Kata Pengantar
Dalam artikel saya sebelumnya , saya mengatakan bahwa saya akan melanjutkan kisah bekerja dengan sensor arus efek Hall. Sejak itu, tidak sedikit waktu telah berlalu, hasil dari kelanjutan telah berlarut-larut, dan saya bukan penggemar menulis "teori membosankan", jadi saya menunggu tugas praktis.Alasan lain karena kurangnya artikel adalah pekerjaan saya di satu "perusahaan IT-hardware sukses modern", sekarang saya akhirnya meninggalkannya dan akhirnya pindah ke freelance, sehingga waktu muncul untuk artikel))Baru-baru ini, mentor lama saya dan orang yang sangat baik menoleh ke saya. Secara alami, saya tidak bisa menolak bantuan, tetapi semuanya ternyata cukup sederhana - saya diminta membuat catu daya untuk transceiver FT-450 HF, yang akan lebih stabil dalam operasinya, terutama pada tegangan input yang berkurang daripada Mean Well yang ada. Harap dicatat, saya tidak mengatakan bahwa Mean Well adalah perusahaan yang buruk, hanya saja dalam hal ini bebannya cukup spesifik, dan produk mereka cukup bagus.Diagnosisnya adalah seperti ini:
- Arus keluaran 40A dinyatakan, pada kenyataannya, ketika dikonsumsi dalam 30-35A (dalam transmisi), unit masuk ke pertahanan;- Pemanasan kuat diamati pada beban yang panjang;- Ini menjadi benar-benar buruk ketika Anda menggunakannya di negara itu, di mana tegangan dalam jaringan 160-180V;- Tegangan maksimum adalah 13.2-13.4V, tapi saya ingin 13.8-14V dengan kemampuan mengencangkan + -20%.Fitur artikel ini adalah bahwa proyek tersebut sedang dipromosikan bersama dengannya. Saya hanya duduk untuk itu dan karena itu saya dapat memberitahu Anda tentang semua tahap pengembangan: dari TK ke prototipe jadi. Dalam format ini, saya tidak menemukan artikel dengan sapuan pada boom, biasanya orang menulis sudah melakukan semua pekerjaan dan melupakan setengah dari hal-hal kecil yang sering membawa minat utama. Saya juga ingin menulis artikel ini dalam bahasa yang mudah diakses untuk pemula, jadi guru lokal harus sedikit lebih mudah untuk berhubungan dengan "non-akademik" dari suku kata saya.Persyaratan teknis
Setiap proyek selalu dimulai dengan kerangka acuan dan diskusi. Diskusi yang kami lalui, TK tetap. Proyek saya bukan komersial, tetapi open source, jadi untuk berbicara, jadi saya tidak akan menghabiskan banyak waktu dan membatasi diri pada daftar persyaratan teknis.Untuk apa ini? Mereka yang bekerja di perusahaan yang terkait dengan pengembangan sesuatu akan memahami saya - “tanpa spesifikasi teknis, proyek ini tidak lepas landas,” tetapi bagi orang yang tidak terkait dengan pengembangan industri, poin ini mungkin tidak jelas. Karena itu, saya akan jelaskan sedikit ...Dalam proses pengembangan, jika Anda tidak mengandalkan TK, maka dengan probabilitas sekitar 100% Anda akan meninggalkan hasil yang diinginkan semula. Misalnya, pada awalnya Anda ingin mendapatkan 1000 watt daya dari catu daya, tetapi Anda tidak menemukan trafo yang cocok dan meletakkan yang datang ke tangan. Akibatnya, potongan besi menjadi 700 watt, dan Anda berencana untuk 1000! Bagi seorang amatir, ini tidak fatal, ia hanya akan membunuh banyak uang dan waktu tanpa mendapatkan hasil. Untuk majikan dari insinyur, ini adalah bencana keuangan, proyek yang terlambat, dan untuk insinyur, seringkali hanya sebuah tendangan di pantat di jalan. Dan akan ada nuansa seperti di laut, masih ada sesuatu di luar trafo, sebuah apel akan jatuh di kepala Anda dan Anda memutuskan untuk menambahkan semacam "kunang-kunang" dan seterusnya.Bagaimana cara menghindarinya? Untuk ini, kejeniusan Soviet yang suram muncul"GOST 34. Pengembangan sistem kontrol otomatis (ACS) . " Cukup cukup untuk melakukan pekerjaan yang benar menurut GOST ini, yang akan memakan waktu 30-50 halaman dan proyek Anda pada tahap ide akan sesuai dengan hasil akhir dalam bentuk sepotong besi, Anda hanya perlu melalui poin. Jika tertulis "1000 W transformer", maka Anda mencari / menambangnya dengan tepat 1000 W, dan tidak secara kebetulan dibutuhkan "sedikit lebih sedikit." Saya bekerja di kompleks industri militer dan di perusahaan swasta: yang pertama berdoa untuk TK yang memadai dan yang lainnya. proyek yang biasanya terlihat seperti volume Perang dan Perdamaian, jadi tank kami adalah yang terbaik. Yang terakhir tersumbat "untuk pembusukan hutan yang bodoh", oleh karena itu, produk elektronik sipil di outlet di Rusia dalam banyak kasus adalah "guano on arduino".Jadi, untuk menghindari "sampah" di pintu keluar, kami akan menyusun daftar persyaratan teknis yang harus dimiliki prototipe kami. Sampai dia mencapai mereka, proyek tersebut dianggap tidak lengkap. Tampaknya semuanya sederhana.Persyaratan untuk catu daya switching:
- Tegangan output dengan kemampuan untuk menyesuaikan dalam 10-15V DC;- Tegangan input listrik: 160-255V AC;- Arus sirkuit sekunder: 40A- Filter mode umum;- Ketersediaan korektor faktor daya (CMC);- Cosine phi: tidak kurang dari 0,9;- Isolasi Galvanic dari pintu masuk dengan pintu keluar;- Perlindungan terhadap korsleting di sirkuit sekunder;- Waktu respons perlindungan saat ini: tidak lebih dari 1 ms;- Stabilitas tegangan output: tidak lebih buruk dari 0,1%;- Suhu elemen daya perangkat: tidak lebih dari 55 derajat pada beban 100%;- Efisiensi keseluruhan perangkat: tidak kurang dari 90%;- Adanya indikator voltase dan arus.Saya juga ingin mencatat satu fitur IIP yang dirancang - ini sepenuhnya analog. Ini adalah persyaratan penting, karena Dalam beberapa tahun terakhir, saya terutama dirancang menggunakan prosesor DSP sebagai kontrol "otak", tetapi ini membuat takut "pelanggan". Karena saat ini ia tinggal 2.500 km dari saya dan jika terjadi kerusakan, perbaikan akan tertunda untuk waktu yang lama, oleh karena itu perlu membuat perangkat dengan rawatan maksimum. Pelanggan adalah orang yang berpengalaman dalam sirkuit analog dan akan memperbaiki jika ada masalah tanpa transfer, Anda harus menelepon dan membahas maksimum.Untuk meringkas: ketika saya mengembangkan, memproduksi, dan kemudian menguji IIP dan mendapatkan sebagai hasil dari tes TTX, yang setidaknya tidak lebih buruk daripada yang dijelaskan di atas - kita dapat mengasumsikan bahwa proyek tersebut berhasil, blok dapat diberikan kepada pemilik, dan Anda dapat menikmati sepotong besi yang sukses sendiri. Tapi ini semua jauh di depan ...Diagram fungsional
Biasanya saya bertengkar dengan atasan saya pada topik yang skema fungsional untuk boneka tidak mau menggambar, tetapi karena artikel ini masih ditujukan untuk pemula dalam bidang elektronik dan agar semua orang tertarik untuk membaca, saya masih menggambar dan menandatangani apa yang dilakukan setiap blok. Dan dengan tidak adanya TK penuh, skema ini akan memungkinkan saya untuk tidak menyimpang dari ide asli dalam proses kerja. Gambar 1 - Diagram fungsional IIP Sekarang saya akan membahas secara singkat setiap blok, dan secara lebih rinci kita akan menganalisis solusi ini sudah pada tahap pengembangan sirkuit. Dan modulnya sendiri:
1) Filter mode umum - dirancang untuk menyelamatkan jaringan dan peralatan rumah tangga yang terhubung dari gangguan yang dihasilkan oleh catu daya kami. Jangan khawatir - catu daya switching apa pun yang memproduksinya, oleh karena itu, dalam 90% IIPS terdapat filter gangguan mode umum. Dia juga melindungi unit kami dari gangguan yang datang dari jaringan. Baru-baru ini saya menemukan karya sarjana seseorang tentang topik ini, semuanya cukup jelas di sana - artikelnya . Penulis diploma A.V. Kurinkov, yang kami ingin mengucapkan terima kasih dengan hormat, setidaknya satu gelar sarjana di dunia ini akan berguna))2) Makanan stand-by "klasik" pada chip TOP227, rangkaian kemungkinan besar akan diambil langsung dari lembar data dengan penambahan isolasi galvanik dari jaringan melalui optocoupler. Output akan diimplementasikan dalam bentuk 2 gulungan yang diisolasi satu sama lain dengan tegangan masing-masing 15V dan 1A. Satu akan memberi daya pengontrol PWM dari korektor, pengontrol PWM kedua dari setengah-jembatan.3) Penyearah dibuat di jembatan dioda. Awalnya, saya ingin menggunakan sinkron pada N-channel MOSFET, tetapi pada tegangan seperti itu dan dengan arus 3-4A itu akan menjadi pemborosan sumber daya.4) Korektor daya aktif - tanpanya, tidak ada tempat segera setelah efisiensi yang baik, dan sesuai dengan persyaratan hukum, penggunaan CCM wajib. KKM sebenarnya merupakan booster converter biasa, yang akan menutup 2 masalah: karena tegangan input rendah pada outputnya, ia akan secara stabil mengeluarkan 380V dan secara merata akan memilih daya dari jaringan. Chip itu sangat populer, orang Cina (dan tidak hanya) suka memasukkannya ke dalam inverter las untuk tujuan yang sama - ICE2PCS01 . Saya tidak akan menyembunyikannya - saya menganggapnya sebagai solusi yang telah teruji waktu, saya memasangnya pada KKM 6-kVA untuk perangkat semi otomatis dan tidak ada masalah selama lebih dari setahun, keandalannya menyuap saya.5) Secara langsung, konverter tegangan diimplementasikan sesuai dengan topologi - "setengah jembatan", saya menyarankan Anda untuk membaca bab dalam buku Semenov untuk berkenalan dengannya"Power Electronics: Dari Sederhana ke Kompleks . " Kontroler setengah jembatan diimplementasikan pada TL494 "klasik" sebagai mikrosirkuit Tchaikovsky : murah, fungsional, dapat diandalkan, telah teruji waktu - apa lagi yang diperlukan? Siapa pun yang menganggapnya sudah tua dapat melihat sesuatu dari Texas dari seri UCC38xxx. Modul ini mengimplementasikan umpan balik tegangan pada TL431 + PC817, serta perlindungan arus pada sensor efek Hall - ACS758 . 6) Saya berencana untuk mengimplementasikan transformator daya pada inti Epcos tipe ETD44 / 22/15 dari bahan N95. Mungkin pilihan saya akan berubah lebih jauh ketika saya menghitung data koil dan daya keseluruhan.7) Dia ragu-ragu antara memilih jenis penyearah pada gulungan sekunder antara dioda Schottky ganda dan penyearah sinkron. Anda dapat menempatkan dioda Schottky ganda, tetapi P = 0.6V * 40A = 24 W panas, dengan kekuatan IIP sekitar 650 W, kerugian 4% diperoleh! Dengan menggunakan penyearah sinkron untuk konvensional panas IRF3205 disorot resistance channel P = 0.008 Ohm * 40A * 40A = 12,8 Vt . Ternyata kami menang 2 kali atau 2% efisiensi! Semuanya indah sampai saya mengumpulkan solusi pada mockup pada IR11688S. Untuk kerugian statis pada saluran, kerugian switching dinamis ditambahkan, sebagai hasilnya, itu terjadi. Kapasitas pekerja lapangan untuk arus besar masih besar. itu dirawat oleh driver dari tipe HCPL3120, tetapi ini adalah kenaikan harga produk dan komplikasi sirkuit yang berlebihan. Sebenarnya, untuk alasan ini, diputuskan untuk menempatkan Schottky ganda dan tidur nyenyak.8) LC-circuit pada output, pertama, akan mengurangi riak arus, dan kedua, akan memungkinkan "memotong" semua harmonisa. Masalah yang terakhir ini sangat relevan ketika menghidupkan perangkat yang beroperasi dalam rentang frekuensi radio dan menggabungkan sirkuit analog frekuensi tinggi. Kita berbicara tentang transceiver HF, jadi filter ini sangat penting di sini, jika tidak gangguan akan merambat ke udara. Dalam hal idealitas, Anda masih dapat menempatkan stabilizer linier pada output dan mendapatkan riak minimum dalam satuan mV, tetapi pada kenyataannya kecepatan OS akan memungkinkan Anda untuk mendapatkan riak tegangan dalam 20-30 mV tanpa "boiler", node kritis diumpankan melalui LDO mereka di dalam transceiver, jadi redundansinya jelas.Yah, kami menjalankan fungsi dan ini hanya permulaan)) Tapi tidak ada, itu akan berjalan lebih giat untuk bagian yang paling menarik dimulai - perhitungan segalanya dan segalanya!Sekarang patut dipertimbangkan sedikit tentang desain dan topologi. Saya berencana untuk menggunakan transistor efek medan, bukan IGBT, jadi saya dapat memilih frekuensi operasi yang lebih besar sementara saya berpikir tentang 100 atau 125 kHz, frekuensi yang sama dengan cara akan di KKM. Meningkatkan frekuensi akan sedikit mengurangi dimensi transformator. Di sisi lain, saya tidak ingin terlalu sering mengangkat frekuensinya Saya menggunakan TL494 sebagai pengontrol, setelah 150 kHz itu tidak muncul juga, dan kerugian dinamis akan meningkat.Berdasarkan pengantar tersebut, kami menghitung trafo kami. Saya memiliki beberapa set ETD44 / 22/15 yang tersedia dan oleh karena itu, sejauh ini saya dipandu olehnya, daftar data awal adalah sebagai berikut:1) Bahan N95;2) Tipe inti ETD44 / 22/15;3) Frekuensi operasi - 100 kHz;4) Tegangan output - 15V;5) Arus keluaran adalah 40A.Untuk perhitungan transformer hingga 5 kW saya menggunakan program "Orang Tua", itu nyaman dan cukup akurat. Setelah 5 kW, sihir dimulai, frekuensi meningkat untuk mengurangi dimensi, dan kepadatan bidang dan arus mencapai nilai-nilai yang bahkan efek kulit mampu mengubah parameter hampir 2 kali, oleh karena itu untuk kekuatan besar saya menggunakan metode kakek "dengan formula dan pensil di kertas. " Setelah memasukkan data input kami ke dalam program, hasil berikut diperoleh: Gambar 2 - Hasil perhitungan transformator untuk setengah jembatan . Data input ditandai di sisi kiri gambar, saya jelaskan di atas. Di tengah, hasil yang paling menarik bagi kami disorot dengan warna ungu, saya akan membahasnya secara singkat:
1) Tegangan input 380V DC, itu distabilkan, karena setengah jembatan diberi makan dengan KKM. Kekuatan seperti itu menyederhanakan desain banyak node, karena arus riak minimal dan transformator tidak perlu menarik tegangan dengan tegangan listrik input 140V.2) Daya yang dikonsumsi (dipompa melalui inti) ternyata 600 W, yang 2 kali lebih kecil dari daya keseluruhan (yang dapat dipompa inti tanpa masuk ke saturasi), yang berarti semuanya baik-baik saja. Saya tidak menemukan materi N95 dalam program ini, tetapi di situs web Epcos di lembar data saya perhatikan bahwa N87 dan N95 akan memberikan hasil yang sangat mirip, memeriksa selebaran yang saya temukan bahwa perbedaan dalam 50 W daya secara keseluruhan bukanlah kesalahan yang mengerikan.3) Data pada belitan primer: kita memutar 21 putaran dalam 2 kabel dengan diameter 0,8 mm, saya pikir semuanya sudah jelas di sini? Kepadatan saat ini sekitar 8A / mm2, yang berarti gulungan tidak akan terlalu panas - semuanya baik-baik saja.4) Data pada belitan sekunder: kita menggulung 2 belitan 2 belokan pada setiap kawat juga 0,8 mm, tetapi sudah pada 14 - semua sama, arusnya 40A! Selanjutnya, kita menghubungkan awal dari satu belitan dan yang lainnya, bagaimana melakukan ini akan saya jelaskan lebih lanjut, untuk beberapa alasan sering orang ketika berkumpul pada saat ini jatuh dalam keadaan pingsan. Juga tidak ada jenis sihir di sini.5) Induktansi output induktor adalah 4,9 μH, arus, masing-masing, 40A. Kita membutuhkannya sehingga tidak ada arus riak yang besar pada output unit kita, selama debugging saya akan menunjukkan pada osiloskop bagaimana bekerja dengannya tanpa itu, semuanya akan menjadi jelas.Perhitungannya memakan waktu 5 menit, jika seseorang memiliki pertanyaan, maka di komentar atau obat bertanya - Saya akan memberi tahu Anda. Agar tidak mencari program itu sendiri, saya sarankan mengunduhnya dari cloud melalui tautan . Dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Pak Tua atas pekerjaannya!Langkah logis berikutnya adalah perhitungan induktor output untuk setengah jembatan, ini persis sama dengan 4,9 μH.Perhitungan parameter belitan untuk output choke
Kami memperoleh data input pada paragraf sebelumnya ketika menghitung trafo, yaitu:1) Induktansi - 4,9 μH;2) Nilai saat ini - 40A;3) Amplitudo di depan throttle adalah 18V;4) Tegangan setelah induktor adalah 15V.Kami juga menggunakan program dari Pak Tua (semuanya ada di tautan di atas) dan mendapatkan data berikut: Gambar 3 - Perkiraan data untuk melilitkan induktor keluaran
Sekarang periksa hasilnya:
1) Menurut data input, ada 2 nuansa: frekuensi yang sama dipilih, di mana konverter beroperasi, saya pikir itu logis. Momen kedua terkait dengan kepadatan saat ini, saya akan segera mencatat bahwa induktor harus melakukan pemanasan ! Itulah yang sudah kami tentukan, saya memilih kerapatan arus 8A / mm 2untuk mendapatkan suhu 35 derajat, ini terlihat di output (ditandai dengan warna hijau). Bagaimanapun, seperti yang kita ingat, persyaratan untuk keluaran membutuhkan "IIP dingin". Saya juga ingin mencatat untuk pemula bahwa momen yang tidak terlalu jelas mungkin terjadi - induktor akan memanaskan lebih sedikit jika arus besar mengalir melaluinya, yaitu, pada beban pengenal 40A, induktor akan memiliki pemanasan minimal. Ketika arus kurang dari arus pengenal, maka untuk sebagian energi, ia mulai bekerja sebagai beban aktif (resistor) dan mengubah semua energi berlebih menjadi panas;2) Induksi maksimum, nilai ini tidak dapat dilampaui, jika tidak medan magnet akan memenuhi inti dan semuanya akan sangat buruk. Parameter ini tergantung pada bahan dan dimensi keseluruhannya. Untuk inti besi atomisasi modern, nilai tipikal adalah 0,5-0,55 T;3) Data belitan: 9 belokan luka miring dari 10 kawat inti dengan diameter 0,8 mm. Program bahkan secara kasar menunjukkan berapa banyak lapisan yang Anda butuhkan untuk ini. Saya akan memutar dalam 9 vena, tk. maka akan lebih mudah untuk membagi kepang besar menjadi 3 "kuncir" dari 3 core dan menyoldernya di papan tanpa masalah;4) Sebenarnya cincin itu sendiri di mana saya akan angin memiliki dimensi - 40/24 / 14,5 mm, cukup dengan margin. Bahan No. 52, saya pikir banyak melihat di blok ATX cincin kuning-biru, mereka sering digunakan dalam kelompok stabilisasi tersedak (DGS).Perhitungan sumber daya siaga transformator
Diagram fungsional menunjukkan bahwa saya ingin menggunakan flayback "klasik" pada TOP227 sebagai unit catu daya siaga, semua pengontrol PWM, display dan kipas pendingin akan diberdayakan darinya. Fakta bahwa para penggemar akan diberdayakan dari ruang tugas, saya menyadari hanya setelah beberapa waktu, jadi saat ini tidak ditampilkan di sirkuit, tetapi tidak ada perkembangan realtime))Kami akan sedikit menyesuaikan data input kami, jadi apa yang kami butuhkan:
1) Output gulungan untuk PWM: 15V 1A + 15V 1A;2) Output berliku makan sendiri: 15V 0,1A;3) Output berliku untuk pendinginan: 15V 1A.Kami mendapatkan kebutuhan listrik dengan daya total - 2 * 15W + 15W + 1.5W = 46,5 Vt . Ini adalah kekuatan normal untuk TOP227, saya menggunakannya dalam IIP kecil hingga 75 W untuk semua jenis pengisian baterai, obeng dan sampah lainnya, selama bertahun-tahun aneh bahwa belum ada yang terbakar.Kami pergi ke program Orang Tua lain dan mempertimbangkan transformator untuk flayback: Gambar 4 - Data yang dihitung untuk transformator daya siaga 1) Pilihan inti dibenarkan hanya - Saya memilikinya dalam jumlah laci dan menarik 75 watt yang sama)) Data pada inti di sini
. Itu terbuat dari bahan N87 dan memiliki celah 0,2 mm pada setiap setengah atau 0,4 mm dari celah penuh yang disebut. Inti ini secara langsung ditujukan untuk tersedak, dan untuk konverter flyback induktansi ini adalah tersedak, tetapi saya tidak akan masuk ke hutan untuk saat ini. Jika tidak ada celah pada transformator setengah jembatan, maka wajib untuk konverter flyback, jika tidak, sama seperti induktor, ia hanya akan masuk ke saturasi tanpa celah.2) Data pada kunci sumber tiriskan 700V dan resistensi saluran 2,7 Ohm diambil dari lembar data pada TOP227, saklar daya untuk pengontrol ini dibangun ke dalam chip itu sendiri.3) Tegangan input minimum diambil sedikit dengan margin 160V, ini dilakukan sehingga jika catu daya itu sendiri dimatikan, siaga dan indikasi tetap beroperasi, mereka akan melaporkan tegangan suplai rendah yang tidak normal.4) Gulungan utama pada kami adalah 45 putaran dengan kawat 0,335 mm dalam satu inti. Gulungan daya sekunder dari 4 belokan dan 4 konduktor dengan kabel 0,335 mm (diameter), belitan catu-sendiri memiliki parameter yang sama, jadi semuanya sama, hanya 1 inti, karena arus adalah urutan besarnya lebih rendah.Perhitungan korektor daya aktif reaktor daya
Saya pikir bagian paling menarik dari proyek ini adalah korektor faktor daya, karena tidak ada informasi yang cukup tentang mereka di Internet, dan skema yang bekerja dan dijelaskan lebih sedikit.Kami memilih program untuk perhitungan - PFC_ring (PFC adalah Basurman KKM), kami menggunakaninput berikut: 1) Tegangan input - 140 - 265V;2) Nilai daya - 600 W;3) Tegangan output - 380V DC;4) Frekuensi pengoperasian adalah 100 kHz, karena pilihan pengontrol PWM. Gambar 5 - Perhitungan power choke dari KKM aktif 1) Di sebelah kiri, seperti biasa, kita memasukkan data awal, menetapkan 140V sebagai ambang minimum, kita mendapatkan unit yang dapat bekerja dengan tegangan 140V, jadi kita mendapatkan "regulator tegangan bawaan";
2) Inti memilih - K46 / 24/18 . Menurut perhitungan, pas ke dalam cincin dengan diameter 39 mm, tetapi ternyata ternyata 110 putaran - akan sulit untuk berakhir menjadi sekelompok lapisan, dan margin induksi dalam CMC sangat berguna, pada akhirnya mendapat 0,35 T pada 0,5 T yang diizinkan;3) Banyak yang takut dengan tulisan berikut: "Kapasitas kapasitor keluaran" adalah 4000 mikrofarad! Mereka yang takut dengan sosok seperti itu dalam subjek adalah 15 Conders besar dan mahal (300-350r / pc), tetapi jangan takut - angka ini tidak berguna bagi kami dan Anda tidak dapat fokus pada hal itu, Pak Tua harus menambahkan nol tambahan dalam perhitungan, atau kita berbicara tentang kapasitor untuk ESR besar dan Anda perlu memparalelkan 15 buah. Bagi kami, ada parameter yang lebih kompeten - "Arus efektif dalam kapasitansi keluaran" 3,845A. 1 elektrolit Epcos yang baik dengan ESR internal yang rendah mampu menghasilkan 3-4A. Saya memainkannya dengan aman dan meletakkan 2 buah secara paralel untuk mengurangi ESR dan mendapatkan setidaknya 6A dari kaki Conders.Apa sebenarnya kapasitor harus digunakan, , ESR ! , 10-50 , 1 , , «» 200 .
. , . , digikey .
Sirkuit korektor faktor daya aktif dan sirkuit input
Jadi kami sampai pada titik yang tepat ke titik yang paling menarik - sirkuit. Saya akan mulai, tentu saja, dalam urutan: dari pintu masuk ke pintu keluar. Saya pikir mereka yang membongkar catu daya switching melihat akumulasi kapasitor (biasanya biru) dan tercekik tepat di sebelah konektor koneksi kabel input, modul ini disebut hanya filter interferensi fase.Apa gangguan mode-umum dan mengapa dimungkinkan untuk melawan mereka tanpa masalah, saya hanya akan menjelaskan secara singkat. Gangguan mode umum adalah semua gangguan yang berkelana antara konduktor saat ini dan arde. Mereka datang kepada kita dari catu daya, dan catu daya kita juga memancarkannya dalam bentuk tertentu untuk menyingkirkan mereka - kita mengatur filter.Metode perhitungannya ada di banyak sumber, saya juga menyarankan Anda untuk melihat buku-buku Semenov: yang pertama (3.3) dan yang kedua (3.2). Saya lebih suka memodelkan tugas terkait EMP di CST Suite Studio dan menggunakan "metode seleksi" untuk mendapatkan parameter yang paling optimal. Selain itu, filter ini, tidak seperti filter low-pass LC, tidak memerlukan akurasi tinggi, jadi untuk IPS 90% Anda dapat menggunakan data yang diberikan dalam skema saya.Untuk mengontrol PFC, saya memutuskan untuk menggunakan chip - ICE2PCS01GXUMA1 . Ini memungkinkan Anda untuk membuat konverter yang cukup sederhana dan andal, karena AKKM telah ditulis - ini tidak lebih dari sebuah booster. Gambar 6 - Skema rangkaian input dan KKM aktif
Sedikit tentang sirkuit ... Di dunia modern sulit menemukan sesuatu - ini fakta. Anda dapat membuat sepotong besi yang keren, tetapi dengan probabilitas 99,99%, seseorang sudah melakukannya, tetapi mungkin hanya dalam kinerja yang lebih buruk. Semua ini berlaku untuk elektronik, Anda dapat duduk dan menciptakan sirkuit selama berbulan-bulan dan pada akhirnya ternyata itu diciptakan 10 tahun yang lalu. Ini sama sekali bukan alasan untuk berhenti menciptakan! Ini hanya alasan yang lebih baik untuk mencari informasi. Saya menggunakan chip yang diproduksi oleh raksasa industri - Infineon Technologies . Oleh karena itu, dengan probabilitas tinggi mereka menyediakan semacam papan debug untuk pengontrol mereka, jadi saya segera pergi ke digikey.com , tempat saya biasanya membelinya, dan mengendarai nama batu saya - di samping kesempatan untuk membeli chip, mesin pencari di situs memberi saya satu debugging (Papan Evaluasi ) - EVALPFC2-ICE2PCS01 . Tidak mungkin lagi untuk membelinya, hanya dari produsen yang dipesan, tetapi saya tidak membutuhkannya. Tetapi ada dokumentasi untuk solusi kerja yang siap pakai dengan sirkuit terbuka, papan lacak dan daftar komponen! Ini dia solusi siap pakai, tidak ada yang perlu ditemukan, pabrikan melakukan segalanya agar produknya dapat dibeli, dan bagi pengembang hampir selalu tempat pertama dalam persyaratan untuk elemen adalah ketersediaan dokumentasi dan hanya dengan harga. Hanya ada satu "TETAPI" - papan debug 300W, tapi saya butuh 700, tapi tidak menakutkan - arsitekturnya sendiri sudah 90% dari pekerjaan, untuk menghitung ulang peringkatnya adalah 15 menit, jadi kami melanjutkan:1) Saya menceritakan reaktor daya L5 dan data untuk belitannya ditunjukkan pada Gambar 5. Kami menemukan bahwa alih-alih induktansi 1240 μH, nilai 480 μH diperlukan, meskipun nilai saat ini meningkat 2,5 kali;2) Dioda VD11,12 harus sekurang-kurangnya tegangan keluaran, yaitu 400V dan lebih tinggi, dan juga harus tahan terhadap nilai arus pulsa dalam perangkat. Parameter penting lainnya adalah waktu pemulihan terbalik, seperti Korektor saya bekerja pada frekuensi 100 kHz dan dioda biasa tidak akan tepat waktu. Untuk tugas ini, dioda berdenyut atau sangat cepat cocok. Saya menerapkan VS-HFA16TB120-N3 dioda ke 1200V dan 16A dengan waktu pemulihan hanya 30 μs, karena mereka sesuai dengan semua parameter, tersedia dalam casing TO-220-2, nyaman untuk pendinginan, dan tidak mahal untuk sekitar $ 2-2,5;3) Transistor VT1 harus sekurang-kurangnya 1,5 dengan margin tegangan "drain-source" dan tahan terhadap nilai arus berdenyut (x2 dari nominal). Mengingat frekuensinya, lebih baik menggunakan N-channel Mosfet, terutama karena dalam beberapa tahun terakhir mereka menjadi sangat terjangkau. Saya menerapkan kunci ke 800V, karena emisi dapat mencapai amplitudo 1.5 (sekitar 550V) dan tidak ada margin tambahan. Arus kunci ini adalah 11A dan, yang penting, ia dibuat dalam casing TO-247, yang berarti sangat mudah untuk mendinginkan dan mengisolasi dari radiator;4) Output kapasitor C18.19 adalah simpul yang penting, karena kami memiliki konverter satu-siklus dan mereka menghaluskan riak saat ini. Kapasitor sebaiknya 450V agar memiliki batas tegangan dan mampu menghasilkan arus hingga 8A pada beban puncak. Dalam spoiler di atas saya menulis tentang kapasitor, elektrolit yang baik mampu memberikan arus seketika 3-4A dan terbatas secara eksklusif pada ESR kapasitor. Untuk mendapatkan 8A yang diperlukan, saya memutuskan untuk mengurangi ESR karena koneksi paralel 2 kapasitor, masing-masing sebesar 470 uF dan 450V. "Baterai" seperti itu mampu memberikan 11A, karena menggunakan kondensor yang sangat baik dari Epcos dari garis ESR Rendah;5) Perlu juga menceritakan sensor saat ini dalam bentuk shunt, dalam lembar data topik ini diungkapkan sepenuhnya sebagai bagian keseluruhan.Simpul daya siaga IIP
Sedikit isolasi galvanik, solusinya di sini sedikit aneh, saya akan menjelaskan mengapa tidak sebaliknya:1) "Primer dan sekunder tidak diikat" - Saya melakukannya sehingga dalam kasus kerusakan TOP227 otak tidak akan terbakar dan perbaikan akan terbatas hanya untuk mengganti rangkaian mikro itu sendiri ;2) “Gulungan sekunder tidak terisolasi satu sama lain” - mengapa? Saya memiliki semua modul kontrol yang disatukan oleh kesamaan. Tentu saja, Anda dapat bingung dan melepaskan "otak" KKM, setengah jembatan dan indikator, tetapi ini benar ketika harga sirkuit kontrol sangat tinggi dan berjumlah 20-30% dari biaya perangkat itu sendiri. Ini terjadi jika saya menggunakan DSP atau semacam kontrol motor MK untuk kontrol, dalam kasus saya TL-ka untuk 15 rubel dan IR2110 tidak membebani biaya seperti isolasi optik atau isolasi pada transformer - kompleksitas solusi semacam itu akan sangat meningkat dengan label harga;3) "Jika sekunder terhubung secara galvanis, lalu mengapa membuatnya 3 buah, ketika Anda bisa membuat 1 buah pada 3A?" - Saya seorang seniman dan saya melihat begituini dilakukan demi kenyamanan: satu sen lebih mahal, dan akan lebih mudah untuk membiakkan PP dan mencari cacat selama perbaikan. Bagaimanapun, setiap rangkaian daya adalah unit yang lengkap, secara logis lengkap dalam diagram.Sekarang sirkuit itu sendiri, seperti yang saya perkirakan, tidak terlalu jauh dari lembar data pada TOP227, dari "embel-embel" menambahkan choke pada gulungan sekunder untuk mengurangi riak saat ini, indikasi LED untuk setiap saluran ditambahkan. Snabber menggunakan RC penekan untuk beberapa alasan tidak mengikuti emisi, meskipun seharusnya. Ya, dan saya bukan pendukung penggunaan penekan, yah, saya tidak suka mereka hanya setelah beberapa kali tersiksa oleh mereka. "Batu di kebun mereka" yang lain - mereka tidak bekerja pada frekuensi tinggi, sebuah pangkalan modern memungkinkan Anda untuk merancang konverter flyback pada frekuensi 1-1,5 MHz dan mereka diperlukan di sana sebagai akordeon tombol kambing.Poin lain - saya mengambil daya untuk ruang tugas setelah filter mode umum, tetapi sebelum jembatan dioda. Ya, saya harus menginstal jembatan dioda lain seharga $ 0,2, tetapi saya menghemat sekitar $ 3 pada fase mode umum lainnya - untung! Gambar 7 - Skema catu daya siaga untuk sirkuit kontrol IIP saya sebutkan bahwa artikel ini terutama ditulis untuk pemula dan mereka yang ingin mengetahui kekuatan sirkuit Jedi, jadi saya akan menunjukkan dari mana nilai semua komponen dalam modul ini berasal, karena sering kita menemukan lembar data yang kita temukan yang jauh dari semua komponen dapat dihitung sesuai dengan rumus yang tersedia, karena produsen membuat dokumentasi untuk insinyur terlatih, bukan pemula dan amatir - tentang dunia yang kejam ini! 1) VD4 - tegangannya harus tidak kurang dari: U M
= 265V * 1.41 = 374V . Dari mana angka-angka ini berasal: "265V" - tegangan maksimum IIP adalah 255V dan cadangan 10V, "1,41" adalah faktor yang menghitung ulang tegangan bolak-balik ke jembatan dioda menjadi tegangan konstan setelahnya.Nilai saat ini tidak kurang dari: I = P / (µ * U BX ) = (15V * 1A * 3 + 15V * 0.1A) / (140V * 0.85) = 0.39A. Di sini lebih baik mengambil setidaknya dengan margin ganda, karena pada saat dinyalakan, kapasitor akan diisi dan puncak arus akan cukup besar. Sekarang dalam angka: "15V dan 1A" adalah gulungan kami, "140V" adalah tegangan minimum pada input catu daya kami. Mengapa minimum? Dan karena dalam hal ini akan ada arus maksimum - selalu perlu untuk mempertimbangkan kondisi terburuk sehingga tidak ada yang meledak. "0.85" adalah efisiensi konverter kami, seperti yang ditunjukkan oleh praktik - ini adalah nilai rata-rata untuk chip ini, dan bahkan ditentukan dalam datasheet.2) R1 dan C13 - dipertimbangkan dalam program Starichka di tempat yang sama dengan transformator, di sudut kiri atas "penembak RCD".3) VD8 - diambil atas dasar pertimbangan bahwa tegangan maksimum tidak kurang dari saklar daya yang dibangun ke dalam rangkaian mikro, dalam kasus saya tidak kurang dari 700V. Arus tidak kurang dari konsumsi arus oleh rangkaian, yaitu, persyaratan untuk dioda:> 700V dan> 0,4A, untuk FR207 nilainya 1000V dan 2A - semuanya cocok.4) VD2,3,5,6 - itu harus dioda Schottky atau dioda pulsa. Schottky lebih disukai karena penurunan tegangan yang lebih rendah, meskipun pada arus seperti itu tidak kritis. Juga dalam tabel perhitungan transformator ( Gambar 4) ada indikator "tegangan balik", saya memilikinya 46V - jadi tegangan dioda harus setidaknya 46V. Schottky 60V terdekat sempurna untuk tugas ini. Arus dioda tidak kurang dari yang terukur, meskipun ada satu kehalusan - beban akan berdenyut: arus terukur adalah 1A, tetapi secara teoritis konsumsi dapat lebih tinggi hingga 2A hanya untuk waktu singkat ketika rana tombol diisi. Oleh karena itu, saya membawa Schottky ke 60V dan 2A - stok tidak menekan keledai seperti yang mereka katakan di tentara pemberani kami.5) C6-C11 - kapasitansi minimum dari kapasitor output ditunjukkan pada Gambar 4, dalam konverter satu-siklus dialah yang mengurangi riak arus, melepaskan energi. Saya mendapat 99 uF - sebenarnya akan bekerja, tetapi riaknya akan sekitar 1-2V. Sekali lagi ini adalah pengalaman, yang dianggap tangan. Agar tidak merusak kertas, Anda dapat mensimulasikan rangkaian output di MicroCap. Saya mengatur total kapasitansi menjadi 660 μF, yang lebih dari cukup untuk mendapatkan riak dalam 100 mV.6) L2-L4 - induktansi juga dimodelkan dalam MicroCap, cara termudah dan paling akurat. Dan itu dapat diatur dengan induktansi 2,2-10 μH tanpa rasa takut, itu akan bekerja dengan bermartabat. Arus induktor harus tidak kurang dari arus pengenal, yaitu 1A. Saya menggunakan choke dengan induktansi 10 μH dan arus 1.1A dari Epcos.7) R3 - di sini semuanya sesuai dengan hukum Ohm:R = (U P - U D ) / I C = (15,3 V - 2,6 V) / 0,008 A = 1570 Ohm - peringkat terdekat adalah 1,5 kOhm. "15.3V" adalah tegangan pada output yang didukung oleh optocoupler LED. "2.6V" - jatuhkan pada LED (diambil dalam lembar data). "0,008A atau 8 mA" - arus yang akan kami kirim ke optocoupler, secara umum dimungkinkan hingga 20 mA, tetapi tidak masuk akal dan 1-10 mA cukup - ia akan hidup lebih lama.8) R6 dan R8 - membentuk pembagi tegangan, yang sebenarnya mengatur tegangan output. Itu dianggap sebagai berikut: U OUT = U REF * (1 + R2 / R8) = 2.56V * (1 + 100/20) = 2.56V * 6 = 15.36V - hebat! "U REF= 2.56V "adalah tegangan di mana" dioda zener yang dapat diprogram "menerobos TL431, yaitu, ketika tegangan 2.56V tercapai pada kaki kontrol 2, dioda zener terbuka dan mengumpankan" tanah "dari kaki 3 ke kaki 1 dan, sesuai dengan anoda optocoupler LED. Jadi TOP227 belajar itu cukup untuk memompa energi. Nilai-nilai resistor itu sendiri dipilih sehingga ketika membagi tegangan output (yang kita inginkan), kita mendapatkan 2.56V.9) R2, R4, R7 adalah resistor yang membatasi arus pada LED, saya tidak ingin menyinari mereka dengan panas penuh, jadi saya tidak akan memasok 12-15 mA, yang mereka inginkan pada lembar data, tetapi hanya 5 mA jika tidak, mereka buta tidak buruk. Sekali lagi, kami menggunakan hukum Ohm: R = (U P - U D ) / I C = (15.3V - 2.6V) / 0.005A = 2540 Ohm - Peringkat terdekat adalah 2.4 kOhm.«»
Tugas modul ini adalah untuk mengubah tegangan dari KKM dengan peringkat 380V ke output yang dibutuhkan 15V. Saya memilih setengah jembatan berdasarkan pengurangan jumlah komponen dengan latar belakang jembatan penuh, serta nilai efisiensi yang agak tinggi. Saya tidak repot dengan resonator, dimensi tidak penting untuk saya, dan keuntungan 1-2% tidak sepadan dengan usaha seperti itu.Perangkat ini dibangun sesuai dengan skema umum: "Pengontrol PWM (TL494) + driver setengah jembatan (IR2110S) + 2 x N-channel Mosfet-ohm + Schottky diode dalam penyearah keluaran", jadi tidak akan ada supernova di sini, satu-satunya yang saya tambahkan adalah perlindungan saat ini di Hall Sensor arus ACS758 arus cukup besar dan Anda ingin mengukurnya seakurat mungkin - peralatan akan lebih utuh. Gambar 8 - Diagram konverter tegangan setengah jembatan
Sekarang saya akan membahas komponen sehingga pembaca yang ingin mengulangi perangkat ini dapat memahami dari mana asalnya dan bagaimana cara menghitung ulang nilai untuk tugas mereka sendiri :1) Salah satu parameter utama untuk pengontrol PWM adalah frekuensi generator bawaan. Frekuensi operasi untuk catu daya push-pull adalah 1/2 dari frekuensi generator. Parameter ini diatur menggunakan rantai RC, dalam diagram itu adalah R37-C43. Rumus untuk menghitung frekuensi generator diberikan dalam lembar data dan adalah sebagai berikut: f osc = 1.1 / (R T * C T ) . Saya memiliki frekuensi kerja 100 kHz, yang berarti bahwa frekuensi yang dihitung untuk generator harus dua kali lipat - 200 kHz. Kami mempertimbangkan: biarkan C43 memiliki kapasitansi 2,2 nF, lalu RT = 1,1 / (200.000 Hz * 0,0000022 F) = 2500 Ohm - Saya mengambil nominal terdekat 2,4 kOhm;2) Umpan balik saat ini diterapkan pada komparator bawaan pada pengontrol PWM. Pada saat 40A menurut datasheet tegangan ACS758-50B adalah: U OUT = U VCC + I MOD * 0,04V / A = (5V / 2) + (40A * 0,04V / A) = 2.5V + 1.6V = 4.1V . Agar pembanding memberikan kesalahan pada log gergaji 1 dan pengendali PWM menyadari bahwa sudah waktunya untuk mengurangi siklus tugas PWM, sinyal dari sensor harus diumpankan ke input positif op-amp, dan tegangan referensi harus disuplai dengan tegangan referensi 4.1V. TL494 memiliki sumber tegangan referensi 5V (ION), perlu untuk membuat pembagi tegangan dengan koefisien. pembagian sama dengan: 5V / 4.1V = 1.22. Pembagi ini diterapkan pada R27-R26, saya mengambil nilai 2 dan 10 kOhm, koefisien. divisi akan sama dengan 1.2 V dan pada input terbalik dari komparator akan ada tegangan referensi sama dengan: U OP = U REF / (1 + R27 / R26) = 5V / (1 + 2/10) = 4.16V - nilai ini sesuai dengan arus di 41.3A. Jadi kita pergi;3) Umpan balik tegangan adalah "klasik", mereka tidak akan berbicara banyak tentang hal itu. Tegangan output melalui pembagi dipasok ke TL431 dengan tegangan pembukaan 2.56V. Segera setelah tegangan mencapai nilai yang diinginkan, TL431 menghubungkan LED optocoupler ke ground dan menyala, memasok + 5V ke input positif op-amp internal (sudah ada 2 di TL494). Ketika optocoupler ditutup, input melalui resistor R30 ditarik ke tanah dan komparator mengeluarkan log.0. A 1/2 U REF sama dengan 2,5 V diterapkan pada input terbalik melalui pembagi , oleh karena itu, ketika optocoupler ditutup pada input langsung 0 V dan output op-amp adalah 0, ketika optocoupler terbuka, maka pada input langsung 5 V, yang lebih dari 2,5 V dan output op-amp diatur ke 1, melaporkan kesalahan;4) C25, 26 - kapasitor menciptakan "titik tengah", kapasitor digunakan dengan tegangan operasi 200-250V. Saya mengatur kapasitor Epcos pada 220 uF dan 250V;5) VT2, 3 - transistor efek medan, sama seperti pada KKM. Tegangannya adalah "tiriskan-sumber" dengan margin yang besar, pada kenyataannya tidak akan ada lebih dari 200V + emisi 50-100V. Pasokan semacam itu memungkinkan Anda untuk meninggalkan rantai penipu. Arus pada tombol-tombolnya adalah: I VT = P OUT / U DEL = 600 W / (380V / 2) = 600 W / 190V = 3.15A . Kunci kami ada di 11A, sehingga bahkan kelebihan beban jangka pendek puncak tidak akan membahayakan konverter;6) Kami sudah menghitung output choke L6 dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 3 .Sirkuit unit daya dan kontrol cukup standar, jika tiba-tiba Anda memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk bertanya di komentar atau dalam pesan pribadi. Jika memungkinkan, saya akan mencoba menjawab dan menjelaskan kepada semua orang.Desain PCB untuk mengalihkan catu daya
Jadi saya naik ke panggung, yang bagi banyak orang tetap menjadi sesuatu yang sakral - desain / pengembangan / penelusuran papan sirkuit tercetak. Mengapa saya lebih suka istilah "desain"? Ini lebih dekat dengan esensi dari operasi ini, bagi saya "kabel" dari papan selalu merupakan proses kreatif, seperti lukisan pelukis, dan akan lebih mudah bagi orang-orang dari negara lain untuk memahami apa yang Anda lakukan.Proses desain papan itu sendiri tidak mengandung jebakan apa pun, mereka terkandung dalam perangkat yang memang dimaksudkan. Bahkan, elektronik daya tidak mengedepankan sejumlah liar aturan dan persyaratan dengan latar belakang analog microwave yang sama atau bus data digital berkecepatan tinggi.Saya akan mencantumkan persyaratan dasar dan aturan yang berkaitan khusus dengan sirkuit daya, ini akan memungkinkan untuk menerapkan 99% desain amatir. Saya tidak akan berbicara tentang nuansa dan "trik" - setiap orang harus mendapatkan kerucut mereka sendiri, mendapatkan pengalaman dan sudah beroperasi di dalamnya. Maka kami melanjutkan:1) Lebar konduktor - semakin lebar kondisinya, semakin baik. Ada beberapa alasan untuk ini. Pertama, dengan meningkatkan parameter ini, kami mengurangi induktansi menyimpang dari konduktor, yang berarti bahwa akan ada lebih sedikit gangguan, interferensi, dan nastiness lainnya dalam sinyal kontrol. Kedua, kita dapat melewati lebih banyak arus, karena penampang konduktor akan lebih besar. Ketiga, meningkatkan luas permukaan konduktor, kami meningkatkan jumlah panas dan intensitas pemberiannya, yang berarti lebih mudah untuk mendinginkan konduktor semacam itu dan Anda bisa mendapatkan kepadatan arus yang lebih tinggi;Sedikit tentang kepadatan arus dalam konduktor cetak, 0.6 80% . .
? 10/2, . , . , , , , . 35-50 /2, 35 — , 50 — ( ). — 125 /2, , , .
, , , . , 125 /2, — )))
, 50 /2 , 35 . .
2) Panjang konduktor - dalam paragraf ini tidak perlu untuk menyamakan garis dengan akurasi 0,1 mm seperti yang mereka lakukan, misalnya, ketika "kabel" bus data DDR3. Meskipun masih sangat diinginkan untuk membuat panjang garis sinyal kira-kira sama dengan panjangnya. + -30% dari panjang akan cukup, yang utama adalah tidak membuat HIN 10 kali lebih lama dari LIN. Hal ini diperlukan agar bagian depan sinyal tidak bergeser relatif satu sama lain, karena bahkan pada frekuensi hanya seratus kilohertz, perbedaan 5-10 kali dapat menyebabkan arus balik pada tombol. Ini terutama berlaku untuk nilai kecil "waktu mati", bahkan pada 3% untuk TL494 itu relevan;3) Kesenjangan antara konduktor - perlu untuk mengurangi arus bocor, terutama untuk konduktor di mana sinyal RF (PWM) mengalir, karena medan di konduktor muncul dengan kuat dan sinyal RF cenderung pecah baik pada permukaan konduktor maupun karena efek kulit. batasnya. Jarak bebas 2-3 mm biasanya cukup;4) Celah isolasi galvanis - ini adalah celah antara bagian papan yang diisolasi secara galvanis, biasanya persyaratan kerusakan sekitar 5 kV. Dibutuhkan sekitar 1-1.2 kV untuk menembus 1 mm udara, tetapi di negara kita kerusakan tidak hanya dimungkinkan oleh udara, tetapi juga oleh textolite dan mask. Di pabrik, bahan yang menjalani pengujian listrik digunakan dan Anda dapat tidur dengan tenang. Oleh karena itu, masalah utama adalah udara dan dari kondisi di atas dapat disimpulkan bahwa jarak sekitar 5-6 mm sudah cukup. Pada dasarnya pemisahan poligon di bawah trafo, karena itu adalah cara utama isolasi galvanik.Sekarang mari kita langsung ke desain papan, saya tidak akan berbicara dengan sangat rinci dalam artikel ini, dan secara umum tidak ada banyak untuk menulis seluruh buku teks. Jika sekelompok besar orang berkumpul (Saya akan melakukan survei di akhir), saya hanya akan mengambil video "kabel" dari perangkat ini, itu akan lebih cepat dan lebih informatif.Tahapan membuat papan sirkuit cetak:1) Langkah pertama adalah menentukan perkiraan dimensi perangkat. Jika Anda memiliki kasing yang siap pakai, maka Anda harus mengukur jok di dalamnya dan memulai dari dimensi papan. Saya berencana untuk membuat kasing dari aluminium atau kuningan, jadi saya akan mencoba membuat perangkat paling ringkas tanpa kehilangan kualitas dan karakteristik kinerja. Gambar 9 - Buat kosong dari papan masa depan
Ingat - dimensi papan harus kelipatan 1 mm! Atau setidaknya 0,5 mm, kalau tidak Anda masih akan mengingat bukti Lenin saya , ketika Anda akan mengumpulkan semua yang ada di panel dan membuat kosong untuk produksi, dan desainer yang akan membuat kasing di papan Anda akan memenuhi Anda dengan kutukan. Tidak perlu membuat papan dengan dimensi ala "208.625 mm" tanpa darurat!PS terima kasih kawan Lunkov untuk fakta bahwa dia masih membawa saya pemikiran cemerlang ini))Kemudian saya melakukan 4 operasi:a) Saya membuat papan itu sendiri dengan dimensi keseluruhan 250x150 mm. Meskipun ini adalah ukuran perkiraan, maka saya pikir itu akan terjepit secara nyata;b) Sudut membulat, sebagai selama pengiriman dan perakitan, yang tajam akan terbunuh dan ragu-ragu + papan terlihat lebih bagus;c) Lubang pemasangan yang ditempatkan, bukan dari logam, dengan diameter lubang 3 mm untuk pengencang dan rak standar;d) Menciptakan kelas "NPTH", di mana saya mendefinisikan semua lubang non-logam dan membuat aturan untuknya, menciptakan celah 0,4 mm antara semua komponen lain dan komponen kelas. Ini adalah persyaratan teknologi dari Resonite untuk kelas akurasi standar (4). Gambar 10 - Membuat aturan untuk lubang non-logam 2) Langkah selanjutnya adalah mengatur komponen sesuai dengan semua persyaratan, itu harus sudah sangat dekat dengan versi final, karena bagian yang lebih besar sekarang akan menentukan dimensi akhir papan dan faktor bentuknya. Gambar 11 - Pengaturan awal komponen
Saya memasang komponen utama, mereka kemungkinan besar tidak akan bergerak, dan karena itu keseluruhan dimensi papan akhirnya ditentukan - 220 x 150 mm. Ruang kosong di papan tulis dibiarkan karena suatu alasan, modul kontrol dan komponen SMD kecil lainnya akan ditempatkan di sana. Untuk mengurangi biaya papan dan kemudahan pemasangan, masing-masing komponen hanya akan berada di lapisan atas, dan hanya ada satu lapisan pencetakan sablon. Gambar 13 - Tampilan 3D papan setelah mengatur komponen
3) Sekarang, setelah menentukan lokasi dan struktur umum, kami mengatur komponen yang tersisa dan "membiakkan" papan. Ada dua cara untuk mendesain papan: secara manual dan menggunakan autorouter, setelah sebelumnya menggambarkan tindakannya dengan beberapa lusin aturan. Kedua metode itu baik, tetapi saya akan melakukan hal yang sama dengan tangan saya, karena ada beberapa komponen dan tidak ada persyaratan khusus untuk perataan garis dan integritas sinyal di sini dan tidak boleh demikian. Ini pasti akan lebih cepat, autorouting baik ketika ada banyak komponen (dari 500 dan seterusnya) dan bagian utama dari rangkaian adalah digital. Meskipun jika seseorang tertarik, saya dapat menunjukkan cara "membiakkan" papan secara otomatis dalam 2 menit. Yang benar sebelum ini adalah menulis aturan sepanjang hari, heh.Setelah 3-4 jam "sihir" (saya menggambar model yang hilang selama setengah waktu), saya akhirnya membesarkan papan dengan suhu dan secangkir teh. Saya bahkan tidak berpikir untuk menghemat ruang, banyak yang akan mengatakan bahwa dimensi bisa menyusut 20-30% dan akan benar. Saya memiliki salinan dan menghabiskan waktu saya, yang jelas lebih mahal dari 1 dm 2 untuk papan dua lapis, sangat disayangkan. Berbicara tentang harga papan - ketika memesan "Rezonit" -e, 1 dm 2 dari motherboard dua lapis kelas standar, harganya sekitar 180-200 rubel, jadi ada banyak yang harus dihemat jika Anda tentu tidak memiliki lebih dari 500 buah. Berdasarkan ini, saya dapat menyarankan - jangan sesat dengan penurunan luas, jika kelas 4 dan bukan persyaratan untuk dimensi. Dan inilah hasilnya:
Gambar 14 - Desain papan untuk catu daya switchingDi masa depan saya akan merancang kasing untuk perangkat ini dan saya perlu mengetahui dimensi penuhnya, serta dapat "mencobanya" di dalam kasing sehingga pada tahap akhir tidak menjadi jelas, misalnya, bahwa papan utama mengganggu konektor pada housing atau display. Untuk melakukan ini, saya selalu mencoba membuat semua komponen dalam 3D, hasilnya adalah hasil dan file .step untuk Autodesk Inventor saya : Gambar 15 - Tampilan tiga dimensi dari perangkat yang dihasilkan Gambar 16 - Tampilan tiga dimensi perangkat (tampilan atas)
Sekarang dokumentasinya sudah siap. Sekarang perlu untuk membentuk paket file yang diperlukan untuk memesan komponen, saya memiliki semua pengaturan yang sudah terdaftar di Altium, jadi semuanya dibongkar dengan satu tombol. Kami membutuhkan file Gerber dan file NC Drill, yang pertama berisi informasi tentang lapisan, dan yang kedua berisi koordinat pengeboran. Anda dapat melihat file untuk mengunduh dokumentasi di akhir artikel dalam proyek, terlihat seperti ini: Gambar 17 - Pembentukan paket dokumentasi untuk memesan papan sirkuit cetak
Setelah file siap, Anda dapat memesan papan. Saya tidak akan merekomendasikan produsen tertentu, pasti ada prototipe yang lebih baik dan lebih murah. Semua papan kelas standar 2,4,6 lapisan I memesan di Resonite, ada juga papan 2 dan 4 lapisan kelas 5. Papan kelas 5, di mana 6-24 lapisan di Cina (misalnya, pcbway), tetapi papan HDI dan kelas 5 dengan 24 atau lebih lapisan sudah hanya ada di Taiwan, semua kualitas yang sama ke Cina masih timpang, dan di mana label harganya tidak timpang tidak begitu baik. Ini semua tentang prototipe!Mengikuti kepercayaan saya, saya pergi ke Rezonit, oh, berapa banyak saraf yang mereka hajar dan minum darah ... tetapi baru-baru ini mereka tampaknya telah pulih dan mulai bekerja lebih baik, walaupun dengan tendangan. Saya membentuk pesanan melalui akun pribadi saya, memasukkan data di papan tulis, mengunggah file dan mengirim. Saya suka akun pribadi mereka, omong-omong, segera mempertimbangkan harga dan dengan mengubah parameter mungkin untuk mencapai harga yang lebih baik tanpa kehilangan kualitas.Sebagai contoh, sekarang saya ingin papan pada PCB 2 mm dengan tembaga 35 mikron, tetapi ternyata opsi ini 2,5 kali lebih mahal daripada versi dengan 1,5 mm PCB dan 35 mikron - jadi saya memilih yang terakhir. Untuk meningkatkan kekakuan papan, saya menambahkan lubang tambahan untuk rak - masalahnya selesai, harga dioptimalkan. By the way, jika papan masuk ke seri, maka di suatu tempat di 100 buah perbedaan ini 2,5 kali menghilang dan harganya sama, karena kemudian lembar non-standar dibeli untuk kita dan dihabiskan tanpa residu. Gambar 18 - Bentuk akhir dari perhitungan biaya papan Biaya akhir ditentukan: 3618 rubel . Dari jumlah tersebut, 2.100 adalah persiapan, itu dibayar hanya sekali per proyek, semua pengulangan pesanan berikutnya pergi tanpa itu dan hanya membayar untuk daerah. Dalam hal ini, 759 rubel dengan biaya 3,3 dm 2
, semakin besar seri, semakin rendah biayanya, meskipun sekarang adalah 230 rubel / dm 2 , yang cukup dapat diterima. Itu mungkin untuk membuat produksi yang mendesak, tentu saja, tetapi saya sering memesan, saya bekerja dengan satu manajer dan gadis itu selalu berusaha menjejalkan pesanan lebih cepat jika produksi tidak dimuat - sebagai hasilnya, dengan opsi "seri kecil" untuk jangka waktu 5-6 hari, cukup hanya untuk berkomunikasi secara sopan dan Jangan bersikap kasar kepada orang lain. Ya, dan saya tidak punya tempat untuk bergegas, jadi diputuskan untuk menghemat sekitar 40%, yang setidaknya bagus.Epilog
Nah, jadi saya sampai pada kesimpulan logis dari artikel - mendapatkan sirkuit, desain papan dan papan pemesanan dalam produksi. Secara total, akan ada 2 bagian, yang pertama di depan Anda, dan yang kedua saya akan memberi tahu bagaimana saya melakukan instalasi, perakitan, dan debugging perangkat.Seperti yang dijanjikan, saya membagikan sumber proyek dan produk lain dari kegiatan:1) Sumber proyek di Altium Designer 16 ada di sini ;2) File untuk memesan papan sirkuit tercetak - di sini . Tiba-tiba Anda ingin mengulang dan memesan, misalnya, di Cina, arsip ini lebih dari cukup;3) Diagram perangkat dalam pdf - di sini . Bagi mereka yang tidak ingin menghabiskan waktu menginstal Altium dari ponsel mereka atau untuk ditinjau (berkualitas tinggi);4) Sekali lagi, bagi mereka yang tidak ingin menginstal perangkat lunak berat, tetapi menarik untuk memutar sepotong besi saya meletakkan model 3D di pdf - di sini . Untuk melihatnya, Anda harus mengunduh file, ketika Anda membukanya di sudut kanan atas, klik "percaya dokumen hanya sekali", lalu colok di tengah file dan layar putih berubah menjadi model.Saya juga ingin menanyakan pendapat para pembaca ... Sekarang papan sudah dipesan, komponennya juga ada - sebenarnya ada 2 minggu, apa yang bisa saya tulis artikel? Selain "mutan" seperti ini, kadang-kadang saya ingin membuat miniatur sesuatu, tetapi berguna, saya mempresentasikan beberapa opsi dalam jajak pendapat, atau menawarkan opsi Anda mungkin di PM agar tidak mengacaukan komentar.