що, давайте додамо напругу на висновок "4" і подивимося, що у нас виходить.

На виведенні "4" підстроювальним резистором я встановив постійну напругу величиною 1 вольт, перший промінь піднявся на один розподіл (пряма лінія на екрані осцилографа). Що ми бачимо? Мертвий час збільшився (зменшилася шпаруватість), це пунктирна лінія в нижній частині екрану. Тобто вихідний транзистор закритий на якийсь час вже приблизно на половину тривалості самого імпульсу.
Додамо ще один вольт підстроювальним резистором на виведення "4" мікросхеми.

Ми, що перший промінь піднявся ще одне поділ вгору, тривалість вихідних імпульсів стала ще менше (1/3 від тривалості всього імпульсу), а мертвий час (час закриття вихідного транзистора) збільшилося до двох третьої. Тобто наочно видно, що логіка мікросхеми порівнює рівень сигналу ДПН з рівнем керуючого сигналу, і пропускає на вихід тільки той сигнал ДПН, рівень якого вище керуючого сигналу.

Щоб стало ще зрозуміліше - тривалість (ширина) вихідних імпульсів мікросхеми буде такою, якою є тривалість (ширина) вихідних імпульсів пилкоподібної напруги, що знаходяться вище за рівень керуючого сигналу (вища за пряму лінію на екрані осцилографа).

Йдемо далі, додаємо ще один вольт на виведення "4" мікросхеми. Що ми бачимо? На виході мікросхеми дуже короткі імпульси, шириною приблизно такі ж, як і виступають вище прямий лінії верхівки пилкоподібної напруги. Включимо розтяжку на осцилографі, щоб імпульс було краще видно.

Ось, ми бачимо короткий імпульс, протягом якого вихідний транзистор буде відкритий, а решту часу (нижня лінія на екрані) буде закрито.
Ну що спробуємо підняти напругу на виведенні "4" ще більше. Ставимо підстроювальним резистором напруга на виведенні вище рівня пилкоподібної напруги ДНН.

Ну все, БП у нас перестане працювати, тому що на виході повний "штиль". Вихідних імпульсів немає, тому що на керуючому виведенні "4" у нас постійна напруга рівнем більше 3,3 вольта.
Абсолютно те саме буде, якщо подавати керуючий сигнал і на висновок "3", або на який-небудь підсилювач помилки. Кому цікаво, можете самі перевірити досвідченим шляхом. Причому, якщо керуючі сигнали відразу на всіх керуючих висновках, керувати мікросхемою (переважати), буде сигнал з того керуючого висновку, амплітуда якого більше.

Ну що, спробуємо відключити висновок "13" від загального дроту і приєднати його до виведення "14", тобто переключити режим роботи вихідних ключів з однотактного на двотактний. Побачимо, що в нас вийде.

Підстроювальним резистором виводимо знову напругу на виведенні "4" на нуль. Включаємо живлення. Що ми бачимо?
На виході мікросхеми також присутні прямокутні імпульси максимальної тривалості, але їх частота прямування стала вдвічі меншою за частоту пилкоподібних імпульсів.
Такі самі імпульси будуть і на другому ключовому транзисторі мікросхеми (висновок 10), з тією різницею, що вони будуть зсунуті за часом щодо цих на 180 градусів.
Тут також є максимальний поріг шпаруватості (2%). Зараз його не видно, потрібно підключати 4-й промінь осцилографа і поєднувати разом два вихідні сигнали. Щупа четвертого немає під рукою, тож цього не зробив. Хто хоче, перевірте практично самі, щоб у цьому переконатись.

У такому режимі мікросхема працює так само, як і в однотактному режимі, лише з тією різницею, що максимальна тривалість вихідних імпульсів не перевищуватиме 48% від загальної тривалості імпульсу.
Так що довго розглядати цей режим ми не будемо, а просто подивимося, які у нас будуть імпульси при напрузі на виведенні "4" у два вольти.

Піднімаємо напругу підстроювальним резистором. Ширина вихідних імпульсів зменшилася до 1/6 загальної тривалості імпульсу, тобто також рівно вдвічі, ніж у однотактному режимі роботи вихідних ключів (там у 1/3 разу).
На виведенні другого транзистора (висновок 10) будуть такі самі імпульси, тільки зрушені за часом на 180 градусів.
Ну ось у принципі ми і розібрали роботу ШІМ контролера.

Ще з висновку "4". Як говорилося раніше, цей висновок можна використовувати для "м'якого" старту блоку живлення. Як це організувати?
Дуже просто. Для цього підключаємо до виводу "4" RC ланцюжок. Ось наприклад фрагмент схеми:

Як тут працює "м'який старт"? Дивимося схему. Конденсатор С1 через резистор R5 підключений до ІОН (+5 вольт).
При подачі живлення на мікросхему (висновок 12) на виведенні 14 з'являється +5 вольт. Починає заряджатися конденсатор С1. Через резистор R5 протікає зарядний струм конденсатора, в момент включення він максимальний (конденсатор розряджений) і на резистори виникає падіння напруги 5 вольт, яке подається на висновок "4". Ця напруга, як ми вже з'ясували досвідченим шляхом, забороняє проходження імпульсів вихід мікросхеми.
У міру заряду конденсатора, зарядний струм зменшується і відповідно зменшується падіння напруги на резисторі. Напруга на виведенні "4" також зменшується і на виході мікросхеми починають з'являтися імпульси, тривалість яких поступово збільшується (у міру заряду конденсатора). Коли конденсатор повністю зарядиться - зарядний струм припиняється, напруга на виведенні "4" стає близько до нуля, і виведення "4" більше не впливає на тривалість вихідних імпульсів. Блок живлення виходить у свій робочий режим.
Природно Ви здогадалися, що час запуску БП (виходу на робочий режим) залежатиме від величини резистора і конденсатора, і їх підбором можна буде регулювати цей час.

Ну ось, це коротко вся теорія і практика, і нічого тут особливо складного немає, і якщо Ви зрозумієте і розберетеся в роботі цього ШІМ-у, то Вам не важко розібратися і зрозуміти роботу інших ШІМ-ів.

Бажаю всім удачі.

Як самому виготовити повноцінний блок живлення з діапазоном регульованої напруги 2,5-24 вольта, та дуже просто, повторити може кожен не маючи за плечима радіоаматорського досвіду.

Робити будемо зі старого комп'ютерного блоку живлення, ТХ або АТХ без різниці, благо, за роки PC Ери у кожного будинку вже накопичилася досить кількість старого комп'ютерного заліза і БП напевно теж там є, тому собівартість саморобкибуде незначною, а деяких майстрів дорівнює нулю рублів.

Мені дістався для переробки ось який блок АТ.

Чим потужніше використовувати БП тим краще результат, мій донор всього 250W з 10 амперами на шині +12v, а насправді при навантаженні всього 4 А він вже не справляється, відбувається повна просадка вихідної напруги.

Дивіться, що написано на корпусі.

Тому самі дивіться, який струм ви плануєте отримувати з вашого регульованого БП, такий потенціал донора і закладайте відразу.

Варіантів доопрацювання стандартного комп'ютерного БП безліч, але вони засновані на зміні в обв'язці мікросхеми IC - TL494CN (її аналоги DBL494, КА7500, IR3М02, А494, МВ3759, М1114ЕУ, МPC494C і т.д.).

Рис №0 Розпинування мікросхеми TL494CN та аналогів.

Подивимося кілька варіантівВиконання схем комп'ютерних БП, можливо одна з них виявиться ваша і розбиратися з обв'язкою стане набагато простіше.

Схема №1.

Приступимо до роботи.
Для початку необхідно розібрати корпус БП, викручуємо чотири болти, знімаємо кришку і дивимося всередину.

Шукаємо на платі мікросхему зі списку, якщо такої не виявиться, тоді можна пошукати варіант доопрацювання в інтернеті під вашу ІС.

У моєму випадку на платі була виявлена ​​мікросхема KA7500, отже можна приступати до вивчення обв'язування та розташування непотрібних нам деталей, які необхідно видалити.

Для зручності роботи спочатку повністю відкрутимо всю плату і виймемо з корпусу.

На фото роз'єм живлення 220v.

Від'єднаємо живлення та вентилятор, випаюємо або викушуємо вихідні дроти, щоб не заважали нам розбиратися у схемі, залишимо тільки необхідні, один жовтий (+12v), чорний (загальний) та зелений* (пуск ON) якщо є такий.

У моєму АТ блоці зеленого дроту немає, тому він запускається відразу при включенні до розетки. Якщо блок АТХ, то в ньому повинен бути зелений провід, його необхідно припаяти на "загальний", а якщо захочете зробити окрему кнопку включення на корпусі, тоді просто поставте вимикач у розрив цього дроту.

Тепер треба подивитися на скільки вольт коштують вихідні великі конденсатори, якщо на них написано менше 30 вольт, то треба замінити їх на аналогічні, тільки з робочим напруга не менше 30 вольт.

На фото – чорні конденсатори як варіант заміни для синього.

Робиться це тому, що наш доопрацьований блок видаватиме не +12 вольт, а до +24 вольт, і без заміни конденсатори просто вибухнуть при першому випробуванні на 24v через кілька хвилин роботи. При підборі нового електроліту ємність зменшувати не бажано, завжди збільшувати рекомендується.

Найвідповідальніша частина роботи.
Будемо видаляти все зайве в обв'язці IC494, і припаювати інші номінали деталей, щоб в результаті вийшла така обв'язка (Рис. №1).

Мал. №1 Зміна обв'язування мікросхеми IC 494 (схема доопрацювання).

Нам будуть потрібні лише ці ніжки мікросхеми №1, 2, 3, 4, 15 та 16, на решту уваги не звертати.

Мал. №2 Варіант доопрацювання на прикладі схеми №1

Розшифровка позначень.

Робити треба приблизно так, Знаходимо ніжку №1 (де стоїть точка на корпусі) мікросхеми і вивчаємо, що до неї приєднано, всі ланцюги необхідно видалити, від'єднати. Залежно від того, як у вас у конкретній модифікації плати будуть розташовані доріжки та впаяні деталі, вибирається оптимальний варіант доопрацювання, це може бути випоювання та підняття однієї ніжки деталі (розриваючи ланцюг) або простіше буде перерізати доріжку ножем. Визначившись із планом дій, починаємо процес переробки за схемою доопрацювання.

На фото – заміна резисторів на потрібний номінал.

На фото - підняттям ніжок непотрібних деталей, розриваємо ланцюги.

Деякі резистори, які вже впаяні в схему обв'язки, можуть підійти без їх заміни, наприклад, нам необхідно поставити резистор на R=2.7k з підключенням до "загального", але там вже стоїть R=3k підключений до "загального", це нас цілком влаштовує і ми його залишаємо без змін (приклад на Рис. №2, зелені резистори не змінюються).

На світлині- перерізані доріжки та додані нові перемички, старі номінали записуємо маркером, може знадобиться відновити все назад.

Таким чином переглядаємо та переробляємо всі ланцюги на шести ніжках мікросхеми.

Це був найскладніший пункт у переробці.

Робимо регулятори напруги та струму.

Беремо змінні резистори на 22к (регулятор напруги) і 330Ом (регулятор струму), припаюємо до них по два 15см дроти, інші кінці впаюємо на плату згідно зі схемою (Рис. №1). Встановлюємо на передню панель.

Контроль напруги та струму.
Для контролю нам знадобляться вольтметр (0-30v) та амперметр (0-6А).

Ці прилади можна придбати в китайських інтернет магазинах за найвигіднішою ціною, мій вольтметр мені обійшовся з доставкою всього 60 рублів. (Вольтметр:)

Амперметр я використав свій зі старих запасів СРСР.

ВАЖЛИВО- всередині приладу є резистор струму (датчик струму), необхідний нам за схемою (Рис. №1), тому, якщо використовуватимете амперметр, то резистор струму ставити додатково не треба, без амперметра ставити треба. Зазвичай RТока робиться саморобний, на 2-х ватне опір МЛТ намотується провід D = 0,5-0,6 мм, виток до витка на всю довжину, кінці припаяємо до висновків опору, от і все.

Корпус пристрою кожен зробить під себе.
Можна залишити повністю металевий, прорізавши отвори під регулятори та прилади контролю. Я використовував обрізки ламінату, їх легше свердлити та випилювати.