Projetando uma fonte de alimentação de comutação com KKM ativo. Episódio II

No meu artigo anterior , falei sobre o design de uma fonte de alimentação comutada, mostrei seu design de circuitos e placas. Parei com o fato de as placas do projeto terem sido encomendadas na fábrica, as recebi e você pode começar a montar o dispositivo.



Figura 1 - Vista da placa de circuito impresso (superior)


Figura 2 - Vista da placa de circuito impresso (parte inferior)

Instalação de um filtro de modo comum e unidade de fonte de alimentação auxiliar

Neste artigo, falarei apenas sobre o filtro de modo comum de entrada e a fonte de alimentação multicanal para alimentar os controladores PWM e o sistema de refrigeração. Escrever artigos grandes não é conveniente e longo, então decidi administrar em pequenas quantidades, mas com um pouco mais de frequência.

Você pode se familiarizar com a parte teórica do artigo anterior, mas agora lembro que estamos falando de um conversor flyback, que possui 3 canais galvanicamente isolados de 15V, cada um com uma corrente nominal de 1A. Isso é mais do que suficiente para alimentar os controladores. Na realidade, seria possível limitar 200-300 mA por canal, mas havia apenas ETD34 em mãos e foi decidido fazer com uma margem - não seria supérfluo.

No começo, eu queria montar componentes SMD de uma só vez no forno, mas dessa maneira complica um pouco a depuração, então primeiro soldamos os componentes do grupo de entrada + todos os componentes para nosso flyback:




Figura 3 - Aparência da placa após a instalação de componentes de filtro de modo comum e fonte de alimentação auxiliar

Não há componentes sobrenaturais aqui, mas como você provavelmente notou, não há transformador. Provavelmente 60-70% das perguntas que as pessoas me fazem de uma maneira ou de outra relacionadas a produtos de bobinagem são mais frequentemente: “Como enrolar um transformador (indutor)?” e "Por que não funciona, parece estar enrolado como deveria?" Portanto, a próxima seção é dedicada especificamente à fabricação de um transformador.

Fabricação de transformadores

Existem dois problemas principais, devido aos quais existem problemas com os produtos de enrolamento, este é o intervalo e a determinação do início dos enrolamentos . São precisamente esses dois aspectos que podem "matar" todo o seu conversor pela raiz, e muito mais sobre eles.

1) Se você observar qualquer circuito da fonte de alimentação, onde houver um transformador, poderá observar o "ponto" próximo a uma das extremidades do enrolamento - é habitual indicar o início. Parece algo como isto:


Figura 4 - Designação gráfica convencional do transformador

Nos conversores de extremidade única, esse aspecto desempenha um papel fundamental, devido ao fato de o fluxo magnético ser uma quantidade vetorial, o que significa que sua direção é tão importante quanto o valor. Portanto, quando você começar a enrolar o transformador, certifique-se de marcar a partir de qual saída você começou a enrolar, esse será exatamente o ponto - o começo. Além disso, todos os enrolamentos devem ser enrolados em uma direção, isso não é inteiramente verdade, mas é no processo de enrolamento que tudo enrola em uma direção . No caso de um flyback, quando você dessolda tudo de acordo com o “início dos enrolamentos”, verifica-se que no enrolamento primário o fluxo tem uma direção reversa, razão pela qual a energia é transferida em um ciclo / curso reverso. Daí o nome dessa topologia. A observação das marcas "início do enrolamento" e do enrolamento em uma direção durante o processo de fabricação não permitirá que você se confunda.

2) A lacuna ... Nos conversores push-pull não é (nem sempre), portanto, esse tipo de transformador praticamente não é afetado, mas na fabricação de indutores e transformadores para conversores de ciclo único, o momento é relevante.

Se de uma maneira simples - a lacuna não permite que seu núcleo seja suficiente, ou seja, quanto maior a lacuna, mais energia (poder) pode ser bombeada através dela. Ou seja, aumentando a diferença para o infinito, podemos aumentar a potência do transformador para o infinito, mas há uma limitação ...

Com o aumento da folga, a indutância do enrolamento diminui. Ou seja, para obter o valor de indutância necessário, teremos que enrolar um número maior de voltas, mas o número de voltas já é limitado pelo tamanho do núcleo. Na verdade, portanto, é impossível obter esse mesmo “ poder infinito ! poder ".

Quanto às bobinas (a propósito, o transformador de ciclo único também é bobinas) - se for feito de ferrita, por exemplo, N87, será necessária a folga! Caso contrário, o núcleo ficará saturado e a potência do conversor cairá para quase zero. É por isso que, muitas vezes, as pessoas, montando uma fonte de alimentação e iniciando no modo ocioso, se alegram com o fato de funcionar, mas sob a carga "desligam" - provavelmente em tais casos, é uma lacuna.

Agora vamos ao processo de fabricação:

a) Escolha o conjunto apropriado, eu uso ETD34. É composto por uma estrutura, 2 partes do núcleo com folgas já de fábrica de 0,2 mm e suportes de montagem. Também uso “fita adesiva especial” como isolamento, seu charme é que é fina e durável, o que significa que praticamente não ocupa espaço na janela do transformador.


Figura 5 - Kit para fabricação de um transformador

Você também precisará de um fio lacado de cobre, de preferência um fio de enrolamento. O que é bom no “enrolamento” é que ele é submetido a um recozimento após uma broca e, portanto, é mais macio e, portanto, mais fácil de enrolar. Em transformadores pequenos, isso não é muito crítico, mas para mais de 500 watts, as mãos já vão agradecer por isso, embora certamente seja 10 a 15% mais caro, mas você decide. Eu uso recozido com um diâmetro de 0,335 mm.

b) Prosseguimos com o processo de enrolamento. Aconselho que você comece a enrolar a partir do enrolamento mais fino: nos conversores de abaixamento, é o enrolamento primário; Isso permitirá que você enrole o enrolamento mais complexo de maneira organizada, fazer isso em cima de “ousado e torto” será bastante problemático. Mais uma vez, a baixa potência o perdoará por negligenciar esse conselho, mas a mais de 500 watts você ficará muito triste.

Depois de enrolar cada camada do enrolamento primário (eu tenho 3 camadas), isole em 1-2 camadas com fita isolante. Como todo o enrolamento foi enrolado, nós o dessoldamos e isolamos o enrolamento em 3-4 camadas, isso já é isolamento de enrolamento - é o mais importante e a tensão do isolamento do transformador depende dele.


Figura 6 - Vista do transformador após o enrolamento do primário e do auto-enrolamento

c) Em seguida, enrolamos os demais enrolamentos, é melhor aumentar a espessura da seção do fio. Os princípios de isolamento são os mesmos do enrolamento primário. Depois que todos os enrolamentos são enrolados, se o espaço permitir, passamos as 5-6 voltas finais adicionalmente.

Eu também recomendo que, depois de enrolar todos os enrolamentos e o isolamento final, “forme” com verniz, por exemplo, Plastik-71. Isso permitirá que você não se preocupe com a possível umidade, condensação, poeira e outras sujeiras. Melhor em 2-3 passagens, deixando o anterior secar. E é melhor fazer isso apenas na estrutura antes de montar o transformador + não se esqueça de cobrir as conclusões do verniz.


Figura 7 - Vista da estrutura após o enrolamento e isolamento de todos os enrolamentos

d) Agora resta apenas montar o transformador. As metades do núcleo podem ser fixadas com suportes ou coladas. A última operação, idealmente, é feita com uma cola especial com a adição de pó de ferrita dispersa, e isso pode ser feito no momento habitual. Só recomendo fortemente colar com uma camada fina - caso contrário, a diferença aumentará e a indutância diminuirá. Também aconselho a não colar o "pé" do meio com cola, isso priva completamente a chance de desmontá-lo, se necessário.

Figura 8 - Vista do transformador após a montagem

Montagem final

Em geral, resta apenas soldar o transformador em nossa placa e a montagem deste nó será concluída, resta apenas verificar a operacionalidade.



Figura 9 - Aparência da placa após a instalação dos circuitos de entrada e das fontes de alimentação auxiliares

Primeiro teste de inicialização e desempenho

É sempre assustador incluir equipamentos na rede, especialmente montados sem experiência; é assustador cheirar ou beliscar com corrente elétrica - apenas os tolos não têm medo. Portanto, se você decidir montar o dispositivo a partir de um artigo ou de outro dispositivo alimentado pela rede, a primeira inclusão após a montagem será melhor realizada usando dispositivos especiais. Existem várias opções:

1) Uma bancada de teste ou fonte de laboratório com uma saída de 0-400V apenas para esses casos. O preço para eles começa entre 80 e 120 mil rublos; portanto, por algum motivo, nem todos podem pagar em casa, e é improvável que você colete 2-3 novos blocos por semana para tornar esse equipamento relevante. Então você precisa disso?

2) Ligue via transformador 1: 1 + fusível eletrônico. Esse método é barato, o que significa que está disponível para todos. O transformador desamarra o dispositivo e você da rede, e o fusível não permite que a unidade se incendeie. Este equipamento é fazendas coletivas por 1000 rublos, claramente mais acessíveis que o primeiro ponto, e o mais importante para amadores não é pior.

3) Provavelmente, um clássico do gênero - solde o fusível e uma lâmpada de 230V a 60 watts. Apenas uma lâmpada incandescente! Essa substituição não permitirá que a unidade queime. Se tudo estiver bem, quando a energia for ligada, a luz acenderá e apagará: piscará, porque a capacitância de entrada será carregada. Se acender e não apagar, em algum lugar o curto-circuito é desligado e verificamos o circuito.

Lembre-se de descarregar os capacitores de alta tensão! Uma bateria de dois Condensadores de microfarad 470 descarregados na mão (especialmente se levemente úmidos) com 90% de probabilidade fornecerá uma viagem de luz intermitente ao hospital ou necrotério mais próximo. A corrente contínua é muito mais perigosa do que uma mudança, não é em vão que uma constante seja aplicada a uma cadeira elétrica.

4) Uma opção para profissionais de goivagem reais - coloque-o imediatamente em uma tomada. Se houver um curto-circuito no circuito ou algum outro batente, então, desde que um bom eletricista faça a fiação para você - ele nocauteará as máquinas e o transistor queimará; se você não o fizer por uma pessoa muito competente, o bloco queimará e derreterá, e não o fato de a máquina bater. Por isso, recomendo vivamente o n.º 2.

Agora, para o teste em si. Eu uso uma lâmpada incandescente de 12V e 10W. Ela tem uma corrente de cerca de 900-1100 mA, isso é suficiente para testar nossa unidade. Na verdade, vou pendurá-lo como uma carga no canal e ver qual é a tensão de saída e quanto eles são "distorcidos", porque tudo é estabilizado por um dos três enrolamentos.


Figura 10 - Tipo de operação da fonte de alimentação auxiliar sob carga nominal do canal

Conclusão

Na próxima parte, mostrarei os resultados da montagem e depuração do KKM, além de compartilhar meus resultados para calcular a capacidade de saída. Lá, foram obtidos resultados muito interessantes, principalmente na substituição de eletrólitos por um filme, que será a história.

O formato de outros artigos será o mesmo - pequenas narrativas sobre os resultados, alguns comentários e “dicas” para iniciantes.

Outro ponto - não vou ler comentários, infelizmente e ah ... Eles levam uma quantidade enorme de tempo, e o benefício deles é um pouco menor que zero, porque lendo os conselhos e as opiniões dos especialistas ala "Sim, você precisa fazer dois ATXs juntos e será legal" - o Ministério da Saúde adverte que causa câncer no cérebro.

Se você realmente quer me perguntar algo, aconselhar, discutir alguma questão, então seja bem-vindo ao Primeiro Ministro.

Espero vê-lo em breve! A parte da KKM já foi escrita em "Rascunhos" e tentarei levá-la à sua conclusão lógica o mais rápido possível e publicá-la para sua revisão.