مطور وحدة الطاقة. خطأ في التعامل

تحية طيبة في مقالاتي السابقة ( مرة ومرتين ) تعرفت على وحدة الطاقة في الجسر النصف ، والذي يسمح لك ببناء محول لأي طوبولوجيا تقريبًا. لقد أوضحت كيفية القيام بسرعة وبدون جهد كبير بالتخطيط لمحول الطاقة وتشغيله في الفكرة ، وفي عملية تنفيذها ، تم تحديد بعض أوجه القصور.

للأسف ، حتى في الأجهزة البسيطة إلى حد ما ، يلزم إجراء مراجعة ثانية للحديد من أجل "تنظيف" التطبيقات الرديئة لوظيفة معينة ، وتحسين التصميم والتصميم. نتيجة لذلك ، تم إنجاز العمل لتحسين المعايير الفنية وتحسين قابلية استخدام الوحدة. اليوم في المقالة ، سوف أخبركم أكثر عن هذه التغييرات ، وشرح سبب ذلك ، وفي نهاية المقال سترى مصادر محدثة. دعنا نذهب!

التغيير رقم 1

في عملية جمع التصميم ، عانيت من الإزعاج الوحشي المتمثل في الاضطرار إلى سحب طاقة إضافية + 3.3 فولت إلى لوحة الطاقة. لا أعرف حتى لماذا فعلت هذا ، وأنا أنظر إلى الدائرة ولا أفهم نفسي)) على أي حال ، فقد تقرر توفير الطاقة للوحدة النمطية فقط 12V ، والحصول على 3.3V بالفعل على متن الطائرة. يبلغ الاستهلاك الحالي في الحافلة 3.3V حوالي 10 مللي أمبير ، وهو يغذي الجزء المنطقي من محركات الترانزستور ، ومنطق حماية الأجهزة ومصباح LED واحد ، لذلك ليس من المجدي اقتصاديًا تعيين dc / dc وتقرر استخدام مثبت خطي تقليدي (LDO):

التغيير رقم 2

تم تحسين المراجعة الثانية للتصميم أيضًا لتكلفة المكونات. أحد المكونات الرئيسية التي تحدد خصائص الوحدة هو برنامج تشغيل مفاتيح الطاقة - 1EDC60I12AHXUMA1. هذا هو أفضل سائق من Infineon ، لكن اتضح أنه لا لزوم له إلى حد ما ، أو بالأحرى ، لم أستطع أن أدرك نفسي في هذا المفهوم.

نعم ، لديه تيار كبير يبلغ 6.8A للفتح و 10 A للإغلاق ، وهذا يسمح لك بتبديل تيار كبير إلى حد ما على تردد عال. من الناحية النظرية ، يكون الأمر رائعًا ، لكن في الممارسة العملية واجهت حدًا للتكرار ناتج عن بارامترات زائفة للدوائر والأسلاك المتصلة بالوحدة. يقع السقف العملي في مكان ما في المنطقة من 250 إلى 300 كيلو هرتز ، ونطاق تردد التشغيل "الأكثر شعبية" هو حوالي 60 ... 120 كيلو هرتز ، لذلك تقرر تثبيت برنامج التشغيل من نفس الخط ، ولكن بتيار فتح أقل وفي نفس الوقت أرخص و المتاحة - 1EDC40I12AHXUMA1. يختلف بشكل عام فقط في التيار المنخفض ، في الممارسة العملية ، تم اختبار محول باك وجسر نصف مع تردد تشغيل يصل إلى 250 كيلو هرتز وتحول هذا السائق إلى ما يكفي للحصول على الخسائر المثلى ، والتي بلغت حوالي 15 ... 20 ٪ من ثابت على القناة. علاوة على ذلك ، سمح هذا الاستبدال بتقليل التكلفة بمقدار 6 دولارات في موضع واحد فقط! بالمناسبة ، هذا السائق في DKO Elektronshchik بسعر جيد للغاية ، على الرغم من أن 200 أسبوعًا بسعر 121 روبل تم بيعها قبل أسبوعين ، لكنهم جرفوها بسرعة ، فأنا نفسي أمسك 50 منهم من الجشع.



بالطبع ، يمكنك ترك السائق القديم ، ولكن في الاتحاد الروسي يكلف أكثر من مرتين ، على الرغم من أنه سيسمح بتقليل الخسائر الإجمالية على الترانزستورات بنحو 5..10 ٪. أو استخدم 1EDC40I12AH على النماذج ، ووضع الأخ الأكبر 1EDC60I12AH في الإنتاج ، لأن الخط الكامل من برامج التشغيل هذه متوافق مع طرف إلى طرف.

التغيير رقم 3

وكانت المعالجة الأكثر عمقا حماية الأجهزة الحالية. كان للتعليقات الكثير من النصائح والأسئلة القيمة وليس للغاية ، فبعضها أخذ في الاعتبار ، بدا الجزء الآخر غير ذي صلة بي.

أود هنا التنحي قليلاً والتحدث عن التجربة المصغرة التي تم تنفيذها في المراجعة الأولى. كما تتذكر ، تم استخدام أبسط optocoupler LTV-817 لفصل وحدة الطاقة عن التحكم (هذا هو نفس PC-817 "الشعبية"). غالبًا ما يمكن العثور عليه في التغذية المرتدة (OS) الخاصة بإمدادات تحويل الطاقة الرخيصة (IIPS) ، ولكن يتم استخدامها هناك في نظام التشغيل الكهربي ، حيث لا يكون الأداء الخاص مطلوبًا. أردت أن أجربها في حماية الأجهزة الحالية ، ل لديه سعر رائع (حوالي 0.03 دولار) ويرى في الممارسة العملية كيف سيتصرف. من حيث المبدأ ، يتأقلم مع مهمته بترددات تصل إلى 40 ... 60 كيلو هرتز ، مع زيادة أخرى في التردد ، ولا يتوفر لدى optocoupler الوقت للتبديل (يزيد الجهد ببطء) ويمر التيار عبر المفاتيح لمدة 2-3 فترات. بطبيعة الحال ، مع تيار الدائرة القصيرة 10-15A ، فإن هذا سيؤدي فقط إلى القليل من الحرارة وستظل الحماية تعمل ، ولكن عند تشغيله من الشبكة فإنه يتم فحص النطاق العريض بنسبة 100 ٪. أعتقد أن التجربة قد نجحت ، ويمكن وضع PC817 في وضع دفاع إذا كنت تقوم بتصنيع جهاز كبير الحجم بتردد تبديل منخفض ، حيث سيكون توفير 0.2 إلى 0.3 دولار.

كنتيجة لذلك ، استبدلت هذا optocoupler بأداة أسرع وأكثر تكلفة وأقل شعبية - TLP2362 ، مع أن يكون زمن استجابة التفاعل 2 ... 6 μs.



كما ترون ، ظلت الإيديولوجية العامة على حالها ؛ لقد تغير التنفيذ والمكونات قليلاً. كمستشعر حالي ، يتم استخدام شانتين متصلتين متوازيتين في حالة مشابهة لـ 2512 ، في الواقع هذان هما مقاومتان دقيقتان مع خطأ 1٪ ، ومساحات ملحومة أكثر بالدهون وقدرة تبديد تبلغ 3 واط ، تنتجها بورن. في المتاجر في الاتحاد الروسي ، كانت تكلفتها حوالي 1-1.5 دولار ، لكنني طلبت 1000 قطعة على LCSC ، وربما اشتروها لفائف على الفور وظهر الرصيد على موقعه على الويب ، السعر أقل من 0.05 دولار أو 20 مرة! خذ غمسا في رابط الأسهم. عادة لا توجد مثل هذه المكونات المحددة في LCSC ، ولكن تظهر فقط إذا طلب شخص ما الكثير واشترى المتجرها وبيع بقايا الطعام. أو ستحتاج إلى طلب أكثر من 100 قطعة من هذا النوع ، ثم ستحضرها لك.

يتم تضخيم الإشارة الصادرة من المستشعر الحالي باستخدام مضخم تشغيلي (المرجع أمبير) D5 ، مما يرفع الجهد إلى 4V عند 20A. ثم ، باستخدام المقارنة D6 ، تتم مقارنة هذه الإشارة بالإشارة المرجعية ، وإذا كانت أعلى منها ، فسيظهر المنطقي 1 عند إخراج D6 (دبوس 1) ، والذي "يضيء" مؤشر LED في optocoupler. في هذه الحالة ، يكون لدى optocoupler انعكاس ، أي عندما يتم تطبيق log.1 عليه ، فإنه يعطي log.0 عند الإخراج ، ولتعطيل برامج التشغيل D2 و D4 التي يحتاجون إليها لإرسال log.1 إلى الدبابيس 3 ، يتضح أن الإشارة يجب أن يتم عكسها لما يتم تطبيقه. العاكس D8. نحصل على ذلك عندما يحدث خطأ في إخراج الحماية ، يتم تثبيت log.1 وإيقاف تشغيل برامج التشغيل ، وخلال التشغيل العادي ، يكون الإخراج هو log.0 للحماية وهذا يسمح للسائقين بالعمل بشكل طبيعي.

بالطبع ، كان من الممكن الاستغناء عن العاكس وتنفيذ "الانقلاب الأولي" على المقارنة ، وتشغيله بشكل مختلف قليلاً ، بحيث إذا تم تجاوز التيار ، فسوف يخرج log.0 ، ثم سيكون هناك log.1 عند إخراج optocoupler ويمكن إزالة العاكس D8 من الدائرة. فعلت كما فعلت لجعل منطق عمل الحماية أكثر قابلية للفهم بالنسبة للمبتدئين ، كما هذا الإدراج هو الأكثر وضوحا ، حسنا ، والعاكس هو في الأساس مكبر للصوت الحالي الإضافي ، وهو أمر مهم ، لأنه عند إخراج إشارة الخطأ ، هناك دائرة كهربائية صغيرة من دائرية ، وكذلك متحكم صغير ، أو ربما تقرر تعليق شيء آخر ، لذلك لن يتأذى الهامش الحالي هنا.

أيضا ، من أجل الراحة ، تم إضافة 2 لاعبا. تعمل الأولى (في الدائرة J1) على تعطيل الإشارة مع الحماية الحالية ، بشكل افتراضي ، يتم إغلاق هذا الطائر ويرسل إشارة إلى السائق ووحدة التحكم / DSP PWM. إذا كنت تحتاج لسبب ما إلى تعطيل إشارة الحماية أو إحضارها إلى دائرة أخرى ، فيمكنك إزالة العبور. والثاني (في الرسم البياني J2) هو ببساطة خرج الإشارة المكبرة من التحويلة ، بحيث يمكن توصيل مسبار الذبذبات أو نظام التشغيل الحالي بسهولة ، على الرغم من أن "العزلة الجلفانية" ضاعت ".

التغيير رقم 4

في الواقع ، هذه مجموعة من التغييرات وهي تشير إلى تغيير في التخطيط والموصلات. أولاً ، تم استبدال موصل الاتصال بلوحة التحكم من WF-6 إلى BH-10 ، لأن هذا الأخير يسمح لك بترتيب العروة بشكل أكثر دقة وتجميع الحلقة لا يتطلب العقص اللحام أو الماكرة. ثانياً ، تم نقل المبرد بعيدًا عن الترانزستورات بمقدار 1 مم ، أي بسمك حشية السيراميك ، لأن في المراجعة الأولى ، لم يؤخذ ذلك في الاعتبار واضطررت إلى اغتصاب أرجل الترانزستورات قليلاً ، وهو أمر غير جيد. ثالثًا ، تم نقل المكثفات C7-C9 على ناقل الطاقة بمقدار 1 مم أخرى من الرادياتير ، والآن تبلغ الفجوة بين المبرد والمكثفات 3 مم.

التغيير الأخير ليس بالغ الأهمية بالنسبة لي ، لأنه لم يسخن المبرد ذو التيار المقدر بـ 20A فوق +65 ^درجة مئوية ، لكن العديد من الأشخاص تحدثوا عن هذه المشكلة المحتملة ، لذلك تقرر إنفاق ملليمتر إضافي من القماش.

التغيير رقم 5

قد لا يكون هذا تغييرًا ، ولكنه مجرد نسخة بديلة - هذه المرة تم أيضًا إصدار نسخة عالية الجهد من الوحدة. تم استخدام الترانزستور IPP65R225C7XKSA1 ، واستخدمت المكثفات C7-C9 في علبة مماثلة 22x25 مم بسعة 100 UF في 400V. أيضًا في دائرة الحماية الحالية ، يمكنك تثبيت تحويلة واحدة فقط ، ثم ستكون مقاومتها 4 مللي أمبير ، وليس 2 ، وبالتالي سيكون الحد الفاصل الحالي 10A بدلاً من 20.

موضوعيا ، لا يمكن ضغط 20A في وحدة الجهد العالي ، لأنه لن يسمح حجم الرادياتير بتبديد الكثير من الحرارة ، وفي 10A تم اختباره بنجاح في تصميم chastotnik 3 كيلو واط. لذلك ، وضعنا 1 الترانزستور في وحدة الجهد العالي ، واخترنا بالفعل عدد من shunts نفسك. من حيث المبدأ ، إذا تم ضبط الحماية على 20A ، فسيتم توفيرها أيضًا من دائرة كهربائية قصيرة ، ولن يكون ذلك جنونًا مع وجود تيار تدفق كبير. أيضًا ، لا أحد يحظر وضع مفتاحين لأعلى ولأسفل في وحدة الجهد العالي ، لم يختف المكان.

تمت زيادة المسافة بين وحدة dc / dc والسائق أيضًا ، وتم أيضًا تحديد حجم الوحدة. والحقيقة هي أنني في البداية أخذت نموذج حالة الوحدة النمطية (SIP-7) من 3dcontent ولم أفحصها ، فقد تبين أنها كانت خطأ - فقد كانت الساقين أكثر من 1 ملم من حدود الحالة أكثر من الواقع ، لذا حصلت الوحدة على تداخل مناسب. الآن تم إصلاح النموذج وزادت الخلوص بمقدار 3 مم.

ترتيب ثنائي الفينيل متعدد الكلور

في المراجعة الأولى ، قمت بوضع المفهوم الأساسي للوحدة والتصميم ، والمراجعة الثانية بالطبع غيرت الوحدة إلى حد ما ، ولكن ليس على المستوى العالمي ، لذلك تقرر طلب 50 لوحة في وقت واحد ، وتجميع مجموعة كاملة وتوزيع عدة وحدات على الأصدقاء لاختبار التكرار والبقاء في أيدي ملتوية .



بنفسي ، قمت بتجميع 5 وحدات: 2 الجهد المنخفض و 3 الجهد العالي. تصورت مثل هذه المجموعة باعتبارها "مجموعة تطوير" ، لأنه يسمح لك بتجميع ليس فقط محول منفصل ، ولكن أيضًا يسخر الجهاز بالكامل ، على سبيل المثال ، لقد قمت بالفعل باختباره بطلاقة على منظم الجهد (3 جسور نصفية عالية الجهد) ، على محول تردد ، والآن أعمل على عاكس ، وهو وحدتان للجهد المنخفض لزيادة 24 فولت إلى + -380 فولت بواسطة دائرة الجسر ونصف جسر لسحب جيب من الجهد ثنائي القطب (أخطط للكتابة عن هذا). لذلك ، إذا كنت تخطط للدراسة الشاملة لإلكترونيات الطاقة ، فقم بتجميع المجموعة نفسها ، و "للتجربة" بشكل كافٍ بالطبع.



لقد طلبت اللوحات على PCBway وهناك حصلت على علامات الأسعار التالية:



هناك مجموعتان من اللوحات بالترتيب ، ولكن يمكن ملاحظة أن الوحدات النمطية نفسها تكلف 64 دولارًا ، أي أن كل لوحة تكلف 1.28 دولارًا لكل جهاز كمبيوتر. تبلغ تكلفة التوصيل 13 دولارًا لكل شيء ، وأعتقد أنه إذا طردت المجموعة الثانية من اللوحات ، فيمكنك تلبية 10 دولارات للتسليم. التكلفة الإجمالية للوحات خرجت 1.48 دولار / pc. يمكنك حرق وعدم الانزعاج))

في المرة القادمة أخطط لمحاولة طلب PCBway واللوحات والمكونات والتثبيت. من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كان سيكون من الممكن التوفير في النهاية عند شراء المكونات. بخلاف LCSC ، يتم شراء PCBway نفسه على digikey ، الفأر والسهم (هؤلاء الموزعون يسببون المزيد من الثقة) ، حتى تتمكن من شراء كل شيء دفعة واحدة. بنفس الترتيب ، جاءت الترانزستورات والسائقين من مهندس الإلكترونيات ، والباقي مع LCSC غير مريح ، والدفع مقابل 3 شحنات (رسوم + 2 متجر مكونات) غير مربح ، يمكنك توفير 20-30 دولارًا. إذا كان الأمر ممتعًا ، فيمكنني كتابة "برنامج تعليمي" حول هذا الإجراء وإعداد حزمة الوثائق.

كيفية الحصول على لوحة؟

سأل الكثير من الناس عن هذا في PM وفي التعليقات ، أجبت بغموض "لاحقًا" وعارضت للتو توزيع أكواد المصدر ، التي كانت مرفقة في نهاية المقالات. لسوء الحظ بالنسبة للمراجعة الأولى ، لم أكن متأكداً بنسبة 100٪ ، لذلك طلبت انتظار الإصدار الثاني والمراجعة. وصلت "المراجعة رقم 2" وسأشرح طرقًا مختلفة:

• تأخذ المصدر في شكل ملفات جربر وإرسالها إلى الشركة المصنعة المفضلة لديك. نعم ، أنا لا أقيدك بمنتج معين ، كل شيء مفتوح وديمقراطي. ربما ستجد أسعارًا أقل أو تريد لوحات من الولايات المتحدة ، وليس من الصين. إذا كانت هناك صعوبات في الطلب في مكان ما ، يمكنك أيضًا أن تسألني ، سأحاول المساعدة ؛
• النظام في نقرة واحدة على PCBway - النظام . يمكن رؤية جودة الألواح التي تحصل عليها في الصور الموجودة في المقالة ، كما أن الشركة المصنعة لن تتخبط مع القواطع داخل اللوحات ، لأن الآخرين واجهوا مشاكل ، فهم لم يقوموا فقط بإجراء عمليات عزل منفصلة ضمن برامج التشغيل ووحدات التيار المستمر / العاصمة ؛
• لدي حوالي 30 مجالس اليسار ، من حيث المبدأ يمكنني مشاركتها. الطلب الوحيد هو أنه إذا كنت تستطيع طلب ذلك بنفسك ، فعندئذ تطلب ، تكلف 5 لوحات 12 دولار ، بما في ذلك الشحن. إذا لم تتمكن من طلب نفسك لسبب ما ، فاكتب - سأرسل لك بالبريد.

مصادر لوحدة الطاقة

هذه المرة ، لا يمكنك مشاهدة المخطط في ملفات pdf و gerber فحسب ، بل يمكنك أيضًا رؤية المشروع المصدر في Altium Designer. يمكنك إجراء أي تغييرات أو استبدال المكونات ، على سبيل المثال ، فجأة تريد الترانزستورات في TO-247 ، ضعها إذا كنت تعتقد أن ذلك ضروري. كان هناك الكثير من الاقتراحات والنصائح المختلفة في التعليقات ، لتنفيذها بشكل موضوعي جميعًا لن ينجح ، لأن في بعض الأحيان يتعارضون مع بعضهم البعض وليس لدي سيارة على الإطلاق ، لذا فأنت الآن لديك الفرصة لإضافة كل ما تبذلونه من قائمة الأمنيات بنفسك وإظهار للجميع كيفية القيام بذلك.

• مخطط الدائرة - PDF
• قائمة المكونات (BOM) - Excel
• PCB جربر الملفات - رر
• المصادر في مصمم ألتيوم - رر