Entwerfen eines Schaltnetzteils mit aktivem KKM. Folge II

In meinem vorherigen Artikel habe ich über das Design eines Schaltnetzteils gesprochen und dessen Schaltungs- und Platinendesign gezeigt. Ich habe bei der Tatsache angehalten, dass die Platinen für das Projekt im Werk bestellt wurden, ich habe sie erhalten und Sie können mit der Montage des Geräts beginnen.



Abbildung 1 - Ansicht der Leiterplatte (oben)


Abbildung 2 - Ansicht der Leiterplatte (unten)

Installation eines Gleichtaktfilters und eines Hilfsnetzteils

In diesem Artikel werde ich nur auf den Eingangs-Gleichtaktfilter und das Mehrkanal-Netzteil zur Stromversorgung der PWM-Controller und des Kühlsystems eingehen. Das Schreiben großer Artikel ist nicht bequem und lang, daher habe ich beschlossen, in kleinen Mengen zu dosieren, aber etwas häufiger.

Sie können sich mit dem theoretischen Teil des vorherigen Artikels vertraut machen, aber jetzt möchte ich Sie daran erinnern, dass es sich um einen Flyback-Wandler handelt, der 3 galvanisch isolierte Kanäle von jeweils 15 V mit einem Nennstrom von 1A aufweist. Dies ist mehr als genug, um die Controller mit Strom zu versorgen. In der Realität wäre es möglich, 200-300 mA pro Kanal zu begrenzen, aber es waren nur ETD34 verfügbar, und es wurde beschlossen, mit einem Spielraum zu arbeiten - dies wäre nicht überflüssig.

Zuerst wollte ich SMD-Komponenten sofort im Ofen montieren, aber auf diese Weise wird das Debuggen etwas erschwert. Deshalb löten wir zuerst die Komponenten der Eingabegruppe + alle Komponenten für unseren Flyback:




Abbildung 3 - Aussehen der Platine nach Installation der Gleichtaktfilterkomponenten und der Zusatzstromversorgung

Hier gibt es keine übernatürlichen Komponenten, aber wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, gibt es keinen Transformator. Wahrscheinlich sind 60-70% der Fragen, die mir auf die eine oder andere Weise im Zusammenhang mit Wicklungsprodukten gestellt werden, am häufigsten: „Wie wird ein Transformator (Induktor) gewickelt?“ und "Warum funktioniert es nicht, es scheint so gewickelt zu sein, wie es sollte?" Daher ist der nächste Abschnitt speziell der Herstellung eines Transformators gewidmet.

Transformatorherstellung

Es gibt zwei Hauptprobleme, aufgrund derer es Probleme mit Wicklungsprodukten gibt, nämlich die Lücke und die Bestimmung des Wicklungsbeginns . Genau diese beiden Aspekte können Ihren gesamten Konverter im Keim „töten“, also mehr dazu.

1) Wenn Sie sich einen Stromkreis des Netzteils ansehen, in dem sich ein Transformator befindet, können Sie den "Punkt" in der Nähe eines der Enden der Wicklung erkennen - es ist üblich, seinen Anfang zu bezeichnen. Es sieht ungefähr so ​​aus:


Abbildung 4 - Konventionelle grafische Bezeichnung des Transformators

Bei Single-Ended-Wandlern spielt dieser Aspekt eine Schlüsselrolle. Dies liegt daran, dass der Magnetfluss eine Vektorgröße ist, was bedeutet, dass seine Richtung genauso wichtig ist wie der Wert. Wenn Sie mit dem Wickeln des Transformators beginnen, müssen Sie daher unbedingt markieren, von welchem ​​Ausgang Sie mit dem Wickeln begonnen haben. Dies ist genau der Punkt - der Anfang. Außerdem müssen alle Wicklungen in eine Richtung gewickelt sein, dies ist nicht ganz richtig, aber beim Wickeln wird alles in eine Richtung gewickelt . Wenn Sie bei einem Flyback alles gemäß dem „Beginn der Wicklungen“ ablöten, stellt sich heraus, dass in der Primärwicklung die Strömung die entgegengesetzte Richtung hat, weshalb die Energie im umgekehrten Zyklus / Hub übertragen wird. Daher der Name dieser Topologie. Die Beachtung der Markierungen „Beginn des Wickelns“ und Wickeln in eine Richtung während des Herstellungsprozesses führt nicht zu Verwirrung.

2) Die Lücke ... Bei Gegentaktwandlern ist dies nicht (nicht immer) der Fall, daher ist dieser Transformatortyp praktisch nicht betroffen, aber bei der Herstellung von Induktivitäten und Transformatoren für Einzykluswandler ist der Moment relevant.

Wenn auf einfache Weise - die Lücke lässt Ihren Kern nicht genug bekommen, das heißt, je größer die Lücke ist, desto mehr Energie (Leistung) kann durch sie gepumpt werden. Das heißt, wenn wir die Lücke bis unendlich vergrößern, können wir die Leistung des Transformators bis unendlich erhöhen, aber es gibt eine Einschränkung ...

Mit zunehmendem Spalt nimmt die Induktivität der Wicklung ab. Das heißt, um den erforderlichen Induktivitätswert zu erhalten, müssen wir eine größere Anzahl von Windungen wickeln, aber die Anzahl von Windungen ist bereits durch die Größe des Kerns begrenzt. Tatsächlich ist es daher unmöglich, diese „unendliche Kraft “ zu erlangen ! Macht ".

Was die Drosseln betrifft (der Einzyklus-Transformator ist übrigens auch Drosseln) - wenn er aus Ferrit besteht, zum Beispiel N87, dann ist der Spalt erforderlich! Andernfalls wird der Kern gesättigt und die Leistung des Wandlers fällt auf nahezu Null ab. Deshalb freuen sich Menschen, die ein Netzteil zusammengebaut haben und im Leerlauf beginnen, oft darüber, dass es funktioniert, aber unter Last „schließt“ es sich - höchstwahrscheinlich ist es in solchen Fällen die Lücke.

Kommen wir nun zum Herstellungsprozess:

a) Wählen Sie den entsprechenden Satz, ich verwende ETD34. Es besteht aus einem Rahmen, 2 Teilen des Kerns mit bereits werkseitigen Abständen von 0,2 mm und Montagehalterungen. Ich benutze auch "spezielles Klebeband" als Isolierung. Sein Reiz ist, dass es dünn und langlebig ist, was bedeutet, dass es praktisch keinen Platz im Transformatorfenster einnimmt.


Abbildung 5 - Kit zur Herstellung eines Transformators

Sie benötigen außerdem einen kupferlackierten Draht, vorzugsweise einen Wickeldraht. Das Gute am „Wickeln“ ist, dass es nach dem Räumen einer Glühung unterzogen wird und daher weicher und daher leichter zu wickeln ist. Bei kleinen Transformatoren ist dies nicht sehr kritisch, aber für mehr als 500 Watt werden sich die Zeiger bereits dafür bedanken, obwohl es sicherlich 10-15% teurer ist, aber Sie entscheiden. Ich benutze geglüht mit einem Durchmesser von 0,335 mm.

b) Wir fahren mit dem Wickelvorgang fort. Ich rate Ihnen, mit der Wicklung von der dünnsten Wicklung aus zu beginnen: Bei Abwärtswandlern ist dies die Primärwicklung, bei Boostern die Sekundärwicklung. Auf diese Weise können Sie die komplexeste Wicklung sauber und ordentlich aufwickeln Dies zusätzlich zu "fett und krumm" zu tun, wird ziemlich problematisch sein. Auch hier wird Ihnen eine geringe Leistung verzeihen, wenn Sie diesen Rat vernachlässigen, aber bei mehr als 500 Watt werden Sie sehr traurig sein.

Nachdem Sie jede Schicht der Primärwicklung gewickelt haben (ich habe sie in 3 Schichten), isolieren Sie sie in 1-2 Schichten mit Isolierband. Da die gesamte Wicklung gewickelt wurde, löten wir sie ab und isolieren die Wicklung in 3-4 Schichten. Dies ist die Isolation zwischen den Wicklungen - sie ist die wichtigste und die Isolationsspannung des Transformators hängt davon ab.


Abbildung 6 - Ansicht des Transformators nach dem Wickeln der Primär- und Selbstwicklung

c) Als nächstes wickeln wir die verbleibenden Wicklungen, es ist besser, die Dicke des Drahtabschnitts zu erhöhen. Die Isolationsprinzipien sind die gleichen wie bei der Primärwicklung. Nachdem alle Wicklungen gewickelt sind, passieren wir, wenn der Platz es zulässt, zusätzlich die letzten 5-6 Windungen.

Ich empfehle auch, nach dem Aufwickeln aller Wicklungen und der endgültigen Isolierung mit Lack, z. B. Plastik-71, zu „hebeln“. So können Sie sich keine Sorgen über mögliche Feuchtigkeit, Kondensation, Staub und anderen Dreck machen. Besser in 2-3 Durchgängen, den vorherigen trocknen lassen. Und es ist besser, dies nur am Rahmen zu tun, bevor Sie den Transformator zusammenbauen. + Vergessen Sie nicht, die Schlussfolgerungen aus dem Lack abzudecken.


Abbildung 7 - Ansicht des Rahmens nach Wicklung und Isolierung aller Wicklungen

d) Jetzt muss nur noch der Transformator zusammengebaut werden. Die Hälften des Kerns selbst können mit Klammern befestigt oder zusammengeklebt werden. Die letzte Operation wird idealerweise mit einem speziellen Klebstoff unter Zusatz von dispergiertem Ferritpulver durchgeführt, und dies kann im üblichen Moment erfolgen. Nur ich empfehle dringend, mit einer dünnen Schicht zu kleben - sonst vergrößert sich der Spalt und die Induktivität nimmt ab. Ich rate Ihnen auch, den mittleren „Fuß“ nicht mit Klebstoff zu verkleben. Dies beraubt Sie vollständig der Möglichkeit, ihn bei Bedarf zu zerlegen.

Abbildung 8 - Ansicht des Transformators nach der Montage

Endmontage

Im Allgemeinen bleibt nur das Löten des Transformators auf unserer Platine und die Montage dieses Knotens ist abgeschlossen. Es bleibt nur das Überprüfen der Funktionsfähigkeit.



Abbildung 9 - Aussehen der Platine nach der Installation von Eingangsstromkreisen und Hilfsstromversorgungen

Erster Start und Leistungstest

Es ist immer beängstigend, Geräte in das Netzwerk aufzunehmen, insbesondere wenn sie ohne Erfahrung zusammengebaut wurden. Es ist beängstigend, dass sie mit elektrischem Strom riechen oder kneifen - nur Dummköpfe haben keine Angst. Wenn Sie sich daher dazu entschließen, das Gerät aus einem Artikel oder einem anderen Artikel zusammenzubauen, der über das Netzwerk mit Strom versorgt wird, erfolgt die erste Aufnahme nach dem Zusammenbau am besten mit speziellen Geräten. Es gibt mehrere Möglichkeiten:

1) Ein Prüfstand oder eine Laborquelle mit einer Leistung von 0-400 V nur für solche Fälle. Der Preis für sie beginnt bei etwa 80-120.000 Rubel, daher kann es sich aus irgendeinem Grund nicht jeder zu Hause leisten, und es ist unwahrscheinlich, dass Sie 2-3 neue Blöcke pro Woche sammeln, um solche Geräte relevant zu machen. Also brauchst du es

2) Über Transformator 1: 1 + elektronische Sicherung einschalten. Diese Methode ist billig, was bedeutet, dass sie für alle verfügbar ist. Der Transformator löst das Gerät und Sie vom Netzwerk, und die Sicherung lässt das Gerät nicht durchbrennen. Diese Ausrüstung ist Kollektivfarmen für 1000 Rubel, deutlich zugänglicher als der erste Punkt, und vor allem für Amateure ist nicht schlechter.

3) Wahrscheinlich ein Klassiker des Genres - löten Sie die Sicherung und löten Sie stattdessen eine 230-V-Lampe mit 60 Watt. Nur eine Glühlampe! Durch einen solchen Austausch kann das Gerät nicht brennen. Wenn alles in Ordnung ist, wird das Licht beim Einschalten ein- und ausgeschaltet: Es blinkt, weil Eingangskapazität wird aufgeladen. Wenn es aufleuchtet und nicht erlischt, wird der Kurzschluss irgendwo ausgeschaltet und wir überprüfen den Stromkreis.

Denken Sie daran, die Hochspannungskondensatoren zu entladen! Eine Batterie mit zwei 470 Mikrofarad-Condern, die mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% in die Hand entladen werden (insbesondere wenn sie leicht feucht sind), bietet Ihnen eine blinkende Fahrt zum nächsten Krankenhaus oder Leichenschauhaus. Gleichstrom ist viel gefährlicher als eine Änderung, es ist nicht umsonst, dass eine Konstante an einen elektrischen Stuhl angelegt wird.

4) Eine Option für echte Stechprofis - stecken Sie sie sofort in eine Steckdose. Wenn es einen Kurzschluss im Stromkreis oder einen anderen Pfosten gibt, dann, vorausgesetzt, ein guter Elektriker hat die Verkabelung für Sie vorgenommen - er wird die Maschinen ausschalten und der Transistor wird brennen. Wenn Sie dies nicht von einer sehr kompetenten Person getan haben, wird der Block brennen und schmelzen und nicht die Tatsache, dass die Maschine ausfällt. Daher empfehle ich dringend Absatz 2.

Nun zum Test selbst. Ich benutze eine 12V und 10W Glühlampe. Sie hat einen Strom von ca. 900-1100 mA, dies reicht aus, um unser Gerät zu testen. Tatsächlich werde ich es einfach als Last an den Kanal hängen und sehen, wie hoch die Ausgangsspannung ist und wie stark sie "schief" sind, weil Alles wird durch eine von 3 Wicklungen stabilisiert.


Abbildung 10 - Art der Hilfsenergieversorgung unter Nennkanallast

Fazit

Im nächsten Teil werde ich die Ergebnisse der Montage und des Debuggens des KKM zeigen und meine Ergebnisse für die Berechnung der Ausgabekapazität teilen. Dort wurden sehr interessante Ergebnisse erzielt, insbesondere beim Ersetzen von Elektrolyten durch einen Film, der die Geschichte sein wird.

Das Format weiterer Artikel wird das gleiche sein - kleine Erzählungen über die Ergebnisse, einige Kommentare und „Tipps“ für Anfänger.

Ein weiterer Punkt - ich werde leider keine Kommentare lesen und ah ... Sie nehmen sehr viel Zeit in Anspruch , und der Nutzen von ihnen ist etwas geringer als Null, weil Lesen Sie die Ratschläge und Meinungen von Spezialisten unter anderem: "Ja, Sie müssen zwei ATXs zusammen herstellen, und es wird cool." Das Gesundheitsministerium warnt davor, dass es Hirntumor verursacht.

Wenn Sie mich wirklich persönlich etwas fragen, beraten, ein Problem besprechen und dann bei der PM willkommen heißen möchten.

Ich hoffe wir sehen uns bald! Der KKM-Teil wurde bereits in „Entwürfe“ geschrieben, und ich werde versuchen, ihn so schnell wie möglich zu seinem logischen Abschluss zu bringen und ihn zur Überprüfung zu veröffentlichen.